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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtleitvorrichtung
zur Verwendung im Automobilbeleuchtungsbereich und auf eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine große Vielzahl von Lichtleitvorrichtungen
bekannt, die für die Anwendung in Beleuchtungs- und Signalvorrichtungen
in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen geeignet sind. Die
WO 02/068861 A1 beschreibt
eine Beleuchtungs- und Signalgabevorrichtung für Kraftfahrzeuge oder
Flugzeuge mit einer Lichtquelle und mit Mitteln, um die Strahlung
dieser Quelle auf das Eintrittsende eines undurchsichtigen Stabes
zu konzentrieren, der schräg zu seiner Längsachse
mehrere reflektierende Facetten aufweist, an denen das Licht mit
bestimmter Intensität austritt. In Verbindung mit entsprechend angeordneten
Linsen ergibt sich dabei mit Hilfe der Facetten eine verbesserte
Realisierung der Lichtverteilung.
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Die
US 2004/0208016 A1 offenbart
eine Beleuchtungs- und Signalvorrichtung für Fahr- oder Flugzeuge,
die die Aufgabe lösen soll, einen kompakten Scheinwerfer
mit variabler Lichtverteilung so zu schaffen, dass die Verteilung
auf einfache Weise realisiert wird. Dies wird durch Mittel zum Fokussieren der
Strahlung einer Lichtquelle auf das Eintrittsende eines durchsichtigen
Stabes realisiert, der sich entlang einer Längsachse erstreckt
und schräg zu dieser Längsachse mehrere reflektierende
Facetten aufweist, so dass Licht mit definierter Intensität
an diesen Facetten austreten kann. Die Facetten sind mit optischen
Linsen gekoppelt, um die gewünschte Beleuchtungswirkung
zu erzielen.
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Die
DE 10 2004 011 961
B4 schließlich bezieht sich auf eine Fahrzeugleuchte
mit einer Leuchtenkammer, die durch einen Leuchtenkörper
und eine Frontabdeckung definiert ist. Ein Lichtleiter ist in der
Leuchtenkammer enthalten, der Licht an mehreren Positionen aussendet,
indem von einer LED, die als Lichtquelle dient, stammendes Licht
durch innere Reflexion geführt wird. Durch die ellipsoide
Oberfläche des Lichtleiters werden zwei Brennpunkte geschaffen
und eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Lichtleiter mit entsprechenden
Brennpunkten ist derart miteinander gekoppelt, dass die Kopplungsbereiche
verschiedener Lichtleiter einen gemeinsamen Brennpunkt nutzen, in
dessen Nähe die Licht emittierende LED angeordnet ist.
Damit wird erreicht, dass eine Leuchte mit verringerter Tiefe und
verbesserten Ausgestaltungsmöglichkeiten geschaffen werden
kann.
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Ferner
beschreibt die
DE
10 2006 036 033 A1 eine Leuchteneinheit für Fahrzeuge,
die mindestens eine Lichtquelle umfasst, die mit einem flächigen Lichtleiter,
der an einer Schmalseite eine Lichteinkoppelungsfläche
aufweist, gekoppelt ist. An der Vorderseite weist der Lichtleiter
eine Lichtauskuppelfläche auf, und an der entsprechend
der Vorderseite gegenüber liegenden Rückseite
ist ein streuender Bereich an dem Lichtleitelement vorgesehen. Dieser Bereich
zur Lichtstreuung soll eine hohe Streuwirkung aufweisen, um einen
ersten Flächenbereich der Leuchteneinheit zu schaffen,
von dem aus reflektiertes Licht in ein Lichtscheibenprofil, das
eine erhabene Profilierung aufweist, eingekoppelt werden kann. Damit
wird angestrebt, lediglich das an der rückwärtigen
Streubereichfläche gestreute Licht zur Einkopplung in die
entsprechenden Lichtscheibenprofile zur Verfügung zu stellen.
Die an der Rückseite angeordneten Streubereiche können
entsprechend auch die Auskopplung von Licht an die rückwärtige
Seite des flächigen Lichtleitelements zulassen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, Lichtleitvorrichtungen
beziehungsweise entsprechende Beleuchtungsvorrichtungen mit Lichtleitvorrichtungen
bereit zu stellen, die auf einfache Weise geschaffen werden können,
die robust sind und die es ferner erlauben, Licht nur in die jeweils
gewünschte Richtung oder in die gewünschten Richtungen
zu emittieren, ohne dass es zu erheblichen Licht- und Energieverlusten
durch unerwünschte Streulichtereignisse kommt. Entsprechend wäre
es wünschenswert, Beleuchtungsvorrichtungen zu schaffen,
die bei verringerter Anzahl von Lichtquellen oder entsprechend verringerter
Energiezufuhr die gleiche Lichtleistung hervorbringen wie entsprechende
Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.
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Die
Aufgabe, eine verbesserte Lichtleitvorrichtung zu schaffen, wird
durch die Lichtleitvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen
sind durch die Merkmale der Unteransprüche beschrieben.
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Ferner
wird die Aufgabe, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen,
mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt eine
Lichtleitvorrichtung, die bei der Beleuchtung im Automobilbereich
wie beispielsweise in Scheinwerfern oder optischen Richtungsanzeigevorrichtungen
eingesetzt werden kann. Die Lichtleitvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung umfasst einen Hauptlichtleiter, der in ihn
eingekoppeltes Licht auf bekannte Weise unter Durchführung
von Totalreflexion leitet. Eine Vielzahl lichtauskoppelnder Vorrichtungen
ist an dem Hauptlichtleiter angeordnet, um Licht auszukoppeln und
es dadurch von jeder gewünschten Stelle entlang des Lichtleiters emittieren
zu können. An der Übergangsstelle zwischen dem
Hauptlichtleiter und den Auskopplungselementen ergibt sich eine
Lichtdurchtrittsfläche. Lichtstrahlen, die aus dem Hauptlichtleiter
kommend aufgrund von Totalreflexion auf diese Lichtdurchtrittsfläche
auftreffen, folgen daher einem Lichtleitpfad von innerhalb des Hauptlichtleiters
durch die Übergangsfläche in ein Licht auskoppelndes
Element und von dort weiter über eine Lichtaustrittsfläche
des Licht auskoppelnden Elements nach außen, um auf definierte
Weise einen gewünschten Gegenstand oder einen bestimmten
Bereich zu beleuchten. Damit kann realisiert werden, dass das austretende
Licht aus der Lichtleitvorrichtung bei Einsatz im Automobilbereich
derart in eine Beleuchtungsvorrichtung eingebaut werden kann, dass
das austretende Licht in einem gewünschten Winkel zur Straßenoberfläche emittiert
wird.
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Aus
dem oben dargestellten ergibt sich, dass entsprechend keine Reflexions-
oder Streuelemente wie Facetten erforderlich sind, die im Stand
der Technik bekanntermaßen an bestimmten Bereichen der Außenseite
des Hauptlichtleiters, wie beispielsweise an der Rückseite,
angeordnet werden müssen, um eine spezielle Streuwirkung
zu erzielen, mittels derer Licht reflektiert oder abgelenkt werden
kann, um mit Hilfe vorgesehener Auskopplungsvorrichtungen aus einem
Hauptlichtleiter ausgekoppelt zu werden. Üblicherweise
führen derartige Reflexionsmittel zu einem unerwünschten
Effekt, da die rauen oder mit Facetten beschaffenen oder als Facetten
gestaltenden Oberflächen auch Lichtauskopplung in die Richtungen
zulassen, die nicht beleuchtet werden sollen. Damit ergibt sich
ein unerwünschter Licht- und Energieverlust, entsprechend
verringert sich die Lichtausbeute, die auf den in der Beleuchtung
vorgesehenen Bereich appliziert werden soll.
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Das
zur Lichtleitung vorgesehene Licht kann aus einer beliebigen geeigneten
Lichtquelle stammen, die in unmittelbare Nähe des Hauptlichtleiters gebracht
wird, wobei vorliegend die Lichtquelle nicht Teil der Lichtleitvorrichtung
ist. LEDs werden als geeignete Lichtquellen angesehen, da sie trotz
ihrer geringen Größe und des niedrigen Energieverbrauchs eine
geeignete Lichtleistung erbringen.
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Falls
die Lichtquelle nicht nahe bei dem Hauptlichtleiter ist, kann es
erforderlich sein, ein Licht einkoppelndes Element vorzusehen, das
entsprechend mit dem Hauptlichtleiter gekoppelt wird, um Licht einzukoppeln.
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Die
Licht auskoppelnden Elemente sind massive Strukturen bzw. Vollstrukturen,
genauso wie der Hauptlichtleiter. Sie sind aus transparentem Material
wie Glas oder einem Polymermaterial gefertigt. Dem Fachmann ist
bekannt, welche Materialien sich für derartige Anwendungen
eignen.
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Ferner
kann es sich bei dem Hauptlichtleiter um einen Zylinder, ein Parallelepiped
oder um ein plattenförmiges Element handeln, wodurch sich
eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten ergibt und wodurch
außerdem eine erhebliche Freiheit zur Schaffung entsprechender
Designs für Beleuchtungsvorrichtungen gegeben wird. Die
Lichtaustrittsfläche der Licht auskoppelnden Elemente kann
konkav, konvex oder eben sein, wobei die ausgewählte Form
vom avisierten Einsatzbereich abhängt.
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Die
Körper der Licht auskoppelnden Elemente können
einen runden oder polyedrischen Querschnitt aufweisen. Für
viele Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Hauptlichtleiter
und die Licht auskoppelnden Elemente aus identischen Materialien
gefertigt sind, es ist dennoch denkbar, dass sich spezielle Anwendungsbereiche
ergeben, in denen es erforderlich ist, für die Licht auskoppelnden Elemente
und den Hauptlichtleiter unterschiedliche Materialien, wie etwa
zwei unterschiedliche Gläser zu wählen, die unterschiedliche
Brechungsindizes aufweisen und die aufgrund der Differenz hinsichtlich des
Brechungsindex' einen bestimmten Lichtübergang des Lichtstrahls
aus dem einen Material an das andere Material ergeben, wodurch sich
spezifische optische Effekte ergeben können.
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Ferner
können die Licht auskoppelnden Elemente separat vom Hauptlichtleiter
gefertigt und zum Weiteren auf der Oberfläche des Hauptlichtleiters
angeordnet und befestigt wer den. Bekannte Technologien zum Verbinden
optischer Elemente umfassen Bonding oder Verkleben. Diese Fertigungsverfahren zur
Herstellung der gesamten Lichtleitvorrichtung können vorteilhaft
sein, wenn der Hauptlichtleiter und die Licht auskoppelnden Elemente
beispielsweise aus Glas gefertigt sind. Für den Fall, dass
die Licht auskoppelnden Elemente und der Hauptlichtleiter aus einem
Polymer gefertigt sind, könnten sie neben den vorgenannten
Fertigungsverfahren auch als einstückiges Element gefertigt
werden, indem beispielsweise ein Gieß- beziehungsweise
Spritzgießverfahren eingesetzt wird, so dass eine Vielzahl
von Licht auskoppelnden Elementen durch Spritzformen zugleich mit
dem Hauptlichtleiter gefertigt wird.
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Ferner
offenbart die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung
zur Verwendung im Automobilbereich, die eine Lichtquelle mit der
erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung verwendet
und daher geeignet ist, ein hinsichtlich ökonomischer Aspekte
optimiertes Beleuchtungssystem bereitzustellen.
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Figuren
und Beschreibung dienen dem besseren Verständnis des Gegenstands.
Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im
Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können
mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
Erfindung.
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Dabei
zeigt:
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1a eine
perspektivische Draufsicht auf eine Lichtleitvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, die einen zylindrischen
Hauptlichtleiter und Licht auskoppelnde Elemente mit konkaven Lichtaustrittsflächen
aufweist,
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1b eine
perspektivische Draufsicht auf eine Lichtleitvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung, die einen als Parallelepiped ausgebildeten Hauptlichtleiter
und Licht auskoppelnde Elemente mit konvexen Lichtaustrittsflächen
umfasst,
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2 eine
schematische Draufsicht auf die Lichtleitvorrichtung in einem Arbeitsmodus,
wobei Licht in Richtung einer Vorderseite und der Endseiten der
Vorrichtung emittiert wird,
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3a eine
schematische Querschnittsdraufsicht auf eine Lichtleitvorrichtung
nach dem Stand der Technik, die Facetten an ihrer dem Licht auskoppelnden
Elementen abgewandten Seite aufweist, wobei eine Vielzahl von Lichtleitpfaden
dargestellt ist,
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3b eine
schematische Querschnittsdraufsicht auf eine erfindungsgemäße
Lichtleitvorrichtung, wobei an der von den Licht auskoppelnden Elementen
abgewandten Seite keine Facetten vorgesehen sind, mit einer Vielzahl
von Lichtleitpfaden.
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Der
Zweck der anliegend offenbarten Erfindung ist es, einige der Nachteile
zu überwinden, die derzeit noch mit Lichtleitern verbunden
sind, die im Bereich der Automobiltechnik eingesetzt werden. Dazu
gehört beispielsweise die Notwendigkeit der Verwendung
reflektierender Elemente wie Facetten an entsprechenden Stellen
der Lichtleiter. Die Lichtleitvorrichtung der hierin offenbarten
Erfindung kann sowohl in Land-Kraftfahrzeugen als auch bei Luft- oder
Wasserfahrzeugen eingesetzt werden, um in diesen Fahrzeugen eine
entsprechende Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen.
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Ausführungsformen
der Erfindung umfassen grundsätzlich einen Hauptlichtleiter,
der so beschaffen ist, dass er Licht mittels Totalreflexion leitet.
Ferner erfordert die vorliegende Erfindung das Vorliegen einer Vielzahl
von Lichtleitmitteln, die so gestaltet sind, dass sie Licht aus
dem Hauptlichtleiter auskoppeln, um zu ermöglichen, dass
an beliebigen gewünschten Stellen des Hauptlichtleiters
Licht ausgesendet werden kann. Derartige Vorrichtungen werden nachfolgend
als „Licht auskoppelnde Elemente” bezeichnet.
Licht einkoppelnde Elemente hingegen sind solche Vorrichtungen,
die dazu eingesetzt werden, Licht aus einer Lichtquelle unmittelbar
in den Hauptlichtleiter einzukoppeln. Die Licht auskoppelnden Elemente
werden durch massive, respektive durch Vollkörper mit einer
Lichtaustrittsfläche gebildet. Jedes Licht auskoppelnde
Element kontaktiert den Hauptlichtleiter mit einem Teil seiner Oberfläche, die
entsprechend komplementär zu der Berührfläche an
dem Hauptlichtleiter ausgebildet ist. Ein zylindrischer Hauptlichtleiter
würde beispielsweise eine konkav geformte Anlagefläche
eines Licht auskoppelnden Elements erfordern.
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Die
Kontaktfläche beziehungsweise Berührfläche
ist die „Lichtdurchtrittsfläche”, die
den Übergang von Lichtstrahlen aus dem Hauptlichtleiter
in das Licht auskoppelnde Element gestattet. Entsprechend wird ein
Lichtpfad für die Lichtstrahlen bereitgestellt, die unmittelbar
aufgrund von Ablenkung oder Reflexion auf den Lichtdurchtrittsflächen
auftreffen während sie innerhalb des Hauptlichtleiters
geführt werden. Der Lichtpfad führt daher vom
Hauptlichtleiter über die Lichtdurchtrittsfläche
durch den Körper des Licht auskoppelnden Elements und die Lichtaustrittsfläche
nach außen.
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Eine
Beleuchtungsvorrichtung wie sie hierin beansprucht ist, kann eine
erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung und zumindest
eine Lichtquelle wie beispielsweise ein LED oder eine andere geeignete Lichtquelle
umfassen, die für die hierin beschriebenen Zwecke geeignet
ist und entsprechend eine geeignete Beleuchtungskraft aufweist.
Licht wird entweder in die Lichtquelle eingekoppelt, indem die Lichtquelle
unmittelbar in die Nähe des Lichtleiters gebracht wird,
oder durch die Verwendung einer entsprechenden Lichteinkopplungsstruktur.
Eine Lichteinkopplungsvorrichtung ist überflüssig
mit der Lichtquelle in unmittelbarer Nähe zu dem Lichtleiter
auf entsprechende Weise angeordnet.
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Die
Lichtstrahlen werden innerhalb des Hauptlichtleiters und in ihm
entlang unter Totalreflexion geführt. Sie werden durch
Licht auskoppelnde Elemente an gewünschten Punkten aus
dem Hauptlichtleiter ausgekoppelt, wobei die Licht auskoppelnden
Elemente um den Hauptlichtleiter herum angeordnet sind. Die Anordnung
kann beispielsweise eine Anordnung mehrerer Elemente in Reihe umfassen, wobei
ein Abstand von einem Querschnitt eines Lichtauskopplungselements
zwischen zwei benachbarten Licht auskoppelnden Elementen vorgesehen sein
kann.
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Die
Licht auskoppelnden Elemente der hierin ausgeführten Erfindung
bestehen aus massivem Material beziehungsweise aus Vollmaterial
und weisen keine Lufteinschlüsse, Luftblasen oder Hohlbereiche auf,
so dass eine geradlinige Lichtstrahlführung gewährleistet
ist. Daher treten Lichtstrahlen, die entsprechend durch Totalreflexion
im Hauptlichtleiter geführt werden, unmittelbar in das
Licht auskoppelnde Element über, wenn sie auf die Lichtdurchtrittsfläche auftreffen,
die zwischen dem Licht auskoppelnden Element und dem Hauptlichtleiter
bereitgestellt ist. Der Lichtübergang wird durch einen
Brechungswinkel bewirkt, der sich von dem Brechungswinkel der Totalreflexion
unterscheidet. Durch das unmittelbare Überführen
des Lichts in das Licht auskoppelnde Element allein durch die Bereitstellung
der massiven Licht auskoppelnden Körper wird es daher überflüssig,
reflektierende Strukturen an anderen Stellen des Hauptlichtleiters
anzuordnen. Um es deutlicher zu machen: Es ist sogar nachteilig,
derartige reflektierende Strukturen an der Stelle anzuordnen, die
auf der abgewandten Seite der Licht auskoppelnden Elemente vorliegt,
da die Verwendung derartiger reflektierender Elemente um den Hauptlichtleiter
für gewöhnlich zu bidirektionalem oder polydirektionalem Auskoppeln
von Licht führt, so dass lediglich ein Anteil des Lichts
auf die gewünschte Weise ausgekoppelt wird, während
ein weiterer Anteil in nicht gewünschte Richtungen abgestrahlt
wird und die Lichtenergie entsprechend verloren ist.
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Durch
den Verzicht auf zusätzliche reflektierende Strukturen,
wie beispielsweise Facetten, wird die Vorrichtung der anliegenden
Erfindung daher effizienter, da sie zu einer besseren Nutzung der
bereitgestellten Lichtenergie aus Lichtquellen wie beispielsweise
LEDs führt, das bedeutet, dass die Verwendung einer geringeren
Anzahl von LEDs oder dass die Verwendung einer Anzahl von LEDs mit niedrigerem
Energieverbrauch zum selben Beleuchtungsresultat führt
wie eine entsprechende Lichtleitvorrichtung nach dem Stand der Technik
mit der entsprechend höheren Anzahl von LEDs beziehungsweise
mit höherem Energieverbrauch.
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Wie
in 1a und 1b gezeigt,
hat die Lichtleitvorrichtung 1 einen Hauptlichtleiter 2 und eine
Vielzahl von Licht auskoppelnden Elementen 3, 3'.
Sie umfasst ferner ein Licht einkoppelndes Element 4, um
Licht in den Hauptlichtleiter 2 einzukoppeln, das von einer
hier nicht gezeigten Lichtquelle wie einer LED oder einer anderen
geeigneten Lichtquelle kommt, die nicht in unmittelbarer Nähe
zu dem Lichtleiter angeordnet ist. Das hier gezeigte Licht einkoppelnde
Element 4 ist lediglich beispielhaft zu verstehen, andere
geeignete Lichteinkopplungsstrukturen können verwendet
werden und sind dem Fachmann auch bekannt.
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1a zeigt
eine Lichtleitvorrichtung 1 mit einem zylindrischen Hauplichtleiter 2 und
einer Vielzahl von Licht auskoppelnden Elementen 3, die
in einer Linie angeordnet sind, weil gewünscht ist, dass Licht
lediglich zu einer Seite der Zylinderform emittiert wird. Die Licht
auskoppelnden Elemente 3 haben einen rechteckigen Querschnitt 6 und
weisen konkav geformte Lichtaustrittsflächen 5 auf,
die die Funktionen einer optischen Linse erfüllen.
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1b zeigt
ein weiteres Design einer Lichtleitvorrichtung 1 gemäß einer
Ausführungsform der hier ausgeführten Erfindung,
die dieselben Anforderungen erfüllt wie der in 1a gezeigte
Gegenstand, jedoch andere geometrische Formen aufweist: Dort hat
der Hauptlichtleiter 2 wie auch die Licht auskoppelnden
Elemente 3', die ebenfalls in einer Reihe auf der Oberfläche
des Hauptlichtleiters 2 angeordnet sind, eine Parallelepiped-Form.
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Natürlich
können auch Formen wie Platten, Ellipsoide oder andere
Formen als Körperformen für die Hauptlichtleiter
und die auskoppelnden Elemente entsprechend vorgesehen werden.
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In 1b haben
die Körper 6 der Licht auskoppelnden Elemente 3' ein
freies Ende, das als konvex geformte Lichtaustrittsfläche 5 ausgebildet
ist. Das Licht einkoppelnde Element 4 ist an dem einen Ende
des Hauptlichtleiters 2 angeordnet; nicht figurativ dargestellt
ist das zweite Ende des Hauptlichtleiters 2, das ebenfalls
mit einem Licht einkoppelnden Element 4 verbunden ist.
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In
dem Beispiel, das in 1a gezeigt ist, werden die Lichtstrahlen
aufgrund der konkaven Form der Lichtaustrittsflächen 5 der
Licht auskoppelnden Elemente 3 gebündelt.
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Wie
beispielsweise in 1b zu erkennen ist, sind keine
Facetten oder andere reflektierenden Elemente um den Hauptlichtleiter 2 angeordnet,
sie sind auch nicht notwendig. Es ist stattdessen eher vorteilhaft,
keine Facetten oder reflektierenden Strukturen an den von den Lichtdurchtrittsflächen 7 (beispielhaft
gezeigt in dem gepunkteten Kreis in 1b), die
dort entstehen, wo der Hauptlichtleiter die Licht auskoppelnde Struktur 3' kontaktiert,
abgewandten Seiten anzuordnen.
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Das
Licht auskoppelnde Element kann mittels Kleben oder Bonden an dem
Hauptlichtleiter angebracht sein.
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Der
Lichtpfad, der gemäß der Ausführungsformen
der hierin offenbarten Erfindung geschaffen wird, beginnt bei der
Licht einkoppelnden Struktur 4, siehe 3b und
führt innerhalb und entlang des Hauptlichtleiters 2,
wobei das Licht totalreflektiert wird. Dann können die
Lichtstrahlen direkt in die Licht auskoppelnden Elemente 3 überführt
werden, wenn sie auf die Lichtdurchtrittsfläche 7 auftreffen,
wo sie in einem definierten Winkel gebrochen werden, wie beispielsweise
durch Pfeil a angezeigt ist.
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3b zeigt
den Pfad der Lichtstrahlen, die in den Hauptlichtleiter 2 eingekoppelt
worden sind und die den Lichtleiter über die Lichtaustrittsflächen 5 der
Licht auskoppelnden Elemente 3' verlassen. Andere Lichtstrahlen
lassen den Hauptlichtleiter durch die Endflächen, wie Pfeil
b verdeutlicht. Vorteilhaft erlauben Ausführungsformen
der hier gezeigten Erfindung das effektive Auskoppeln von Licht
im Wesentlichen an den gewünschten Stellen beziehungsweise an
gewünschten Bereichen des Hauptlichtleiters 2, an
denen entsprechend Licht auskoppelnde Elemente bereitgestellt werden.
Lediglich eine geringe Anzahl von Lichtstrahlen tritt aus der Lichtleitvorrichtung 1 an
unerwünschter Stelle: 2 zeigt
die Illuminierung, die mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung erzeugt werden kann, wobei die Beleuchtung von Objekten
beispielsweise an einer Vorderseite der Vorrichtung und an den Endabschlüssen
der Lichtleitvorrichtung ermöglicht wird, wie Pfeile a
und b verdeutlichen, wohingegen lediglich sehr wenige Lichtstrahlen
(siehe Pfeil c) an einer Rückseite der Vorrichtung 1 den
Hauptlichtleiter 2 verlassen.
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3a zeigt
Lichtleitpfade nach einem Beispiel des Stands der Technik, wie er
in einer Lichtleitvorrichtung 100 unter Verwendung der
Facetten 108 bereitgestellt wird. Hierbei wird Licht nachteilig
bidirektional aus dem Hauptlichtleiter 102 ausgekoppelt, da
an den Facetten eine nicht gerichtete Reflexion und Brechung in
zwei Richtungen erfolgt, wie Pfeile c und a zeigen. Die Abstrahlung
von Licht, das einem Pfad b folgt, ist daher weniger effektiv, da
lediglich eine kleinere Quantität an Licht beziehungsweise
an Lichtstrahlen in die Licht auskoppelnden Strukturen 103 überführt
wird, was auf die streuenden Facetten 108 zurückzuführen
ist, die Licht auch in ungewünschte Richtungen auskoppelt.
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Die
hierin offenbarten erfindungsgemäßen Vorrichtungen
erlauben das Auskoppeln von Licht, das entweder direkt oder über
die Verwendung von Licht einkoppelnden Strukturen in den Hauptlichtleiter
eingekoppelt wurde. Es wird lediglich an den gewünschten
Stellen ausgekoppelt, wodurch eine optische Effizienz erreicht wird.
Es ermöglicht das Herstellen von Systemen nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die eine geringere Anzahl von Lichtquellen wie LEDs benötigen,
oder es wird die Verwendung von Lichtquellen ermöglicht,
die einen geringeren Energieverbrauch erfordern. Daher kann, falls gewünscht,
mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung geschaffen werden,
die Licht lediglich in eine einzige Richtung ausstrahlt, wohingegen
konventionelle Vorrichtungen, die Facetten verwenden, Licht in unterschiedliche
Richtungen emittieren. Die Erfindung erlaubt daher, höhere
optische Werte im Vergleich zu konventionellen, mit Facetten versehene Leitern
mit ansonsten identischen Komponenten zu erreichen, auch in Winkelbereichen,
in denen das klassische Prinzip der Totalreflexion nicht funktioniert.
Daher ist das vorliegend offenbarte System in der Lage, eine hohe
Beleuchtungseffizienz zu erzeugen.
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Um
zurückzukommen auf die geometrischen Ausmaße und
Formen des Systems: Die Licht auskoppelnden Elemente können
zylindrisch, als Parallelepiped, trapezoidal oder auf jede andere
geeignete Weise beschaffene Körper haben, abhängig
von den gewünschten optischen Resultaten. Erforderlich
ist, dass eine Anlagefläche vorliegt, mit der die Licht
auskoppelnden Elemente vollständig und bündig
an den Hauptlichtleitern zur Anlage kommen. Die Verteilung von Licht
auskoppelnden Elementen entlang der Seite der Hauptlichtleiter,
genauso wie die Länge derselben, kann entsprechend der
gewünschten Beleuchtungsstärke, Beleuchtungsblickwinkel
auch bezüglich der gewünschten Homogenität,
oder anderen Parametern gewählt werden. Um die Wirksamkeit des
vorliegenden System hinsichtlich einer vorgegebenen ECE-SAE Beleuchtungsregulierung
zu verbessern, kann die Lichtaustrittsfläche der Licht
auskoppelnden Elemente zylindrisch sphärisch oder als frei
geformte Linse geschaffen sein.
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Falls
es aus Designgründen erforderlich ist und ohne funktionell
zwingend zu sein, kann das vorliegende System auch konventionelle
Facetten zur Auskopplung von Licht auf konventionelle Weise umfassen.
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Die
Materialien der Hauptkomponenten, die aus dem Hauptlichtleiter und
den auskoppelnden Elementen bestehen, können aus Glas oder
einem Polymer-Material beschaffen sein, das für optische Anwendungen
geeignet ist. Glaselemente können mittels bekannter Bonding-Technologien
oder durch die Verwendung adhäsiver Materialien miteinander verklebt
beziehungsweise verbunden werden. Es kann vorteilhaft sein, identische
Materialien zu verwenden um eine Lichtleitvorrichtung zu schaffen,
es kann andernfalls jedoch auch sinnvoll sein, beispielsweise Gläser
unterschiedlicher Brechungsindizes für verschiedene Komponenten
zu verwenden. Hieraus können sich spezielle optische Effekte
ergeben. Ferner kann in Betracht gezogen werden, dass Hauptlichtleiter
und auskoppelnde Elemente einstückig geschaffen werden,
beispielsweise durch bekannte Spritzgießverfahren, wobei
die verwendenden Materialien optische Polymere sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 02/068861
A1 [0002]
- - US 2004/0208016 A1 [0003]
- - DE 102004011961 B4 [0004]
- - DE 102006036033 A1 [0005]