DE102011106595A1 - Lighting device arrangement i.e. rear light arrangement, for use in rear window of vehicle, has conductor enclosed by surface element and made of material, where melting point of material of conductor is higher than material of element - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung einer Leuchteinrichtung in einem Fahrzeug. Die Leuchteinrichtung dieser Anordnung umfasst zumindest eine Lichtquelle und einen Lichtleiter. Der Lichtleiter weist eine Lichteinkoppelfläche, bei welcher von der Lichtquelle emittiertes Licht einkoppelbar ist, und eine Lichtauskoppelfläche, bei welcher in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht auskoppelbar ist, auf. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Außenflächenelements eines Fahrzeugs.The present invention relates to an arrangement of a lighting device in a vehicle. The lighting device of this arrangement comprises at least one light source and a light guide. The optical waveguide has a light coupling surface, in which light emitted by the light source can be coupled in, and a light coupling-out surface, in which light coupled into the optical waveguide can be coupled out. Furthermore, the invention relates to a method for producing an outer surface element of a vehicle.
Die Leuchteinrichtungen eines Fahrzeugs, deren Lichtemission nach außen gehen, um Lichtfunktionen des Fahrzeugs bereitzustellen, sind üblicherweise in Gehäusen von Leuchtmodulen vorgesehen. Die Leuchtmodule sind zum einen im vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet, um Scheinwerfer bereitzustellen. Zum anderen sind sie beim Heck des Fahrzeugs angeordnet, um nach hinten leuchtende Leuchten bereitzustellen. Für die Leuchtmodule sind in der Fahrzeugkarosserie Aussparungen vorgesehen, welche die Module aufnehmen.The lighting devices of a vehicle whose light emission go out to provide light functions of the vehicle are usually provided in housings of lighting modules. The lighting modules are arranged on the one hand in the front part of the vehicle to provide headlights. On the other hand, they are arranged at the rear of the vehicle to provide backlit lights. For the lighting modules recesses are provided in the vehicle body, which receive the modules.
Aus aerodynamischen und gestalterischen Gründen ist der Bauraum, welcher für die Leuchteinrichtungen bereitgestellt wird, sehr begrenzt. Aus diesem Grund besteht ein Bedürfnis, Anordnungen von Leuchteinrichtungen in einem Fahrzeug bereitzustellen, deren Bauraumbedarf gering ist.For aerodynamic and design reasons, the space that is provided for the lighting devices is very limited. For this reason, there is a need to provide arrangements of lighting devices in a vehicle, the space requirement is low.
Aus der
Eine Fahrzeugleuchte mit einer einstückigen Lichtleiter-Blendeneinheit ist aus der
Des Weiteren ist aus der
Schließlich ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch welche die Leuchteinrichtung so in das Fahrzeug integriert werden kann, dass sie möglichst wenig Bauraum einnimmt.The present invention has for its object to provide an arrangement and a method of the type mentioned, by which the lighting device can be integrated into the vehicle so that it takes up as little space.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.According to the invention, this object is achieved by an arrangement having the features of
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Außenflächenelement aufweist, welches den Lichtleiter zumindest zum Teil umschließt, und der Lichtleiter aus einem Material besteht, welches einen höheren Schmelzpunkt als das Material hat, aus welchem das Außenflächenelement besteht.The arrangement according to the invention is characterized in that the vehicle has an outer surface element which at least partially surrounds the light guide, and the light guide consists of a material which has a higher melting point than the material of which the outer surface element consists.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Leuchteinrichtung somit in ein Außenflächenelement des Fahrzeugs integriert. Hierdurch erreicht man, dass die Leuchteinrichtung sehr wenig Bauraum einnimmt.In the arrangement according to the invention, the lighting device is thus integrated into an outer surface element of the vehicle. This achieves that the lighting device takes up very little space.
Bei der Anordnung wird der Lichtleiter der Leuchteinrichtung zumindest zum Teil von dem Außenflächenelement umschlossen. In dem Bereich, in welchem der Lichtleiter von dem Außenflächenelement umschlossen ist, ist der Lichtleiter insbesondere in direktem Kontakt mit dem Material des Außenflächenelements. Er ist beispielsweise in das Außenflächenelement eingebettet oder eingegossen.In the arrangement of the light guide of the lighting device is at least partially enclosed by the outer surface element. In the region in which the light guide is enclosed by the outer surface element, the light guide is in particular in direct contact with the material of the outer surface element. For example, it is embedded or cast in the outer surface element.
Des Weiteren kann nicht nur der Lichtleiter von dem Außenflächenelement umschlossen sein, sondern auch weitere Bestandteile der Leuchteinrichtung, beispielsweise die Lichtquelle. In diesem Fall ist insbesondere die gesamte Leuchteinrichtung von dem Außenflächenelement umschlossen. Um die Lichtquelle der Leuchteinrichtung mit Energie zu versorgen, ist in diesem Fall bei dem Außenflächenelement ein Anschluss vorgesehen, über welchen eine Energieversorgungsleitung mit der Lichtquelle verbunden werden kann.Furthermore, not only the light guide can be enclosed by the outer surface element, but also further components of the lighting device, for example the light source. In this case, in particular the entire lighting device is enclosed by the outer surface element. In this case, in order to supply the light source of the lighting device with energy Outside surface element provided a connection, via which a power supply line can be connected to the light source.
Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung das Material des Lichtleiters einen höheren Schmelzpunkt als das Material des Außenflächenelements hat, ergibt sich der Vorteil, dass der Lichtleiter mit dem flüssigen Material des Außenflächenelements umspritzt werden kann, ohne dass der Lichtleiter bei diesem Vorgang schmilzt. Beispielsweise kann der Lichtleiter im Spritzgussverfahren in das Außenflächenelement eingegossen werden.Since, in the arrangement according to the invention, the material of the optical waveguide has a higher melting point than the material of the outer surface element, there is the advantage that the optical waveguide can be encapsulated with the liquid material of the outer surface element without the optical waveguide melting during this process. For example, the light guide can be cast in the outer surface element by injection molding.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Lichtauskoppelfläche zumindest zum Teil von dem Außenflächenelement umschlossen. Der Bereich der Leuchteinrichtung, bei welchem Licht zum Bereitstellen einer Lichtfunktion austritt, ist somit in das Außenflächenelement integriert. Dabei kann das bei der Lichtauskoppelfläche aus dem Lichtleiter austretende Licht durch das Außenflächenelement durchtreten, welches in diesem Fall in diesem Bereich teiltransparent ausgebildet ist. Ferner kann das Außenflächenelement die Lichtauskoppelfläche auch seitlich umschließen, so dass die Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters eine Außenfläche bildet, bei welcher der Lichtaustritt erfolgt. Auf diese Weise erreicht man, dass die Leuchteinrichtung sehr flexibel und mit geringem Bauraumbedarf in das Außenflächenelement integriert werden kann.According to one embodiment of the arrangement according to the invention, the light outcoupling surface is at least partially enclosed by the outer surface element. The region of the lighting device in which light emerges to provide a light function is thus integrated into the outer surface element. In this case, the light emerging from the light guide in the light output surface can pass through the outer surface element, which in this case is partially transparent in this region. Furthermore, the outer surface element can also laterally enclose the light outcoupling surface, so that the light outcoupling surface of the light guide forms an outer surface in which the light emission occurs. In this way, it is achieved that the lighting device can be integrated very flexibly and with little space requirement in the outer surface element.
Der Lichtleiter der erfindungsgemäßen Anordnung besteht insbesondere aus Glas oder einem glasähnlichen Material, Das glasähnliche Material hat insbesondere hinsichtlich des Schmelzpunktes und der optischen Eigenschaften eine Ähnlichkeit mit Glas.The optical waveguide of the arrangement according to the invention consists in particular of glass or a glass-like material. The glass-like material has a similarity to glass, in particular with regard to the melting point and the optical properties.
Da bei Glas der Übergang von der Schmelze zum Kristall nicht spontan erfolgt, sondern in einem Transformationsbereich, bei welchem mit fallender Temperatur die Viskosität des Materials zunimmt, wird in diesem Fall als Schmelzpunkt der Temperaturpunkt verstanden, bei welchem das Glas in einen charakteristischen amorphen Zustand übergeht (Glasübergang). Bei diesem Glasübergang ändert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient sprunghaft. Diese Temperatur liegt in einem Bereich um 600°C. Sie ist insbesondere sehr viel höher als der Schmelzpunkt des Materials des Außenflächenelements.Since the transition from the melt to the crystal does not occur spontaneously in glass, but in a transformation region in which the viscosity of the material increases with decreasing temperature, in this case the melting point is the temperature point at which the glass changes into a characteristic amorphous state (glass transition). In this glass transition, the thermal expansion coefficient changes abruptly. This temperature is in the range around 600 ° C. In particular, it is much higher than the melting point of the material of the outer surface element.
Das Außenflächenelement besteht beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat. Der Schmelzpunkt von Polycarbonat liegt unterhalb von 280°C. Polycarbonate lassen sich vorteilhafterweise mittels Spritzgussverfahren verarbeiten. Die Verarbeitungstemperatur liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 280°C und 320°C. Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Anordnung ist es somit möglich, einen Glaslichtleiter im Spritzgussverfahren mit dem Kunststoff des Außenflächenelements zu umspritzen und den Lichtleiter auf diese Weise in das Außenflächenelement aus Kunststoff einzubetten. Auf diese Weise lässt sich die Anordnung sehr kostengünstig herstellen.The outer surface element consists for example of a plastic, in particular polycarbonate. The melting point of polycarbonate is below 280 ° C. Polycarbonates can be advantageously processed by means of injection molding. The processing temperature is for example in a range between 280 ° C and 320 ° C. In order to produce the arrangement according to the invention, it is thus possible to overmold a glass light guide by injection molding with the plastic of the outer surface element and to embed the light guide in this way in the outer surface element made of plastic. In this way, the arrangement can be produced very inexpensively.
Bei dem Außenflächenelement der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich insbesondere um eine Fensterscheibe des Fahrzeugs, insbesondere um die Heckscheibe des Fahrzeugs. Das Außenflächenelement kann jedoch auch von der Windschutzscheibe oder Seitenscheibe des Fahrzeugs gebildet sein. Die Fensterscheibe des Fahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass sie zumindest in einem Bereich transparent ist, so dass man aus dem Innenraum des Fahrzeugs heraussehen kann. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Fensterscheibe in dem Bereich, in welchen der Lichtleiter eingebettet ist, transparent ist. In diesem Bereich kann die Fensterscheibe auch lichtundurchlässig sein, wobei jedoch gewährleistet ist, dass Licht von der Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters nach außen abgestrahlt wird.The outer surface element of the arrangement according to the invention is, in particular, a window pane of the vehicle, in particular the rear window of the vehicle. However, the outer surface member may also be formed by the windshield or side window of the vehicle. The window pane of the vehicle is characterized in that it is transparent at least in one area, so that one can look out of the interior of the vehicle. However, it is not necessary for the windowpane to be transparent in the area in which the light guide is embedded. In this area, the window pane can also be opaque, but it is ensured that light is emitted from the light output surface of the light guide to the outside.
Ferner kann es sich bei dem Außenflächenelement um ein Karosserieteil handeln. In diesem Fall ist der Lichtleiter von dem flächigen Karosserieteil umschlossen. Dabei ist der Lichtleiter jedoch nicht nur bei der Oberfläche des Karosserieteils angeordnet oder in einer Aussparung des Karosserieteils. Er ist zumindest zum Teil vollständig von dem Karosserieteil umschlossen, so dass die Dicke des flächigen Karosserieteils in diesem Bereich größer ist als die Erstreckung des Lichtleiters in einer Richtung parallel zur Dicke des flächigen Karosserieteils.Furthermore, the outer surface element may be a body part. In this case, the light guide is enclosed by the flat body part. However, the light guide is not only arranged at the surface of the body part or in a recess of the body part. It is at least partially completely enclosed by the body part, so that the thickness of the planar body part in this area is greater than the extension of the light guide in a direction parallel to the thickness of the planar body part.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Außenflächenelement in dem Bereich, bei dem die Lichtaustrittsfläche umschlossen ist, auf der in Lichtaustrittsrichtung aus dem Lichtleiter heraus gerichteten Seite transparent ausgebildet und auf der entgegengesetzten Seite opak ausgebildet. Unter einer opaken Ausbildung wird verstanden, dass das Außenflächenelement nicht vollständig lichtdurchlässig ist, sondern zum Teil lichtundurchlässig ist bzw. trüb ist. Das Außenflächenelement ist in diesem Bereich insbesondere vollständig lichtundurchlässig.According to a development of the arrangement according to the invention, the outer surface element in the region in which the light exit surface is enclosed, formed on the transparent side in the light exit direction out of the light guide side and formed opaque on the opposite side. Under an opaque training is understood that the outer surface element is not completely translucent, but is partially opaque or is cloudy. The outer surface element is in this area completely opaque in particular.
Das Außenflächenelement kann somit einen Schichtaufbau aufweisen, bei welchem eine nach außen gerichtete lichtdurchlässige Schicht gebildet ist und eine nach innen gerichtete lichtundurchlässige Schicht gebildet ist. Die Lichtaustrittsfläche ist in dem Übergangsbereich zwischen diesen beiden Schichten angeordnet, wobei der Lichtaustritt in die lichtdurchlässige Schicht erfolgt. Auf diese Weise erreicht man, dass das bei der Lichtaustrittsfläche austretende Licht durch das Außenflächenelement nach außen abgestrahlt werden kann, ein Betrachter jedoch von außen oder von innen nicht durch das Außenflächenelement durchsehen kann. Hierdurch kann man den Kontrast der leuchtenden Fläche der Leuchteinrichtung für einen Betrachter von außen erhöhen.The outer surface element may thus have a layer structure in which an outwardly-transparent layer is formed and an inwardly directed opaque layer is formed. The light exit surface is arranged in the transition region between these two layers, wherein the light emission takes place in the translucent layer. In this way it is achieved that the light emerging at the light exit surface through the outer surface element to the outside can be radiated, however, a viewer from the outside or from the inside can not see through the outer surface element. This allows you to increase the contrast of the luminous surface of the lighting device for a viewer from the outside.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst diese ferner zumindest ein Stabilisierungselement, welches zur Stabilisierung des Außenflächenelements zumindest zum Teil von dem Außenflächenelement umschlossen ist oder an das Außenflächenelement angeformt ist. Hierdurch erreicht man, dass der in das Außenflächenelement eingebettete Lichtleiter nicht bricht, wenn Kräfte auf das Außenflächenelement ausgeübt werden. Insbesondere wenn der Lichtleiter aus Glas besteht, besteht nämlich die Gefahr, dass es bei einer Torsion des Außenflächenelements oder bei einem Schlag auf das Außenflächenelement zu einem Bruch des Glaslichtleiters kommt. Durch das Stabilisierungselement kann der Lichtleiter gegen Bruch geschützt werden.According to a development of the arrangement according to the invention, this further comprises at least one stabilizing element, which is at least partially enclosed by the outer surface element for stabilizing the outer surface element or is integrally formed on the outer surface element. This achieves that the light guide embedded in the outer surface element does not break when forces are applied to the outer surface element. In particular, if the optical waveguide is made of glass, there is the risk that a breakage of the glass optical waveguide will occur in the event of torsion of the outer surface element or upon impact with the outer surface element. By stabilizing element, the light guide can be protected against breakage.
Das Stabilisierungselement ist insbesondere benachbart zu dem von dem Außenflächenelement umschlossenen Lichtleiter angeordnet. Hierdurch kann ein besonders guter Schutz des Lichtleiters erreicht werden.The stabilizing element is arranged in particular adjacent to the light guide enclosed by the outer surface element. In this way, a particularly good protection of the light guide can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der von dem Außenflächenelement umschlossene Lichtleiter länglich geformt. Gleichermaßen ist das Stabilisierungselement länglich geformt, wobei die Längserstreckung des von dem Außenflächenelement umschlossenen Lichtleiters und des Stabilisierungselements im Wesentlichen parallel ist. Das Stabilisierungselement kann beispielsweise als Stabilisierungs-, Stütz- oder Fundamentmetall ausgebildet sein. Ferner kann das Stabilisierungselement eine Verstärkungsrippe oder ein Profil sein. Das Stabilisierungselement kann auch aus einem Kunststoff bestehen und an das Außenflächenelement aus Kunststoff angeformt sein. Es kann jedoch auch aus einem anderen Material wie beispielsweise Metall bestehen. Das Stabilisierungselement kann im Umspritzverfahren in das Außenflächenelement implantiert werden, so dass es im Wesentlichen vollständig in das Außenflächenelement eingegossen ist.According to a further embodiment, the light guide enclosed by the outer surface element is elongated. Likewise, the stabilizing element is elongated in shape, with the longitudinal extent of the light guide and the stabilizing element enclosed by the outer surface element being substantially parallel. The stabilizing element may be formed, for example, as a stabilization, support or foundation metal. Furthermore, the stabilizing element may be a reinforcing rib or a profile. The stabilizing element may also consist of a plastic and be integrally formed on the outer surface element made of plastic. However, it may also consist of another material such as metal. The stabilization element can be implanted in the outer surface element by means of the overmolding process, so that it is substantially completely cast into the outer surface element.
Durch das Umschließen des Lichtleiters sowie gegebenenfalls der Lichtaustrittsfläche in das Außenflächenelement erreicht man zum einen, dass der Lichtleiter in dem Außenflächenelement gehalten wird, ohne dass weitere Befestigungselemente erforderlich sind. Zum anderen erzeugt man ein schwebendes Erscheinungsbild des Lichtleiters bzw. der Lichtaustrittsfläche in dem Außenflächenelement, was aus gestalterischer Sicht vorteilhaft ist.By enclosing the light guide and possibly the light exit surface in the outer surface element is achieved on the one hand, that the light guide is held in the outer surface element, without further fasteners are required. On the other hand creates a floating appearance of the light guide or the light exit surface in the outer surface element, which is advantageous from a design point of view.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Außenflächenelements eines Fahrzeugs. Dieses Außenflächenelement kann insbesondere bei der erfindungsgemäßen Anordnung einer Leuchteinrichtung in einem Fahrzeug verwendet werden. Bei dem Verfahren wird ein Lichtleiter mit einer Lichteinkoppelfläche und einer Lichtauskoppelfläche gebildet. Der Lichtleiter wird dabei insbesondere so ausgelegt und berechnet, dass die geometrischen Gegebenheiten optimal zum Erreichen der gewünschten Abstrahlcharakteristik einer Leuchteinrichtung ausgebildet sind, die in Verbindung mit dem hergestellten Außenflächenelement verwendet wird. Der Lichtleiter wird dann in einem Spritzgusswerkzeug positioniert. Zum Bilden des Außenflächenelements wird der Lichtleiter dann von einem Material umspritzt, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Material hat, aus welchem der Lichtleiter besteht. Beim Spritzgussvorgang erreicht man somit, dass der Lichtleiter nicht aufgeschmolzen wird, sondern von dem Außenflächenelement umschlossen wird. Er wird insbesondere von dem Material des Außenflächenelements ummantelt bzw. in das Außenflächenelement eingebettet.The invention further relates to a method for producing an outer surface element of a vehicle. This outer surface element can be used in particular in the inventive arrangement of a lighting device in a vehicle. In the method, a light guide is formed with a light input surface and a light output surface. The light guide is designed and calculated in particular so that the geometric conditions are optimally designed to achieve the desired radiation characteristic of a lighting device, which is used in conjunction with the produced outer surface element. The light guide is then positioned in an injection mold. To form the outer surface element, the light guide is then encapsulated by a material which has a lower melting point than the material of which the light guide consists. During the injection molding process, it is thus achieved that the optical waveguide is not melted but is enclosed by the outer surface element. In particular, it is encased by the material of the outer surface element or embedded in the outer surface element.
Die Form des Lichtleiters kann beliebig an die Geometrie der Leuchteinrichtung und des Außenflächenelements angepasst werden. Der Lichtleiter kann aus Profilen mit runder oder anderer Geometrie gebildet werden. Um ein möglichst geringes Gewicht zu erreichen, kann der Lichtleiter auch eine flächige oder folienähnliche Bauform aufweisen.The shape of the light guide can be arbitrarily adapted to the geometry of the lighting device and the outer surface element. The light guide can be formed from profiles with round or other geometry. In order to achieve the lowest possible weight, the light guide can also have a flat or foil-like design.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug zu den Figuren erläutert.In the following, an embodiment of the arrangement according to the invention and of the method according to the invention will be explained with reference to the figures.
Das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft die Anordnung einer Heckleuchte
Wie in
In dem Bereich
Der Aufbau der Anordnung der Leuchteinrichtung
Die Leuchteinrichtung
The
In Lichtemissionsrichtung der Leuchtdiode
Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die elektrische Leitung
Der Lichtleiter
In
Benachbart zu jedem Lichtleiter
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in die Heckscheibe
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Außenflächenelements eines Fahrzeugs
Zunächst wird ein Lichtleiter
First, a
Der so gebildete Lichtleiter
Danach werden im Schritt S3 die Stabilisierungselemente
Das Spritzgusswerkzeug hat die Form der Heckscheibe
Danach wird im Schritt S5 eine weitere Schicht
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Heckscheiberear window
- 2-1, 2-22-1, 2-2
- Bereiche der HeckscheibeAreas of the rear window
- 33
- Leuchteinrichtunglighting device
- 44
- Lichtquelle, LeuchtdiodeLight source, LED
- 55
- elektrische Leitungelectrical line
- 66
- Anschlussconnection
- 77
- Lichtleiteroptical fiber
- 88th
- lichtleitender Abschnitt des Lichtleitersphotoconductive section of the light guide
- 99
- Lichteinkoppelflächelight injection
- 1010
- Lichtauskoppelflächelight coupling
- 1111
- Stabilisierungselementestabilizing elements
- 1212
- Schicht der HeckscheibeLayer of the rear window
- 1313
- Schicht der HeckscheibeLayer of the rear window
- 1414
- Reflektorreflector
- 1515
- Hohlraumcavity
- 1616
- Leuchtflächenluminous areas
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