DE102010011544A1

DE102010011544A1 - Kennzeichenschild für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010011544A1
Application number: DE201010011544
Authority: DE
Inventors: Dr. Shavit Daniel
Original assignee: SUN TEC GmbH; SUN-TEC GmbH
Current assignee: SUN TEC GmbH; SUN-TEC GmbH
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-15

Abstract

Das erfindungsgemässe Kennzeichenschild weist einen Lichtleiter (9) auf, der ein Elastomer oder einen Thermoplasten umfasst. Zudem sind eine oder mehrere Leuchtdioden (7, 8) vorgesehen, um Licht (L) in den Lichtleiter (9) einzukoppeln, wobei auf jener Seite des Lichtleiters (9), auf der das Licht (L) aus dem Lichtleiter (9) ausgekoppelt wird, die Kennzeichnung (15) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kennzeichenschild für Kraftfahrzeuge.
Ein Kennzeichenschild trägt das Kraftfahrzeugkennzeichen oder kurz Kfz-Kennzeichen, das eine von der Strassenverkehrsbehörde individuell zugeteilte Registrierungsnummer ist. Kennzeichenschilder werden am Heck und üblicherweise auch an der Front eines Kraftfahrzeuges angebracht. Für manche Kraftfahrzeugtypen, zum Beispiel Motorräder, ist allerdings nur ein Kennzeichen vorgeschrieben.
In der Schweiz wird das Kennzeichenschild offiziell Kontrollschild genannt und in Österreich behördliches Kennzeichen. In Deutschland heisst es häufig auch amtliches Kennzeichen oder polizeiliches Kennzeichen. Im Folgenden wird dafür der Einfachheit halber der Begriff Kennzeichenschild verwendet.
Das Kennzeichenschild ist je nach Land mit einer geprägten oder aufgedruckten Buchstaben- und Ziffernfolge versehen.
Stand der Technik
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 818 698 A1 ist ein Halter mit einer in den Halter integrierten Beleuchtungseinrichtung für ein reflektierendes Kennzeichenschild bekannt. Der Halter weist ein Gehäuse auf, in dem die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. Die Beleuchtungseinrichtung wiederum umfasst mehrere Lichtquellen, deren Licht in einen flächigen Lichtleiter eingekoppelt wird, wobei der Lichtleiter vor dem Kennzeichenschild angeordnet ist. Oberhalb des Lichtleiters befindet sich eine Schutzscheibe. Unter dem Kennzeichenschild ist ein Deckel und darunter wiederum eine rückwärtige Montageplatte vorgesehen. Der Deckel ist mit einem rückwärtigen Halter verbunden, der den Lichtleiter trägt. Der Deckel und der rückwärtige Halter bilden zusammen eine Aufnahme für das Kennzeichenschild. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, dass neben dem Kennzeichenschild eine Reihe von weiteren Bauteilen erforderlich ist, um das Kennzeichenschild zu halten, zu beleuchten und am Fahrzeug befestigen zu können. Die gesamte Einheit aus Kennzeichenschild und Halter ist aufwändig herzustellen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das Kontrastverhältnis von hellen zu dunklen Bereichen auf dem Kennzeichenschild relativ gering ist. Das kann bei ungünstigen Lichtverhältnissen dazu führen, dass das Kennzeichenschild nur mehr schlecht lesbar ist.
Aus der Patentschrift DE 603 09 702 T2 ist ein hinterbeleuchtbares Kennzeichenschild und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Das Kennzeichenschild umfasst ein Laminat aus einer transparenten polymeren Trägerfolie, einer transparenten retroreflektierenden Folie und mehrere transparente Klebstoffschichten, welche die Trägerfolie und die retroreflektierende Folie zusammenkleben. Unterhalb des Kennzeichenschilds ist ein Lichtleiter mit einer seitlich in den Lichtleiter strahlenden Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode (LED) angeordnet. Im Lichtleiter wird Licht durch die innere Totalreflexion an den Vorder-, Rück- und Seitenflächen weitergeleitet, bis die Lichtstrahlen auf die Vorderseite und den lichtdurchlässigen retroreflektierenden Film in einem Winkel auftreffen, bei dem das Licht aus der Vorderseite des Lichtleiters austritt. Der Lichtleiter kann ein hohler oder fester Lichtleiter sein. Das Kennzeichenschild, der darunter befindliche Lichtleiter und die Lichtquelle werden durch einen Rahmen gehalten. Die gesamte Kennzeichenschild umfasst relativ viele Bauteile und ist dementsprechend aufwändig herzustellen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein solches Kennzeichen erst dann formstabil ist, wenn die einzelnen vernetzbaren Polymerschichten der Trägerfolie tatsächlich miteinander vernetzt worden sind. Weil die Vernetzung aber erst nach dem Kaltumformen der Trägerfolie geschieht, ist für die Vernetzung ein weiterer Arbeitsschritt erforderlich, was den Herstellungsvorgang des Kennzeichenschilds verlangsamt. Schliesslich muss der Rahmen, in dem das Kennzeichenschild, der Lichtleiter und die Lichtquelle angeordnet sind, so ausgestaltet sein, dass zwischen das Kennzeichenschild und den Lichtleiter keine Feuchtigkeit eindringen kann. Dies ist zwar technisch machbar, aber mit Aufwand verbunden.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kennzeichenschild und ein Herstellungsverfahren dafür anzugeben, wobei die Herstellung des Kennzeichenschilds möglichst einfach ist und das Kennzeichenschild aus möglichst wenigen Komponenten hergestellt werden kann.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Kennzeichenschild auch bei Raumtemperatur prägbar, das heisst kaltumformbar ist und dabei keine Trübung der lichtleitenden Schicht entsteht, so dass diese auch nach dem Verformen transparent ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die lichtleitende Schicht beim Prägen nicht splittert.
Die Aufgabe wird durch ein Kennzeichenschild mit den Merkmalen gemäss Patentanspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemässe Kennzeichenschild weist einen Lichtleiter auf, der ein Elastomer oder einen Thermoplasten umfasst. Zudem sind eine oder mehrere Leuchtdioden vorgesehen, um Licht in den Lichtleiter einzukoppeln, wobei auf jener Seite des Lichtleiters, auf der das Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, die Kennzeichnung angeordnet ist.
Zudem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kennzeichenschilds mit den Merkmalen gemäss Patentanspruch 16 gelöst.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des soeben beschriebenen Kennzeichenschilds umfasst folgende Schritte. In einem ersten Schritt wird ein Halbzeug hergestellt, das den Lichtleiter, die Leuchtdioden und die retroreflektierende Folie umfasst. In einem weiteren Schritt wird das Kennzeichen in das Halbzeug geprägt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds ist ein Träger vorgesehen, auf dem der Lichtleiter angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds weist der Träger Aluminium auf.
Vorteilhafterweise sind bei dem erfindungsgemässen Kennzeichenschild die Leuchtdioden derart ausgebildet, dass sie für die Oberflächenmontage geeignet sind. Dadurch kann die Herstellung des Kennzeichenschilds weiter vereinfacht und rationalisiert werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemässen Kennzeichenschild die Leuchtdiode, beziehungsweise die Leuchtdioden so auszurichten, dass deren Hauptstrahlrichtung seitwärts gerichtet ist oder jene LED-Typen zu verwenden, bei denen die Hauptstrahlrichtung seitwärts gerichtet ist.
Bei dem erfindungsgemässen Kennzeichenschild kann eine retroreflektierende Folie vorgesehen sein, die auf jener Seite des Lichtleiters angeordnet ist, auf der das Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Die retroreflektierende Folie hat den Vorteil, dass Licht das von aussen auf das Kennzeichenschild trifft, reflektiert wird und somit die Lesbarkeit des Kennzeichens verbessert.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds ist eine Trägerfolie vorgesehen, auf der die Leuchtdioden angeordnet sind.
Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds sind auf der Trägerfolie Leiterbahnen angeordnet.
Bei einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds weist der Lichtleiter einen nicht dreidimensional vernetzten Thermoplasten von der Familie der Ethylvinylacetate, Polyvinylbutyrale oder thermoplastische Polyurethane auf.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds weist der Lichtleiter einen dreidimensional zu einem Elastomer vernetzten Thermoplasten, wie zum Beispiel dreidimensional vernetztes Ethylvinylacetat, dreidimensional vernetztes Polyvinylbutyral, dreidimensional vernetztes Polyurethan, flüssig vernetztes Polyurethanharz oder Kautschuk auf. Durch die Vernetzung wird der Thermoplast ein Elastomer. Zum Beispiel lässt sich Ethylvinylacetat durch die Zugabe von Peroxiden und Erwärmung über den Glasumwandlungspunkt dreidimensional vernetzen und wird so zu einem Elastomer. Als Peroxid kann beispielsweise Dicumylperoxid und Bis-(tert.-butylperoxyisopropyl)-benzol verwendet werden.
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds weist der Lichtleiter eine Dicke von weniger als 3 mm auf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei dem Kennzeichenschild der Lichtleiter als Folie ausgebildet.
Darüber hinaus sind bei dem erfindungsgemässen Kennzeichenschild die Leuchtdioden vorteilhafterweise dort angeordnet, wo keine mechanische Verformung des Lichtleiters stattfindet.
Zudem ist es von Vorteil, wenn bei dem erfindungsgemässen Kennzeichenschild die Leuchtdioden derart angeordnet sind, dass deren Hauptstrahlrichtung mit der Ebene, aus der das Licht aus dem Lichtleiter austritt, einen Winkel einschliesst, der kleiner als der kritische Winkel ist.
Auch von Vorteil ist es, wenn die Leuchtdioden in den Lichtleiter eingebettet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von acht Figuren weiter erläutert.
1 zeigt eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds in der Draufsicht.
2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt bevor das Kennzeichen eingeprägt worden ist.
3 zeigt einen Ausschnitt der ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
4 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
5 zeigt einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
6 zeigt einen Ausschnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
7 zeigt einen Ausschnitt einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds in der Draufsicht noch ohne retroreflektierende Folie und ohne Kennzeichenprägung.
9 zeigt einen Ausschnitt einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichens im Querschnitt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds 1 in der Draufsicht dargestellt. Das Kennzeichenschild 1 umfasst einen Träger 2, der im Wesentlichen beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen prägbaren Material, wie Ethylvinylacetat (EVA) besteht. Parallel zu den Aussenkanten ist der Träger 2 im Randbereich mit einer umlaufenden Prägung 13 versehen, um dem gesamten Kennzeichenschild 1 eine ausreichende Formstabilität zu geben. Die umlaufende Prägung 13 ist optional. Sie kann bei Bedarf auch abschnittsweise vorhanden sein. Sie kann beispielsweise nur parallel zu den langen Aussenkanten des Kennzeichenschilds oder auch nur parallel zu den kurzen Aussenkanten des Kennzeichenschilds vorhanden sein. Falls gewünscht, kann die Prägung 13 auch zusammen bei der Prägung des Kennzeichens 15 vorgenommen werden. Auf dem Träger 2 befindet sich eine retroreflektierende Folie 10. Sofern die retroreflektierende Folie 10 in den eben beschriebenen Randbereich ragt, wird sie ebenfalls entsprechend geprägt.
Der äussere Rand 2.1 des Kennzeichenschilds 1 ist vorgesehen, um das Kennzeichenschild 1 in einem nicht dargestellten Kennzeichenträger zu halten. Die Verwendung eines Kennzeichenträgers ist optional. Das Kennzeichenschild 1 ist so ausgebildet, dass es auch ohne einen Kennzeichenträger am Kraftfahrzeug montiert werden kann. Ein für das Kennzeichenschild 1 geeigneter Kennzeichenträger kann aus Kunststoff oder Metall bestehen. Die Verwendung eines Kennzeichenträgers kann helfen zu verhindern, dass das Kennzeichenschild während des Betriebs des Fahrzeugs vibriert und dabei unerwünschte Geräusche erzeugt.
Das Kennzeichenschild 1 ist je nach Land, in dem es verwendet wird, mit einem geprägten und/oder aufgedruckten Kennzeichen 15 versehen. Das Kennzeichen 15 kann eine Buchstaben- und Ziffernfolge aufweisen. Zusätzlich können auf dem Kennzeichenschild 1 eine oder mehrere Plaketten 16, 17 befestigt sein. Das Euro-Kennzeichenschild enthält zudem das Euroband 18 mit Ländercode. Darüber hinaus kann das Kennzeichenschild 1 auch eine Ablaufkennzeichnung oder Ausfuhrkennzeichnung aufweisen, die beim Euro-Kennzeichenschild rechts im Bereich 20 angeordnet ist. Die vorgenannten Kennzeichnungen 15, 16, 17, 18 und 20 befinden sich auf der retroreflektierenden Folie 10. Der Hintergrund 19 des Kennzeichens 15 ist in der Regel weiss. Die Buchstaben- und Ziffernfolge des Kennzeichens 15 ist in der Regel schwarz.
Das Kennzeichenschild 1 ist so ausgebildet, dass das gesamte Kennzeichen 15 selbstleuchtend ist. Dazu sind unterhalb der retroreflektierenden Folie 10 Leuchtdioden 7, 8 (siehe 2 bis 8) und ein Lichtleiter 9 angeordnet, die gemeinsam dafür sorgen, dass Licht L von hinten durch die retroreflektierende Folie 10 hindurch strahlt und dann vom Betrachter wahrgenommen werden kann. Auf diese Weise wird der Hintergrund 19 des Kennzeichens 15 erhellt, die dunklen Bereiche, wie beispielsweise die Buchstaben- und Ziffernfolge hingegen bleiben dunkel. Vorteilhafterweise wird durch diesen Aufbau ein ausserordentlich hoher Kontrast zwischen dem hellen Hintergrund 19 und den gewünschtermassen dunklen Bereichen erreicht. Die Versorgung der Leuchtdioden 7, 8 erfolgt über ein Stromkabel 26, welches mittels eines Steckkontakts 27 mit einer geeigneten Stromquelle, beispielsweise dem 12 V Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar ist.
2 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds 1 im Querschnitt entlang des Schnitts A-A, wobei das Kennzeichen 15 allerdings noch nicht eingeprägt worden ist. Das in 2 gezeigte Kennzeichenschild wird im Folgenden auch als Halbzeug 1.1 bezeichnet. Halbzeug deshalb, weil auf dem Kennzeichenschild noch die amtlichen Plaketten 16, 17 und die Prägung und Bedruckung des Kennzeichens 15 fehlen. Sobald das Kennzeichen von der Zulassungsstelle vergeben wurde, wird das Kennzeichen 15 gegebenenfalls zusammen mit der Randprägung 13 in das Halbzeug 1.1 geprägt und/oder auf das Halbzeug 1.1 gedruckt.
3 zeigt den rechten Teil des in 2 gezeigten Kennzeichenschilds im Querschnitt in einer vergrösserten Darstellung.
Auf dem Träger 2 ist mit einer Klebschicht 3 eine Trägerfolie 4 aufgeklebt. Die Klebstoffschicht 3 verbindet die Trägerfolie 4 derart fest mit dem Träger 2, dass die Trägerfolie 4 mit der darüber angeordneten retroreflektierende Folie 10 nicht zerstörungsfrei abgezogen werden kann.
Die Trägerfolie 4 weist auf ihrer Vorderseite (= die der Vorderseite 1.2 des Kennzeichenschilds 1 zugewandte Seite) Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3. Die Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3 können aus einer metallischen Schicht oder einer Metalloxidschicht herausgearbeitet werden. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Indiumzinnoxid (indium tin Oxide oder kurz ITO), das im sichtbaren Licht weitgehend transparent ist. Die metallische Schicht oder Metalloxidschicht hat eine Dicke zwischen 0,1 μm und 2 μm. Sie ist aufgrund ihrer geringen Dicke transparent. Die Schicht, beziehungsweise die daraus erzeugten Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3, haben jeweils einen ohmschen Widerstand, dessen Wert von der Länge, Breite und Höhe der Leiterbahn sowie vom spezifischen Widerstand des verwendeten Materials abhängt. Dadurch können die Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3 auch als Vorwiderstand für die Leuchtdioden benutzt werden. So dient beispielsweise bei der Ausführungsform gemäss 2 die Leiterbahn 5.1 als Vorwiderstand, der zwischen den in Reihe geschalteten Leuchtdioden 7 und 8 angeordnet ist. Um die Leitfähigkeit der beiden Leiterbahnen 5.2 und 5.3 zu erhöhen, ist auf ihnen jeweils eine weitere Leiterbahn 6 angeordnet. Die Leuchtdiode 7 wird mittels zwei Klebkontakten 21 mit der Leiterbahn 5.1 beziehungsweise 5.2 verbunden. Die Leuchtdiode 8 wird mittels zwei Klebkontakten 21 mit der Leiterbahn 5.1 beziehungsweise 5.3 verbunden. Zusätzlich dazu können mechanische Fixierungen 12 vorgesehen sein, um die LED 7 auf den Leiterbahnen 5.1 beziehungsweise 5.2 zu stabilisieren. Dadurch kann die LED 7 stärker mechanisch belastet werden, ohne dass sie sich von der Leiterbahn löst. Die mechanischen Fixierungen 12 sind Klebstellen. Für die übrigen Leuchtdioden gilt sinngemäss das Gleiche.
Oberhalb der Trägerfolie 4 beziehungsweise auf den Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3 ist ein Lichtleiter 9 angeordnet. Die Leuchtdioden 7 und 8 sind in den Lichtleiter 9 eingebettet. Der Lichtleiter 9 kann eine Folie sein, die durch Erwärmung und Druck auf die bestehende Struktur (Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3, Leuchtdioden 7 und 8, Träger 2) aufgebracht wird. Wird die Lichtleiterfolie 9 auf eine Temperatur oberhalb ihres Glasumwandlungspunktes erwärmt, wird sie weich und schmiegt sich durch den aufgebrachten Druck an die darunter liegende Struktur an. Dieser Herstellungsschritt kann unter Vakuum erfolgen, um potentielle Lufteinschlüsse zu vermeiden. Dieses thermische Drucklaminierverfahren wird auch als Unterdruck- oder Vakuumlaminierung bezeichnet. Die thermische Drucklaminierung kann aber auch mit Überdruck zum Beispiel in einem Autoklaven oder mit Doppelwalzen (nip-roller) erfolgen. Die Oberseite des Lichtleiters 9 (= die der Vorderseite 1.2 des Kennzeichenschilds 1 zugewandte Seite) bleibt plan.
Den oberen Abschluss des Kennzeichenschilds 1 bildet die retroreflektierende Folie 10. Auf sie wird später das Kennzeichen 15 gedruckt.
4 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt. Wenn der Träger 2 Aluminium oder ein anderes elektrisch leitendes Material aufweist, wird auf den Träger 2 eine Isolationsschicht 28 aufgebracht, die verhindert, dass der Träger 2 die Leiterbahnen 21 kurzschliesst. Die Isolationsschicht 28 kann auf den Träger 2 auflaminiert, aufgedruckt oder als Lack aufgesprüht worden sein.
Auf die Leiterbahnen 21 wird die Leuchtdiode 7 mittels eines leitfähigen Klebers geklebt oder gelötet. Die Kontaktstellen sind mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.
Danach wird die Lichtleiterfolie 9 erwärmt und auf die Struktur gedrückt. Wie oben erwähnt, kann dabei mit Überdruck oder mit Unterdruck gearbeitet werden. Dabei schmiegt sie sich an die Struktur an. Die Oberseite des Lichtleiters 9 bleibt plan.
Den oberen Abschluss des Kennzeichenschilds 1 bildet auch bei dieser Ausführungsform die retroreflektierende Folie 10. Auf sie wird später das Kennzeichen 15 gedruckt.
5 zeigt einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt. Auf den Träger 2 wird eine streifenförmige Klebschicht 3 aufgebracht, die eine ebenfalls streifenförmige Leiterbahnfolie 23, welche beispielsweise aus Poly-Imid sein kann, auf dem Träger 2 fixiert. Auf der Leiterbahnfolie 23 befinden sich die Leiterbahnen 6 zur Energieversorgung der Leuchtdiode 7. Nicht dargestellt sind allfällige SMD Widerstände, die den Strom begrenzen können. Auf die Leiterbahnen 21 wird die Leuchtdiode 7 mittels eines leitfähigen Klebers geklebt oder gelötet.
Danach wird die Lichtleiterfolie 9 auf dem soweit vorbereiteten Träger 2 positioniert, erwärmt und mit einem der oben beschriebenen Laminierverfahren auf die Struktur gedrückt. Dabei schmiegt sich der Lichtleiter 9 an die Struktur an und umschliesst die Leuchtdioden 7. Die Oberseite des Lichtleiters 9 bleibt plan.
Auch bei dieser Ausführungsform bildet die retroreflektierende Folie 10 den oberen Abschluss des Kennzeichenschilds 1. Auf sie wird später das Kennzeichen 15 gedruckt.
6 zeigt einen Ausschnitt einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Lichtleiter 9 auf dem Träger 2. Ein streifenförmiges Leuchtdiodenband, das die Leuchtdioden 7, die beiden Leiterbahnen 6, die Leiterbahnfolie 23 und die Klebschicht 3 umfasst, ist oben in den Lichtleiter 9 eingebettet. Die Leiterbahnfolie 23 kann beispielsweise aus Poly-Imid sein. Den oberen Abschluss des Kennzeichenschilds 1 bildet wiederum die retroreflektierende Folie 10.
Um ein derart aufgebautes Kennzeichenschild herzustellen, wird zunächst die Lichtleiterfolie 9 auf dem Träger 2 angeordnet. Anschliessend wird das streifenförmige Leuchtdiodenband auf die retroreflektierenden Folie 10 geklebt und zusammen mit der retroreflektierenden Folie 10 über der Lichtleitfolie 9 angeordnet. Dann wird die Lichtleitfolie 9 erwärmt und mit Überdruck oder Unterdruck dafür gesorgt, dass das streifenförmige Leuchtdiodenband in die Lichtleiterfolie 9 eingebettet wird und sich die retroreflektierende Folie 10 mit dem Lichtleiter 9 verbindet. Nachdem diese Anordnung sich verfestigt hat, ist die retroreflektierende Folie 10 nicht mehr ohne sie zu zerstören vom Lichtleiter 9 beziehungsweise vom Träger 2 zu entfernen.
Das so weit hergestellte Kennzeichenschild kann als Halbzeug an Prägestellen verteilt werden. Dort wird dann das Kennzeichen 15 in das Kennzeichenschild geprägt. Anschliessend oder auch zeitgleich wird auf die retroreflektierende Folie 10 das Kennzeichen 15 gedruckt.
Die Leuchtdiode 7 emittiert Licht L hauptsächlich in Richtung der Hauptstrahlrichtung HS in den Lichtleiter 9. Solange das Licht L in einem Winkel α, der kleiner als der kritische Winkel α_k ist, auf die untere oder obere Grenzfläche des Lichtleiters 9 trifft, wird es von dort reflektiert und breitet sich lediglich im Lichtleiter 9 aus. Trifft das Licht L aber mit einem Winkel α, der grösser als der kritische Winkel α_k ist, auf die obere Grenzfläche des Lichtleiters 9, tritt es aus dem Lichtleiter 9 aus, geht durch die retroreflektierende Folie 10 hindurch und wird für den Betrachter sichtbar. Dies allerdings nur dann, wenn das Licht im Bereich des Hintergrunds 19 aus der retroreflektierenden Folie 10 austritt. Tritt das Licht L im Bereich des Kennzeichnens 15 aus, wird es durch die schwarze Beschriftung absorbiert.
7 zeigt einen Ausschnitt einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds im Querschnitt. Wie bei der vierten Ausführungsform befindet sich auch bei der fünften Ausführungsform der Lichtleiter 9 auf dem Träger 2. Statt des streifenförmigen Leuchtdiodenbands, sind die Leuchtdioden 7 und die Leiterbahnen 5.1, 5.2 auf der flächigen Folie 4 angeordnet. Mit der Klebschicht 3 ist die Folie 4 mit der retroreflektierenden Folie 10 verklebt. Die Leuchtdioden 7 sind von oben in den Lichtleiter 9 eingebettet.
Der elektrische Anschluss für die Energieversorgung der Leuchtdioden 7, 8 wird durch das Kabel 26 bewerkstelligt, dass durch ein Loch 25 im Träger 2 geführt ist. Beim Erwärmen des Lichtleiters 9 fliesst ein Teil davon in das Loch 25 und sorgt so für eine Abdichtung, so dass durch das Loch 25 später keine Feuchtigkeit eindringen kann.
Der in 7 gezeigte elektrische Anschluss kann auch bei den in den übrigen Ausführungsformen auf diese Weise realisiert sein.
8 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Kennzeichenschilds 1 in der Draufsicht noch ohne die retroreflektierende Folie 10 und ohne Kennzeichenprägung. Auf dem Träger 2 ist die mit den Leuchtdioden 7, 8 bestückte Trägerfolie 4 mit den Leiterbahnen 5.1, 5.2 und 5.3 angeordnet. Die Leuchtdioden 7 und 8 sind in jenen Bereichen angeordnet, wo keine mechanische Verformung des Lichtleiters 9 stattfindet. Hierzu eignen sich besonders die Bereiche ausserhalb der Kennzeichenprägung 15 oder ausserhalb der Randprägung 13.
Die Anzahl der verwendeten Leuchtdioden hängt unter Anderem davon ab wie gross das Kennzeichenschild 1 ist, wo die Leuchtdioden 7, 8 angeordnet werden und wie gross der Lichtstrom der einzelnen Leuchtdiode ist.
9 zeigt eine sechste Ausführungsform des Halbfabrikats 1.1 des erfindungsgemässen Kennzeichens im Querschnitt. Bei dieser Ausführungsform ist der Lichtleiter 9 mit dem Rand des Trägers 2 bündig. Die retroreflektierende Folie 10 schliesst ebenfalls mit dem Rand des Trägers 2 bündig ab. Dadurch kann die Herstellung des Halbfabrikats 1.1 noch weiter vereinfacht werden.
Falls die Randprägung 13 (siehe 1 bis 8) erforderlich ist, kann sie zusammen mit der Kennzeichnung 15 zu einem späteren Zeitpunkt erzeugt werden. Die beiden LED-Bänder 7, 6, 21, 23, 3 beziehungsweise 8, 6, 21, 23, 3 sind dann etwas weiter zur Mitte hin angeordnet, so dass die Randprägung 13 ausreichend Platz hat.
Durch die erfindungsgemässe Lösung kann das Licht der Kontur des Lichtleiters 9 folgen, so dass das Licht sich auch im Bereich der Kennzeichenprägung 15 im Lichtleiter 9 ausbreitet (siehe 6). Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch in eine geschlossene Kontur, wie beispielsweise in die Innenfläche der Ziffer „0”, noch ausreichend Licht gelangt.
Vorteilhafterweise sind die Leuchtdioden 7, 8 SMD-Bauteile (surface mounted devices), also für die Oberflächenmontage geeignete Bauteile. Dadurch kann die Herstellung des Kennzeichenschilds 1 weiter vereinfacht und rationalisiert werden.
Für den Lichtleiter 9 können beispielsweise thermoplastische Polymere (Thermoplast) oder Elastomere verwendet werden.
Unter Thermoplast wird im Folgenden ein Kunststoff mit schwachen Bindungen zwischen den Ketten verstanden, welche bei Erwärmung gelockert werden. Die Ketten sind dann gegeneinander beweglich. Der Thermoplast ist plastisch verformbar und damit prägbar. Er hat thermoplastische Eigenschaften.
Vorteilhafterweise kann der Thermoplast nicht nur bei der Glasumwandlungstemperatur, sondern auch bei einer Temperatur, die deutlich unter der Glasumwandlungstemperatur liegt, bleibend verformt werden, ohne dass er dabei zersplittert oder spröde wird.
Mit zunehmender dreidimensionaler Vernetzung des Thermoplasten nimmt dessen Verformungsfähigkeit ab, der Thermoplast ähnelt dann zunehmend einem Elastomer mit verstärktem Hang zur Rückbildung einer etwaigen Verformung.
Unter Elastomer wird im Folgenden ein Kunststoff verstanden, dessen Kettenmoleküle durch kovalente Bindungen weitmaschig vernetzt sind. Eine Verschiebung vieler Ketten relativ zueinander ist nicht möglich. Die Ketten können jedoch zwischen den Vernetzungspunkten gestreckt werden. Das Elastomer ist gummielastisch. Es hat elastische Eigenschaften.
Das Elastomer eignet sich für die Prägung oder den Tiefzug, denn es versprödet und splittert nicht. Auch die Opazität des Elastomers verändert sich nicht.
Mit noch weiter zunehmender Vernetzung wird das Polymer hart und spröde, bis es dann letztlich zu einem Duroplasten wird.
Als Duroplast wird im folgenden ein Kunststoff verstanden, bei dem die Kettenmoleküle durch kovalente Bindungen engmaschig räumlich miteinander vernetzt und auch durch Erwärmung nicht gegeneinander beweglich sind. Die Ketten können nicht gestreckt werden. Der Duroplast ist hart und schmilzt nicht. Er hat duroplastische Eigenschaften.
Zu den für den Lichtleiter 9 geeigneten thermoplastischen Polymeren zählen nicht dreidimensional vernetzte Varianten von Ethylvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polycarbonate, Polymethylmethacrylat, Polyolefine, wie zum Beispiel Polyethylen und Polypropylen, Polyester (PET), (= Polyethylenterephthalate) und Polyethylennaphthalate (PEN), Zelluloseacetat, Polyvinylchlorid und Copolymere von Acrylnitril, Styrol und Butadien.
Zu den für den Lichtleiter 9 geeigneten Elastomeren zählen beispielsweise dreidimensional vernetzte Varianten von Ethylvinylacetat, oder Polyvinylbutyral, oder thermoplastisches Polyurethan, flüssig vernetztes Polyurethan oder Kautschuk.
Ethylvinylacetat, thermoplastisches Polyurethan und Polyvinylbutyral sind die bevorzugten Materialien für den Lichtleiter 9.
Die dreidimensionale Vernetzung der oben genannten geeigneten Thermoplaste führt ebenfalls zu geeigneten Elastomeren. Die Vernetzung kann beispielsweise durch chemische Katalysatoren, durch Wärmeeinwirkung, durch Licht im sichtbaren oder ultravioletten Bereich, durch Elektronenstrahlen oder durch Gammastrahlung erreicht werden. Ein Beispiel für ein dreidimensional vernetzendes Elastomer ist flüssiges Zweikomponenten-Polyurethan. Geeignete vernetzbare Materialien umfassen zum Beispiel einen mit Elektronenstrahl härtbaren Vinylchlorid-Acrylacetat-Copolymer wie in der Patentschrift US 4,889,895 beschrieben, ein strahlungshärtbares Polyvinylchlorid wie in Patentschrift US 4,631,229 beschrieben.
Der Lichtleiter 9 kann auch aus mehreren transparenten oder auch aus einer Kombination von transparenten und transluzenten Schichten aufgebaut sein. Der Lichtleiter 9 kann selbst auch lichtbrechende Eigenschaften haben. Dazu kann im Lichtleiter 9 zum Beispiel Titanoxid oder Calziumcarbonat vorhanden sein. Im Lichtleiter 9 können auch kleine Glaskügelchen vorgesehen sein.
Klebstoffe, die für die Klebschicht 3 geeignet sind, sind beispielsweise Haftkleber basierend auf Acrylpolymeren, Silikon oder Polyolefinen. Nähere Angaben hierüber finden sich im "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology", third edition, D. Satas, Ed. Satas and Associates, Warwick RI/USA, 1989, Seiten 444–514, 550–556 und 423–442. Die Klebschicht 3 kann auch eine Schicht aus einem Thermoplasten, wie zum Beispiel Ethylvinylacetat sein.
Klebstoffe, die verwendet werden können, um Materialien mit niedriger Oberflächenenergie (< 40 nm/m) wie unbehandelte Polyolefine, Polyester oder Polycarbonate zu verbinden, sind zum Beispiel Haftkleber, die auf Copolymere von Alkylester und Acrylsäure oder Methacrylsäure basieren.
Zu den für die Trägerfolie 4 geeigneten Materialien zählen zum Beispiel Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyethylennaphtalat (PEN).
Die oben genannten Polymere für die Klebschicht 3, die Trägerfolie 4 und den Lichtleiter 9 weisen eine ausreichende Hitzebeständigkeit auf. Diese Materialien erfahren auch bei Temperaturen von 60 bis 85° Celsius keine Degradation. Thermoplastisches EVA, PVB und TPU werden ab 80°C weich, erfahren jedoch auch bei 145° Celsius keine Degradation.
Die oben genannten Polymere halten auch klimatischen Einflüssen, wie Wärme, Kälte, Luftfeuchtigkeit dauerhaft stand. Das Kennzeichenschild 1 ist zudem resistent gegen Sonnenlicht. Bei Bedarf kann die retroreflektierende Folie 10 einen UV-Filter aufweisen. Bei Bedarf kann der Lichtleiter 9 UV-Stabilisatoren beinhalten.
Die im Kennzeichenschild 1 eingesetzten Polymere können grundsätzlich gegen eine autooxidative Alterung geschützt werden, indem dem entsprechenden Polymer Antioxidantien beigemischt werden. Zum Beispiel kann Polyester mit Trimethylphosphat oder Triphenylphosphit stabilisiert werden.
Die im Kennzeichenschild 1 eingesetzten Polymere können auch gegen eine photooxidative Alterung geschützt werden, indem dem entsprechenden Polymer ein Lichtschutzmittel beigemischt wird. Polyester kann zum Beispiel mit 2,4-Dihydroxybenzophenon, welches als UV Absorber dient, gegen die photooxidative Alterung geschützt werden.
Zudem können die im Kennzeichenschild 1 eingesetzten Polymere auch gegen eine Alterung durch Metall-katalysierte Reaktionen geschützt werden. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass den Polymeren (PET-Folie 4, Lichtleiter 9, retroreflektierende Folie 10) entsprechende Metalldesaktivatoren beigefügt werden. Beispiele für Metalldesaktivatoren sind N,N'-Dephenyloxalsäurediamid, Barbitursäure und Hydrazone.
Darüber hinaus weisen die oben genannten Polymere eine ausreichend hohe Haftstärke zu den sie umgebenden Materialien auf, so dass die retroreflektierende Folie 10 nicht abgezogen werden kann, ohne dass sie dabei zerstört wird. Die Schälkraft, die nötig ist, um die Folien voneinander zu trennen, liegt bei mehr 2 N/cm.
Das Halbzeug 1.1 ist für die Prägung, das heisst Kalt- oder Warmverformung geeignet. In der Regel wird durch die Prägung das Kennzeichen 15 um 1 bis 5 mm gegenüber dem Hintergrund 19 erhöht.
Der Prägevorgang erfolgt normalerweise bei Umgebungstemperatur. Dabei wird ein gehärteter Stempel mit dem gewünschten Kennzeichen auf das Halbzeug 1.1 gepresst.
Für gewöhnlich werden nach dem Prägen die erhabenen Bereiche 15 geschwärzt, indem sie beispielsweise mit einer Walze mit Farbe beschichtet werden. Es kann aber auch ein gefärbtes, heisses Wachsband auf die erhabenen Bereiche gedrückt werden.
Das Halbzeug 1.1 muss aber nicht zwingend geprägt werden. Unter Umständen, das heisst wenn es die gesetzliche Situation zulässt, kann die Kennzeichnung auf dem Halbzeug 1.1 auch durch einen erhabenen Druck erfolgen.
Die Erfindung ist für die verschiedensten Arten von Kennzeichen geeignet. So kann das erfindungsgemässe Kennzeichenschild beispielsweise ein Standardkennzeichen, ein Kennzeichen für ein historisches Kraftfahrzeug, ein Kennzeichen für Probe- und Überführungsfahrten, ein Kennzeichen für steuerbefreite Kraftfahrzeuge, ein Kurzzeitkennzeichen, ein Ausfuhrkennzeichen oder ein Behördenkennzeichen tragen.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäss der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen. So sind beispielsweise die verschiedenen in den 1 bis 8 gezeigten Komponenten des Kennzeichenschilds auch auf eine andere als in den Figuren gezeigte Weise miteinander kombinierbar.
Bezugszeichenliste

1: Kennzeichenschild
1.1: Halbzeug
1.2: Vorderseite (oben)
1.3: Rückseite (unten)
2: Träger
2.1: Montagerand
3: Klebschicht
4: Trägerfolie
5.1: Leiterbahn
5.2: Leiterbahn
5.3: Leiterbahn
6: Leiterbahn
7: Leuchtdiode
8: Leuchtdiode
9: Lichtleiter
10: retroreflektierende Folie
11: Unterbrechung
12: Kontaktierung
13: Prägung
14: Leiterbahn
15: Kennzeichnung
16: Plakette
17: Plakette
18: Euroband mit Ländercode
19: Hintergrund
20: Ablaufkennzeichnung oder Ausfuhrkennzeichnung
21: Lötkontakt
22: Lötkontakt
23: Leiterbahnfolie
24: Kennzeichenprägung
25: Bohrung
26: Kabel
27: Steckkontakt
28: Isolationsschicht
A-A: Schnittlinie
HS: Hauptstrahlrichtung
L: abgestrahltes Licht
α: Winkel
α_k: kritischer Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1818698 A1 [0005]
DE 60309702 T2 [0006]
US 4889895 [0080]
US 4631229 [0080]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology”, third edition, D. Satas, Ed. Satas and Associates, Warwick RI/USA, 1989, Seiten 444–514, 550–556 und 423–442 [0082]

Claims

Kennzeichenschild für ein Kraftfahrzeug, – bei dem ein Lichtleiter (9) vorgesehen ist, der einen Thermoplasten oder ein Elastomer umfasst, – bei dem eine oder mehrere Leuchtdioden (7, 8) vorgesehen sind, um Licht (L) in den Lichtleiter (9) einzukoppeln, und – bei dem auf jener Seite des Lichtleiters (9), auf der das Licht (L) aus dem Lichtleiter (9) ausgekoppelt wird, die Kennzeichnung (15) angeordnet ist.
Kennzeichenschild nach Patentanspruch 1, bei dem ein Träger (2) vorgesehen ist, auf dem der Lichtleiter (9) angeordnet ist.
Kennzeichenschild nach Patentanspruch 2, bei dem der Träger (2) Aluminium aufweist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei dem die Leuchtdiode (7; 8) derart ausgebildet ist, dass sie für die Oberflächenmontage geeignet ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, bei dem die Hauptstrahlrichtung (HS) der Leuchtdiode (7; 8) seitwärts gerichtet ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, bei dem eine retroreflektierende Folie (10) vorgesehen ist, die auf jener Seite des Lichtleiters (9) angeordnet ist, auf der das Licht (L) aus dem Lichtleiter (9) ausgekoppelt wird.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, bei dem eine Trägerfolie (4) vorgesehen ist, auf der die Leuchtdioden (7, 8) angeordnet sind.
Kennzeichenschild nach Patentanspruch 5, bei dem auf der Trägerfolie (4) Leiterbahnen (5.1, 5.2, 5.3, 6) angeordnet sind.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, bei dem der Thermoplast des Lichtleiters (9) nicht dreidimensional vernetztes Ethylvinylacetat, Polyvinylbutyral oder thermoplastisches Polyurethan ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, bei dem das Elastomer des Lichtleiters (9) dreidimensional vernetztes Ethylvinylacetat, Polyvinylbutyral, thermoplastisches Polyurethan, flüssig vernetztes Polyurethan oder Kautschuk ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, bei dem der Lichtleiter (9) eine Dicke von weniger als 3 mm aufweist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, bei dem der Lichtleiter (9) eine Folie ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, bei dem die Leuchtdioden (7, 8) dort angeordnet sind, wo keine mechanische Verformung des Lichtleiters (9) stattfindet.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, bei dem die Leuchtdioden (7, 8) derart angeordnet sind, dass deren Hauptstrahlrichtung (HS) mit der Ebene, aus der das Licht (L) aus dem Lichtleiter (9) austritt, einen Winkel (α) einschliesst, der kleiner als der kritische Winkel (α_k) ist.
Kennzeichenschild nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, bei der die Leuchtdioden (7, 8) in den Lichtleiter (9) eingebettet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Kennzeichenschilds nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, – bei dem in einem ersten Schritt ein Halbzeug (1.1) hergestellt wird, das den Lichtleiter (9), die Leuchtdioden (7, 8) und die retroreflektierende Folie (10) umfasst, und – bei dem in einem weiteren Schritt das Kennzeichen (15) in das das Halbzeug (1.1) geprägt wird.