DE10314357A1

DE10314357A1 - Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere Zusatzbremsleuchte

Info

Publication number: DE10314357A1
Application number: DE10314357A
Authority: DE
Inventors: Martin Mügge
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-14

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere mit einer Zusatzbremsleuchte, mit mindestens einer Lichtquelle 2 und mit einer Lichtscheibe 1 aus einem klaren, lichtdurchlässigen Material, die eine glatte Außenfläche 11 ohne Optikelemente aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lichtscheibe 1 eine Innenfläche 12 mit einer Struktur aufweist, die vom geplanten Einbauwinkel alpha der Normalen N der Lichtscheibe 1 gegenüber der Horizontalen H abhängt, die Hauptabstrahlrichtung A der mindestens einen Lichtquelle 2 parallel zur Normalen N der Lichtscheibe 1 ausgerichtet ist und die Normale N der Lichtscheibe 1 unter einem Einbauwinkel alpha zur Horizontalen H in ein Fahrzeug einbaubar ist, unter dem die Struktur der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 zumindest in einem unteren Bereich 15 eine Brechung des überwiegenden Anteils des von der Lichtquelle 2 einfallenden Lichts 24 in die Horizontale H erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere eine Zusatzbremsleuchte, mit mindestens einer Lichtquelle und mit einer Lichtscheibe aus einem klaren, lichtdurchlässigen Material, die eine glatte Außenfläche ohne Optikelemente aufweist.

Aus der Offenlegungsschrift DE 196 47 094 A1 sind Zusatzbremsleuchten bekannt, die neben dem allgemein üblichen Fresnel-System, ein Umlenkreflektorsystem zur Lichtbündelung nutzen. Hierbei ist die optische Achse der LED-Lichtquelle nahezu parallel zur Lichtscheibe orientiert und das abgestrahlte Licht wird durch eine verspiegelte Reflektorfläche gebündelt und in Richtung der Lichtscheibe bzw. des Lichtaustrittsbereiches umgelenkt. Nachteilig an diesem System ist die erforderlich große Bautiefe, um den Umlenkreflektor und die LED mit der Leiterplatte zu positionieren. Weiterhin nachteilig ist der Reflektor selbst, dessen Oberfläche verspiegelt sein muss und somit kostenintensive Arbeitsgänge bei der Herstellung verursacht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deswegen darin, eine Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere eine Zusatzbremsleuchte, zur Verfügung zu stellen, die einen geringeren Bauraum, insbesondere eine geringere Bautiefe benötigt.

Die Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugleuchte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung der Normalen der Lichtscheibe unter einem Winkel zur Horizontalen, wie dies beispielsweise bei einer Zusatzbremsleuchte im Bereich der Heckscheibe eines Automobils bzw. eines Kofferraumdeckels der Fall ist, ist es durch die Brechung des überwiegenden Anteils im unteren Bereich der Lichtscheibe möglich, die Lichtquelle bezüglich ihrer Hauptabstrahlrichtung parallel zur Normalen der Lichtscheibe auszurichten. Dadurch kann mit der Lichtquelle sehr nahe an die Lichtscheibe herangegangen werden, ohne dass eine Umlenkung der Lichtstrahlen, beispielsweise über einen Reflektor, der einen hohen Platzbedarf hat, erfolgen muss. Im Folgenden wird immer auf die Ausgestaltung einer Zusatzbremsleuchte eingegangen. Die Ausführungen gelten aber auch für andere Formen von Kraftfahrzeugleuchten. Darüber hinaus kann durch die Ablenkung mittels der Brechung auch auf eine Zwischenscheibe verzichtet werden, so dass eine weitere Ersparnis bezüglich des benötigten Bauraums, insbesondere der Bautiefe gewährleistet ist. Die Struktur der Lichtscheibe ist abhängig von dem geplanten Einbauwinkel der Zusatzbremsleuchte gegenüber der Horizontalen. Bei bekannten geometrischen Rahmenbedingungen, wie beispielsweise der vorerwähnte Einbauwinkel und der Abstand der Lichtquelle von der Lichtscheibe sowie der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Materials der Lichtscheibe bekannt sind, ist es problemlos möglich, eine entsprechende Struktur der Innenfläche vorab zu berechnen und diese dann der Ausgestaltung der Lichtscheibe zugrunde zu legen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lichtscheibe in einem unteren Bereich horizontal ausgerichtete untere Optikelemente in der Form von Prismenstreifen aufweist, deren Geometrie so ausgebildet ist, dass an ihnen eine Brechung des überwiegenden Anteils des von der Lichtquelle einfallenden Lichts in die Horizontale erfolgt. Unter einem horizontalen Prismenstreifen ist eine geometrische Ausgestaltung zu verstehen, die sich in horizontaler Richtung erstreckt und dieser horizontalen Richtung auch stetig ausgebildet ist. Damit ergibt sich eine sogenannte LinearFresnel-Optik. Durch die Verwendung solcher horizontaler Prismenstreifen kann die Neigung der Leuchte im eingebauten Zustand sehr gut ausgeglichen werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die oberen Optikelemente und/oder die unteren Optikelemente jeweils als eine lichttechnische Fläche mit einer stetigen Vertikalkontur auszubilden, die eine vorgegebene vertikale Lichtverteilung erzeugt. Unter einer lichttechnischen Fläche mit einer stetigen Vertikalkontur wird eine Fläche verstanden, die in vertikaler Richtung keine Unstetigkeiten, d. h. Kanten aufweist. Beispielsweise gehört zu einer solchen stetigen Vertikalkontur ein im Vertikalschnitt hyperbelförmiges, parabelförmiges oder auch sinusförmiges Gebilde. Die vorgenannten Kurven sind jedoch keinesfalls beschränkend. Die Form der stetigen Vertikalkontur hängt von der hinter der Lichtscheibe gewünschten Lichtverteilung ab. Diese muss zum einen natürlich die gesetzlichen photometrischen Vorgaben erfüllen und zum anderen von der ästhetischen Gestaltung her den Kundenwünschen entsprechen. Durch die stetige Vertikalkontur ergibt sich eine brillante, glatte Fläche, die den direkten Einblick auf die Lichtquelle und ihre Halterung ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Struktur der Innenfläche der Lichtscheibe in einem oberen Bereich horizontal ausgerichtete obere Optikelemente in der Form von Prismenstreifen aufweist, deren Geometrie so ausgebildet ist, dass an ihnen eine Totalreflexion des überwiegenden Anteils des von einer Lichtquelle einfallenden Lichts in die Horizontale erfolgt. Dadurch ist es möglich, dass auch im oberen Bereich der Lichtscheibe nahezu der gesamte Anteil des von der Lichtquelle einfallenden Lichts in die Horizontale umgelenkt wird. Man erhält dadurch eine sehr hohe Lichtausbeute in dem vom Gesetzgeber vorgegebenen auszuleuchtenden Winkelbereich. An den total reflektierenden Prismenstreifen wird beinahe das gesamte Licht, bis auf einen geringen Anteil, der auf die Freiflanken der Prismenstreifen trifft, in den gewünschten Winkelbereich reflektiert. Damit ergibt sich eine hervorragende Lichtausbeute in dem vom Gesetzgeber geforderten vertikalen Winkelbereich. Die Verwendung einer Lichtscheibe mit stetiger Vertikalkontur ist bei extremen Einbaulagen in einem Kraftfahrzeug – wenn die Normale der Lichtscheibe ca. 30 bis 35 Grad gegen die Vertikale geneigt ist – zwar noch funktionsfähig, jedoch ist diese Ausgestaltung bei kleineren Einbauwinkeln besser geeignet, da dann die gesamte Fläche zur Lichtverteilung genutzt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf der Außenfläche der Lichtscheibe eine Streuschicht aufgebracht ist, die aus einem diffusen, lichtdurchlässigen Material mit Streuwirkung besteht. Durch eine solche 2-Komponenten-Lichtscheibe wird das durch den glasklaren Teil der Lichtscheibe mit der Struktur hindurchtretende ungestreute Licht mittels des diffusen Materials sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung gestreut. Dadurch wird ein größerer Bereich der Lichtscheibe ausgeleuchtet, so dass bei einer Vielzahl von im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen, beispielsweise LEDs, auch der horizontale Bereich zwischen zwei Leuchtkörpern ausgeleuchtet wird.

Eine weitere vorteilhafe Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Struktur der Innenfläche der Lichtscheibe, insbesondere die stetige Vertikalkontur und/oder die oberen Optikelemente und/oder unteren Optikelemente, in Richtung der Normalen der Lichtscheibe wellenförmig, insbesondere sinusförmig, ausgebildet sind. Auch hiermit wird eine gute horizontale Ausleuchtung von Bereichen zwischen zwei diskreten Leuchtmitteln erreicht. Je nach der gewünschten Lichtverteilung hinter der Lichtscheibe ist die Wellenform anzupassen. Auch hier ist es problemlos möglich, von der gewünschten Lichtverteilung hinter der Lichtscheibe auf die benötigte Wellenform zurückzurechnen und die Lichtscheibe dann demgemäß auszugestalten. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die oberen Optikelemente und/oder die unteren Optikelemente mehrere zylindrisch verlaufende Prismenoptiken aufweisen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand der Lichtquelle zur Lichtscheibe an den horizontalen Enden der Lichtscheibe geringer ist als in deren Mitte. Damit ist es möglich, die Lichtscheibe nicht nur plan über ihre gesamte horizontale Ausdehnung auszuführen, wobei gleichzeitig die Lichtquelle, die insbesondere aus einer Vielzahl von LEDs besteht, auf einer ebenen Platine angeordnet sein kann. Dadurch wird die gesamte Zusatzbremsleuchte preiswerter in ihrer Herstellung als wenn die einzelnen LEDs auf mehreren unterschiedlichen Platinen angeordnet werden müssten.

Bevorzugt ist der horizontale Abstand der LEDs zueinander so gewählt, dass mittig zwischen je zwei benachbarten LEDs Licht der halben zentralen Lichtstärke auftrifft.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lichtquelle eine Anzahl von LEDs oder ein horizontal ausgerichteter Prismenstab als Lichtleiter ist. Dies stellt zwei besonders einfach und preiswert herzustellende Ausführungsformen der Lichtquelle in der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchte dar.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die LEDs auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind und zwischen der Leiterplatte und der Lichtscheibe eine Blende angeordnet ist, die Durchbrechungen zur Aufnahme der LEDs aufweist. Dies ist insbesondere bei einer Lichtscheibe mit stetiger Vertikalkontur bevorzugt, da durch eine solche Lichtscheibe aufgrund ihrer frappierenden optischen Wirkung sogar bis auf die Leiterplatte, auf der die LEDs angeordnet sind, gesehen werden kann. Da die Leiterplatteneinfärbung teilweise zu unerwünschten oder unschönen Erscheinungsbildern führt, ist die Einfügung einer Blende besonders ästhetisch. Darüber hinaus kann eine solche Blende auf der der Lichtscheibe zugewandten Oberfläche stilistisch frei gestaltet werden. So kann beispielsweise die Farbe, mehrere Farben sowie eine etwaige Struktur frei gewählt werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Vielzahl von LED-Chips dicht nebeneinander auf einer CoB-Leiterplatte angeordnet sind. Durch die hohe Anzahl dicht zueinandergesetzter LED-Chips können sehr hohe Lichtwerte erzeugt werden und gleichzeitig die Ausleuchtung optimiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden weiter anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zusatzbremsleuchte mit einer Lichtscheibe, die über ihre gesamte Innenfläche horizontale Prismenstreifen aufweist,
2 einen Strahlengang durch die Zusatzbremsleuchte der 1,
3 einen Strahlengang durch die Zusatzbremsleuchte der 1, wobei die LED näher an der Lichtscheibe als in 1 angeordnet ist,
4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zusatzbremsleuchte mit einer 2-Komponenten-Lichtscheibe,
5 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Zusatzbremsleuchte mit einem Prismenstab als Lichtquelle,
6 einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Zusatzbremsleuchte mit einer Lichtscheibe, die im oberen Bereich horizontale Prismenstreifen und im unteren Bereich eine stetige Vertikalstruktur aufweist,
7 einen Strahlengang durch die Zusatzbremsleuchte der 6,
8 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Zusatzbremsleuchte mit einer Lichtscheibe, die über die gesamte Höhe eine stetige Vertikalkontur aufweist, und
9 einen Strahlengang durch die Zusatzbremsleuchte der 8.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchte in Form einer Zusatzbremsleuchte in der Form eines vertikalen Schnitts, wobei lediglich schematisch die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind. Dies bedeutet, dass beispielsweise auf die Darstellung des Gehäuses der Zusatzbremsleuchte verzichtet wird. Die Zusatzbremsleuchte ist in ihrer Einbaulage in einem Kraftfahrzeug gezeigt, wobei aus Vereinfachungsgründen auch die Darstellung der Kontur des Kraftfahrzeuges nicht erfolgt. Die beiden für die Erfindung wesentlichen Teile sind zum einen eine Lichtscheibe 1, deren Normale N unter einem Einbauwinkel α von ca. 30 Grad gegenüber der Horizontalen H in einen Kofferraumdeckel eines Kraftfahrzeuges integriert ist. Darüber hinaus ist eine Lichtquelle 2 in Form einer LED 21 dargestellt, die auf einer Leiterplatte 22 montiert ist. Die Hauptabstrahlrichtung A der LED 21 ist parallel zur Normalen N der Lichtscheibe 1 ausgerichtet. Dies bedeutet, dass auch die Hauptabstrahlrichtung A unter dem Einbauwinkel α von 30 Grad gegenüber der Horizontalen H ausgerichtet ist. Die ebene Leiterplatte 22 erstreckt sich parallel zur Lichtscheibe 1.
Die Zusatzbremsleuchte erstreckt sich senkrecht zur Blattebene, wobei die Lichtscheibe 1 regelmäßig eine Länge von 800 bis 900 mm aufweist. Dies ist jedoch keinesfalls beschränkend, so dass auch längere bzw. kürzere Lichtscheiben 1 verwendet werden können.
Der Abstand zwischen der LED 21 und der Lichtscheibe 1 beträgt regelmäßig in der Mitte der Lichtscheibe 1 (bezogen auf ihre horizontalen Erstreckung) 5 mm. Im Außenbereich der Zusatzbremsleuchte verringert sich dieser Abstand regelmäßig auf nur noch 2 mm. Strahlenverläufe zu diesen beiden exemplarisch angegebenen Abständen sind in den 2 und 3 dargestellt. Prinzipiell ist es jedoch genauso möglich, dass die Abstände über einen weiteren bzw. engeren Abstandsbereich variieren. Die Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 weist eine Struktur in Form von Optikelementen, die als Prismenstreifen 13, 13' ausgebildet sind, auf. Die Prismenstreifen 13 sind in einem oberen Bereich 14, der oberhalb der Hauptabstrahlrichtung A der LED 21 liegt, so ausgebildet, dass das von der LED 21 auf sie auftreffende Licht 24 zum größten Teil mittels Totalreflexion in einen engen Winkelbereich um die Horizontale H reflektiert wird.
Dagegen sind die Prismenstreifen 13' in einem unteren Bereich 15 so ausgebildet, dass das von der LED ausgehende Licht 24 durch sie mittels Brechung in einen schmalen Winkelbereich um die Horizontale H gelenkt wird.
Unter Prismenstreifen 13, 13' wird eine im vertikalen Querschnitt prismenförmige Struktur verstanden, die in horizontaler Richtung über die gesamte Lichtscheibe 1 gezogen ist. Es ergibt sich damit eine sogenannte LinearFresnel-Optik. Die Teilung der Prismenstreifen 13, 13' ist veränderbar, d. h. die Teilung kann beispielsweise klein gewählt werden (z. B. 0,5 mm), um die Prismenhöhe bei den total reflektierenden Prismenstreifen 13 im oberen Bereich 14 zu reduzieren. Die Teilung der Prismenstreifen 13, 13' kann jedoch auch größer gewählt werden (z. B. 1 bis 2 mm), um einen optimalen Wirkungsgrad und eine hohe Lichtausbeutung in einem engen Winkelbereich um die Horizontale H zu erhalten. Darüber hinaus kann die Teilung der Prismenstreifen 13, 13' über die Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 auch unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Teilung von oben nach unten kontinuierlich kleiner werden oder die Teilung der total reflektierenden Prismenstreifen 13 des oberen Bereichs 14 wird größer gewählt als die Teilung der brechenden Prismenstreifen 13' des unteren Bereichs 15.
Die Außenfläche 11 der Lichtscheibe 1 ist glatt ausgeführt, damit sich kein Schmutz auf dieser als Außenscheibe der Zusatzbremsleuchte fungierende Lichtscheibe 1 festsetzen kann. Dadurch wird eine einfache Reinigung der Zusatzbremsleuchte ermöglicht.
In 2 wird anhand ausgewählter Lichtstrahlen 24, die von der LED 21 ausgehen, die vertikale Lichtverteilung hinter der Lichtscheibe 1 dargestellt. Dabei befindet sich die LED 21 in einem weiteren Abstand zur Lichtscheibe 1 als dies nachfolgend in 3 dargestellt ist. Bei dem weiteren Abstand der 2 handelt es sich beispielsweise um 5 mm, wie dies oben schon zu 1 beschrieben wurde. Bei diesem Abstand wird der gesamte Bereich der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 ausgeleuchtet, der mit einer Struktur versehen ist. Die austretenden Lichtstrahlen 24 fallen im oberen Bereich 14 auf die total reflektierenden Prismenstreifen 13 und werden in Richtung der Horizontalen H reflektiert. Lediglich ein geringer Bruchteil der austretenden Lichtstrahlen 24, die auf die Freiflanken der Prismenstreifen 13 fallen, werden nicht total reflektiert, sondern werden nach oben hin zur Vertikalen V gebrochen. Diese Verluststrahlen sind 25 für die Lichtausbeute verloren. Dagegen sind sämtliche andere Lichtstrahlen, die der Totalreflexion unterliegen, als effektive Lichtstrahlen 26 in einem engen Winkelbereich um die Horizontale H verteilt.
Die einfallenden Lichtstrahlen 24, die den unteren Bereich 15 der Lichtscheibe 1 treffen, werden an den Prismenstreifen 13' und an der Außenfläche 11 noch einmal gebrochen, wobei diese effektiven Lichtstrahlen 27 vollständig in einen Winkelbereich um die Horizontale H fallen, die den gesetzlichen Bestimmung entsprechen. Somit sind sämtliche Lichtstrahlen 24, die den unteren Bereich 15 treffen auch bezüglich der Lichtausbeute in der Lichtverteilung hinter der Lichtscheibe 1 enthalten. Dadurch erhält man eine hervorragende Lichtausbeute der insgesamt von der LED 21 abgestrahlten Strahlen 24 in dem vom Gesetzgeber geforderten Winkelbereich um die Horizontale H.
Die konkrete Ausgestaltung der Prismenstreifen 13, 13' hängt von der Brechzahl des lichtdurchlässigen Materials der Lichtscheibe 1, dem Einbauwinkel α sowie dem Abstand der LED 21 von der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 ab. Wenn diese Parameter bekannt sind, ist es problemlos möglich, die optimale Kontur und Teilung der Prismenstreifen 13, 13' zu berechnen.
In 3 ist die LED 21 näher an der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 angeordnet. Dies ist normalerweise im horizontalen Außenbereich der Zusatzbremsleuchte der Fall, wie dies oben zu 1 schon beschrieben wurde. Der dargestellte Fall entspricht einem Abstand von ca. 2 mm zwischen der LED 21 und der Lichtscheibe 1. Der Unterschied zu der Strahlenverteilung gemäß 2 ist, dass aufgrund des geringeren Abstandes der LED 21 von der Lichtscheibe 1 die Wirksamkeit sowohl bezüglich der Totalreflexion als auch der Brechung, d. h. im oberen Bereich 14 und im unteren Bereich 15 verringert ist. Zum einen fällt weniger Licht auf die Prismenstreifen 13, 13' und zum anderen sind die Winkel, unter dem die Lichtstrahlen auf die Prismenstreifen 13, 13' fallen, nicht mehr so günstig, dass eine Totalreflexion bzw. Brechung in einem engen Winkel um die Horizontale H stattfindet. Die vertikale Lichtverteilung divergiert viel stärker gegenüber der Horizontalen H als in dem in 2 dargestellten Fall.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lichtscheibe 1 dargestellt, welches das Problem einer mangelnden Ausleuchtung bzw. reduzierten Ausleuchtung löst. Dazu ist auf die Außenfläche 11 der Lichtscheibe 1 eine Streuschicht 16 aufgebracht. Es entsteht somit eine 2-Komponenten-Lichtscheibe, wobei über die glasklare Lichtscheibe 1 mit den Prismenstreifen 13, 13' eine zweite Komponente überspritzt ist. Diese Streuschicht 16 besteht aus einem diffusen Material mit lichtstreuender Wirkung, so dass auch Lichtanteile, die in der vertikalen Richtung für die vertikale Lichtverteilung verloren wären, zum Teil doch noch in einen engen Winkelbereich um die Horizontale H gelenkt werden. Die Streuschicht 16 ist jedoch insbesondere hinsichtlich der horizontalen Lichtverteilung von großer Bedeutung, da durch sie auch Lichtanteile zwischen den einzelnen Lichtquellen 2 gelangen, wenn diese als diskrete Lichtquellen, wie die bisher besprochenen LEDs 21 ausgestaltet sind. Die zusätzliche Streuwirkung des diffusen Materials der Streuschicht 16 bewirkt damit, dass ein größerer Bereich der Lichtscheibe 1 aufleuchtet.
In horizontaler Ausrichtung ist regelmäßig eine große Anzahl von LEDs (über 40 Stück) angeordnet, die für die Ausleuchtung der gesamten Fläche der Lichtscheibe 1 benötigt werden. Durch den sehr geringen Abstand der LEDs 21 von 2 bis 5 mm hinter der Lichtscheibe 1 kann in lichttechnisch sinnvoller Art und Weise in horizontaler Erstreckung lediglich ein kleiner Bereich vor jeder LED 21 genutzt werden. Die Ausleuchtung der gesamten Fläche der Lichtscheibe 1 wird im Wesentlichen durch die Anzahl der LEDs 21 und die Positionierung dieser LEDs 21 zueinander bestimmt, wobei die Lichtverteilung der LEDs 21 berücksichtigt wird. Zwei benachbarte LEDs 21 werden dabei regelmäßig in einem Abstand zueinander positioniert, so dass mittig zwischen ihnen Licht der halben zentralen Lichtstärke auftrifft. Dadurch wird ein Verhältnis von 1:2 in der Beleuchtungsstärke bzw. der Leuchtdichte auf der Fläche der Lichtscheibe 1 erreicht. Allerdings kann Licht, das zwischen LEDs 21 auf die Lichtscheibe 1 fällt, nicht in Fahrtrichtung umgelenkt werden, da sich die Optik in Form von horizontalen Prismenstreifen 13, 13' nur in horizontaler Richtung erstreckt und somit keine Aufrichtung der Lichtstrahlen in Horizontalrichtung (senkrecht zur Blattebene) ermöglicht.
In 5 wird eine andere Möglichkeit dargestellt, um eine bessere horizontale Lichtverteilung zu erreichen. Anstatt der diskreten einzelnen LEDs 21 wird eine sich in horizontaler Richtung (senkrecht zur Blattebene) erstreckenden Lichtquelle 2 benutzt. Eine Zusatzbremsleuchte mit einer solchen sich horizontal erstreckenden Lichtquelle 2 ist mit einer aus den 1 bis 4 schon bekannten Lichtscheibe 1 versehen, so dass keine Ausführungen zur Ausgestaltung der Lichtscheibe 1 gemacht werden. Als eine in horizontaler Richtung ausgedehnte Lichtquelle 2 ist in 5 ein Prismenstab 28 als Lichtleiter dargestellt, der eine horizontale, langgestreckte Lichtquelle 2 erzeugt. Das von dieser abgestrahlte Licht wird durch die Prismenstreifen 13, 13' in der Lichtscheibe 1 zusätzlich in den gewünschten vertikalen Winkelbereich – wie oben zu den 2 und 3 ausgeführt – umgelenkt. Das Licht wird ein- oder beidseitig in den Prismenstab 28 eingespeist. Durch die horizontale Ausdehnung des Prismenstabs 28 wird die gesamte Lichtscheibe 1 in horizontaler Richtung nahezu gleichmäßig ausgeleuchtet, so dass keine zusätzlichen Optikelemente an der Lichtscheibe 1 angeordnet werden müssen, die eine horizontale Lichtverteilung einstellen können.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtscheibe 1 dargestellt. Im Folgenden wird nur auf deren Unterscheide bezüglich des in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der Lichtscheibe 1 eingegangen. Der untere Bereich 15 der Struktur der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 ist nicht mit Prismenstreifen 13' ausgestattet, sondern komplett als lichttechnische Fläche ausgelegt. Dies bedeutet, dass die stetige Vertikalkontur 13'' der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 11 so gewählt wird, dass eine gewünschte Lichtverteilung hinter der Lichtscheibe 1 erzielt wird.
In 7 ist die Lichtverteilung, die sich bei einer Ausgestaltung der Lichtscheibe 1 gemäß 6 ergibt, dargestellt. Bei dem dargestellten großen Einbauwinkel α von 30 Grad gegenüber der Horizontalen H der Lichtscheibe 1 ergibt sich zwar ein relativ hoher Verlust des Lichts, das in einen vertikalen Bereich abgelenkt wird, der außerhalb des gesetzlich vorgeschriebenen Winkelbereichs um die Horizontale H liegt. Dies wird jedoch bei weniger extremen Einbauwinkeln α sukzessiver und bedeutend besser. Dadurch, dass im oberen Bereich 14 jedoch die totalreflektierenden Prismenstreifen 13 ausgebildet sind, wird auch für die extremen Einbauwinkel α noch eine Lichtverteilung in vertikaler Richtung um die Horizontale H erreicht, die den gesetzgeberischen Vorgaben entspricht.
In 8 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtscheibe 1 dargestellt. Die Struktur der Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 entspricht im unteren Bereich 15 derjenigen, die in 6 und 7 dargestellt ist. Der einzige Unterschied zu der in den 6 und 7 dargestellten Lichtscheibe 1 besteht darin, dass im oberen Bereich 14 keine Prismenstreifen 13 ausgebildet sind, an denen eine Totalreflexion des Lichts, das aus der LED 21 austritt, stattfindet. Anstelle dieser Prismenstreifen 13 ist die lichttechnische Fläche 13'' über den gesamten Bereich, d. h. sowohl den unteren Bereich 15 als auch den oberen Bereich 14, ausgedehnt. Damit ergibt sich eine Lichtverteilung, die in 9 dargestellt ist. Für den extremen Einbauwinkel von 30 Grad ergibt sich zwar ein hoher Lichtverlust in dem vom Gesetzgeber vorgegebenen engen Winkelbereich um die Horizontale H, dieses Problem tritt jedoch bei kleineren Einbauwinkeln α gegenüber der Horizontalen H nicht auf. Eine solche Ausgestaltung mit einer über die gesamte Innenfläche 12 der Lichtscheibe 1 ausgebildeten stetigen Vertikalkontur führt dazu, dass eine brillante, glatte Lichtscheibe 1 mit optischer Wirkung erhalten wird. Durch eine solche brillante, glatte Fläche wird ein direkter Einblick auf die Leiterplatte 22 mit den LEDs 21 ermöglicht. Da dies teilweise unerwünscht ist, da die Leiterplatteneinfärbung unvorteilhaft sein kann, besteht die Möglichkeit, zwischen die LED 21 und die Lichtscheibe 1 eine zusätzliche Blende (nicht dargestellt) einzufügen. Die Blende weist dann Durchbrechungen für die LEDs 21 auf und deren Oberfläche, die der Lichtscheibe 1 zugewandt ist, kann stilistisch frei gestaltet werden, beispielsweise hinsichtlich der Farbe oder auch der Struktur. Die glatte, optikfreie Vertikalkontur kann auch mit einer Struktur, beispielsweise einer Erodierstruktur oder einer Narbung, versehen sein.
Um eine optimale horizontale Lichtverteilung zu erzielen, kann auch in der Richtung der horizontalen Erstreckung der Lichtscheibe 1 auf deren Innenfläche 12 eine wellenförmige, insbesondere sinusförmige Struktur ausgebildet sein. Die Optikelemente 13, 13' sowohl im oberen Bereich 14 als auch im unteren Bereich 15 können darüber hinaus mehrere zylindrisch verlaufende Prismenoptiken aufweisen.

1: Lichtscheibe
2: Lichtquelle
11: Außenfläche
12: Innenfläche
13, 13': Prismenstreifen
13'': Stetige Vertikalkontur
14: Oberer Bereich
15: Unterer Bereich
16: Streuschicht
21: LED
22: Leiterplatte
24: Austretende Lichtstrahlen
25: Verlustlichtstrahlen
26: Totalreflektierte effektive Lichtstrahlen
27: Gebrochene effektive Lichtstrahlen
28: Prismenstab
A: Hauptabstrahlrichtung
H: Horizontale
N: Normale
V: Vertikale
α: Einbauwinkel

Claims

Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere Zusatzbremsleuchte, mit mindestens einer Lichtquelle (2) und mit einer Lichtscheibe (1) aus einem klaren, lichtdurchlässigen Material, die eine glatte Außenfläche (11) ohne Optikelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtscheibe (1) eine Innenfläche (12) mit einer Struktur aufweist, die vom geplanten Einbauwinkel (α) der Normalen (N) der Lichtscheibe (1) gegenüber der Horizontalen (H) abhängt, die Hauptabstrahlrichtung (A) der mindestens einen Lichtquelle (2) parallel zur Normalen (N) der Lichtscheibe (1) ausgerichtet ist und die Normale (N) der Lichtscheibe (1) unter dem Einbauwinkel (α) zur Horizontalen (H) in ein Fahrzeug einbaubar ist, unter dem die Struktur der Innenfläche (12) der Lichtscheibe (1) zumindest in einem unteren Bereich (15) eine Brechung des überwiegenden Anteils des von der Lichtquelle (2) einfallenden Lichts (24) in die Horizontale (H) erfolgt.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtscheibe (1) in einem unteren Bereich (15) horizontal ausgerichtete untere Optikelemente in der Form von Prismenstreifen (13') aufweist, deren Geometrie so ausgebildet ist, dass an ihnen eine Brechung des überwiegenden Anteils des von der Lichtquelle (2) einfallenden Lichts (24) in die Horizontale (H) erfolgt.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Optikelemente und/oder die unteren Optikelemente jeweils als eine lichttechnische Fläche mit einer stetigen Vertikalkontur (13") ausgebildet sind, die eine vorgegebene vertikale Lichtverteilung erzeugt.
Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Innenfläche (12) der Lichtscheibe (1) in einem oberen Bereich (14) horizontal ausgerichtete obere Optikelemente in der Form von Prismenstreifen (13) aufweist, deren Geometrie so ausgebildet ist, dass an ihnen eine Totalreflexion des überwiegenden Anteils des von einer Lichtquelle einfallenden Lichts (24) in die Horizontale (H) erfolgt.
Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche (11) der Lichtscheibe (1) eine Streuschicht (16) aufgebracht ist, die aus einem diffusen, lichtdurchlässigen Material mit Streuwirkung besteht.
Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der Innenfläche (12) der Lichtscheibe (1), insbesondere die stetige Vertikalkontur (13'') und/oder die oberen Optikelemente und/oder unteren Optikelemente, in Richtung der Normalen (N) der Lichtscheibe (1) wellenförmig, insbesondere sinusförmig, ausgebildet sind.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Optikelemente und/oder die unteren Optikelemente mehrere zylindrisch verlaufende Prismenoptiken aufweisen.
Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Lichtquelle (2) zur Lichtscheibe (1) an den horizontalen Enden der Lichtscheibe (1) geringer ist als in deren Mitte.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) eine Anzahl von LEDs (21) oder ein horizontal ausgerichteter Prismenstab (28) als Lichtleiter ist.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Abstand der LEDs (21) zueinander so ist, dass mittig zwischen je zwei benachbarten LEDs (21) Licht der halben zentralen Lichtstärke auftrifft.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (21) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (22) angeordnet sind und zwischen der Leiterplatte (22) und der Lichtscheibe (1) eine Blende angeordnet ist, die Durchbrechungen zur Aufnahme der LEDs (21) aufweist.
Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die der Lichtscheibe (1) zugewandte Oberfläche der Blende eine frei wählbare Struktur aufweist.
Kraftfahrzeugleuchte nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von LED-Chips dicht nebeneinander auf einer CoB-Leiterplatte angeordnet sind.