Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem Flachlichtleiter enthaltend gegenüberliegende Flachseiten und dieselbe verbindende Schmalseiten, wobei eine vordere Flachseite zum Lichtaustritt von von der Lichtquelle abgestrahlten und in den Flachlichtleiter eingekoppelten Lichtes dient und wobei der vorderen Flachseite Mikrooptikelemente zugeordnet sind.

Aus der DE 10 2019 133 693 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die einen Flachlichtleiter mit gegenüberliegenden Flachseiten und dieselben verbindenden Schmalseiten umfasst. Eine Lichtquelle ist an einer Schmalseite des Flachlichtleiters angeordnet, so dass Licht durch die Schmalseite des Flachlichtleiters in denselben eingekoppelt wird. Damit das eingekoppelte Licht an einer vorderen Flachseite des Flachlichtleiters austreten kann, ist eine Optikscheibe mit einer Mehrzahl von Mikrooptikelementen vorgesehen, wobei die Optikscheibe mit einer die Mikrooptikelemente versehenen Flachseite an der vorderen Flachseite des Flachlichtleiters anliegt. Vorteilhaft kann hierdurch eine homogene Ausleuchtung an der vorderen Flachseite des Flachlichtleiters erfolgen. Da die Optikscheibe und der Flachlichtleiter durch Spritzgießen hergestellt sind, ist der Herstellungsaufwand relativ groß, wenn die Flachlichtleiter eine unterschiedliche Krümmung aufweisen muss, um dem Strakver- lauf eines Scheinwerfers oder einer Leuchte zu folgen. Insbesondere wenn ein äquidistanter Abstand des Flachlichtleiters zu einer ein Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung abdeckenden Abschlussscheibe eingehalten werden muss, ist es erforderlich, für die Herstellung einer entsprechenden Anzahl unterschiedlich gekrümmter Flachlichtleiter unterschiedliche Werkzeuge vorzuhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass eine flächenhafte homogene Ausleuchtung gewährleistet ist, wobei auf einfache Weise unterschiedliche Flächenkrümmungen bzw. Flächenwölbungen bereitstellbar sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Flachlichtleiter flexibel ausgebildet ist und dass der Flachlichtleiter zumindest an gegenüberliegenden Schmalseiten durch Halteelemente eingefasst ist, derart, dass der Flachlichtleiter in der Montagestellung eine festgelegte Krümmung aufweist.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Flächenkrümmung eines in Montagestellung befindlichen Flachlichtleiters nicht abhängig ist von der Herstellung desselben, sondern abhängig von einem Rahmen oder Teilrahmen, an dem der Flachlichtleiter über Halteelemente befestigt ist. Zur Montage von beispielsweise dem Verlauf einer Abschlussscheibe folgenden Anzahl von Flachlichtleitern mit unterschiedlicher Flächenkrümmung können die gleichen Flachlichtleiter verwendet werden. Es unterscheiden sich lediglich die Rahmen bzw. Teilrahmen oder die Halteelemente des Rahmens/Teilrahmens. Soll ein zu montierender Flachlichtleiter eine größere Flächenkrümmung aufweisen als ein montierter anderer Flachlichtleiter, wird der Flachlichtleiter beispielsweise an gegenüberliegenden Halteelementen des Rahmens befestigt, deren lichter Abstand kleiner gewählt ist, so dass die Flächenkrümmung größer ist. Der Rahmen weist somit eine die Flächenkrümmung vorgebende Festigkeit auf. Der Herstellungsaufwand kann hierdurch wesentlich reduziert werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mindestens zwei Halteelemente an dem Rahmen oder an dem Teilrahmen angeformt, der aus einem starren oder zumindest teilweise aus einem starren Material besteht. Der Rahmen umschließt den Flachlichtleiter unter Anlage der Schmalseiten vollständig, während der Teilrahmen den Flachlichtleiter nur teilweise umschließt. Wenn der Rahmen aus einem starren Material besteht, wird durch den Abstand der Halteelemente zueinander die Flächenwölbung des Flachlichtleiters festgelegt. Wenn der Rahmen alternativ nur teilweise aus dem starren Material besteht, beispielsweise aus einem flexiblen Rahmenabschnitt und einem sich an denselben anschließenden starren Befestigungsabschnitt, umfasst der flexible Rahmenabschnitt den Flachlichtleiter. Der flexible Rahmenabschnitt ist derart ausgebildet, dass er eine größere Festigkeit aufweist als der Flachlichtleiter, so dass der Flachlichtleiter in der Montagestellung die festgelegte Krümmung dauerhaft aufweist. Der starre Befestigungsabschnitt dient zur Halterung des Rahmens an einem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung. Der somit aus zwei Komponenten bestehende Rahmen kann beispielsweise durch Zweikomponentenspritzgießen hergestellt sein. Über den starren Befestigungsabschnitt kann der Rahmen beispielsweise durch Schrauben oder durch Rasten an einer Halterung des Gehäuses befestigt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Flachlichtleiter aus einem transparenten Silikonmaterial. Beispielsweise kann der Flachlichtleiter durch Spritzgießen hergestellt werden, wobei lediglich ein einziges Werkzeug erforderlich ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Lichtquellen an einer hinteren Flachseite des Flachlichtleiters verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind die Lichtquellen gleich verteilt angeordnet, so dass eine homogene Ausleuchtung des Flachlichtleiters gewährleistet ist. Vorzugsweise weist der Flachlichtleiter an einer hinteren Flachseite in einem Bereich, der nicht von den Lichtquellen ausgefüllt ist, Mikrooptikelemente zur Reflexion des in den Flachlichtleiter eingekoppelten Lichtes auf. Vorzugsweise weist der Flachlichtleiter an der vorderen Flachseite in einem Bereich der axialen Verlängerung zu den Lichtquellen Mikrooptikelemente zur Streuung des an der vorderen Flachseite austretenden Lichtes auf. Die Mikrooptikelemente an der vorderen Flachseite können beispielsweise in einem Kreisbereich angeordnet sein, durch dessen Mittelpunkt die optische Achse der Lichtquelle verläuft. Vorteilhaft ist durch diese Maßnahme eine einfache Homogenisierung der Flächenausleuchtung gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auf der vorderen Flachseite des Flachlichtleiters eine Optikscheibe mit auf der der Flachlichtleiter abgewandten Seite angeordneten Mikrooptikelementen zur Streuung des ausgekoppelten Lichtes angeordnet. Die Optikscheibe ist ebenfalls flexibel ausgebildet und vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Flachlichtleiter. Vorteilhaft kann durch die zusätzliche Optikscheibe eine Anpassung des Lichtaustrittsverhalten an unterschiedliche Bedürfnisse angepasst werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann statt der Optikscheibe eine Optikfolie auf der vorderen Flachseite angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein so gebildetes Flachlichtleitermodul noch dünner ausgebildet sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung schließt sich an der hinteren Rückseite des Flachlichtleiters eine Abdeckung mit einer diffus reflektierenden Fläche an, so dass ein gleichmäßiger Hintergrund im Nichtbetriebszustand der Beleuchtungsvorrichtung gewährleistet ist einerseits und im Betriebszustand an der hinteren Flachseite austretendes Streulicht zurück in den Flachlichtleiter reflektiert werden kann andererseits.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Heckleuchte mit einer Anzahl äquidistant zu einer Abschlussscheibe verlaufender Flachlichtleitmodulen,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Flachlichtleitermoduls,

Fig. 3 eine Explosionszeichnung des Flachlichtleitermoduls von vorne,

Fig. 4 eine Explosionszeichnung des Flachlichtleitermoduls von hinten,

Fig. 5 ein vertikaler Querschnitt des Flachlichtleiters nach einer ersten Ausführungsform, Fig. 6 ein vertikaler Querschnitt des Flachlichtleiters nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 eine Vorderansicht des Flachlichtleiters mit eingezeichneten rückseitig angeordneten Lichtquellen und Streubereichen auf der vorderen Flachseite und

Fig. 8 eine Vorderansicht des Flachlichtleitermoduls nach einer weiteren Ausführungsform.

Eine Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise als eine Heckleuchte oder als ein Scheinwerfer in Fahrzeugen ausgebildet sein. In Figur 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, dessen Öffnung durch eine transparente Abschlussscheibe 2 in üblicherweise abgedeckt ist. In einem äquidistanten Abstand zu der Abschlussscheibe 2 erstrecken sich innerhalb des Gehäuses 1 eine Mehrzahl von Flachlichtleitermodulen 3, 3‘, 3“, 3‘“, die sich dadurch unterscheiden, dass sie eine unterschiedliche vertikale und/oder horizontale Länge und/oder eine unterschiedliche Flächenkrümmung aufweisen. Ausgehend von einer Seitenwand des Fahrzeugs in Richtung 4 einer Fahrzeugmittelachse erstrecken sich ein erstes Flachlichtleitermodul 3, ein zweites Flachlichtleitermodul 3‘, ein drittes Flachlichtleitermodul 3“ und ein viertes Flachlichtleitermodul 3‘“. Das zweite Flachlichtleitermodul 3‘ weist eine größere Flächenkrümmung auf als das erste Flachlichtleitermodul. Ein Krümmungsradius r2 des zweiten Flachlichtleitermoduls 3‘ ist kleiner als ein Krümmungsradius n des ersten Flachlichtleitermoduls 3. Die Krümmungsradien n, r2 erstrecken sich vorzugsweise in horizontaler Richtung, so dass die Krümmung der Flachlichtleitermodule 3, 3‘, 3“, 3‘“ lediglich in horizontaler Richtung verläuft, wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist. Das dritte Flachlichtleitermodul 3“ weist einen Krümmungsradius rs auf, der größer ist als die Krümmungsradien n, r2 der ersten und zweiten Flachlichtleitermodule 3, 3‘. Das vierte Flachlichtleitermodul 3‘“ verläuft eben und weist eine geringere horizontale Erstreckung auf als die anderen Flachlichtleitermodule 3, 3‘, 3“. Die Flachlichtleitermodule 3, 3‘, 3“, 3‘“ bestehen jeweils aus gleichen Komponenten, wobei im Folgenden exemplarisch nur das erste Flachlichtleitermodul 3 beschrieben wird. Das Flachlichtleitermodul 3 weist einen Flachlichtleiter 5 auf, der über gegenüberliegende Flachseiten verfügt, nämlich eine vordere Flachseite 6, die als eine Lichtaustrittsfläche dient, und eine hintere Flachseite 7. Die vordere Flachseite 6 und die hintere Flachseite 7 sind durch Schmalseiten 8 miteinander verbunden. An der vorderen Flachseite 6 des Flachlichtleiters 5 schließt sich eine Optikscheibe 9 mit einer Mehrzahl von Optikelementen 10 an. Die Optikscheibe 9 liegt flächig an der vorderen Flachseite 6 des Flachlichtleiters 5 an. Der Flachlichtleiter 5 und die Optikscheibe 9 sind jeweils flexibel ausgebildet, vorzugsweise aus einem flexiblen hochtransparenten Silikonmaterial.

Der Flachlichtleiter 5 und die Optikscheibe 9 sind über nicht dargestellte Haltemittel an einem Rahmen 11 befestigt. Der Rahmen 11 weist einen flexiblen Rahmenabschnitt 12 auf, der den Flachlichtleiter 5 und die Optikscheibe 9 an ihren Schmalseiten umgibt. Ferner weist die Rahmen 11 einen starren Befestigungsabschnitt 13 auf, der im Wesentlichen quer zu einer Achse des flexiblen Rahmenabschnitts 12 verläuft und als Fortsatz zur Halterung des Flachlichtleitermoduls 3 an dem Gehäuse 1 dient.

Der Rahmen 11 kann beispielsweise durch Zweikomponentenspritzgießen hergestellt sein. Die Flexibilität bzw. Nachgiebigkeit des flexiblen Rahmenabschnitts 12 ist vorzugsweise kleiner als die Flexibilität bzw. Nachgiebigkeit des Flachlichtleiters 5 bzw. der Optikscheibe 9. Die Flächenkrümmung des Flachlichtleiters 5 bzw. der Optikscheibe 9 im Montagezustand derselben wird durch eine Breite b des flexiblen Rahmenabschnitts 12 und/oder durch nicht dargestellte Haltemittel an aufrechten Rahmenteilen 14 des flexiblen Rahmenabschnitts 12 vorgegeben. Ist die Breite b der Rahmenteile 14 zueinander bzw. der nicht dargestellten Haltemittel an dem Rahmenteil 14 kleiner als ein vorgegebener Wert, erhöht sich die Flächenkrümmung des Flachlichtleiters 5 bzw. der Optikscheibe 9, wobei der Krümmungsradius n sich verkleinert. Auf diese Weise kann die Flächenkrümmung des Flachlichtleiters 5 bzw. der Optikscheibe 9 in einem vorgegebenen Krümmungsbereich durch den Rahmen 11 eingestellt werden. Im einfachsten Fall können durch unterschiedliche Halteelemente unterschiedliche Flächenkrümmungen eingestellt werden. Dies muss sich nicht nur auf die vertikalen Rahmenteile 14, sondern kann sich auch auf die horizontalen Rahmenteile 15 beziehen, so dass die Flächenkrümmung auch bezüglich einer vertikalen Achse eingestellt werden kann.

Wie aus Figur 5 zu ersehen ist, sind an der hinteren Flachseite 7 des Flachlichtleiters 5 eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen 16 verteilt angeordnet. Diese befinden sich jeweils in Vertiefungen der hinteren Flachseite 7, so dass die LED-Lichtquellen 16 bündig zu der hinteren Flachseite 7 abschließen. Die LED-Lichtquellen 16 sind über nicht dargestellte dünne Drahtleiterbahnen miteinander verbunden und mit einem rückseitigen Steckeranschluss kontaktiert.

An die hintere Flachseite 7 des Flachlichtleiters 5 schließt sich eine rückseitige Abdeckung 17 mit einer diffus reflektierenden, vorzugsweise weißen Fläche, an. Diese rückseitige Abdeckung 17 kann beispielsweise einstückig mit dem Rahmen 11 verbunden sein oder über Befestigungsmittel mit dem Rahmen 11 und/oder dem Flachlichtleiter 5 verbunden sein. Die rückseitige Abdeckung 17 bildet eine Hintergrundfläche des Flachlichtleitermoduls 3 und bewirkt im Betriebszustand des Flachlichtleitermoduls 3, dass aus der hinteren Flachseite 7 des Flachlichtleiters 5 austretende Streustrahlung zurückreflektiert wird in den Flachlichtleiter 5.

Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, weist die hintere Flachseite 7 des Flachlichtleiters 5 in einem Bereich 18, in dem sich keine LED-Lichtquellen 1 befinden, Reflexionselemente 19 auf, mittels derer ein unerwünschtes Austreten von Streulicht an der hinteren Flachseite 7 verhindert und somit zu einer Homogenisierung der flächigen Ausleuchtung des Flachlichtleiters 5 dient. Die Reflexionselemente 19 können durch Strukturierung oder Bedruckung hergestellt sein. Die Optikscheibe 9 weist auf einer dem Flachlichtleiter 5 abgewandten vorderen Flachseite in einem Bereich 20 die Optikelemente 10 auf, die zur Streuung und/oder Reflexion des von dem Flachlichtleiter 5 in die Optikscheibe 9 eintretenden Lichtes dient. Wie aus Figur 7 zu erkennen ist, erstrecken sich die Optikelemente 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Kreisbereich 20, der koaxial zu den jeweiligen LED-Lichtquellen 16 angeordnet ist. Der Kreisbereich 20 ist koaxial zu einer optischen Achse A der zugeordneten Lichtquelle 16. Auf diese Weise kann eine Lichtkonzentration bzw. das Auftreten von hellen Flecken in Verlängerung der LED-Lichtquellen 16 auf dem Flachlichtleitermodul 3 verhindert werden.

Die Optikscheibe 9 kann eine Dicke im Bereich zwischen 1 mm und 2 mm aufweisen. Die Optikelemente 10 sind als Mikrooptikelemente ausgebildet.

Alternativ kann die Optikscheibe 9 durch eine Optikfolie ersetzt sein, die eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweist. Diese weist ebenfalls die Optikelemente 10 mit einer Mikrostrukturierung oder eine diffusere Strukturierung auf.

Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 weist das Flachlichtleitermodul 3 weder eine Optikscheibe noch eine Optikfolie auf. Stattdessen sind die Optikelemente 10 auf der vorderen Flachseite 6 des Flachlichtleiters 5 angeordnet. Diese Optikelemente 10 können - wie bei der Optikscheibe 9 - durch Bedruckung oder Strukturierung ausgeführt sein.

Wie aus Figur 6 zu entnehmen ist, werden direkt von der Lichtquelle 1 abgestrahlte Lichtstrahlen L1 oder an den Flachseiten 6, 7 total reflektierte Lichtstrahlen L2 mittels der Optikelemente 10 gestreut. Lichtstrahlen L3, die unter einem relativ steilen Winkel auf die hintere Flachseite 7 treffen, werden mittels der Reflexionselemente 19 reflektiert und treten dann in der Regel als Lichtstrahlen L2 an der vorderen Flachseite 6 aus. Alternativ kann ein reflektierter Lichtstrahl L3‘ auch mittels der Optikelemente 10 reflektiert werden, so dass er durch weitere Totalreflexion in Erstreckungsrichtung des Flachlichtleiters 5 verschoben aus demselben vorderseitig austritt. In einer nicht dargestellten einfachen Ausführung des Flachlichtleitermoduls 3 kann auch lediglich ein Flachlichtleiter 5 vorgesehen sein, dem keine Optikelemente 10 zugeordnet sind.

Alternativ kann der Flachlichteiter 5 entweder Reflexionselemente 19 an der hinteren Flachseite 7 oder Optikelemente 10 an der vorderen Flachseite 6 aufweisen.

Die Ausbildung des Flachlichtleitermoduls 3 mit den Reflexionselementen 19 und/oder Optikelementen 10 ist abhängig von dem gewünschten Homogenisierungsgrad der Flächenausleuchtung.

Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung können vor dem Flachlichtleiter 5 auch mehrere Optikscheiben angeordnet sein mit Optikelementen zur Formung und Fokussierung des Lichtes derart, dass die Lichtabstrahlung konvergenter erfolgt. Die Optikelemente können beispielsweise prismenförmig oder in Form von Streifen oder in Form von Pyramiden sein oder anderen Mikrooptikelemente oder Mikrostrukturen. Die Optikelemente 21 können beispielsweise als weißes Punktraster oder als ein Druckraster mit Linien, Dreiecken, Rechtecken, Vielecken oder anderen geometrischen Formen ausgebildet sein.

Alternativ kann der Bereich 20 auch vollflächig mit Optikelementen bedruckt sein, wenn die Dicke der Optikelementeschicht bezüglich einer gewünschten Resttransmission abgestimmt ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 8 ist ein Flachlichtleitermodul 23 vorgesehen, das sich von den Flachlichtleitermodulen 3, 3‘, 3“, 3‘“ dadurch unterscheidet, dass ein Rahmen 22 aus einem starren Material besteht. Vorzugsweise ist der Rahmen 20 als ein starres Kunststoffspritzgießteil ausgebildet, wobei die Formgebung des Rahmens 22 der des Rahmenabschnitts 12 des Flachlichtleitermoduls 3, 3‘, 3“, 3‘“ entspricht. Der Rahmen 22 ist über nicht dargestellte Haltemittel mit dem Gehäuse 1 fest verbunden.

Die Haltemittel können beispielsweise Rastmittel oder Schraubverbindungen oder Klebemittel sein.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Flachlichtleiter auch durch einen Teilrahmen umgeben sein, wobei nicht alle Schmalseiten 8 des Flachlichtleiters durch den Teilrahmen umschlossen sind. Beispielsweise kann der Teilrahmen U-förmig ausgebildet sein, so dass sichergestellt ist, dass gegenüberliegende Schmalseiten des Flachlichtleiters an gegenüberliegenden Halteelementen des Teilrahmens befestigbar und die Flächenkrümmung einstellbar sind.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Abschlussscheibe

3,3‘,3“,3‘“ Flachlichtleitermodul

4 Richtung

5 Flachlichtleiter

6 vordere Flachseite

7 hintere Flachseite

8 Schmalseiten

9 Optikscheibe

10 Optikelement

11 Rahmen

12 flexibler Rahmenabschnitt

13 starrer Befestigungsabschnitt

14 Rahmenteil

15 Rahmenteil

16 LED-Lichtquelle

17 Abdeckung

18 Bereich

19 Reflexionselement

20 Bereich

22 Rahmen

23 Flachlichtleitermodul b Breite n,r2,r3 Krümmungsradius

L1 ,L2,L3,L3‘ Lichtstrahlen