CN117916519A - 照明设备和照明设备的制造方法 - Google Patents

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CN117916519A CN202280058204.3A CN202280058204A CN117916519A CN 117916519 A CN117916519 A CN 117916519A CN 202280058204 A CN202280058204 A CN 202280058204A CN 117916519 A CN117916519 A CN 117916519A
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约瑟夫·基尔梅尔
米夏埃尔·温德尔
迪特玛·格拉夫
曼弗雷德·温克鲍尔
伯恩哈德·贝尔斯多弗尔
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Abstract

本发明涉及一种照明设备(10)，其具有扁平的光导(12)，该光导(12)在其光输出侧(30)上至少在观察区域(32)内具有与光导芯(16)直接连接的保护层(18)，来自至少一个光源(22)的光(24)可通过至少一个耦合输入侧(20)经由光导芯(16)耦合输入到该光导中，并且该光导在其与光输出侧(30)相对的背侧(26)上具有耦合输出结构(28)，该耦合输出结构构造为用于偏转光(24)，使得被偏转的光(24)通过光输出侧(30)从光导(12)输出至环境中；并且具有壳体(14)，其以至少覆盖光导(12)的整个观察区域(32)的方式在远离光输出侧(30)的一侧覆盖背侧(26)，并以防尘和防污渍的方式与光导(12)连接。

Description

照明设备和照明设备的制造方法
技术领域
本发明涉及一种照明设备和一种制造照明设备的方法。
背景技术
汽车内饰中的内置或集成光导通常通过内饰中的细缝或通过盖盘、散射体或透镜阵列得到很好的保护，避免与观察者直接接触。这样可以保护光导免受可能出现的划痕、指纹印、灰尘等。这种保护措施需要额外的安装空间和费用。光导表面的变化(如划痕、污渍或指纹印)会导致光导的光损耗特别高。对于长度约为400毫米的常规杆状光导来说，这种额外的光损失是致命的，意味着与原始均匀照明的巨大偏差。这些保护要求可用于平面光导。
例如，扁平的光导可以设计成板状光导，其长度和宽度(即板面)的延伸大于厚度方向的延伸。光导具有第一平面和第二平面。第一平面是(前)光输出面，第二平面是光导的背面。光导可以是透明体，例如由塑料(如环氧树脂、PC、PMMA、ABS、硅胶等)或玻璃制成。光导也可以设计成通过全内反射来传导光线。
厚度方向上的宽度不一定是恒定的，即所述平面相互平行；相反，光导的宽度也可以是变化的。例如，通过改变宽度或壁厚，可以获得更均匀的光效。例如，可以想象宽度会随着与光源或光耦合输入侧的距离增加而减小。板状光导的窄侧一般称为边。光导优选有四条边，例如可以作为光耦合输入侧或耦合输入侧或光耦合输入边。
平面光导可以是三维形状，尤其是弧形。不过，光导一般可以是任何形状。例如，光导可以是直线或曲线。光导也可以具有复杂的几何形状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单个组件特别少、特别节省构造空间的照明设备。
这一技术问题根据本发明通过独立权利要求的主题来解决。本发明的其他可能的实施方案在从属权利要求、说明书和附图中披露。
本发明涉及一种照明设备，尤其是用于汽车内部区域的照明设备。该照明设备由此构造为用于发射光。照明设备包括扁平的光导，该光导在光输出侧至少在观察区域具有直接与光导芯相连的保护层，特别是直接与光导芯抵接的保护层。保护层可以用注塑、胶粘或喷漆的方式固定在光导芯上。在照明设备中，保护层与光导芯是材料结合地相连的，使照明设备特别紧凑，因此特别节省构造空间。特别是，保护层被构造成至少部分透明的，特别地被构造成基本上透明的。当照明设备安装在汽车内部空间中时，光输出侧尤其要朝向汽车内部空间。通过光输出侧可以实现有用光的从光导到其环境的定向光输出。来自至少一个光源的光可通过任何边或至少一个耦合输入侧馈入到光导芯中。这些光可以通过光输出侧从光导发射到周围环境中。光导在其与光输出侧相对的背侧还具有耦合输出结构，该耦合输出结构用于偏转光。通过偏转光的方向，被改变方向的光通过光输出侧离开光导。这样，耦合输出结构就能使在光导芯中引导的光通过光输出侧从光导辐射到环境中。照明设备还包括壳体，该壳体以至少覆盖光导的整个观察区域的方式在远离光输出侧的一侧覆盖背侧，并以防尘防污的方式与光导连接。特别是，壳体与光导直接相连。由此壳体和光导以防尘或防污的方式相互连接，其中特别是可以进行用于去除壳体中的冷凝水的湿度交换和/或可以与照明设备的环境进行压力平衡。这种湿气交换和/或压力平衡可以通过壳体上的防尘开口和/或集成膜来实现。通过借助壳体覆盖光导的背侧，至少覆盖光导的整个观察区域，可以防止光导背侧弄脏。这种污渍可以是指纹印、防晒霜或灰尘等。因此，至少可以基本上避免因污渍反射的光从光导直接输出耦合到环境中。
在本发明的进一步扩展中，保护层提供了照明设备的外表面。这样，保护层就能将照明设备与车内空间隔开。这样，保护层就成了光导的光输出面。光输出面不会被照明设备的其他部件覆盖。这使得照明设备结构特别紧凑。
保护层可以具有所谓的黑板效应。这意味着，当照明设备停用时，观察者从上方观察光输出面时，看不到或只能部分看到保护层后面的各个部件。在这种情况下，保护层可以是黑色或白色的。黑色或白色光学保护层的透光率约为2-30％，特别是10-20％。保护层可以将照明设备的部件层叠在保护层后面。保护层构造为至少部分透明。特别是，保护层可以有局部不同的透明。保护层可以印上局部不透明的图案。
在本发明的另一个实施方案中，光导被设计成一体式的。这意味着光导芯和保护层形成一个整体，因此不会被气隙隔开。特别是，保护层是通过喷漆或背面注塑成型与光导芯相连的。光导的这种一体式设计使光线能够特别有效地通过光输出侧离开光导，因为在光线离开光导之前，很少有反射面可以将光线反射回去。此外，由于光导采用了一体式设计，因此照明设备的结构特别紧凑。
在本发明的另一个实施方案中，保护层是由复合薄膜和/或保护漆提供的。除了用复合薄膜提供保护层之外，还可以用单层薄膜提供保护层。使用保护漆提供保护层，可以特别方便地将保护层涂覆到光导芯上，并将保护层直接结合到光导芯上。通过复合薄膜提供保护层使复合薄膜中的不同薄膜可以提供不同的功能。
在这种情况下，可以特别规定复合薄膜包括触敏薄膜。例如，这种触敏薄膜可以是电容薄膜，其构造为接收用户的输入，即用户的接近或触摸。光导发出的光可根据接收到的用户输入进行调节，特别是通过根据接收到的用户输入对光源控制来调节光导发出的光。因此，触敏薄膜实现了人机界面，也被称为人机接口。
特别是，复合薄膜中的触敏薄膜在光输出侧被保护膜覆盖。换句话说，光导中的触敏薄膜的尤其是朝向外侧的第一面被保护膜覆盖，而与第一面相对的第二面则被光导芯覆盖。由此很好地保护触敏薄膜免受损坏。此外，保护膜还可用于保护光导芯免受损坏。因此，保护膜可以使光导设计得特别坚固耐用。
在本发明的另一个实施方案中，复合薄膜与光导芯一起背面注塑成型(hinterspritzen)。为了提供光导，首先可以将复合薄膜进行热模压成预定的三维几何形状。然后将复合薄膜放入注塑模具中，并与光导芯一起背面注塑成型。这样，光导就能特别可靠地一体成型。通过将光导芯注塑到复合薄膜上，复合薄膜和光导芯可以特别紧密地排列在一起，尤其是没有气隙。
在本发明的另一个实施方案中，耦合输出结构由光导背侧表面的凸起和/或凹陷微结构提供。耦合输出结构可直接在一个工艺中与光导芯一起生产。为此，耦合输出结构的阴模可以位于注塑模具的后半部分，因此，耦合输出结构可以在注塑过程中直接形成在光导芯背侧上。光线通过光输出侧从光导射出的方向可以受到耦合输出结构的几何设计(如凸起和/或凹陷)的影响。例如，通过耦合输出结构的局部几何排列，将符号或发光的局部表面或字母或设计图案形成为发光表面。特别是，由于光导表面的凸起或凹陷，耦合输出结构可以与光导芯一体成型，由此光导可以做得特别紧凑。
特别是，耦合输出结构被注塑在背侧上和/或通过压印引入到背侧上。在背侧上注塑耦合输出结构时，耦合输出结构可以通过光导表面上的凸起或凹陷来提供。当耦合输出结构被压印时，耦合输出结构由光导表面中的凸起和/或凹陷提供。因此，耦合输出结构可通过注塑和/或压印工艺制成。这两种工艺都可以实现凸起和/或凹陷结构。耦合输出结构在光导芯上形成。在背侧上的耦合输出结构注塑和/或压印可特别简单和完整地为光导芯提供耦合输出结构。
在本发明的另一个实施例中，壳体被激光焊接和/或夹持和/或粘接和/或超声波焊接到光导上。通过壳体与光导的激光焊接，壳体可以特别牢固地保持在光导上。此外，壳体还能以特别防尘的方式与光导连接，从而能将污渍从壳体和光导之间、特别是光导后部渗入的风险保持得特别小。
在本发明的另一个实施方案中，壳体具有面向观察区域的壳体内侧，该壳体内侧被构造为部分吸收的或漫反射的或散射的或弱反射的。特别是，位于观察区域的壳体内侧可以不是镜面反射的或反射性不强的。壳体内侧朝向观察区域的反射性能尤其可以通过喷漆和/或嵌入图案和/或层压材料来调整。由于壳体内侧的这种设计，可以避免光线由于光导的光输出侧的污渍而从光导向壳体方向耦合出来，从壳体再定向地反射回光导，并通过光输出侧从光导定向地耦合输出。因此，至少可以基本避免从光导发出的光线经由壳体、光导然后经由观察区域发生不期望的定向散射。因此，耦合输出结构可以特别精确地确定从光导直接通过观察区域发出的光线。
本发明还涉及一种制造照明设备的方法，如结合本发明的照明设备所描述的。在该方法中，光导是由光导芯和保护层一体式地成型的。在这种情况下，保护层在光导的光输出侧至少布置在观察区域中。此外，在该方法中，壳体被布置成以至少覆盖光导的整个观察区域的方式在背向光输出侧的一侧覆盖光导的背侧。根据本发明的照明设备的优点和有利的实施例应视为根据本发明的方法的优点和有利的实施例，反之亦然。
本发明的更多优点、特征和细节可以从下面对可能的实施例的描述和附图中看出。上述描述中提到的特征和特征组合，以及下图描述中和/或图中所示的特征和特征组合，不仅可以在每种情况下以所示的组合方式使用，还可以在不脱离本发明范围的情况下以其它组合方式使用或单独使用。
附图说明
图1示出了一种照明设备的示意性剖视图，该照明设备具有一体式设计的光导，光线可通过耦合输入侧从光源耦合到光导中，其中光线可通过光导的耦合输出结构发生偏转，由此偏转的光线可通过光导光输出侧上的观察区域从光导中射出，其中，光导的与光输出侧相对的背侧由壳体向外至少在观察区域处被保护，以防止灰尘和污渍；
图2是图1所示照明设备的示意性剖视图，其中，污渍位于光导的光输出侧的观察区域；以及
图3是图1所示照明设备的示意性剖视图，其中，污渍位于光导的背侧。
图中相同的功能元件使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1至图3分别示出了照明设备10，该照明设备特别设计用于车辆，尤其是机动车的内部区域。照明设备10包括一体式的扁平光导12和壳体14，壳体14至少在某些区域覆盖光导12。光导12包括光导芯16和直接布置在光导芯16上的保护层18。在本例中，保护层18是保护漆和/或复合薄膜和/或单层薄膜。特别是，复合薄膜可以包括触敏薄膜，该触敏薄膜构造为，接收来自人的通过触摸表示的用户输入。另外或附加地，复合薄膜还可以包括保护膜，用于保护光导芯16和/或触敏薄膜不受损害。为此，保护膜可以布置在复合薄膜中在触敏薄膜的远离光导芯16的一侧。特别是，复合薄膜可以由多层薄膜组成，其中一层可以设计为保护膜。触敏薄膜可以包括至少一个透明或部分透明的导体轨，用于电气功能，特别是触敏功能。
为了能够将扁平的光导12构造为一体式的，可以通过喷涂将保护漆作为保护层18涂覆在光导芯16上，以提供光导12的光输出侧30。如果采用复合薄膜或单层薄膜作为保护层18，则可将光导芯16注塑到复合薄膜或单层薄膜上，特别是作为注塑工艺的一部分。由此可以避免光导12上的元件松动。
扁平光导12至少有一个耦合输入侧20，通过该耦合输入侧，至少一个光源22发出的光24可以耦合到光导12中。具体而言，光24从光源22被馈入到光导12的光导芯16中。馈入的光24在光导芯16内传播。为此，光24可通过全内反射在光导芯16内被引导。为了使光24从光导芯16耦合输出，必须对光24进行偏转。为了使光24能够从光导芯16以及从光导12耦合输出，光导12的背侧26具有耦合输出结构28。光导12背侧26上的耦合输出结构28不含保护漆。在本例中，耦合输出结构28是由光导12背侧26表面上的凸起提供的。在光导12的背侧26上布置耦合输出结构28时，可以通过注塑工艺在背侧26上形成凸起，也可以在提供光导芯16时通过压印工艺在背侧26上形成凸起。由此在本例中，凸起和光导芯16由相同的材料形成。除了通过凸起来提供耦合输出结构28之外，也可以通过在光导12的背侧26上设置凹陷来提供耦合输出结构28。特别是，这些凹陷可以通过在背侧26上压印光导芯16来实现。在本例中，光导12的背侧26由光导芯16提供。
由于光24通过耦合输出结构28在光导芯16中发生偏转，光24可以通过扁平光导12的光输出侧30，特别是在观察区域32中从光导12中输出。至少在整个观察区域32内，扁平光导12的背侧26被壳体14朝外覆盖，特别是在从背侧26开始远离光输出侧30的方向上。下面特别是结合图2和图3解释壳体14的功能，其中污渍34处于光导12的各个表面上。
图2显示了污渍34在扁平光导12的光输出侧30上的排列方式。在这种情况下，污渍34是指纹印。光导12的光输出侧30上的污渍34会导致光24偏转，从而使光24从光导12的背侧26射出。由于观察区域32中的壳体内侧15的非强反射、特别是非镜面反射的构造，从光导12背侧26射出的光24会被观察区32中的壳体内侧15部分吸收并被散射反射。因此，从光导12的背侧26射出的光24在壳体15内侧被部分吸收和散射后无法被从光输出侧30观察光导12的观察者清楚地感知，观察者尤其是无法将其与污渍34对应起来。因此，壳体内侧15使由于光导12的光输出侧30上的污渍34而散射的光不会被感知为明亮的照明区域。
图3显示了扁平光导12背侧26上的污渍34。在本例中，污渍34是指纹印。光导12背侧26上的污渍34会导致光24在光导芯16中发生偏转，因此，由污渍34引起的光输出侧30上的散射光可能会从光导12中射出，特别是，污渍34因此可被识别为亮区。壳体14构造为用于保护光导12的背侧26免受污渍34的影响，因为壳体14以防尘的方式将背侧26围住，至少与观察区域32重叠，以防止污渍34在光导12的背侧26上积聚。为此，壳体14可以激光焊接或其他方式与光导12连接。
由于在观察区域32内壳体内部15的非强反射的，特别是非镜面反射的设计，在背侧26处从光导12发出的光24会被观察区域32内的壳体内部15部分吸收和散射。因此，在背侧26从光导12发出的光24在壳体内部15被部分吸收和散射后无法被从光输出侧30观察光导12的观察者清楚地感知，观察者尤其是无法将其与污渍34对应起来。因此，壳体内部15使得在光导12的光输出侧30上由于污渍34而散射的光不会被感知为是明亮的照明区域。
由于特别紧凑的设计，所述照明设备10可节省车辆安装空间。此外，与常规照明设备相比，照明设备10还能节省成本，因为照明设备10所需的组件特别少，尤其是可以省去盖盘。
照明设备10包括可直接接近的扁平光导12。在照明设备10中，光导12的背侧26应受到保护。光导12背侧26上的耦合输出结构28构造为使光24直接从光导12上向观察者方向耦合输出。光导12的背侧26可以通过壳体14防止灰尘和指纹34的沾染。扁平光导12背侧26上的指纹印或灰尘会使照射到指纹印或灰尘上的光24向光导12的光输出侧30的方向散射。从而使观察者看到发光的指纹印或发光的灰尘。为了避免灰尘和指纹印积聚在光导12的背侧26上，扁平光导12和壳体14特别地焊接和/或粘合在一起。
扁平光导12的正面必须防止划伤。保护漆可用于保护光导12的光输出侧30免受划伤。为了避免改变耦合输出结构28的光学特性，光导12的背侧26不能涂漆。光导12的光输出侧30上的划痕会使抛光的高质量表面显得低劣，并导致光导12的光损失严重。在本例中，只对光导12的光输出侧30进行喷漆。为此，可以在将壳体14焊接到光导12的焊接过程之后，在光导芯16上涂抹保护漆。通过保护层18，可以保护光导12的光输出侧30免受划伤，必要时还可以保护光导的边缘免受划伤。
总之，本发明展示了如何在没有盖盘的情况下提供带有扁平光导12的照明模块。
附图标记列表
10 照明设备
12 扁平光导
14 壳体
15 壳体内部
16 光导芯
18 保护层
20 耦合输入侧
22 光源
24 光
26 背侧
28耦合输出结构
30 光输出侧
32 观察区域
34 污渍

Claims (10)

1.一种照明设备(10)，该照明设备带有：
-扁平的光导(12)，
·所述光导在所述光导的光输出侧(30)至少在观察区域(32)具有与光导芯(16)直接连接的保护层(18)，
·来自至少一个光源(22)的光(24)通过至少一个耦合输入侧(20)经由所述光导芯(16)耦合输入到所述光导中，并且
·所述光导在所述光导的与所述光输出侧(30)相对的背侧(26)上具有耦合输出结构(28)，所述耦合输出结构被构造用于偏转光(24)，偏转后的光(24)通过所述光输出侧(30)从所述光导(12)输出至环境中，以及
-壳体(14)，所述壳体以至少覆盖所述光导(12)的整个所述观察区域(32)的方式在远离所述光输出侧(30)的一侧覆盖所述背侧(26)，并以防尘和防污渍的方式与所述光导(12)连接。
2.根据权利要求1所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述保护层(18)是所述照明设备(10)的外表面。
3.根据权利要求1或2所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述光导(12)被设计为一体式的。
4.根据前述权利要求之一所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述保护层(18)由薄膜和/或复合薄膜和/或保护漆提供。
5.根据权利要求4所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述薄膜或复合薄膜包括触敏层，所述触敏层尤其在所述复合薄膜中在所述光输出侧(30)被保护膜覆盖。
6.根据权利要求4或5所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述薄膜或复合薄膜与所述光导芯(16)背面注塑成型。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述耦合输出结构(28)由光导背侧表面的凸起或凹陷的微结构提供，特别地，所述耦合输出结构(28)注塑在所述背侧(26)上和/或通过压印引入在背侧(26)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述壳体(14)被激光焊接和/或夹持和/或粘接和/或超声波焊接到所述光导(12)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(10)，
其特征在于，
所述壳体(14)具有朝向观察区域的壳体内侧(15)，其被设计为是部分吸收的或漫反射的或散射的或弱反射的。
10.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(10)的方法，其中光导(12)由光导芯(16)和保护层(18)一体式地制造，其中，在光输出侧(30)，保护层(18)至少布置在光导(12)的观察区域(32)上，其中，壳体(14)被布置成以覆盖至少光导(12)的整个可视区域(32)的方式朝向远离光输出侧(30)的一侧覆盖光导(12)的背侧(26)。
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