DE69331711T2

DE69331711T2 - Beleuchtungseinrichtung und reflexionssteuerung

Info

Publication number: DE69331711T2
Application number: DE69331711T
Authority: DE
Inventors: W. Jones
Original assignee: Tenebraex Corp
Current assignee: Tenebraex Corp
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: EP0746477A4; US5383102A; AU5676494A; WO1994012367A1; EP0746477B1; DE69331711D1; EP0746477A1

Description

1. Einleitung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Beleuchtungseinrichtung zur Kontrolle von Lichtreflexionen von reflektierenden Oberflächen. In einem bevorzugten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Beleuchtungseinrichtung, wie sie beispielsweise an einem Kraftfahrzeug verwendet wird, die eine ästhetisch ansprechendere Form bieten kann und die die Reflexion von einfallendem Licht effektiver handhaben kann als bisher bekannte Einrichtungen.

2. Hintergrund der Erfindung

Bei dem Styling von Fahrzeugen, beispielsweise Kraftfahrzeugen, ist es oft erwünscht, die verschiedenen Arten von Lichtern, die darauf aufscheinen sollen, in das Gesamtdesign des Fahrzeuges zu integrieren. Die Leuchten, beispielsweise Beleuchtungslichter, beispielsweise Front- und Rückscheinwerfer, oder Signalleuchten, beispielsweise Rückleuchten, Seitenleuchten oder das Abbiegen signalisierende Leuchten haben traditionell eine helle, reflektierende Ausstattung und haben in einigen Fällen ein farbiges Aussehen, beispielsweise eine rote oder gelbe Farbe, das heißt Farben, die oft für Signalleuchten verwendet werden. Selbst wenn das Licht ausgeschaltet wird und es nicht seine Beleuchtungs- oder Signalfunktion ausführt, erregen diese hellen und/oder farbigen Bereiche auf dem Kraftfahrzeug beispielsweise eine ungebührliche Aufmerksamkeit oder erzeugen einen erheblichen und oft unschönen Kontrast mit der Farbe von dem Rest des Fahrzeuges. Unter dem Gesichtspunkt eines ästhetischen Designs sind solche Faktoren oft unerwünscht.
Gegenwärtig sind die einzigen praktischen Arten, um entweder die unerwünschte Helligkeit oder Farbe solch einer Fahrzeugbeleuchtung zu unterdrücken oder die Farbe der Lichter an die Chausseefarbe des Fahrzeuges anzupassen, darin, die Lichter in den Körper des Fahrzeuges zurückzuziehen oder sie hinter einem Paneel oder einem geeigneten Deckel zu verbergen, wenn sie nicht in Betrieb sind, wenn beispielsweise die Frontscheinwerfer während des Tages nicht benutzt werden. Alternativ kann eine sehr dunkle Linse als Ausgangslinse der Leuchte verwendet werden oder die Linse kann mit einem sehr dunklen Graufilter abgedeckt werden, wie es oft bei Rückleuchten gemacht, um ein solides, dunkles Erscheinungsbild bereitzustellen und einen Kontrast mit der Chausseefarbe des Fahrzeuges.
Diese Techniken haben klar einige Nachteile. Im Falle der Verwendung von zurückziehbaren Leuchten oder von Deckenpaneelen sind komplexe mechanische Einrichtungen im Spiel und auch zusätzliches Gewicht und Kosten der verschiedenen verwendeten Mechanismen. Bei der Verwendung von sehr dunklen Linsen oder Filtern besteht das Problem der Verminderung der Lichtausgangsleistung und des Bedarfs, eine Lampe mit höherer Wattleistung zu benutzen, um den Teil der Beleuchtungsausgangsleistung zurückzugewinnen, der verloren gegangen ist.
Folglich ist es sehr erwünscht, effektive und ökonomischere Techniken zu entwickeln, um eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die in abgeschaltetem Zustand als opake Oberfläche erscheint, die aber dennoch effektiv als Beleuchtung oder als Signaleinrichtung funktioniert, wenn sie eingeschaltet ist.
Ferner enthalten solche Beleuchtungs- oder Signaleinrichtungen oft eine oder mehrere Linsen oder andere reflektierende Oberflächen. Beispielsweise beinhalten Kraftfahrzeugleuchten typischerweise eine hintere Reflexionsplatte, die hinter der Lichtquelle positioniert ist und die die Lichtübertragung durch eine vordere Linse nach außen unterstützt. Die vordere Linse einer Kraftfahrzeugleuchte kann auch von außen einfallendes Licht reflektieren, beispielsweise Sonnenlicht, Mondlicht oder das Licht von Sternen oder künstliches Licht, beispielsweise das Licht von den Leuchten anderer Kraftfahrzeuge oder elektrischer Leuchten, die in der Umgebung vorhanden sind, besonders von den Facetten oder linsenartigen Elementen an der hinteren Oberfläche der Linse, wobei diese Elemente ein erwünschtes Lichtstrahlmuster bereitstellen.
Solche Reflexionen können ernsthafte Sorgen machen oder sogar gefährlich sein, beispielsweise in Militärfahrzeugen, wo solche Reflexionen dem Feind die Position eines Fahrzeuges offenbaren kann. So kann beispielsweise die Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise ein Frontscheinwerfer, selbst wenn er nicht in Betrieb ist, Sonnenlicht, Mondlicht oder Sternenlicht reflektieren und eine ansonsten verborgene Position des Fahrzeuges offenbar machen. Auch wurden Abtasteinrichtungen, die auf Reflexionen von einfallenden Strahlen beruhen, beispielsweise von Laserstrahlen, verwendet, um solche Fahrzeuge zu lokalisieren.
Frühere Techniken zur Verminderung solcher Reflexionen bestanden darin, die Kraftfahrzeugleuchten während des Tages durch ein geeignetes nicht-reflektierendes Material abzudecken oder die Leuchten in einigen Fällen mit Schlamm oder Erde oder anderem Abfallmaterial zu beschmieren, um die reflektierende Eigenschaft derselben wenigstens teilweise zu reduzieren. Solche Techniken sind unpraktisch und oft nicht effektiv oder können leicht in hektischen Situationen vergessen werden, beispielsweise unter Kampfbedingungen.
Ein anderes nützliches Mittel zur Reduktion von Lichtreflexionen von reflektierenden Oberflächen wurde in dem US Patent Nr.: 4929055, ausgegeben am 29. Mai 1990, offenbart, welches durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist. Diese Technik, wenn sie intern benutzt wird, reduziert nicht die restlichen Reflexionen von den vorderen und hinteren Oberflächen der Frontlinsen der Einrichtung, obwohl sie im allgemeinen die meisten Reflexionen von äußeren Lichtquellen reduzieren, die hauptsächlich aufgrund der hinteren reflektierenden Oberfläche einer Beleuchtungseinrichtung beruhen. Dies kommt daher, daß die hintere reflektierende Oberfläche der Linse bei einem Kraftfahrzeug typischerweise aus vielen kleinen, linsenartigen oder prismenartigen Elementen aufgebaut ist, die die Funktion der Lichtkonzentration, der Lichtdispersion oder der Strahlfokussierung der Beleuchtungseinrichtung durchführen. Diese kleinen Elemente reflektieren oft ein von außen einfallendes Licht, das in der Umgebung vorhanden ist, zu einem Beobachter zurück. Solche Reflexionen machen die aufscheinende Farbe, in der gegebenenfalls die interne Struktur gemalt worden war, weniger gesättigt und bewirkt auch, das die Beleuchtungseinrichtung als helle, leicht erkennbare Oberfläche erscheint. Es ist erwünscht, eine Technik zu entwerfen, um diese restlichen Reflexionen effektiver zu reduzieren.
Die US 4,558,401 A bezieht sich auf eine Kraftfahrzeuglampeneinrichtung, die so ausgeführt ist, das sie nicht eingeschaltet erscheint, wenn sie durch eine äußere Quelle beleuchtet wird. Insbesondere umfaßt diese Einrichtung eine lichtdurchlässige Abdeckung, in der parallele, opake Steifen eingebettet sind, wobei jeder Streifen ein Pufferelement aufweist, welches sich auf der Rückseite davon erstreckt. Der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert auf diesem Dokument.
Die GB 2005003 A bezieht sich auf eine Signallampe, die so angeordnet ist, daß sie nicht als eingeschaltet erscheint, wenn sie nur von einer externen Quelle beleuchtet wird. Die Lampe umfaßt einen äußeren Deckel mit parallelen niedrig- oder null-reflektierenden Streifen auf seiner äußeren Oberfläche und Membranen, die dahinter montiert sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine neuartige Technik bereit, um eine Beleuchtungs- oder Signaleinrichtung zu schaffen, beispielsweise eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung, die ästhetisch angenehmer als gegenwärtige Einrichtungen ist, in dem sie als Teil eines opaken Körpers des Fahrzeuges entworfen ist, wenn sie ausgeschaltet ist, die aber dennoch die Funktion der Beleuchtung oder die Signalfunktionen durchführt, wenn sie eingeschaltet ist. Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen charakterisiert.
Typischerweise ist die reflektierende Oberfläche, in der die rohrförmigen Elemente eingebettet sind, ein Teil eines lichtdurchlässigen Substrats, das heißt eines im wesentlichen transparenten oder durchscheinenden Substrats, beispielsweise einer Plastiklinse oder Glaslinse, die zum Fokosieren, ausrichten und/oder streuen von Licht von der Einrichtung verwendet wird. Die rohrförmigen Elemente haben jeweils eine ausgewählte Querschnittsform und bilden vorzugsweise eine gitterartige oder wabenförmige oder ähnliche Struktur.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die rohrförmigen Elemente wenigstens teilweise in einer klaren oder farblosen Frontlinse einer Kraftfahrzeugbeleuchtungs- oder Signaleinrichtung eingebettet. Diese rohrförmigen Elemente sind vorzugsweise farbig und haben beispielsweise die gleiche Farbe wie der angrenzende ...teil des Fahrzeuges. Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung von rohrförmigen Elementen, die auf diese Weise farbig gestaltet sind, ein Betrachter bei ausgeschalteter Beleuchtung die Beleuchtungseinrichtung selbst mit ihrem Feld von rohrförmigen Elementen nicht leicht erkennen kann, sondern daß statt dessen ein Betrachter die Beleuchtungseinrichtung so wahrnimmt, daß sie effektiv eine opake Oberfläche der selben Farbe wie die Oberflächen des angrenzenden Fahrzeugkörpers hat, so daß das Licht und die angrenzenden Oberflächen miteinander zu verschmelzen scheinen und etwas bilden, das als kontinuierliche, opake Oberfläche aufscheint. Wenn jedoch das Licht eingeschaltet wird, erzeugt es effektiv die gewünschte Beleuchtung im wesentlichen so als wären die eingebetteten, rohrförmigen Elemente nicht vorhanden.
Verschiedene bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Die Längsachsen der rohrförmigen Elemente des Feldes können in einer nichtparallelen Art angeordnet sein.
Die Linsen können kurvenförmig ausgebildet sein, und die Längsachsen der rohrförmigen Elemente des Feldes können radial im Bezug auf die Lichtquelle angeordnet sein.
Die Linse kann eine hintere Oberfläche haben, die eine Vielzahl von linsenartigen oder prismenartigen Elemente aufweist.
Die Beleuchtungseinrichtung kann als ein Bereich einer ausgewählten Farbe erscheinen. Die rohrförmigen Elemente können eine erste ausgewählte Farbe haben, so daß, wenn die Lichtquelle nicht arbeitet, die Beleuchtungseinrichtung als im wesentlichen opake Oberfläche mit der ersten ausgewählten Farbe erscheint, und, wenn die Lichtquelle in Betrieb, die Beleuchtungseinrichtung als ein Bereich einer zweiten ausgewählten Farbe erscheint. Die Lichtquelle kann selbst Licht erzeugen, das die zweite ausgewählte Farbe hat. Alternativ kann ein Filter neben dem Feld der rohrförmigen Elemente angeordnet sein, um sicher zustellen, daß die zweite ausgewählte Farbe erzeugt wird.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Feld der rohrförmigen Elemente schwarz, und die Einrichtung umfaßt ferner einen leichten Grau-Farbfilter, der neben der Linse angeordnet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung als im wesentlichen schwarze opake Oberfläche erscheint, wenn die Lichtquelle nicht arbeitet.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Feld der rohrförmigen Elemente schwarz, und die Linse ist in einer leichten Graufarbe gefärbt, wobei die Beleuchtungseinrichtung als im wesentlichen schwarze, opake Oberfläche erscheint, wenn die Lichtquelle nicht arbeitet.
Die Einrichtung kann ein Rückreflektor sein, wobei die rohrförmigen Elemente in dem Rückreflektor eingebettet sind, so daß Licht von einer Lichtquelle, die im wesentlichen vor dem Rückreflektor angeordnet ist, von diesem reflektiert wird, während Reflexionen von Umgebungslicht von dem Rückreflektor im wesentlichen reduziert werden. Der Rückreflektor kann einen ausgewählten Farbfilter umfassen, der hinter dem Feld der rohrförmigen Elemente angeordnet ist, wobei Reflexionen von dem Rückreflektor aufgrund einer Lichtquelle, die im wesentlichen vor dem Rückreflektor angeordnet ist, die ausgewählte Farbe des Filters hat. Das Feld der rohrförmigen Elemente kann eine andere Farbe als die ausgewählte Farbe des Farbfilters haben, so daß, wenn keine Reflexionen von einer Lichtquelle im wesentlichen vor dem Reflektor auftreten, der Rückreflektor als im wesentlichen opake Oberfläche der anderen Farbe erscheint.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine optische Einrichtung, beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung, ein Feld von rohrförmigen Elementen, die hinter einer vorderen reflektierenden Oberfläche derselben, beispielsweise der Frontlinse derselben, angeordnet sind, und die Frontlinse ist so positioniert, daß sie im Bezug auf eine Grundebene gekippt ist. Folglich werden, wenn die Linse nach unten gekippt ist, Reflexionen von der Oberfläche der Frontlinse aufgrund von Licht von einer externen Quelle nach unten auf die Erde gerichtet.
Vorzugsweise sind die rohrförmigen Elemente hinter der Linse angeordnet und teilweise in die Linse eingebettet, und die Frontfläche der Linse ist im Bezug auf die Grundebene gekippt. Die rohrförmigen Elemente können hinter der Linse und teilweise in die nichtgekippte hintere Oberfläche der Linse eingebettet sein. Die gesamte Linse kann im Bezug auf die Grundebene gekippt, wobei die rohrförmigen Elemente hinter der Linse angeordnet und teilweise in die Linse eingebettet sind, wobei die Ebene der Frontflächen derselben unter einem Winkel im Bezug auf die Längsachse derselben stehen. Die Linse kann nach unten, nach oben oder seitwärts im Bezug auf die Grundebene gekippt sein, wobei das von der Linse reflektierte Licht nach unten, nach oben weg oder seitlich weg von der Grundebene gerichtet wird.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden im folgenden offenbart und beschrieben.
Es ist beabsichtigt, daß die Bezugnahme auf Lichtreflexionen sowohl Reflexionen als auch Refraktionen des Lichtes umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt die Geometrie einer typischen Situation, bei der Reflexionen von einer beispielhaften Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl von reflektierenden Oberflächen auftreten können;
Fig. 2 zeigt die Einrichtung von Fig. 1, wobei ein Feld rohrförmigen Elementen vor einer hinteren reflektierenden Oberfläche der Einrichtung von Fig. 1 angeordnet ist, um die Reflexionen davon zu reduzieren.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die rohrförmigen Elemente teilweise in der vorderen Linse der Einrichtung von Fig. 1 eingebettet sind;
Fig. 3a-3f zeigen Linsen des Typs, der in Bezug auf Fig. 3 beschrieben wird, die verschiedene Arten von hinteren Oberflächenanordnungen aufweisen;
Fig. 4 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel für ein Feld von rohrförmigen Elementen, wie es entsprechend der Erfindung verwendet wird;
Fig. 4a zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel für ein Feld von rohrförmigen Elementen zur Verwendung entsprechend der Erfindung;
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Feld von rohrförmigen Elementen teilweise in eine kurvenförmige, reflektierende Oberfläche einer Beleuchtungseinrichtung eingebettet ist;
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es bei Retroreflexionseinrichtungen verwendet wird; und
Fig. 7a-7d zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine gekippte Linse in Kombination mit einem Feld von rohrförmigen Elementen benutzt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es hat sich gezeigt, daß bei einer Einrichtung, die eine Vielzahl von reflektierenden Oberflächen enthält, jede dieser Oberflächen ein fallendes Licht von einer Lichtquelle vor der Einrichtung reflektieren kann. Beispielsweise enthält der Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer 10, der in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, eine Lichtquelle 12, eine hintere Reflektorplatte 14 und eine Frontlinse 16. Die Linse 16 hat eine effektiv zwei reflektierende Oberfläche, eine Frontfläche 18 der Linse und eine hintere Linsenoberfläche aus lichtdispergierenden Elementen 20. Die Elemente 20 werden gewöhnlich verwendet, um ein Lichtmuster, welches von der Lichtquelle 12 und der Reflektorplatte 14 kommt, zu konzentrieren, zu dispergieren und/oder zu formen. Wie im Stand der Technik bekannt ist, können die Elemente 20 auf verschiedene Weise ausgebildet sein, beispielsweise können die Elemente als Facetten, kurvenförmige, linsenförmige, Formen oder prismenförmige Elemente ausgebildet sein. Alternativ können die Elemente 20 zusammen eine verhältnismäßig glatte Oberfläche bilden, beispielsweise können die Elemente 20 zusammengenommen eine glatte, kurvenförmige Rückfläche einer Linse zu bilden.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, können die einfallenden Lichtstrahlen 24a, 24b und 24c von einer Lichtquelle 22, beispielsweise von einer externen Lichtquelle wie der Sonne, zu drei einzelnen, reflektierten Strahlen führen, nämlich zu den reflektierten Lichtstrahlen 24a', 24b' und 24c'.
Es ist aus dem früher erteilten US Patent, das oben erwähnt wurde, bekannt, daß, wenn ein Feld rohrförmiger Elemente hinter der Frontlinse 16 der Einrichtung von Fig. 1 angeordnet ist, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, Reflexionen von der hinteren Reflexionsoberfläche 14 erheblich reduziert werden. Die restlichen Reflexionen von der Frontfläche und der Rückfläche der Linse darin werden jedoch nicht reduziert.
Ich habe nun des weiteren entdeckt, daß durch wenigstens teilweises Einbetten oder Versenken des Feldes der rohrförmigen Elemente in der Linse die Lichtreflexionen von der hinteren Reflexionsoberfläche und die von der hinteren Fläche der Linse erheblich reduziert oder im wesentlichen eliminiert werden können, das heißt Reflexionen von den Reflexionsflächen der Linse, in der die rohrförmigen Elemente teilweise eingebettet sind, und auch Reflexionen von einer hinteren Reflexionsoberfläche, die hinter den rohrförmigen Elementen angeordnet ist, das heißt auf der Seite der rohrförmigen Elemente gegenüber der einer Quelle von äußerem einfallenden Licht reduziert werden.
Insbesondere wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine beispielhafte Einrichtung 30 zeigt, die eine Vielzahl von reflektierenden Oberflächen hat und zur Verwendung als Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer ausgelegt ist. Die Einrichtung 30 ist eine aktive Lichtquelle, das heißt sie enthält ein Leuchtelement oder eine Lichtquelle 32, die in der Lage ist, Licht aus der Einrichtung zu projizieren. Wie die Einrichtung in Fig. 1 enthält die Einrichtung 30 mehrere reflektierende Oberflächen einschließlich einer hinteren Reflektorplatte 34 und einer Linse 40, die eine Schicht von lichtdispergierenden Elementen 36 haben. Ein Feld von rohrförmigen Elementen 38 ist wenigstens teilweise in die Rückflächenelemente 36 der Linse 40 eingebettet oder anders ausgedrückt, sind die lichtdispergierenden Elemente 36 effektiv teilweise in Ausnehmungen in den rohrförmigen Elementen angeordnet. Vorzugsweise werden nur Teile der Längen der Elemente 38 in die Linse 40 eingebettet, wie in Fig. 3 gezeigt ist, obwohl in einigen Fällen die Elemente 38 voll in die Linse eingebettet sein können. Voll eingebettete, rohrförmige Elemente sind solche, bei denen die gesamte Länge von jedem rohrförmigen Element eines Feldes im wesentlichen in dem Körper der Linse eingeschlossen ist.
Vorzugsweise sind bei einer Einrichtung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, und die eine Vielzahl von reflektierenden Oberflächen aufweist, die rohrförmigen Elemente wenigstens teilweise in dem Substrat, das heißt der Linse, eingebettet, das am nächsten zu der Quelle des von außen einfallenden Lichtes 44 liegt.
Solche eingebetteten, rohrförmigen Elemente reduzieren oder eliminieren die Transmission von Lichtreflexionen von einer äußeren Lichtquelle außerhalb des Beleuchtungsfels der Einrichtung 30 in effektiver Weise. Beispielsweise werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist, einfallende Lichtstrahlen 43 und 45 von Lichtquellen 42 und 44 von der Einrichtung 30 nicht nach außen reflektiert, statt dessen wird der einfallende Strahl 43 durch die Wände der Elemente 38 blockiert, und der reflektierte Strahl 45' wird in die Wände der Elemente 38 projiziert. Es ist ersichtlich, daß in dem Fall von teilweise eingebetteten, rohrförmigen Elemente der eingebettete Teil der Elemente dazu dient, sowohl die interne reflektierende Rückfläche 34 gegen die Lichtstrahlen von einer äußeren Quelle abzuschirmen als auch dazu, die Übertragung von Reflexionen von den reflektierenden, linsenförmigen Elementen nach außen zu reduzieren oder zu eliminieren, in denen die rohrförmigen Elemente eingebettet sind. Der vorstehende, nicht eingebettete Teil der rohrförmigen Elemente dient dazu, die Übertragung von Reflexionen von den internen Reflexionsoberflächen, beispielsweise der hinteren Reflektorplatte 34, die in Fig. 3 dargestellt ist, nach außen zu reduzieren oder zu eliminieren.
Die rohrförmigen Elemente 38 können leicht in die reflektierenden Oberflächen einer Linse während der Herstellung der selben eingebettet oder eingesteckt werden, wie für den Durchschnittsfachmann ersichtlich ist. Alternativ kann das Feld der rohrförmigen Elemente und einer reflektierenden Oberfläche zusammengefügt werden, nachdem jeder Gegenstandapparat hergestellt worden ist.
Wie oben beschrieben wurde, können die lichtdispergierenden Elemente einer reflektierenden Oberfläche, beispielsweise einer Linse, wie die Elemente 36 in Fig. 3, eine Vielzahl von Formen haben, wobei Beispiel von alternativen Formen in den Fig. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f gezeigt sind. Bei der Herstellung einer reflektierenden Oberfläche kann es erwünscht sein, ein Feld von rohrförmigen Elementen als Art von Gußform zu verwenden und die einzelnen lichtdispergierenden Elemente in den Öffnungen der rohrförmigen Elemente zu bilden.
Geeignete rohrförmige Elemente und der allgemeine Gebrauch derselben ist allgemein in dem US Patent Nr.: 4929055 beschrieben. Wie er dort verwendet wird, soll der Begriff rohrförmiges Element ein Element mit einer im allgemeinen rohrförmigen Konfigurationen bedeuten, welches eine beliebige geometrische Form hat. Obwohl bei der Konfiguration der rohrförmigen Elemente, die in Fig. 4 gezeigt sind, die Elemente im wesentlichen quadratisch im Querschnitt sind, können andere Formen verwendet werden, beispielsweise rechteckige Konfigurationen, eine dreieckige Konfiguration, eine hexagonale Konfiguration oder dergleichen, solange diese Elemente zusammengefügt werden können, um eine Struktur zu bilden, die die Transmission von reflektiertem Licht behindert, wie es hier beabsichtigt ist. In anderen Ausführungsbeispielen können die Elemente in Form von konzentrischen, kreisförmigen Elementen gebildet sein, wie in Fig. 4a dargestellt ist. Während es typischerweise bevorzugt ist, daß die rohrförmigen Elemente so positioniert sind, daß sie im wesentlichen senkrecht zu der reflektierenden Oberfläche positioniert sind, in der sie verwendet werden, kann es ferner auch erwünscht sein, sie so anzuordnen, daß die Ebene der Vorderseite oder der Rückseite des rohrförmigen Feldes nicht senkrecht zu der Längsachse der rohrförmige Elemente des Feldes ist.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung sind die eingebetteten, rohrförmigen Elemente in einer Beleuchtungseinrichtung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, beispielsweise nach Wunsch eingefärbt. Es hat sich gezeigt, daß durch einfärben der rohrförmigen Elemente, insbesondere wenn die rohrförmigen Elemente teilweise in einer transparenten oder durchscheinenden Linsenstruktur angeordnet sind, derer Betrachter die Linse der Einrichtung so wahrnimmt, daß sie effektiv das Aussehen einer opaken Oberfläche mit dem wesentlichen der gleichen Farbe wie die rohrförmigen Elemente hat. Bei einer Einrichtung, die eine aktive Lichtquelle enthält, die eine oder mehrere im Wesentlichen transparente oder durchscheinende Linsen hat, beispielsweise in einem Kraftfahrzeugfrontscheinwerfer, ist die Einrichtung nicht leicht erkennbar, wenn die Lichtquelle nicht arbeitet oder ausgeschaltet ist, mit anderen Worten erscheint sie als eine opake Oberfläche, die in die Abschnitte der opaken Kraftfahrzeugkörperoberfläche übergeht oder damit kontrastiert, die sie umgibt, je nach der Farbe, die für die Elemente ausgewählt wurde. Wenn kein Licht von der Einrichtung abgegeben wird, wird die Einrichtung somit als solch eine opake Oberfläche wahrgenommen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben im wesentlichen alle Oberflächen der rohrförmigen Elemente die selbe gewünschte Farbe. Es ist möglich, daß die rohrförmigen Elemente so ausgeführt sind, daß sie eine gewünschte Farbe vor oder nach der Integration der Elemente in die Beleuchtungseinrichtung haben. Alternativ kann das Material, aus dem rohrförmigen Elemente gebildet werden, von Anfang an die gewünschte Farbe haben.
Alternativ können die Oberflächen der Elemente selektiv mit unterschiedlichen Farben eingefärbt werden, so daß ein gewünschtes Muster an Farben dargestellt wird. Die Elemente können beispielsweise so mit einem Muster versehen werden, daß der Name eines Automobilmodells oder eines Herstellers dargestellt wird, das ein gewünschtes Bildmuster, ein abstraktes Muster oder ein anderes Muster dargestellt wird, beispielsweise ein Muster, welches zu einem daneben liegenden Kühlergrillelement eines Automobils im Falle von Frontscheinwerfern paßt.
Um das Maß festzustellen, um das die rohrförmigen Elemente in die Linsenstruktur eingebettet werden, muß man die Lichtmenge in Betracht ziehen, die aus der Einrichtung projiziert werden soll, wenn die Einrichtung eingeschaltet ist, und das Maß, um das es erwünscht ist, daß das Feld der rohrförmigen Elemente als opake Oberfläche erscheint, um beispielsweise in die umgebenden Abschnitte der Fahrzeugoberfläche überzugehen. Da die den Strahl bildenden Elemente der Linse hinter den Frontflächen der rohrförmigen Elemente tiefer hinterschnitten sind, neigt die Menge des ausgegebenen Lichtes dazu, abzunehmen, obwohl das Erscheinungsbild der Linse als opake Oberfläche verbessert wird. Wenn die strahlbildenden Elemente der Linse hinter den Frontflächen der rohrförmigen Elemente weniger tief hinterschnitten sind, neigt andererseits die Leuchtstärke dazu, größer zu werden, während eine Tendenz vorhanden ist, das die Reflexion des umgebenden Lichts von solchen strahlformenden Elementen größer wird und damit die Wahrnehmung der Linse als opake Oberfläche herabgesetzt wird.
In jeder speziellen Anwendung kann ein praktischer Kompromiß im Bezug auf die Tiefe eingegangen werden, um die die Elemente eingebettet werden, entsprechend der gewünschten Priorität von jedem dieser Aspekte der Einrichtung. In einem weiteren Kompromiß, wenn es beispielsweise erwünscht ist, die Opakizität der Einrichtung soweit wie möglich zu verbessern, während das Maß der Leuchtstärke so hoch wie möglich gehalten wird, kann es notwendig sein, die Elemente so tief wie möglich einzubetten, das heißt die strahlbildenden Elemente so tief wie möglich hinter den Frontflächen der rohrförmigen Elemente in Hinterschneidungen vorzusehen, um den erstgenannten Zweck zu erfüllen, und die Leistung der Lichtquelle zu erhöhen, um den letztgenannten Zweck zu erfüllen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Feld der rohrförmigen Elemente in der Rückfläche einer Frontlinse eines Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers eingebettet ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann die Breite der Öffnungen eines beispielhaften Feldes von quadratisch ausgeführten, rohrförmigen Elementen (wie sie in Fig. 4 gezeigt sind) etwa 1/8 Inch betragen, die Länge des Abschnittes von jedem rohrförmigen Element, die in der Frontlinse eingebettet ist, kann etwa 1/8 Inch betragen, und die Länge des Abschnittes von jedem rohrförmigen Element, die sich von der Frontlinse nach hinten erstreckt (das heißt der nichteingebettete Abschnitt) kann etwa 3/8 Inch betragen. Dieses Beispiel stellt eine exemplarische, praktische Anordnung dar, um einen wirksamen Kompromiß zwischen der gewünschten Opakizität bezüglich des Aussehens der Linse und der gewünschten Leuchtkraft davon zu erreichen.
Rohrförmige Elemente können auch insgesamt oder vorzugsweise teilweise in eine kurvenförmige Reflexionsfläche und auch in eine im wesentlichen ebene Reflexionsfläche des Typs eingebettet sein, der in Fig. 3 gezeigt ist, um die gewünschte Opakizität zu erreichen. Fig. 5 zeigt beispielsweise eine Kraftfahrzeug-Seitenleuchte 60, die ein Lichtelement oder eine Lichtquelle 62 hat, die auf einer Platte 64 montiert ist, und eine kurveförmige Frontlinse 66 hat. Die rohrförmigen Elemente 68 sind teilweise in die kurvenförmige Frontlinse 66 eingebettet. Wie hier gezeigt ist, sind die Wände der Elemente 68 in einer nichtparallelen Weise ausgebildet, insbesondere in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, so daß sie im Bezug auf die Lichtquelle 62 und deren Öffnungen radial und im Effekt parallel zu den Lichtstrahlen positioniert werden, die im Allgemeinen radial von der Quelle weg gerichtet sind.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß herausgefunden wurde, daß eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung wie ein Frontscheinwerfer, ein Rückscheinwerfer, ein Rücklicht oder Seitenlicht, oder eine Signalleuchte wie ein Stopplicht, ein Abbiege-Signallicht, mit farbigen, rohrförmigen Elementen ausgestattet werden können, wie sie oben beschrieben wurden, und das die Leuchte als opaker Körper und Bestandteil des Fahrzeuges empfunden wird, wenn die Leuchte ausgeschaltet ist, und das Leuchte ihre normale Beleuchtungsfunktion ausführt, wenn die Leuchte eingeschaltet ist. Die rohrförmigen Elemente können die gleiche oder eine unterschiedliche Farbe als die umgebenden ...teile des Fahrzeuges haben, oder sie können je nach Wunsch ein Farbmuster liefern.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung kann es erwünscht sein, daß das von der Einrichtung abgegebene Licht, wenn die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet ist, eine spezielle Farbe hat, beispielsweise eine gelbe Farbe für eine Signallampe, während es erwünscht sein kann, daß das Feld der rohrförmigen Elemente eine andere, unterschiedliche Farbe hat, die so ausgewählt ist, um ein erwünschtes Aussehen einer opaken Oberfläche mit unterschiedlicher Farbe geliefert wird, wenn die Beleuchtungseinrichtung ausgeschaltet ist. In solch einem Fall ist das entsprechend farbige Feld von rohrförmigen Element von rohrförmigen Elementen in eine im wesentlichen klare oder nicht-gefärbte Linse eingebettet, und die Lichtquelle kann so ausgewählt sein, daß die gewünschte Farbe geliefert wird, wenn sie eingeschaltet wird, oder ein geeigneter Farbfilter kann in das Feld der rohrförmigen Elemente angeordnet werden, um dies zu erreichen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf den Fall, daß es bekannt war, beispielsweise einen dunklen Filter vor eine Kraftfahrzeugleuchte anzuordnen, um die Reflexion von einfallendem Licht von der Einrichtung zu reduzieren und einen ästhetisch angenehmen "Verdunklungseffekt" bereitzustellen. Um solch einen Verdunklungseffekt bereitzustellen, waren die vorher benutzten Filter typischerweise verhältnismäßig dunkel, beispielsweise dunkelgrau, und haben folglich die Lichtausbeute der Einrichtung eingeschränkt, wobei es oft notwendig war, viel stärkere Lichtquellen zu verwenden.
Die Verwendung der eingebetteten, rohrförmigen Elemente entsprechend er vorliegenden Erfindung überwindet jedoch diese Probleme der früheren Systeme, in dem die Reflexionen von einfallendem Licht von der Beleuchtungseinrichtung erheblich reduziert, so daß ein viel leichterer Farbfilter verwendet werden kann, beispielsweise ein hellgrauer Filter, so daß die Einrichtung den gewünschten "Abblendeffekt" ohne große Behinderung der Lichtausgangsleistung davon liefern kann, und das eine Lichtquelle mit der gleichen oder nur geringfügig höheren Leistung verwendet werden kann. Der Filter kann vor oder hinter der Linse angeordnet sein, oder die Linse selbst kann in einem leichtem Grauton gefärbt sein.
Die Erfindung hat auch eine Nützlichkeit bei der Reduzierung von ungewünschten Reflexionen von Rückreflektoren, wie sie beispielsweise häufig zum Zwecke der Sicherheit in Automobilen oder anderen Fahrzeugen verwendet werden. Im Betrieb sollen die Rückreflektoren eine verhältnismäßig helle Reflexion einer Lichtquelle zurückgeben, die nahe bei der Position eines Beobachters liegt, beispielsweise eines Frontscheinwerfers eines Autos des Beobachters, über einen relativ breiten Einfallswinkel im Bezug auf die Oberfläche. Wie es beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Sicherheits-Rückreflektor 80 dazu bestimmt, Lichtstrahlen, beispielsweise von den Frontscheinwerfern eines Beobachters, die auf den Rückreflektor 80 auftreffen zurück zu dem Beobachter zu reflektieren, wie durch die Strahlen 83 und 83' gezeigt ist.
Andere unerwünschte Reflexionen beispielsweise von einer Lichtquelle, die außerhalb des Blickfeldes der Einrichtung liegt, können jedoch durch die Verwendung eines Feldes von rohrförmigen Elementen entsprechend der vorliegenden Erfindung reduziert werden. Gemäß Fig. 6 ist ein Feld von rohrförmigen Elementen 84 in den Rückreflektor 80 integriert. Die rohrförmigen Elemente 84 ermöglichen Reflexionen von Reflektorelementen 85 von einfallendem Licht 83 oder, mit anderen Worten, Licht von einer Quelle, die innerhalb des Blickfeldes von angrenzenden rohrförmigen Elementen liegt. Die rohrförmigen Elemente 84 reduzieren wesentlich oder eliminieren im wesentlichen Reflexionen von außerhalb der Achse ankommendem Licht, beispielsweise von einfallendem Licht 86, das heißt von Tageslicht aus der Umgebung von einer Quelle 89, beispielsweise Sonnenlicht, wobei die Quelle außerhalb des Blickfeldes von angrenzenden rohrförmigen Elementen liegt. In einer ähnlichen zu der oben beschriebenen Weise kann, wenn das reflektierte Licht von dem Rückreflektor eine ausgewählte Farbe haben soll, beispielsweise rot oder gelb, ein geeigneter Farbfilter hinter dem Feld der rohrförmigen Elemente angeordnet werden, so daß die Reflexion davon die gewünschte Farbe haben kann, während die Farbe der rohrförmigen Elemente so gewählt werden kann, daß eine scheinbar opake Oberfläche mit einer unterschiedlichen Farbe erzeugt wird.
Es wurde ferner gefunden, daß die Verwendung eines Feldes von rohrförmigen Elementen entsprechend der vorliegenden Erfindung Reflexionen von einer hinteren Reflexionsfläche effektiv reduziert oder eliminiert werden kann, die hinter den rohrförmigen Elementen angeordnet ist, oder von der reflektierenden Oberfläche der Frontlinse, wenn die rohrförmigen Elemente darin eingebettet sind. Reflexionen können jedoch immer noch von Linsen auftreten, insbesondere, wenn das Feld der rohrförmigen Elemente hinter der Linse angeordnet ist und nicht darin eingebettet ist, und von der Frontfläche der Linse, wenn die Elemente wenigstens teilweise darin eingebettet sind. In Fig. 2 können beispielsweise die rohrförmigen Elemente, die hinter den lichtdispergierenden Elementen einer Linse angeordnet sind, nicht verhindern, daß reflektierte Strahlen von den Frontflächen oder Rückflächen der Linsen, die von externen Lichtquellen der Umgebung vor der Linse herrühren, nach außen projiziert werden. Folglich werden diese letzteren, reflektierten Strahlen von einem Betrachter beobachtet werden, der vor der Beleuchtungseinrichtung positioniert ist. Da bei militärischen Anwendungen solch eine Reflexion ausreichen kann, um die Lage der vorderen Reflexionsflächen zu identifizieren, ist es erwünscht, solche letztgenannten Reflexionen zu reduzieren.
Es wurde nun gefunden, daß die Projektion der letzteren Reflexionen zu dem Betrachter dadurch verhindert werden kann, daß die Linse gekippt wird, die vor einem Feld von rohrförmigen Elementen angeordnet ist. Wie beispielsweise in Fig. 7a dargestellt ist, benutzt die Beleuchtungseinrichtung 130, die eine Vielzahl reflektierender Flächen, einschließlich einer hinteren Reflektorplatte 132 und den reflektierenden Oberflächen einer Linse 138 aufweist, ein Feld von rohrförmigen Elementen 134, welches hinter der Linse angeordnet und nicht darin eingebettet ist, wobei die Einrichtung so angeordnet ist, daß die Linse im Bezug auf eine Grundebene 140 in der gezeigten Weise nach unten gekippt ist. Folglich wird das einfallende Licht 140 von der Quelle 142 von der Frontfläche der Linse 135 nach unten zur Erde hin reflektiert, so daß die reflektierten Lichtstrahlen 140 von einem Betrachter 144 nicht beobachtet werden können. In einigen Fällen können jedoch einige Reflexionen von der Rückfläche der Linse 135, das heißt der Strahl 141, von einem Betrachter beobachtet werden.
Wenn die Elemente teilweise in die Linse eingebettet sind, kann die Linse so geformt werden, daß nur die Frontfläche davon gekippt wird, wie in Fig. 7b gezeigt ist, wobei die Elemente in dem nicht-gekippten, hinteren Abschnitt davon eingebettet sind. Alternativ kann die Linse wie in den Fig. 7c und 7d gekippt sein, und die Elemente können darin so eingebettet sein, daß die Ebene der Frontflächen davon unter einem Winkel im Bezug auf die Längsachse der Elemente steht. In jedem dieser Fälle reduzieren die rohrförmigen Elemente Reflexionen von der Rückfläche der Linse und Reflexionen von der Frontfläche davon sind nach unten gerichtet.
Obwohl wenige bevorzugt als die Verkippung nach unten können andere Anwendungsfälle vorhanden sein, bei denen die Linse auch nach oben von der Erdebene weg gekippt sein kann, um das Licht nach oben zu reflektieren und dadurch ebenfalls die Projektion des reflektierten Lichtes zu einem Betrachter vor der Linse zu vermeiden. Vorzugsweise hat das gekippte Linsenelement, welches vor dem Feld der rohrförmigen Elemente positioniert ist, eine im wesentlichen flache Frontfläche, um eine maximal effektive nach unten oder oben gerichtete Reflexion des einfallenden Lichtes zu erreichen.
Obwohl etwas weniger bevorzugt als das Verkippen nach unten oder nach oben kann die Linse in einigen Anwendungsfällen auch seitwärts gekippt sein, um die Reflexionen zu einer der beiden Seiten der Einrichtung zu reflektieren.
Die vorstehenden Beschreibungen verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nur als Erläuterung gedacht und es ist für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, daß Variationen und Abwandlungen davon ausgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Folglich ist die Erfindung nicht so zu verstehen, daß sie darauf beschränkt wäre ausgenommen, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung (30) umfassen:

eine Lichtquelle (32);

eine lichtübertragende Linse (40), die vor der Lichtquelle (32) positioniert ist und eine Frontfläche und eine lichtempfangende Rückfläche mit einer Vielzahl von Linsen- oder Prismenelementen (36);

eine Reflektionsfläche (34), die der Lichtquelle (32) zu geordnet ist, um Licht von der Lichtquelle (32) zu der Rückfläche der Linse (40) und nach außen durch die Linse (40) zu projizieren, um von dort übertragen zu werden,

dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Lichtquelle (32) arbeitet, die Frontfläche der Linse im wesentlichem transparent oder durchscheinend ist, dass die Beleuchtungseinrichtung (30) ein Feld von im wesentlichen rohrförmigen Elementen (38) umfasst, die wenigstens teilweise in der Rückfläche der Linse (40) eingebettet sind, wobei, wenn die Lichtquelle (32) nicht arbeitet, die Frontflächen der Beleuchtungseinrichtung (30) als im wesentlichen opake Oberfläche erscheint, und dass das Licht, das von der Lichtquelle (32) an der Rückfläche der Linse (40) empfangen wird, im wesentlichen durch die gesamte Frontfläche der Linse (40) übertragen wird.

2. Beuchtungseinrichtung (30) nach Anspruch 1, worin die Beleuchtungseinrichtung (30) auf einem Fahrzeug ist und die rohrförmigen Elemente (38) wenigstens eine vorgewählte Farbe haben, so dass, wenn die Lichtquelle (32) arbeitet, die Beleuchtungseinrichtung (30) als im wesentlichem opake Oberfläche der wenigstens einen ausgewählten Farbe erscheint.

3. Beleuchtungseinrichtung (30) nach Anspruch 2, worin die wenigstens eine ausgewählte Farbe entweder eine einzige Farbe oder ein Muster aus unterschiedlichen Farben ist.

4. Beleuchtungseinrichtung (30) nach Anspruch 3, worin die wenigstens eine ausgewählte Farbe eine einzige Farbe ist, die ausgewählt ist, um zu der Farbe der Karosserieteile des Kraftfahrzeuges neben der Beleuchtungseinrichtung (30) zu passen, wobei, wenn die Lichtquelle (32) nicht arbeitet, die Beleuchtungseinrichtung (30) als im wesentlichen opake Oberfläche erscheint, die eine Farbe hat, die an die Farbe der angrenzenden Karosserieteile angepaßt ist.

5. Beleuchtungseinrichtung (30) nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, worin die Beleuchtungseinrichtung (30) eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung oder eine Fahrzeugsignaleinrichtung ist.

6. Beleuchtungseinrichtung (30) nach Anspruch 5, worin das Feld der rohrförmigen Elemente (38) teilweise in die Linse (40) eingebettet ist, wobei die Tiefe, mit der die Elemente (38) darin eingebettet sind, entsprechend dem gewünschtem Aussehen der Opaken Oberfläche ausgewählt wird, wenn die Lichtquelle (32) nicht arbeitet, und entsprechend einer Lichtmenge ausgewählt wird, die von der Beleuchtungseinrichtung (30) projiziert werden soll, wenn die Lichtquelle (32) arbeitet.

7. Beleuchtungseinrichtung (30) nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, worin die Linse (40) im wesentlichen eine ebene Linse ist und die Längsachsen der rohrförmigen Elemente (38) des Feldes im wesentlichen senkrecht zu der ebenen Linse (40) liegen und, vorzugsweise, worin wenigstens eine der Ebenen der Frontfläche oder der Rückfläche des Feldes der rohrförmigen Elemente (38) in einem Winkel in Bezug auf die Längsachsen der rohrförigen Elemente (38) steht.

8. Beleuchtungseinrichtung (30) nach Anspruch 7, worin die Ebenen der Frontfläche und der Rückfläche des Feldes der rohrförmigen Elemente (38) senkrecht zu den Längsachsen der rohrförmigen Elemente (38) sind.

9. Beleuchtungseinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Linse (40) in Bezug auf eine Grundebene gekippt ist.

10. Fahrzeugumfassend eine Beleuchtungseinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.