DE102012014622A1 - Lighting device for motor vehicle, has base body with two sections of different composition, where sections of different optical polarity, particularly scattering- or absorption property, are connected to each other in firm manner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung.The invention relates to a lighting device, a method for producing the lighting device and a motor vehicle with at least one such lighting device.
Im Kraftfahrzeugbau werden sowohl im Interieur- als auch im Exterieurdesign immer komplexere Geometrien verwendet. Exterieur betrifft dies etwa die Front- und Heckbeleuchtung, im Interieur die Bedienkonsole, die Türverkleidungen oder zu beleuchtende Elemente im Bereich des Dachhimmels. Oft ist der Einsatz klassischer Beleuchtungseinrichtungen mit Lichtquelle, Reflektor und Gehäuse durch die komplexe Gestaltung derartiger Elemente nur noch eingeschränkt möglich. Ein begrenzter Bauraum erfordert zur Beleuchtung mitunter Beleuchtungseinrichtungen mit Funktionstrennung, d. h. der Trennung von Lichterzeugung, Lichtleitung und Lichtauskopplung. Derartige Beleuchtungseinrichtungen sind seit längerem bekannt; so etwa die Kombination einer Lichtquelle mit einer Lichtleitfaser und einer Auskoppeloptik. Diese Beleuchtungseinrichtungen sind aber meist mehrteilig und daher aufwändig in Herstellung und Montage. Wünschenswert sind aber derartige Beleuchtungseinrichtungen um gerade dem Verlangen nach einem ansprechenden Fahrzeuginnenraumambiente zu genügen.In automotive engineering, more and more complex geometries are used both in interior design and in exterior design. Exterior concerns this, for example, the front and rear lights, in the interior of the control panel, the door panels or elements to be illuminated in the area of the headliner. Often the use of classic lighting equipment with light source, reflector and housing by the complex design of such elements is only possible to a limited extent. A limited space sometimes requires illumination devices with function separation for lighting, d. H. the separation of light generation, light conduction and light extraction. Such lighting devices have been known for a long time; such as the combination of a light source with an optical fiber and a coupling optics. But these lighting devices are usually multi-part and therefore expensive to manufacture and assembly. However, such lighting devices are desirable to just satisfy the desire for a pleasing vehicle interior ambience.
Durch funktionsgetrennte Beleuchtungseinrichtungen, die wenig Bauraum in Anspruch nehmen, kann der Bedienkomfort im Interieur des Kraftfahrzeugs erhöht werden, beispielsweise dadurch, dass bestimmte Bedienelemente in unterschiedlichen Farben oder Beleuchtungsstärken in Abhängigkeit einer Fahrsituation ausgeleuchtet werden. Derartige Beleuchtungseinrichtungen werden im Kraftfahrzeugbau aus ökonomischen Gründen noch kaum verwendet. Kosten treibend sind dabei vor allem die Fertigung und Montage der mehreren Komponenten, die für eine solche funktionsgetrennte Beleuchtungseinrichtung erforderlich sind.By function-separated lighting devices that take up little space, the ease of use in the interior of the motor vehicle can be increased, for example, the fact that certain controls in different colors or illuminance levels are illuminated depending on a driving situation. Such lighting devices are hardly used in motor vehicle construction for economic reasons. In particular, the production and assembly of the several components that are required for such a function-separated lighting device are driving costs.
Für die Fertigung mehrteiliger Bauteile an sich werden im Stand der Technik bereits Mehrkomponentenspritzgussverfahren eingesetzt, die es erlauben, Bauteile aus mehreren unterschiedlichen Werkstoffen, etwa Kunststoffen, in einem Schritt und mit stofflichem Zusammenhalt zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen.Multi-component injection molding processes are already used in the prior art for the production of multi-part components, which make it possible to produce components of a plurality of different materials, such as plastics, in one step and with material cohesion between the different materials.
So beschreibt die
Bei anderen Mehrkomponentenspritzgussverfahren werden die unterschiedlichen Materialien sequenziell eingespritzt, was zwischen den Materialien eine Grenzfläche mit ungünstigen optischen, thermischen oder mechanischen Eigenschaften ergibt.In other multi-component injection molding processes, the different materials are injected sequentially, resulting in an interface between the materials having unfavorable optical, thermal or mechanical properties.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die sich gut in kleine Bauräume integrieren lässt und dabei günstig herstellbar und mit geringem Aufwand montierbar ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an improved lighting device that can be easily integrated into small installation spaces while being inexpensive to produce and can be mounted with little effort.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zur Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.This object is achieved by a lighting device having the features of
Ferner ergibt sich die Aufgabe, ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das ein verbessertes Lichtambiente aufweist.Furthermore, the task results to create a motor vehicle having an improved lighting ambience.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.This object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 10.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung weist einen Grundkörper und zumindest eine Lichtquelle auf. Die Lichtquelle ist lichtleitend mit dem Grundkörper verbunden. Der Grundkörper verfügt über mindestens zwei Bereiche, die sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Er ist somit einteilig und erfordert dennoch keinen Montageschritt. Ferner unterscheiden sich die zumindest zwei Bereiche in zumindest einer optischen Eigenschaft und sind vorteilhaft stoffschlüssig miteinander verbunden, so dass vorteilhaft an den Grenzflächen der zwei oder auch mehr Bereiche keine ungewünschten optischen Phänomene wie Streuung oder Reflexion auftreten.A first embodiment of the lighting device according to the invention has a main body and at least one light source. The light source is light-conducting connected to the base body. The body has at least two areas that differ in their composition. It is thus one-piece and still requires no assembly step. Furthermore, the at least two regions differ in at least one optical property and are advantageously connected to one another in a materially bonded manner, so that advantageously no undesired optical phenomena such as scattering or reflection occur at the boundary surfaces of the two or more regions.
Einer der zwei oder mehr Bereiche kann eine lichtleitende- der andere oder die anderen können eine lichtauskoppelnde Funktion haben.One of the two or more regions may have one photoconductive or the other may have a light-outcoupling function.
Der Grundkörper kann erfindungsgemäß durchaus eine komplexe Geometrie aufweisen, was durch das erfindungsgemäße Mehrkomponentenspritzgussverfahren möglich wird. Er kann auch plattenförmig oder stabförmig sein, oder eine dreidimensional beliebige Form haben; also ein „Volumenkörper” sein. Für die Fertigungsökonomie ist es günstig, wenn der Volumenkörper eine räumliche Ausdehnung hat, die in allen Raumrichtungen in etwa gleich ist.According to the invention, the main body may well have a complex geometry, which is made possible by the multi-component injection molding method according to the invention. It may also be plate-shaped or rod-shaped, or have a three-dimensional arbitrary shape; So be a "solid". For the production economy, it is favorable if the volume body is a spatial Expansion, which is approximately the same in all spatial directions.
Des Weiteren kann die optische Eigenschaft, die die zwei oder mehr Bereiche des Grundkörpers unterscheidet, eine Streuungseigenschaft und zusätzlich oder alternativ eine Absorptionseigenschaft sein.Further, the optical characteristic which discriminates the two or more regions of the body may be a scattering property and additionally or alternatively an absorbing property.
Erfindungsgemäß kann der Licht auskoppelnde Bereich etwa Licht einer bestimmten Farbe mit einer bestimmten Lichtintensität auskoppeln.According to the invention, the light-coupling-out region can for example decouple light of a specific color with a specific light intensity.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug verfügt über eine solche erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung: Dies ermöglicht etwa, Bedienelemente in der Bedienkonsole eines Kraftfahrzeugs in unterschiedlichen Farben beziehungsweise mit unterschiedlichen Lichtstärken auszuleuchten. So kann die Beleuchtung etwa auf eine vorliegende Fahrsituation angepasst werden, um den Fahrer in einer potenziellen Gefahrensituation gezielt auf einzelne oder mehrere entsprechend beleuchtete Bedienelemente aufmerksam zu machen.An inventive motor vehicle has such a lighting device according to the invention: This makes it possible, for example, to illuminate operating elements in the control console of a motor vehicle in different colors or with different light intensities. For example, the lighting can be adapted to a present driving situation in order to draw the driver's attention to individual or several correspondingly illuminated operating elements in a potential dangerous situation.
Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in der Front- oder Heckbeleuchtung ermöglicht es, die dort eingesetzten Beleuchtungselemente, die sonst mehrteilig sind, einteilig auszuführen. So ist es etwa möglich, die Heckbeleuchtung, bei der Licht in unterschiedlichen Farben für den Fahrtrichtungsanzeiger, das Bremslicht oder die Kennzeichenbeleuchtung benötigt wird, als eine Einheit herzustellen und einzusetzen. Dies verringert die Herstell- bzw. Montagekosten erheblich.The use of a lighting device according to the invention in the front or rear lighting makes it possible to implement the lighting elements used there, which are otherwise multi-part, in one piece. It is possible, for example, to manufacture and use the rear lighting, which requires light in different colors for the direction indicator, the brake light or the license plate light, as a unit. This significantly reduces the manufacturing or assembly costs.
Die unterschiedlichen Streuungseigenschaften der zumindest zwei Bereiche der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung lassen sich etwa durch Zugabe von Streupartikeln in unterschiedlichen Füllgraden zu einem Basismaterial erreichen. Als Basismaterial kommt dabei vorzugsweise ein transparentes Basismaterial zum Einsatz, während die zugesetzten Streupartikel das Licht streuen. Die Streupartikel können dahingehend ausgewählt werden, dass sich eine gute Streuwirkung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (Wellenlängen 400 nm bis 750 nm) ergibt. Je nach Beleuchtungsanwendung kann es sich bei den Streupartikeln um herkömmliche Partikel oder um Nanopartikel handeln.The different scattering properties of the at least two regions of the illumination device according to the invention can be achieved, for example, by adding scattering particles in different degrees of filling to form a base material. The base material used is preferably a transparent base material, while the added scattering particles scatter the light. The scattering particles can be selected to give a good scattering effect in the wavelength range of visible light (wavelengths 400 nm to 750 nm). Depending on the lighting application, the scattering particles may be conventional particles or nanoparticles.
Bei einem transparenten Bereich des Grundkörpers beträgt der Füllgrad Null, also ein Anteil von 0% Streupartikeln, während sich Bereiche mit Streuwirkung durch Partikelzugabe von etwa 0 bis 80 Vol-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des entsprechenden Basismaterials erzeugen lassen. Die Intensität der erzeugten Streuwirkung und damit die Lichtstärke des ausgekoppelten Lichts hängen dabei vom Füllgrad ab. Es ist demnach erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, einen Grundkörper zu schaffen, der die Lichtauskopplung mit unterschiedlichen Lichtstärken erlaubt.In the case of a transparent region of the main body, the degree of filling is zero, that is to say a proportion of 0% scattering particles, while regions with scattering effect can be produced by adding particles of about 0 to 80% by volume, based on the total volume of the corresponding base material. The intensity of the generated scattering effect and thus the light intensity of the coupled-out light depend on the degree of filling. It is therefore advantageously possible according to the invention to provide a base body which allows the light extraction with different light intensities.
Als Streupartikel kommen etwa keramische Partikel wie Aluminiumoxidpartikel, Magnesiumoxidpartikel oder Titandioxidpartikel in Frage. Es können aber auch metallische Partikel, Polymerpartikel, Karbonpartikel, Glaspartikel oder Fasern verwendet werden. Keramische Partikel sind vorteilhaft, da deren Oberfläche meist vorteilhafte Streuungseigenschaften im Sinne diffuser Lichtstreuung aufweist, während metallische Partikel aufgrund eines hohen Reflexionsgrades nur unter bestimmten Randbedingungen beziehungsweise in speziellen Oberflächenbehandlungszuständen geeignet sind. Dasselbe gilt für Glaspartikel, bei denen durch geeignete Oberflächenbehandlungsverfahren ein gutmütiges diffuses Streuverhalten eingestellt werden kann.Suitable scattering particles are, for example, ceramic particles such as aluminum oxide particles, magnesium oxide particles or titanium dioxide particles. However, it is also possible to use metallic particles, polymer particles, carbon particles, glass particles or fibers. Ceramic particles are advantageous since their surface usually has advantageous scattering properties in terms of diffuse light scattering, while metallic particles are only suitable under certain boundary conditions or in special surface treatment states due to a high degree of reflection. The same applies to glass particles in which a good-natured diffuse scattering behavior can be set by means of suitable surface treatment methods.
Als Basismaterial für den Grundkörper einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann ein Polymer, wie etwa Polycarbonat, Polystyrol oder Polymethylmetacrylat, ein Glas, eine Keramik oder eine Glaskeramik verwendet werden. Hierbei ist die Verwendung von Basismaterialien hoher Transparenz besonders vorteilhaft, da dadurch der Grundkörper im unbeleuchteten Zustand vollständig transparent beziehungsweise klar erscheint. Im beleuchteten Zustand sind dann nur jene Stellen erleuchtet, die mit Streupartikeln versetzt sind, was bei Verwendung eines Basismaterials mit zu hoher Restopazität nicht gegeben wäre. Das Basismaterial kann in Abhängigkeit der jeweiligen Einsatzrandbedingungen für die Beleuchtungsvorrichtung gewählt werden. Dabei spielen etwa auch mechanische Eigenschaften des Basismaterials, wie dessen Festigkeit und Härte beziehungsweise Kratzbeständigkeit, eine Rolle.As a base material for the base body of a lighting device according to the present invention, a polymer such as polycarbonate, polystyrene or polymethyl methacrylate, a glass, a ceramic or a glass-ceramic may be used. In this case, the use of base materials of high transparency is particularly advantageous, since the base body in the unlit state appears completely transparent or clear. In the illuminated state, only those areas are illuminated which are mixed with scattering particles, which would not be the case when using a base material with too high a residual opacity. The base material can be selected as a function of the respective application boundary conditions for the lighting device. For example, mechanical properties of the base material, such as its strength and hardness or scratch resistance, also play a role.
Darüber hinaus kann der Grundkörper einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mindestens drei Bereiche aufweisen, wobei sich mindestens zwei der zumindest drei Bereiche in mindestens einer optischen Eigenschaft unterscheiden. Demnach können im Fall von drei im Grundkörper vorliegenden Bereichen zwei dieser Bereiche die gleichen optischen Eigenschaften aufweisen oder sich alle drei Bereiche in zumindest einer optischen Eigenschaft unterscheiden. So kann der erste Bereich beispielsweise transparent sein, der zweite Bereich etwa eine Streueigenschaft aufweisen und der dritte Bereich etwa eine Absorptionseigenschaft. Benachbart angeordnete Bereiche des Grundkörpers können auch alternierend gleiche optische Eigenschaften besitzen, so dass beispielsweise ein transparenter Bereich an einen Bereich mit Streueigenschaften angrenzt und dieser wiederum an einen transparenten Bereich. Die Bereiche können aneinander angrenzen oder ineinander eingebettet sein, beides ganz oder teilweise.In addition, the main body of a lighting device according to the invention may have at least three regions, wherein at least two of the at least three regions differ in at least one optical property. Accordingly, in the case of three areas present in the main body, two of these areas may have the same optical properties or all three areas may differ in at least one optical property. For example, the first region may be transparent, the second region may have a scattering property and the third region may have an absorption property, for example. Adjacent areas of the base body can also have the same optical properties alternately, so that, for example, a transparent area adjoins an area with scattering properties, and this in turn adjoins a transparent area. The areas can be together be adjacent or embedded in each other, both in whole or in part.
Ferner kann die zumindest eine Lichtquelle wahlweise außen an dem Grundkörper oder zumindest partiell innerhalb des Grundkörpers angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine große Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung. Die Anordnung der Lichtquellen innerhalb des Grundkörpers ermöglicht es auch sehr großvolumige Gegenstände homogen auszuleuchten. Durch die Anordnung mehrerer Lichtquellen in einem großvolumigen Körper, mit unter Umständen komplexer dreidimensionaler Struktur, ist es möglich den Körper nur partiell auszuleuchten oder mit mehreren Lichtquellen mit unterschiedlichen Eigenschaften auszuleuchten.Furthermore, the at least one light source can optionally be arranged on the outside of the base body or at least partially inside the base body. This results in a large variety of possible applications for the lighting device according to the invention. The arrangement of the light sources within the body makes it possible to illuminate very bulky objects homogeneous. By arranging several light sources in a bulky body, with possibly complex three-dimensional structure, it is possible to illuminate the body only partially or illuminate with multiple light sources with different properties.
Die Anordnung der Lichtquellen außerhalb des Grundkörpers ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn es sich beim Grundkörper etwa um einen sehr flachen, plattenförmigen Körper, der auch in sehr engen Bauräumen einsetzbar ist, handelt.The arrangement of the light sources outside of the base body is advantageous, for example, when the base body is, for example, a very flat, plate-shaped body which can also be used in very narrow installation spaces.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung basiert auf einem Mehrkomponentenspritzgussverfahren. Es umfasst die Schritte:
- – Ausführen eines Mehrkomponentenspritzgussverfahrens unter Bereitstellen und Aufschmelzen zumindest zweier Materialien in getrennten Aufschmelzvorrichtungen, und simultan Einspritzen der zumindest zwei Materialien eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs, dadurch
- – Ausbilden des Grundkörpers mit zumindest zwei Bereichen unterschiedlicher Zusammensetzung in stoffschlüssiger Verbindung,
- – Bereitstellen und lichtleitend Verbinden mindestens einer Lichtquelle mit dem Grundkörper.
- Performing a multi-component injection molding process by providing and fusing at least two materials in separate reflow devices, and simultaneously injecting the at least two materials into a cavity of an injection molding tool
- Forming the base body with at least two regions of different composition in a materially bonded connection,
- - Provide and light-conducting connecting at least one light source to the base body.
Durch das Mehrkomponentenspritzgussverfahren lässt sich ein Grundkörper aus nahezu beliebig vielen Bereichen unterschiedlicher Zusammensetzung in einem einzelnen Schritt herstellen, was dessen Herstellung kostengünstig macht. Durch das simultane Einspritzen der aufgeschmolzenen Materialien in Kavitäten eines Spritzgusswerkzeugs ergibt sich zwischen den unterschiedlichen Materialien eine stoffschlüssige Verbindung, so dass zwischen den Bereichen unterschiedlicher Zusammensetzung keine Grenzflächen mit unerwünschten Eigenschaften wie Reflexion und/oder Streuung oder nachteiligen thermische Eigenschaften wie Wärmeübergangswiderständen durch in der Grenzfläche vorliegende Oberflächenrauigkeiten entstehen.By means of the multi-component injection molding process, it is possible to produce a basic body from virtually any number of regions of different composition in a single step, which makes its production cost-effective. The simultaneous injection of the molten materials into cavities of an injection molding tool results in a material bond between the different materials, so that there are no boundary surfaces with undesirable properties such as reflection and / or scattering or disadvantageous thermal properties such as heat transfer resistance in the interface between the regions of different composition Surface roughness arises.
Ferner ist es mit dem Mehrkomponentenspritzgussverfahren möglich, dass ein lichtauskoppelnder Bereich vollständig von einem lichtleitenden Bereich umschlossen wird.Further, with the multi-component injection molding method, it is possible that a light-outcoupling region is completely enclosed by a photoconductive region.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann im Kraftfahrzeug beispielsweise in der Front- oder Heckbeleuchtung eingesetzt werden oder zur Beleuchtung von Interieurkomponenten verwendet werden. So eignet sich die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung etwa zur Ausleuchtung des Kombiinstruments, der Bedienkonsole und zur Ausleuchtung von sonstigen Bedienelementen, die nicht in der Bedienkonsole angeordnet sind. Darüber hinaus ist es möglich eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Fußraumes oder des Dachhimmels einzusetzen, wobei die Beleuchtungsspezifikationen im Hinblick auf Farbe und Lichtintensität frei angepasst werden können.An inventive motor vehicle is equipped with at least one lighting device according to the invention. The lighting device according to the invention can be used in the motor vehicle, for example, in the front or rear lights or used to illuminate interior components. Thus, the lighting device according to the invention is suitable for example for illuminating the instrument cluster, the control panel and for illuminating other controls that are not located in the control panel. Moreover, it is possible to use a lighting device according to the invention for illuminating the footwell or the headliner, wherein the lighting specifications with regard to color and light intensity can be adjusted freely.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to facilitate understanding of the subject matter. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.
Dabei zeigen:Showing:
Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist etwa zur Beleuchtung von Bedienelementen in der Bedienkonsole eines Kraftfahrzeugs einsetzbar.Such a lighting device can be used for example for illuminating control elements in the control console of a motor vehicle.
Vorliegend könnte – figurativ nicht zu erkennen – der erste Bereich
Es ist jedoch auch möglich, dass sich der zweite Bereich
Der Gegenstand aus
Grundsätzlich kann die Dicke des Grundkörpers
Der dargestellte Grundkörper
Bei der in
Dies ist vorteilhaft, da hier keine separate Auskoppeloptik nötig ist.This is advantageous, since no separate coupling-out optics is necessary here.
Eine Beleuchtungsvorrichtung wie die in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10106458 A1 [0005] DE 10106458 A1 [0005]
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