DE102011087308A1

DE102011087308A1 - Leuchtvorrichtung mit Reflektor, Linse und Blende

Info

Publication number: DE102011087308A1
Application number: DE102011087308A
Authority: DE
Inventors: Roland Fiederling; Daniel Weissenberger
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: DE102011087308B4; WO2013079301A1

Abstract

Die Leuchtvorrichtung (11) weist einen mittels mindestens einer Lichtquelle (12), insbesondere Leuchtdiode, beleuchtbaren Reflektor (13), eine dem Reflektor (13) nachgeschaltete Linse (14) und eine dem Reflektor (13) und der Linse (14) zwischengeschaltete Blende (15) auf, wobei die Blende (15) eine dem Reflektor (13) zugewandte Rückseite (18, 18a) und eine dem Reflektor (13) abgewandte, reflektierende Vorderseite (19) aufweist, und die Leuchtvorrichtung (11) dazu angeordnet und eingerichtet ist, die Vorderseite (19) der Blende (15) zu beleuchten und von dort Licht (L) in die Linse (14) zu reflektieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen mittels mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Leuchtdiode, beleuchtbaren Reflektor, eine dem Reflektor nachgeschaltete Linse und eine dem Reflektor und der Linse zwischengeschaltete Blende. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens aufweist: Beleuchten eines Reflektors mittels mindestens einer Lichtquelle und Blockieren eines Teils des von dem Reflektor abgestrahlten Lichts mittels einer Rückseite einer Blende. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar für Fahrzeugleuchtvorrichtungen, insbesondere Scheinwerfer.
Bei Scheinwerfern für Pkw und Lkw wird zur Erzeugung eines Abblendlichts eine Blende in einen Strahlengang zwischen einen Reflektor und eine Linse des Scheinwerfers gebracht. Die Blende blockiert einen Teil der vom Reflektor zur Linse verlaufenden Lichtstrahlen, so dass sich in dem hinter der Linse im Fernfeld erzeugten Lichtabstrahlmuster eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze ergibt. Jedoch mag es gewünscht sein, z.B. um eine Sichtbarkeit des Scheinwerfers zu erhöhen, den grundsätzlich dunklen Bereich diffus zu beleuchten. Dazu ist es bekannt, eine Lichteintritts- oder Lichtaustrittsfläche der Linse so durch Lichtablenkstrukturen zu modifizieren, dass sie zumindest geringfügig Licht auch in den grundsätzlich dunklen Bereich wirft. Lichtablenkstrukturen können z.B. Mulden oder Ringe umfassen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche auf besonders einfache und/oder lichttechnisch flexible Weise Streulicht in einem durch eine Blende abgeschatteten Raumbereich bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend einen mittels mindestens einer Lichtquelle beleuchtbaren Reflektor, eine dem Reflektor nachgeschaltete Linse und eine dem Reflektor und der Linse zwischengeschaltete Blende, wobei die Blende eine dem Reflektor zugewandte Seite, nachstehend auch "Rückseite" genannt, und eine dem Reflektor abgewandte, reflektierende Seite, nachstehend auch "Vorderseite" genannt, aufweist, und die Leuchtvorrichtung dazu angeordnet und eingerichtet ist, die Vorderseite der Blende zu beleuchten und von dort Licht in die Linse zu reflektieren.
Dabei wird ausgenutzt, dass das von der Vorderseite der Blende reflektierte Licht in einen anderen Bereich der Linse und/oder unter einem anderen Winkel in die Linse einfallen kann als bei einer Beleuchtung direkt mittels des Reflektors. Dadurch kann das von der Vorderseite der Blende reflektierte Licht auch in Raumbereiche gestrahlt werden, welche durch die Blende abgeschattet sind. Folglich wird durch eine einfache Reflexionsfähigkeit der bisher ungenutzten Vorderseite der Blende die Bereitstellung des gewünschten Streulichts erreicht. Auf eine gestaltliche Modifikation der Vorder- oder Rückseite der Linse mit Lichtablenkstrukturen kann verzichtet werden.
Die dem Reflektor zugewandte Rückseite der Blende ist insbesondere eine Seite, welche direkt von dem Reflektor bestrahlbar oder beleuchtbar ist. Analog kann die der Linse zugewandte Vorderseite der Blende insbesondere eine Seite sein, welche nicht direkt von dem Reflektor bestrahlbar oder beleuchtbar ist.
Die Form der Blende ist dabei grundsätzlich beliebig. Beispielsweise kann die Blende plattenförmig ausgestaltet werden, wobei die Vorderseite und die Rückseite der Blende den zwei Hauptseiten der Platte entsprechen. Eine solche Blende kann insbesondere auf bzw. in einer Lichtaustrittsöffnung des Reflektors oder außerhalb des Reflektors angeordnet sein.
Die Blende kann aber z.B. auch so geformt sein, dass ihre Rückseite zu der Vorderseite angewinkelt orientiert ist, z.B. dazu senkrecht steht. Beispielsweise kann die Rückseite in dem Reflektor liegen, z.B. horizontal, und beispielsweise zumindest einen Teil der Innenseite des Reflektors bilden. Die Rückseite kann beispielsweise einen in einer Hauptebene des Reflektors liegenden Boden oder Bodenbereich bilden.
Die Rückseite kann allgemein Licht absorbierend oder reflektierend ausgebildet sein. Die Vorderseite kann allgemein der Linse zugewandt sein, insbesondere parallel oder mit einer Schräge von insbesondere nicht mehr als 20° zu einer Rückseite der Linse ausgerichtet sein.
Die Lichtquelle kann insbesondere UV-Licht, sichtbares Licht und/oder IR-Licht ausstrahlen. Die Lichtquelle kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle sein. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs oder Small Molecules-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Linse mindestens einen teildurchlässig verspiegelten Bereich aufweist, an welchem von dem Reflektor abgestrahltes Licht teilweise auf die Vorderseite der Blende reflektierbar ist. In dieser Ausgestaltung trifft also das von dem Reflektor abgestrahlte Licht auf den mindestens einen teildurchlässig verspiegelten Bereich der Linse und wird teilweise wie üblich durchgelassen und teilweise auf die zumindest teilweise reflektierende Vorderseite der Blende reflektiert. Von der Vorderseite der Blende wird das Licht wieder in die Linse zurückgestrahlt, allerdings unter einem anderen Winkel und/oder in einen anderen Bereich der Linse. Folglich kann das Streulicht durch zwei einfache Verspiegelungen bereitgestellt werden. Der teildurchlässig verspiegelte Bereich kann beispielsweise eine teildurchlässige Spiegelschicht aufweisen. Ein Anteil bzw. eine relative Helligkeit des Streulichts kann auf einfache Weise durch eine Einstellung einer Eigenschaft der teildurchlässigen Spiegelschicht erreicht werden, z.B. deren Dicke.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mindestens eine zusätzliche Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, zur Beleuchtung der Vorderseite der Blende aufweist. In dieser Ausgestaltung trifft das von der mindestens einen zusätzlichen Lichtquelle abgestrahlte Licht (insbesondere direkt) auf die zumindest teilweise reflektierende Vorderseite der Blende und wird von dort in die Linse reflektiert. Dadurch kann auf eine Anpassung der Linse vollständig verzichtet werden, z.B. auf ein Vorsehen von vorderseitigen Mulden usw. oder auf einen rückwärtigen teildurchlässig verspiegelten Bereich. Zudem lässt sich so eine Form der Streulichtverteilung besonders flexibel einstellen. Auch ist nun eine Lichtstärke des Streulichts unabhängig von einer Lichtstärke des 'regulären', von dem Reflektor abgestrahlten Lichts einstellbar.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Licht von der Vorderseite der Blende nur in einen durch die Rückseite der Blende abgeschatteten Raumbereich (insbesondere Bereich der Linse) reflektierbar ist. Folglich wird durch die Blende ein zusätzlicher Bereich des Lichtabstrahlmusters erzeugt, welcher unabhängig von dem direkt durch den Reflektor erzeugten Lichtabstrahlmuster gestaltbar ist.
Insbesondere kann eine Helligkeit des zusätzlichen Bereichs des Lichtabstrahlmusters einstellbar sein, z.B. durch die Helligkeit des von der mindestens einen zusätzlichen Lichtquelle erzeugten Lichts. Falls diese Helligkeit im Vergleich zu dem durch den Reflektor erzeugten hellen Bereich gering ist, kann der zusätzliche Bereich des Lichtabstrahlmusters als ein schwach leuchtender Streulichtbereich verwendet werden.
Falls diese Helligkeit im Vergleich zu dem durch den Reflektor erzeugten hellen Bereich aber nicht mehr gering ist, kann ein funktional unterschiedliches Lichtabstrahlmuster bzw. Lichtfunktion bereitgestellt werden, z.B. ein Off-Road-Licht, ein Abblendlicht oder ein Tagfahrlicht. Dadurch kann folglich ein Zwei-Funktionen-Betrieb bereitgestellt werden. Insbesondere kann so bei einer hohen Helligkeit des von der mindestens einen zusätzlichen Lichtquelle erzeugten Lichts die Hell-Dunkel-Grenze aufgelöst werden, falls gewünscht.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass Licht von der Vorderseite der Blende sowohl in einen durch die Rückseite der Blende abgeschatteten Raumbereich (insbesondere Bereich der Linse) als auch in einen durch den Reflektor beleuchteten Raumbereich (insbesondere Bereich der Linse) reflektierbar ist. So kann eine Form des Lichtabstrahlmusters noch stärker modifiziert werden, insbesondere zum Bereitstellen eines Zwei-Funktionen-Betriebs. Insbesondere kann so die Hell-Dunkel-Grenze besonders effektiv aufgelöst werden, falls gewünscht.
Ein bestimmter Zwei-Funktionen-Betrieb kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass in einer ersten Funktion in einem Lichtabstrahlmuster der Leuchtvorrichtung die Helligkeit des durch die zusätzliche(n) Lichtquelle(n) erzeugten Lichts erheblich geringer ist als die Helligkeit des durch die mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reflektors erzeugten Lichts. Das Streulicht ist also erheblich schwächer als das 'reguläre' Licht, was insbesondere einem üblichen Abblendlichtbetrieb entspricht. In einer zweiten Funktion mag in einem Lichtabstrahlmuster der Leuchtvorrichtung die Helligkeit des durch die zusätzliche(n) Lichtquelle(n) erzeugten Lichts nicht mehr gegenüber der Helligkeit des durch die mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reflektors erzeugten Lichts vernachlässigbar sein. Dadurch kann ein zusätzliches Lichtabstrahlmuster erzeugt werden, das z.B. keine Hell-Dunkel-Grenze mehr aufzuweisen braucht. Eine solche zweite Funktion mag z.B. eine Fernlichtfunktion oder eine Tagfahrlichtfunktion sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reflektors dimmbar ist. So können auch gezielt lichtschwächere Lichtabstrahlmuster oder Lichtfunktionen bereitgestellt werden, z.B. ein Tagfahrlicht.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Vorderseite der Blende diffus reflektierend ausgestaltet ist. Dies unterstützt eine gleichmäßige Verteilung des reflektierten Lichts auf die Rückseite der Linse. Zudem kann so ein ggf. inhomogener Reflexionsgrad der Vorderseite der Blende angeglichen werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Vorderseite der Blende mit mindestens einem Leuchtstoff belegt ist, insbesondere mit mindestens einer Leuchtstoffschicht. Dadurch kann auf eine besonders einfache Weise ein diffus streuendes Mischlicht als Streulicht usw. erzeugt werden. Das Mischlicht setzt sich aus dem ursprünglich von der mindestens einen zusätzlichen Lichtquelle erzeugten Primärlicht und dem durch den mindestens einen Leuchtstoff aus dem Primärlicht erzeugten wellenlängenumgewandelten Sekundärlicht zusammen. Je nach Dichte, Dicke usw. des Leuchtstoffs kann der Umwandlungsgrad von Primärlicht zu Sekundärlicht eingestellt werden und ggf. auch nur noch Sekundärlicht auf die Linse gestrahlt werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Reflektor (bzw. dessen reflektierende Innenseite oder Innenwand) eine zumindest annähernd ellipsoide Grundform aufweist. So wird ein Lichtabstrahlmuster des Reflektors erreicht, welches sich lokal besonders stark begrenzen lässt und so eine besonders kompakte und hochgradig strahlformende Anordnung ermöglicht. Zudem kann hierbei die Blende auf einfache Weise eine scharfe, kontrastreiche Hell-Dunkel-Grenze ermöglichen. Jedoch ist die Leuchtvorrichtung nicht darauf beschränkt und kann z.B. auch einen parabolischen oder freigeformten bzw. freiflächnerisch geformten Reflektor aufweisen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Reflektor einen Halbschalenreflektor aufweist oder als ein solcher ausgestaltet ist. Dies ergibt eine besonders preiswerte und kompakte Ausgestaltung, insbesondere da häufig nur eine Hälfte des Abstrahlmusters eines Vollschalenreflektors benötigt wird und das Lichtabstrahlmuster vorteilhafterweise an der Hell-Dunkel-Grenze eine längste Breite aufweist. Jedoch ist der Reflektor nicht darauf beschränkt und kann insbesondere jede geeignete Art von Hohlreflektor umfassen, z.B. auch einen Vollschalenreflektor.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Blende einen Cut-Off-Rand (d.h. einen Rand zur Erzeugung der Hell-Dunkel-Grenze) auf einer Hauptebene des Reflektors aufweist. Dies ergibt eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze an der breitesten Stelle des Lichtabstrahlmusters.
Die Leuchtvorrichtung kann allgemein ein oder mehrere dem Schalenreflektor nachgeschaltete optische Elemente aufweisen, z.B. ein oder mehrere Linsen, weitere Reflektoren, lichtdurchlässige Abdeckungen usw.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Fahrzeug-Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer, ist. Insbesondere hierbei sind die Hell-Dunkel-Grenze und die Streulichterzeugung bzw. ein Zwei-Funktionen-Betrieb vorteilhaft einsetzbar, insbesondere zumindest zur Erzeugung eines Abblendlichts.
Die Art des Fahrzeugs ist nicht beschränkt und kann beispielsweise wassergestützte Fahrzeuge (Schiffe usw.), luftgestützte Fahrzeuge (Flugzeuge, Helikopter usw.) als auch landgestützte Fahrzeuge (z.B. Pkw, Lkw, Motorräder usw.) umfassen. Insbesondere sind Elektroräder ("E-Bikes") bevorzugt.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung, wobei das Verfahren mindestens aufweist: Beleuchten eines Reflektors mittels mindestens einer Lichtquelle; Blockieren eines Teils des von dem Reflektor abgestrahlten Lichts mittels einer Rückseite einer Blende; Bestrahlen einer Linse mittels eines anderen Teils des von dem Reflektor abgestrahlten Lichts; und Bestrahlen einer reflektierenden Vorderseite der Blende mit Licht so, dass das Licht davon zumindest in einem durch die Rückseite der Blende abgeschatteten Raumbereich der Linse fällt. Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann analog ausgestaltet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine erste Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung;
2 zeigt die erste Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung als Schnittdarstellung in Draufsicht;
3 zeigt in Frontalansicht ein hinter der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung erzeugtes Lichtabstrahlmuster; und
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine zweite Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11, welche insbesondere zur Verwendung als Scheinwerfer eines Elektrorads geeignet ist. 2 zeigt die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 in einer Draufsicht.
Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 weist mindestens eine Lichterzeugungseinheit 12, einen annähernd ellipsoiden Reflektor 13, eine Linse 14 und eine Blende 15 auf. Diese Elemente können in einem staub- und/oder feuchtigkeitsdichten Gehäuse (o.Abb.) aufgenommen sein.
Die dem Reflektor 13 optisch nachgeschaltete Linse 14 weist eine asphärische Form auf und ist um ihre optische Achse O rotationssymmetrisch ausgebildet. Die optische Achse O ist hier horizontal liegend eingezeichnet. Die Linse 14 weist folglich eine plan-konvexe Grundform auf, wobei eine konvexe, vordere Oberfläche 16 eine kugelartige Form aufweist und eine plane, rückwärtige Oberfläche ("Rückseite") 17 senkrecht zu der optischen Achse O liegt, welche hier mit der x-Achse übereinstimmt. Die Linse 14 besteht aus PMMA. Ein Durchmesser der Linse 14 senkrecht zu der optischen Achse O (was einem Kreisdurchmesser der planen Oberfläche 17 entspricht) beträgt hier ca. 50 mm bei einer Dicke entlang der optischen Achse O von ca. 20 mm. Eine Länge der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 beträgt insbesondere zwischen 80 mm und 90 mm.
Die Blende 15 ist teilweise in einen Strahlengang zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 geschaltet. Die optisch zwischen den Reflektor 13 und die Linse 14 geschaltete Blende 15 weist eine dem Reflektor 13 zugewandte, durch den Reflektor 13 direkt anstrahlbare oder beleuchtbare Seite ("Rückseite") 18 auf. Die Blende 15 weist ferner eine dem Reflektor 13 abgewandte, durch den Reflektor 13 nicht direkt anstrahlbare oder beleuchtbare Seite ("Vorderseite") 19 auf. Somit wird ein Teil des von dem Reflektor 13 abgestrahlten Lichts von der Rückseite 18 der Blende 15 blockiert und teilweise direkt auf und durch die Linse 14 gestrahlt.
Ein oberer Rand, der Cut-Off-Rand 10, der Blende 15 berührt die optische Achse O. Die Blende 15 erzeugt mittels des Cut-Off-Rands 10 in dem von der Linse 14 projizierten Bild oder Lichtabstrahlmuster (siehe 3) die Hell-Dunkel-Grenze, wie sie beispielsweise für einen Betrieb eines Elektrorads im Straßenverkehr vorgeschrieben ist. An dem Schnittpunkt zwischen der optischen Achse O und dem Cut-Off-Rand 10 kann sich ein zweiter (äußerer) Brennpunkt F2 des Reflektors 13 befinden. Der zweite Brennpunkt F2 kann allgemein insbesondere einem Brennpunkt der Linse 14 entsprechen.
Die Rückseite 18 der Blende 15 ist grundsätzlich lichtundurchlässig, insbesondere lichtabsorbierend, ausgestaltet, während die Vorderseite 19 reflektierend ausgestaltet ist. In dieser Variante ist die Blende 15 als eine senkrecht stehende Platte ausgestaltet.
Der Reflektor 13 ist hier rein beispielhaft als ein Halbschalenreflektor mit einer annähernd ellipsoiden freiförmigen Reflexionsfläche ausgestaltet. Ein vorderer Rand 20 des Reflektors 13 ist seitlich nach vorne gekrümmt und läuft in Spitzen T aus, wie in 2 gezeigt. Ein unterer Rand des Reflektors 13 liegt auf der Ebene H, welche auch eine Hauptebene des Reflektors 13 darstellt. Der Reflektor 13 weist einen Grundkörper aus Kunststoff mit einer spekular reflektierenden Reflexionsfläche an seiner Innenseite auf.
Eine horizontale Ebene H, in welcher die optische Achse O der Linse 14 liegt, teilt den dargestellten Raum gedanklich in einen oberen Halbraum OH und einen unteren Halbraum UH auf. Während die Linse 14 sich zur Hälfte in dem oberen Halbraum OH und zur anderen Hälfte in dem unteren Halbraum UH befindet, befindet sich der Reflektor 13 in dem oberen Halbraum OH und die Blende 15 in dem unteren Halbraum UH.
Der Reflektor 13 weist einen von dem Reflektor 13 überwölbten inneren Brennpunkt F1 und einen äußeren Brennpunkt (o.Abb.), welcher zwischen dem Reflektor 13 und der Linse 14 liegt, auf. Folglich wird so nur ein in dem unteren Halbraum UH liegender Teil der Rückseite 17 der Linse 14 bestrahlt. Das hinter die Linse 14 (d.h. in Richtung der x-Achse) projizierte Lichtabstrahlmuster weist im Fernfeld eine Hell-Dunkel-Grenze an seinem oberen Rand auf, während das Lichtabstrahlmuster am Ausgang des Reflektors 13 eine untere Hell-Dunkel-Grenze aufweist.
Im Bereich des inneren Brennpunkts F1 befindet sich eine Lichtaustrittsfläche (o.Abb.) der Lichterzeugungseinheit 12. Der innere Brennpunkt F1 kann aufgrund der nicht vernachlässigbar kleinen Lichtaustrittsfläche auch als ein Brennfleck angesehen werden. Die Lichterzeugungseinheit 12 weist hier weißes Licht bzw. blau-gelbes Mischlicht abstrahlende Konversions-Leuchtdioden 21 auf. Den Konversions-Leuchtdioden 21 kann beispielsweise ein Diffusor nachgeschaltet sein. Bei aktivierten Leuchtdioden bzw. aktivierter Lichterzeugungseinheit 12 wird an den Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden 21 austretendes Licht L in den Reflektor 13 gestrahlt. Der Reflektor 13 ist also der Lichterzeugungseinheit 12 optisch nachgeschaltet.
Die Rückseite 17 der Linse 14 ist zumindest in diesem von dem Reflektor 13 direkt bestrahlbaren Teil oder Bereich in dem unteren Halbraum UH teildurchlässig verspiegelt, z.B. durch eine dort aufgebrachte teildurchlässige Spiegelschicht. Die teildurchlässige Spiegelschicht kann z.B. eine dünne Silberschicht sein. Somit wird ein Teil des von dem Reflektor 13 auf die Rückseite 17 gestrahlten Lichts L reflektiert, und zwar auf die reflektierende Vorderseite 19 der Blende 15. Von dort aus wird das Licht L zurück in die Linse 14 gestrahlt. Folglich ist die Leuchtvorrichtung 11 dazu angeordnet und eingerichtet, die Vorderseite 19 der Blende 15 zu beleuchten und von dort Licht L in die Linse 14 zu reflektieren. Da die Blende 15 eine andere Position und ggf. Lage oder Orientierung im Raum aufweist als der Reflektor 13, kann das von der Blende 15 auf die Linse 14 zurückgeworfene Licht einen unterschiedlichen Bereich der Linse 14 bestrahlen (z.B. auch einen im Bereich des oberen Halbraums OH liegenden Teil der Linse 14) und/oder unter einem unterschiedlichen Winkel in die Linse 14 einstrahlen, so dass das hinter der Linse 14 projizierte Bild oder Lichtabstrahlmuster im Fernfeld mindestens einen zusätzlichen, vergleichsweise schwach beleuchteten, Streubereich aufweist, insbesondere oberhalb der Hell-Dunkel-Grenze bzw. in dem durch die Rückseite 18 der Blende 15 abgedunkelten Bereich.
In einer Variante weist die Blende 15 eine (gestrichelt eingezeichnete) Rückseite 18a auf, welche horizontal auf der Hauptebene H des Reflektors 13 liegt und somit zumindest teilweise seinen Boden darstellt. Die Rückseite 18a steht senkrecht zur Vorderseite 19. Insbesondere in dieser Variante kann die Rückseite 18a z.B. auch reflektierend, insbesondere verspiegelt, sein.
3 zeigt in Frontalansicht ein entlang der optischen Achse O hinter der Linse 14 durch die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 im Fernfeld erzeugtes Lichtabstrahlmuster M. Ein unterhalb der Hauptebene H befindlicher unterer Bereich M1 des Lichtabstrahlmusters M weist an seinem oberen Rand R1 eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze G auf und wird durch Licht erzeugt, das direkt von dem Reflektor 13 in die Linse 14 läuft. Ein oberhalb der Hauptebene H befindlicher oberer Bereich M2 des Lichtabstrahlmusters M schließt sich an seinem unteren Rand R2 an die Hell-Dunkel-Grenze G an und wird durch Licht erzeugt, das von dem Reflektor 13 zuerst auf die Vorderseite 19 der Blende 15 und von dort in die Linse 14 läuft. Eine relative Helligkeit der Bereiche M1 und M2 kann durch den Reflexionsgrad der teildurchlässig verspiegelten Rückseite 17 der Linse 14 eingestellt werden, die Form des oberen Bereichs M2 z.B. durch die Form (z.B. Krümmung usw.) der Vorderseite 19 der Blende 15.
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 31. Im Gegensatz zu der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 11 ist die Linse 14 der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 31 nicht reflektierend ausgestaltet. Zur Beleuchtung der Vorderseite 19 wird vielmehr eine zusätzliche Lichtquelle in Form mindestens einer Leuchtdiode 32 verwendet. Das von dieser mindestens einen Leuchtdiode 32 abgestrahlte Licht L wird auf die Vorderseite 19 der Blende 15 geworfen und von dort in die Linse 14 reflektiert, insbesondere diffus. Auch so lässt sich ein zusätzlicher Bereich des Lichtabstrahlmusters M erzeugen, z.B. der obere Bereich M2.
Es ist eine allgemein realisierbare Variante, dass könnte noch als Ausführung mit dazunehmen, dass die mindestens eine Leuchtdiode 32 direkt auf die Linse 14 strahlt. In diesem Fall kann die Blende 15 insbesondere waagrecht positioniert sein und die Leuchtdiode(n) 21 und der Reflektor 13 an die Stelle gesetzt werden, wo sonst die (in diesem Ausführungsfall nicht vorhandene) Vorderseite der Blende 15 angeordnet ist.
Die Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 31 weist den Vorteil auf, dass die Bereiche M1 und M2 bezüglich ihrer Helligkeit unabhängig voneinander einstellbar sind. Beispielsweise kann so eine Helligkeit des durch die mindestens eine Leuchtdiode 32 erzeugbaren Bereichs M2 an eine Helligkeit des Bereichs M1 angleichbar sein, insbesondere zur Erzeugung mindestens einer neuen Lichtfunktion.
Insbesondere falls die Lichterzeugungseinheit 12 und/oder die mindestens eine Leuchtdiode 32 dimmbar sind, lässt sich so ein Lichtabstrahlmuster M mit einer auch verringerten, im Wesentlichen homogenen Helligkeit bereitstellen.
Darüber hinaus ist der durch die mindestens eine Leuchtdiode 32 erzeugbare Bereich M2 z.B. durch eine Ausrichtung der mindestens einen Leuchtdiode 32 besonders variabel formbar. Die mindestens eine Leuchtdiode kann zudem mit einer Primäroptik versehen werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So mag die konvexe Oberfläche der Linse auch eine ellipsoide oder paraboloide Oberfläche sein. Allgemein ist die Linse nicht auf konvexe Linsen beschränkt sondern kann z.B. auch konkave oder konvex-konkave Linsen umfassen. Unter eine Linse kann allgemein ein optisches Abbildungselement oder Abbildungssystem verstanden werden, welches auch eine Linse im engeren Sinne umfassen kann.
Allgemein kann die Position und Drehlage der Elemente der Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung zueinander variieren. So kann die Lichterzeugungseinheit (12) bzw. deren Lichtaustrittsfläche gegen die Hauptebene H des Reflektors 13 angewinkelt sein oder aus dem Brennpunkt F1 heraus verschoben sein. Auch mag die Blende 15 gegen die Linse 14 verdreht und/oder verschoben sein.
Zudem mag der Reflektor gegenüber der Linse angewinkelt sein. Insbesondere mag die Hauptebene H des Reflektors schräg zu der optischen Achse der Linse stehen. Ein zugehöriger Neigungswinkel beträgt vorzugsweise nicht mehr als ca. 20°. Dadurch können Farbentmischungen zumindest teilweise kompensiert werden, und monochrome Farbsäume werden unterdrückt.
Die Blende mag ferner wahlweise aus dem Strahlengang entfernbar und wieder einführbar, z.B. verkippbar oder verschwenkbar, sein, um einen größeren Bereich ausleuchten zu können, z.B. bei einer Off-Road-Nutzung des Elektrorads.

Claims

Leuchtvorrichtung (11; 31), aufweisend – einen mittels mindestens einer Lichtquelle (12), insbesondere Leuchtdiode, beleuchtbaren Reflektor (13), – eine dem Reflektor (13) nachgeschaltete Linse (14) und – eine dem Reflektor (13) und der Linse (14) zwischengeschaltete Blende (15), wobei – die Blende (15) eine dem Reflektor (13) zugewandte Rückseite (18, 18a) und eine dem Reflektor (13) abgewandte, zumindest teilweise reflektierende Vorderseite (19) aufweist, und – die Leuchtvorrichtung (11; 31) dazu angeordnet und eingerichtet ist, die Vorderseite (19) der Blende (15) zu beleuchten und von dort Licht (L) in die Linse (14) zu reflektieren.
Leuchtvorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei die Linse (14) mindestens einen teildurchlässig verspiegelten Bereich (17) aufweist, an welchem von dem Reflektor (13) abgestrahltes Licht (L) teilweise auf die Vorderseite (19) der Blende (15) reflektierbar ist.
Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 1, wobei die Leuchtvorrichtung (31) mindestens eine zusätzliche Lichtquelle (32) zur Beleuchtung der Vorderseite (19) der Blende (15) aufweist.
Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 3, wobei Licht (L) von der Vorderseite (19) der Blende (15) nur in einen durch die Rückseite (18; 18a) der Blende (15) abgeschatteten Raumbereich reflektierbar ist.
Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 3, wobei Licht (L) von der Vorderseite (19) der Blende (15) sowohl in einen durch die Rückseite (18; 18a) der Blende (15) abgeschatteten Raumbereich als auch in einen durch den Reflektor (13) beleuchteten Raumbereich reflektierbar ist.
Leuchtvorrichtung (31) nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Lichtquelle (12; 32) zur Beleuchtung des Reflektors (13) dimmbar ist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorderseite (19) der Blende (15) diffus reflektierend ausgestaltet ist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorderseite (19) der Blende (15) mit mindestens einem Leuchtstoff belegt ist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (13) eine zumindest annähernd ellipsoide Grundform aufweist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (13) einen Halbschalenreflektor aufweist und die Blende (15) einen Cut-Off-Rand (10) auf einer Hauptebene (H) des Reflektors (13) aufweist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (11; 31) eine Fahrzeug-Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer, ist.
Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 11, wobei die Fahrzeug-Leuchtvorrichtung eine Leuchtvorrichtung (11; 31) für ein Elektrorad ist.
Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung (11; 31), wobei das Verfahren mindestens aufweist: – Beleuchten eines Reflektors (13) mittels mindestens einer Lichtquelle (12); – Blockieren eines Teils des von dem Reflektor (13) abgestrahlten Lichts (L) mittels einer Rückseite (18; 18a) einer Blende (15); – Bestrahlen einer Linse (14) mittels eines anderen Teils des von dem Reflektor (13) abgestrahlten Lichts (L); – Bestrahlen einer reflektierenden Vorderseite (19) der Blende (15) mit Licht (L) so, dass das Licht (L) davon zumindest in einen durch die Rückseite (18; 18a) der Blende (15) abgeschatteten Raumbereich der Linse (14) fällt.