-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Leuchte, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens
einem bogenförmigen
Lichtleiter, der an einem Ende eine Einkoppelfläche für das Licht der Lichtquelle
und am anderen Ende eine stirnseitige Endauskoppelfläche aufweist.
-
Eine derartige Leuchte ist beispielsweise durch
die
DE 199 43 821
A1 bekannt geworden.
-
Kraftfahrzeugleuchten müssen verschiedenen
Anforderungen, wie z.B. einer vorgeschriebenen Lichtverteilung,
einer ausreichenden Tagessichtbarkeit und einem ansprechenden Design,
genügen. Aber
auch Faktoren wie die Minimierung von Herstellungskosten und Bauraum
spielen eine entscheidende Rolle.
-
Es sind Kraftfahrzeugleuchten bekannt,
die eine Mehrzahl an Leuchtdioden umfassen, welche auf einer Leiterplatte
montiert und mit Hilfe eines Stanzgitters innerhalb eines strukturierten
Reflektors angeordnet sind. Der Reflektor sorgt dabei für die gewünschte Lichtverteilung.
Aufgrund der hohen Leuchtkraft der Leuchtdioden sind derartige Anordnungen
auch bei Tageslicht gut erkennbar. Allerdings werden aufgrund der
Verteilung der Leuchtdioden über
die gesamte Fläche
des Reflektors große
Leiterplatten zur Montage der Leuchtdioden benötigt, und somit muss ein relativ
großer
Bauraum in der Karosserie zur Verfügung gestellt werden.
-
Aus der eingangs genannten
DE 199 43 821 A1 ist
eine Kraftfahrzeugleuchte bekannt, bei der lediglich an einem seitlichen
Ende der Leuchte Leuchtdioden angeordnet sind, so dass bei der Herstellung eine
kleine Leiterplatte verwendet werden kann. Das Licht der Leuchtdioden
wird in mehrere gebogene Lichtleiter eingekoppelt, die auf ihrer
nach innen gebogenen Seite mit einer Vielzahl an Prismen versehen
sind, wodurch das im Lichtleiter geführte Licht auf der gegenüberliegenden
Seite ausgekoppelt wird. Somit ist es möglich, eine gleichmäßige Lichtverteilung über den
durch die Lichtleiter definierten Bereich zu realisieren. Jedoch
erfolgt bei dieser Kraftfahrzeugleuchte die Auskopplung des Lichts hauptsächlich über die
nach außen
gebogene Seite des Lichtleiters. Für Spiegelblinker beispielsweise sind
jedoch feste Lichtwerte in einem Winkelbereich von etwa 5° bis 60° entgegen
der Fahrtrichtung vorgeschrieben. Mit der bekannten Kraftfahrzeugleuchte ist
es nicht möglich,
die gesetzlich geforderten Werte zu erfüllen, da die Lichtausbeute
im relevanten Bereich sehr klein ist. Des Weiteren wird bei der
bekannten Kraftfahrzeugleuchte eine gleichmäßige Lichtverteilung über den
durch die Lichtleiter definierten Bereich erzeugt, wodurch sich
das eingekoppelte Licht auf einen großen Bereich verteilt. Dadurch
ergibt sich eine geringe Leuchtdichte, und die Sichtbarkeit bei
direkter Sonneneinstrahlung ist sehr schlecht.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Leuchte der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
dass ein möglichst
kleiner Bauraum und eine bessere Ausleuchtung lichttechnisch relevanter
Winkelbereiche erreicht werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Lichtleiter auf seiner nach außen gebogenen Seite mehrere
Stufen aufweist, die, gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche, jeweils
zurückgesetzt
angeordnet sind und jeweils eine stirnseitige Auskoppelfläche aufweisen.
-
Das Licht wird erfindungsgemäß vor dem Auskoppeln
aus dem Lichtleiter nicht durch eine zusätzliche Struktur im Lichtleiter
umgelenkt, sondern tritt durch die Auskoppelflächen der zurückgesetzten Stufen
und die Endauskoppelfläche
direkt in Richtung der Lichtführung
im gebogenen Lichtleiter aus. Somit ist es möglich, Bereiche, die in Bogenrichtung des
Lichtleiters liegen, auszuleuchten und gleichzeitig die Vorteile,
die Lichtleiter mit sich bringen, wie z.B. die indirekte Anordnung
der Lichtquelle, die damit verbundene Reduzierung des Bauraums und
der Verzicht auf einen zusätzlichen
Reflektor, zu nutzen. Insgesamt ergibt sich eine Leuchte, die trotz
ihrer kompakten Bauweise gezielt Licht mit der erforderlichen Intensität in Bereiche
bringt, die bei herkömmlichen
Lichtleiteranordnungen nur unzureichend ausgeleuchtet sind.
-
Die Auskoppelflächen der Stufen schließen vorzugsweise
mit der Endauskoppelfläche
jeweils unterschiedliche Winkel ein. Der Winkelbereich, in dem die
Ausleuchtung erfolgt, wird durch die Krümmung des Lichtleiters, die
Anordnung der Stufen im Lichtleiter und die Orientierung der Auskoppelflächen zueinander
bestimmt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
erstrecken sich die Auskoppelflächen
der Stufen jeweils etwa radial bezüglich der Richtung der Lichtführung im
Lichtleiter, so dass die Auskopplung des im Lichtleiter geführten Lichts
im Wesentlichen tangential zur bogenförmigen Außenseite des Lichtleiters erfolgt.
-
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen
der Erfindung weist die Leuchte mehrere nebeneinander angeordnete
Lichtleiter auf. Diese mehreren Lichtleiter kön nen als einstückiges Spritzgussteil hergestellt
werden, was sowohl die Montage vereinfacht als auch die Werkzeug-
und Montagekosten verringert.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist zumindest ein Lichtleiter auf seiner nach innen
gebogenen Seite Vertiefungen auf, an deren Bodenflächen das
im Lichtleiter geführte
Licht jeweils in Richtung auf die nach außen gebogene Seite reflektiert
wird und dort austritt. Dadurch wird im Bereich der Vertiefungen
auf der nach außen
gebogenen Seite des Lichtleiters punktuell Licht in radialer Richtung
aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, was vom Betrachter als einzelne
helle Lichtpunkte wahrgenommen wird, die auch bei direkter Sonneneinstrahlung
gut erkennbar sind. Somit wird eine verbesserte Tagessichtbarkeit
erreicht.
-
Um sicher zu stellen, dass diese
einzelnen hellen Lichtpunkte in Größe und in Intensität gleich erscheinen,
ist es vorteilhaft, wenn die Vertiefungen jeweils gleiche Konturen
und mit größer werdendem Abstand
zur Lichtquelle größer werdende
Eindringtiefen in den Lichtleiter aufweisen, so dass möglichst von
jeder Vertiefung eine im Wesentlichen gleiche Lichtmenge durch die
zur Einkoppelfläche
geneigte Bodenfläche
der Vertiefung auf die nach außen
gebogene Seite umgelenkt und aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird.
-
Um auf der nach außen gebogenen
Seite des Lichtleiters ein Leuchtband zu erzeugen, ist der Lichtleiter
auf seiner nach innen gebogenen Seite mit einer Vielzahl an Prismen
entlang seiner Längsachse versehen.
-
Die Homogenität der Leuchtdichte des durch die
Prismen erzeugten Leuchtbandes kann dadurch verbessert werden, dass
die auf der nach innen gebogenen Seite des Lichtleiters angeordneten
Prismen in Abhängigkeit
vom Abstand zur Lichtquelle unterschiedliche Größen und/oder Winkel aufweisen.
-
Bei nicht angeschalteter Lichtquelle
wird die durch die Prismenstruktur hervorgerufene milchige Erscheinung
des Lichtleiters jedoch oft als störend empfunden. Es hat sich
daher als vorteilhaft erwiesen, dass die Prismen gekappte Spitzen
aufweisen, die etwa parallel zur Lichtleiteroberfläche abgeschnitten
sind. Dadurch kann von außen
direkt durch den Lichtleiter hindurch auf die dahinter liegende
Gehäuseoberflä che gesehen
werden, die daher als gestalterisches Element mit berücksichtigt
werden kann.
-
Bei bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist jedem Lichtleiter eine Lichtquelle zugeordnet.
Aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute eignen sich Leuchtdioden besonders
gut als Lichtquellen. Des Weiteren erlaubt die kompakte Bauweise
von Leuchtdioden, diese beispielsweise direkt auf den Lichtleiter zu
stecken, so dass die Verluste beim Einkoppeln des Lichts in den
Lichtleiter möglichst
gering gehalten werden.
-
Die Erfindung betrifft auch einen
Fahrzeugaußenspiegel
mit einer insbesondere als Blinkleuchte ausgestalteten Leuchte,
die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wobei die Auskoppelflächen des
mindestens einen bzw. jedes Lichtleiters entgegen der Fahrtrichtung
weisen und von außen sichtbar
sind. Diese in das Fahrzeugspiegelgehäuse integrierte Leuchte kann
beispielsweise als Zusatzblinkleuchte dienen. Die Auskopplung des
Lichts über
die Endauskoppelfläche
und die Auskoppelflächen
der Stufen ermöglicht
die Ausleuchtung eines weiten rückwärtigen Winkelbereiches
(ca. 5° bis
ca. 60°),
wie er z.B. für
Zusatzblinkleuchten gesetzlich gefordert wird, mit ausreichender
Intensität.
-
Um das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht,
das aufgrund eines zu steilen Winkels gegenüber der Mantelfläche des
Lichtleiters nicht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, zu nutzen,
kann das Fahrzeugspiegelgehäuse
im Bereich der Lichtquelle mit einer Ausnehmung versehen sein, so
dass das nicht in den Lichtleiter eingekoppelte Licht von außen als
Lichtpunkt in Erscheinung tritt.
-
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die
vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder
zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten
und beschriebenen Ausführungsformen
sind nicht als abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
-
Es zeigen:
-
1 die
erfindungsgemäße Leuchte
mit drei Lichtleitern in einer nur einen äußeren Lichtleiter zeigenden
Seitenansicht gemäß I in 2b;
-
2 eine
Draufsicht auf die nach außen
gebogene Seite (2a)
und die nach innen gebogene Seite (2b)
der in 1 gezeigten Leuchte;
-
3 den
in 2 gezeigten mittleren
Lichtleiter in einer Seitenansicht gemäß III-III in 2; und
-
4a-4c verschiedene Querschnitte
der erfindungsgemäßen Leuchte
mit und ohne Verbindungsstege zwischen den einzelnen Lichtleitern.
-
Die in den 1 bis 3 gezeigte
Leuchte 1 weist drei Lichtquellen (LEDs) 3 und
drei nebeneinander angeordnete bogenförmige Lichtleiter 4, 13 auf,
die jeweils an einem Ende eine Einkoppelfläche 14 zum Einkoppeln
des Lichts der jeweils zugeordneten Lichtquelle 3 aufweisen.
-
Die beiden äußeren Lichtleiter 4 weisen
an ihrem anderen Ende eine Endauskoppelfläche 7 und auf ihrer
nach außen
gebogenen Seite 5 Stufen 11 auf. Diese Stufen 11 sind,
gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche 7, jeweils zurückgesetzt
angeordnet und weisen eine stirnseitige Auskoppelfläche 12 auf,
an denen das von der Lichtquelle 3 eingekoppelte Licht
teilweise ausgekoppelt wird. Nach einer Stufe 11 nimmt,
gesehen in Richtung auf die Endauskoppelfläche 7, die Lichtleiterdicke
wieder bis zur nächsten
Stufe 11 zu, so dass die Lichtleiterdicke über die
gesamte Länge
nicht abnimmt. Die Auskoppelflächen 12 sind
radial bezüglich
der Richtung der Lichtführung 6 im
Lichtleiter 4 angeordnet, so dass die Auskoppelung des
Lichts ungefähr
tangential zur Richtung der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4 erfolgt. Dadurch
ergibt sich eine Winkelverteilung des Lichts in Abhängigkeit
von der Krümmung
des Lichtleiters 4 und der Position der darin integrierten
Stufen 11. Die Auskoppelflächen 12 weisen jeweils
einen Winkelversatz zueinander auf, der für benachbarte Auskoppelflächen 12 unterschiedlich
sein kann. Der Winkelversatz β zwischen
der ersten und der letzten Auskoppelfläche 12 bestimmt den
ausgeleuchteten Winkelbereich.
-
Durch geschickte Wahl der Anzahl,
Dichte und Position der Stufen kann die Lichtverteilung für den Lichtleiter 4 verschiedenster
Krümmungen
eingestellt werden. Um beispielsweise eine ausreichende Ausleuchtung
des gesetzlich geforderten Bereichs für Zusatzblinkleuchten (5° bis 60° entgegen der
Fahrtrichtung) zu erreichen, werden die Stufen 11 vorwiegend
in den Bereichen angeordnet, in denen die Tangenten an die Richtung
der Lichtführung 6 im Lichtleiter 4 im
entsprechenden Winkelbereich liegen, also wie in 1 gezeigt, vorwiegend im Bereich der
stirnseitigen Auskoppelfläche 7 des
Lichtleiters 4.
-
Auf der nach innen gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 ist
eine Vielzahl an Prismen 9 angeordnet, wodurch das im Lichtleiter 4 geführte Licht
teilweise in Richtung der nach außen gebogenen Seite 5 umgelenkt
und aus dem Lichtleiter 4 ausgekoppelt wird. Die Auskoppelung
erfolgt hierbei vorwiegend in radialer Richtung bezüglich der
Richtung der Lichtführung 6 im
Lichtleiter 4. Aufgrund der dichten Bestückung des
Lichtleiters 4 mit derartigen Prismen 9 ergibt
sich eine homogene Lichtverteilung über die gesamte Länge des
Lichtleiters 4, die von der tangential austretenden Lichtverteilung
aufgrund der Auskoppelflächen 12 überlagert
wird. Die Konturen und Eindringtiefen der Prismen in den Lichtleiter 4 können sich
in Abhängigkeit
von der Position auf dem Lichtleiter 4 ändern (nicht gezeigt), um eine
möglichst gleichmäßige Ausleuchtung
des Lichtleiters zu realisieren. Um das Erscheinungsbild im ausgeschalteten Zustand
zu verbessern, sind die Spitzen der Prismen 9 parallel
zur nach innen gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 gekappt.
Dadurch kann direkt durch den Lichtleiter 4 hindurch auf
die dahinter liegende Gehäuseoberfläche gesehen
werden, welche somit mit zur optischen Gestaltung der Leuchte 1 genutzt
werden kann.
-
Darüber hinaus ist es auch denkbar,
die Lichtleiter 4 lediglich abschnittsweise mit einer Prismenstruktur 9 zu
versehen, so dass innerhalb eines Lichtleiters oder auch in Kombination
mit mehreren Lichtleitern ein Muster entsteht. Ebenso ist es denkbar,
einen lediglich mit Vertiefungen 8 versehenen Lichtleiter 13 hinter
eine Blende anzuordnen, die im Bereich der Vertiefungen 8 Ausnehmungen
aufweist, so dass das mit Hilfe der Vertiefungen 8 aus
dem Lichtleiter 13 ausgekoppelte Licht durch die Blende hindurchtreten
kann. Der Betrachter erhält
somit den Eindruck vieler hinter einer Blende angeordneter Lichtquellen.
-
Von der Lichtquelle 3 emittiertes
Licht, das weder durch die Prismen 9 auf der nach innen
gebogenen Seite 10 des Lichtleiters 4 noch durch
die Stufen 11 auf der nach außen gebogenen Seite 5 des Lichtleiters 10 ausgekoppelt
wird, verlässt
den Lichtleiter 4 durch die stirnseitige Endauskoppelfläche 7 und
kann somit zur tangentialen Lichtverteilung beitragen.
-
Wie in 3 gezeigt,
ist der mittlere Lichtleiter 13 auf seiner nach innen gebogenen
Seite 10 mit vereinzelten Vertiefungen 8 versehen,
wodurch mehrere helle Lichtpunkte erzeugt werden, die auch bei direkter
Sonneneinstrahlung gut erkannt werden können. Das auf die geneigte
Bodenfläche
der Vertiefung 8 treffende Licht wird an dieser reflektiert
und durch die nach außen
gebogene Seite 5 aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelt.
Damit die erzeugten Lichtpunkte in Größe und Intensität möglichst
gleich erscheinen, sind die Vertiefungen 8 derart ausgebildet,
dass die Breiten der Vertiefungen 8 jeweils übereinstimmen und
die Vertiefungen 8 mit größer werdendem Abstand zur Lichtquelle 3 eine
größer werdende
Eindringtiefe h in den Lichtleiter 13 aufweisen (h' < h" < h"'). Somit ist sichergestellt, dass an
allen Vertiefungen 8 eine vergleichbare Lichtmenge reflektiert
und somit radial aus dem Lichtleiter 13 ausgekoppelt wird wie
von der geneigten Bodenfläche
der Vertiefung 8 usw. Außerdem erscheint dem Betrachter
jeder Lichtpunkt gleich groß.
Die Lichtquellen 3 der Lichtleiter 4, 13 sind
auf einer gemeinsamen, Platz sparenden Leiterplatte 16 am
einkoppelseitigen Ende der Lichtleiter 4, 13 montiert.
-
2a zeigt
die Draufsicht auf die nach außen
gebogenen Flächen 5 der
Lichtleiter 4, 13. Die Lichtleiter sind als einstückiges Spritzgussteil
hergestellt und mit Hilfe von Stegen 18 miteinander verbunden.
-
4a zeigt
einen Querschnitt einer Leuchte mit drei Lichtleitern 4, 13,
die durch Stege 18 miteinander verbunden sind. Es ist jedoch
auch denkbar, die Lichtleiter dicht aneinander angrenzend anzuordnen,
so dass die Lichtleiter 4, 13 an den Berührungspunkten
verbunden sind, wie in 4b dargestellt.
Die verwendeten Lichtleiter haben dabei vorzugsweise einen runden
oder elliptischen Querschnitt. In einer weiteren Ausführungsform
findet statt einer Mehrzahl an zylindrischen Lichtleitern ein Plattenlichtleiter
Verwendung, in den das Licht mehrerer Leuchtdioden eingekoppelt
werden kann und der auf seiner nach außen gebogenen Seite mehrere
Zylinderober flächen 21, 22 aufweist,
die den Lichtleitern 4, 13 der Ausführungsformen
der 4a und 4b zugeordnet werden können. Es
ergibt sich dann ein Querschnitt entsprechend der 4c. Bei der Verbindung zweier Lichtleiter 4, 13 kann
dabei sowohl eine Vielzahl einzelner Stege als auch ein auf der
gesamten Länge
der Lichtleiter 4, 13 durchgängiger Steg zum Einsatz kommen,
wie in 4b und 4c dargestellt. Im letzteren
Fall ist die Leuchte durchgängig
geschlossen und kann gleichzeitig als Abdeckscheibe dienen. Eine
solche gehäuselose
Ausführung
einer Leuchte kann zusätzlich
Material- und Herstellungskosten einsparen.