DE102013008433A1 - Flächige Vorrichtung zur Beleuchtung der Innenausstattung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung einer Baugruppe in der Innenausstattung eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung enthält einen flächigen Lichtleiter, der zumindest teilweise mit einer optischen Lackschicht bedeckt ist. Durch die flächige Ausprägung des Lichtleiters können größere Flächen leichter homogen ausgeleuchtet werden. Die optische Lackschicht schützt den Lichtleiter besonders an den Stellen, an denen eine Verschmutzung zu befürchten ist oder ein Kontakt mit weiteren Bauelementen geplant ist. Die optische Lackschicht hat einen definierten Brechungsindex und kontrolliert damit das Austreten von Lichtstahlen an der Oberfläche des Lichtleiters. Die Lackschicht ist über einen Kleber mit einem Abdeckelement aus Abstandsgewirke und Kaschierung verbunden. Damit wird eine mechanisch sichere Befestigung des Lichtleiters mit dem zu hinterleuchtenden Abdeckelement erreicht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft eine flächige Vorrichtung zur Beleuchtung einer Baugruppe, die in der Innenausstattung eines Fahrzeugs verbaut wird. Solche Vorrichtungen werden insbesondere in Fahrzeugen im Automobilbereich, in der Luftfahrt, im schienengebundenen Transport und in der Schifffahrt benötigt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es ist zum Beispiel aus der DE 10 2012 215 801 bekannt, Fahrzeuginnenräume mit Lichtleitern auszuleuchten. Der Lichtleiter dient hierbei entweder zur Erzeugung sichtbarer Lichtlinien oder einer indirekten Beleuchtung, die auch als Ambientebeleuchtung bezeichnet wird. Die Beleuchtung soll sehr gezielt an vorgegebenen Stellen erfolgen und keine Helligkeitsschwankungen aufweisen.
  • Das Prinzip der Lichtleitung in diesen Lichtleitern beruht auf einer Reflexion an der Grenzschicht zwischen Lichtleiter und Umgebung. Hat der Lichtleiter einen Brechungsindex von zum Beispiel 1,5 und ist von Luft mit einem Brechungsindex von 1,0 umgeben, dann findet die Totalreflexion am Übergang vom optisch dichteren hin zum optisch dünneren Medium, hier dem Medium Luft, statt.
  • In der Nutzung von Lichtleitern in Fahrzeugen kann es jedoch zu Verschmutzungen des Lichtleiters kommen oder von Kontakten des Lichtleiters mit umgebenden Materialien, die das Leuchtverhalten negativ beeinflussen. Besonders wenn der Lichtleiter zum Hinterleuchten von Baugruppen benutzt werden soll, sind Kontakte mit weiteren Materialien, oft durch Klebestoffe verbunden, nur mit erhöhten Kosten zu vermeiden.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine homogene Beleuchtung einer Baugruppe der Innenausstattung eines Fahrzeuges sicherzustellen, die die vorgenannten Nachteile überwindet.
  • Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen flächigen Lichtleiter, der zumindest teilweise mit einer optischen Lackschicht bedeckt ist. Durch die flächige Ausprägung des Lichtleiters können größere Fläche leichter homogen ausgeleuchtet werden. Die optische Lackschicht schützt den Lichtleiter besonders an den Stellen, an denen eine Verschmutzung zu befürchten ist oder ein Kontakt mit weiteren Baugruppen geplant ist. Die optische Lackschicht hat einen definierten Brechungsindex und kontrolliert damit das Austreten von Lichtstahlen an der Oberfläche des Lichtleiters.
  • Desweiteren ist die Lackschicht mit einer ersten Klebeschicht zumindest teilweise verbunden, die den Kontakt zu einem Abdeckelement herstellt. Damit wird eine mechanisch sichere Befestigung des Lichtleiters mit dem zu hinterleuchtenden Abdeckelement erreicht, die auf einer flächigen Struktur kaum aufträgt und beliebige Brechungsindizes aufweisen kann. Damit können herkömmliche Kleber für das Abdeckelement verwendet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Abdeckelement aus einem Abstandsgewirke und einer Kaschierung aus Leder oder Stoff, die mit einer zweiten Klebeschicht untereinander verbunden sind. Das Abstandsgewirke bewirkt einen angenehmen weichen haptischen Eindruck des Abdeckelements, auf das durch einen weiteren Kleber verbunden optisch ansprechende und wenn nötig sehr dünne Kaschierungen aufgebracht werden können. Durch die Lackschicht bestehen bei der Auswahl der Materialien des Abdeckelementes keine Beschränkungen, da sie das optische Reflexionsverhalten nicht beeinflussen können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichtleiter spritzgegossen oder spritzgeprägt. Diese Techniken ermöglichen eine einfache und kostengünstige Herstellung des flächigen Lichtleiters.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass bei einem Lichtleiter aus Polymethylmethacrylat (PMMA) die Lackschicht eine Brechzahl von kleiner 1,49 aufweist und bei Lichtleiter aus Polycarbonat (PC) die Lackschicht eine Brechzahl von kleiner 1,57 aufweist. Damit stehen durch PMMA und PC zwei günstige Lichtleitermaterialien und ein hinreichend große Auswahl von optischen Lacken zu Verfügung. Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung ist die Schichtdicke der Lackschicht grösser als 1 μm, um eine sichere Reflexion zu gewährleisten, vorzugsweise zwischen 8 und 12 μm um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Zu dicke Lackschichten neigen dazu, brüchig zu werden.
  • Bei der Auswahl der optischen Lackschicht ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung darauf zu achten, dass diese im Wesentlichen transparent ist, wobei die Transparenz im sichtbaren Spektralbereich (380–780 nm) ein möglichst wellenlängenunabhängiges Absorptionsspektrum aufweisen sollte, um keine Farbverfälschungen des abgestrahlten Lichts zu bewirken.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist die Lackschicht eine wellenlängenunabhängige Dämpfung auf. Somit können auch Lichteffekte benutzt werden, die nicht monochrom sind und eine mehrfarbige oder die Farbe wechselnde Beleuchtung unterstützen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichtleiter mit einer Oberflächenstruktur zum gleichmäßigen Auskoppeln von Licht versehen. Damit können auch großflächige Beleuchtungen erreicht werden, bei denen über die Länge des Lichtleiters eine Schwächung der Lichtleistung kompensiert wird und eine weitgehend homogene Lichtstärke gegeben ist. Vorzugsweise besteht die Oberflächenstruktur aus einer Vielzahl von punktförmigen Kerbungen. Diese Kerbungen sind leicht aufzubringen und beeinflussen die mechanische Festigkeit des Lichtleiters kaum. Vorzugsweise nehmen die punktförmigen Kerbungen ausgehend von einer Einkoppelstelle an Größe zu, so dass die größten Kerbungen am Ende des Lichtleiters aus der dann geringeren Lichtintensität eine im Vergleich zum Beginn des Lichtleiters ähnlich große Lichtmenge auskoppeln. Alternativ zu Kerbungen sind auch Streupartikel einsetzbar, um Licht auszukoppeln. Zum Beispiel kann PMMA von Evonik, Herstellerbezeichnung LD12, LD24, LD48, LD96 bzw. „Endlighten” auf den Lichtleiter aufgebracht werden.
  • Für eine kostengünstige Umsetzung werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Licht-Emittierende Dioden (LED) oder Laserdioden zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter benutzt. Vorzugsweise werden mehrere LED benutzt, die entlang einer Kante des Lichtleiters über eine Mehrzahl Einkoppelstellen das Licht der LED in den Lichtleiter einkoppeln. Es können einfarbige oder RGB LED zum Einsatz kommen.
  • Die Vorrichtung kommt bevorzugt in Fahrzeugtüren, Cockpit oder Mittelkonsolen zum Einsatz, an denen die optischen Effekte ohne Beeinträchtigung der Strassensicht durch den Fahrer gut wahrnehmbar sind.
  • Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt schematisch eine Draufsicht eines flächigen Lichtleiters mit Oberflächenstruktur und Einkoppelstellen.
  • 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit Lichtleiter und Abdeckteil.
  • 3 zeigt schematisch einen Schichtenaufbau der Vorrichtung.
  • 4 zeigt schematisch eine Innenausstattung eines Fahrzeugs mit der angebrachten Vorrichtung zur Beleuchtung.
  • 5 zeigt schematisch eine Baugruppe mit Beleuchtung.
  • 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur Beleuchtung.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
  • 1 zeigt schematisch einen flächigen Lichtleiter 3 für die Hinterleuchtung eines Türmittelfeldes von der Größe 500 mm × 200 mm. Zum Einkoppeln von Licht sind an einer Kante 13 fünf Licht-Emittierenden Dioden (Leuchtdioden, LED) 12 vorgesehen, die über Einkoppelstellen 11 in der Farbe veränderbares Licht einkoppeln. Die konkrete Anzahl von LED 12 und Einkoppelstellen 11 hängt von der Breite des Lichtleiters 3, der gewünschten maximalen Leuchtstärke und der Leuchtstärke der einzelnen LED 12 ab und kann entsprechend dimensioniert werden.
  • Der Lichtleiter 3 ist oberflächenbehandelt, um eine gleichmäßige und gerichtete Auskoppelung des Lichtes aus dem Lichtleiter 3 zu gewährleisten. In Richtung der Auskoppelung des Lichtes weist die Oberfläche Einkerbungen 10 auf, die von der Einkopplungsstelle an der Kante 13 zum Beginn des Lichtleiters 3 in einer Linie bis hin zum Abschluss des Lichtleiters 3 angeordnet sind. Dabei hat in dieser Aufreihung die erste Einkerbung 10a einen kleineren Durchmesser als die letzte Einkerbung 10b. Es sind hier jedoch auch andere Mittel einsetzbar, den relativen Anteil des ausgekoppelten Lichtes am Gesamtlicht, das die Auskoppelstelle passiert, so einzustellen, dass der Anteil zu Beginn des Lichtleiters 3 klein und zum Ende des Lichtleiters 3 groß ist.
  • 2 zeigt schematisch den Querschnitt der Vorrichtung mit dem Lichtleiter 3, in den über die Einkopplungsstelle 11 in einem Gehäuse 14 befindlichen RGB LED 12 Licht eingekoppelt wird. Auf dem Lichtleiter 3 ist ganzflächig eine optische Lackschicht 4 aufgebracht, auf der ein Abdeckelement 6 befestigt ist. Auf der dem Abdeckelement 6 abgewandten Seite, also gegenüber der Abstrahlungsrichtung des Lichtes, ist die Einkerbung 10 derart eingebracht, dass eine vom Durchmesser der Einkerbung 10 abhängige Lichtmenge ausgekoppelt wird und in Richtung Abdeckelement 6 abgestrahlt wird.
  • Auf der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters 3 ist eine Reflexionsschicht 15 angebracht. Die Reflexionsschicht 15 wirft an der die Auskopplungsstelle bildenden Einkerbung 10 in Richtung der Reflexionsschicht 15 gebrochenes Licht zurück zur Seite der Lichtauskopplung. Alternativ kann die Reflexionsschicht 15 auch durch einen optischen Lack gebildet werden, wobei die Reflexionswirkung eine geringere ist.
  • 3 zeigt einen schematischen Schichtenaufbau der Vorrichtung. Die Darstellung ist aufgesprengt, es bestehen keine Abstände zwischen den Schichten 8, 9, 7, 5, 4, 3, 15. Der Lichtleiter 3 wird auf der der Lichtauskopplung abgewandten Seite von einer Reflexionsschicht 15 bedeckt, währenddessen auf der Seite der Lichtauskopplung eine aus einem optischer Lack bestehende Lackschicht 4 aufgebracht ist. Die Schichtdicke des Lichtleiters 3 ist etwa 2 mm, die des optischen Lacks 10 μm. Die Lackschicht 4 muss zumindest 1 μm Dicke aufweisen, um eine ausreichende Reflexion zu gewährleisten, aus Verfahrens- und Toleranzgründen sind Schichtdicken von 8–12 μm vorteilhaft.
  • Der Brechungsindex der Lackschicht 4 ist auf den Lichtleiter 3 abgestimmt und muss kleiner sein, als der des Kunststoffs, aus dem der Lichtleiter 3 besteht. Wird Polymethylmethacrylat PMMA verwendet sollte die Brechzahl der Lackschicht 4 kleiner als 1,49 liegen. Wird Polycarbonat PC mit einer Brechzahl von ca. 1,57 als Lichtleiter 3 verwendet sollte die Brechzahl der Lackschicht 4 entsprechend kleiner als die konkrete Brechzahl des PC, also im Bereich bis 1,56 sein.
  • Die Lackschicht 4 bedeckt den Lichtleiter 3 auf der gesamten Oberfläche, inklusive der Schmalseiten (dies ist nicht unbedingt notwendig), jedoch nicht auf der Seite der Reflexionsschicht 15. Falls eine Reflexionsschicht 15 als Folie aufgeklebt werden soll, kann jedoch auch diese Seite lackiert werden. Alternativ bedeckt die Lackschicht 4 nur die Stellen des Lichtleiters 3, die sensibel für Verschmutzungen sind oder zur Befestigung des aus einem Abstandsgewirke 7 und einer Kaschierung 8 bestehenden Abdeckelements 6 benötigt werden. Das Abstandsgewirke 7 hat eine Dicke von wenigen Millimetern, um eine weiche, eindrückbare Oberfläche des Abdeckteils 6 zu erzeugen. Es ist auch ein Aufbau ohne Abstandsgewirke 7, d. h. hartkaschiert möglich. Die übrigen Schichtdicken sind wesentlich kleiner.
  • Die Verbindung zwischen Lackschicht 4 und Abstandsgewirke 7 wird durch eine Klebeschicht 5 bewirkt. Eine zweite Klebeschicht 9 verbindet Abstandsgewirke 7 und Kaschierschicht 8. Für eine robuste und Lufteinschlüsse vermeidende Verbindung werden die Klebeschichten 5 und 9 nahezu auf die gesamte Fläche der Schichten 4, 7 und 8 aufgebracht.
  • 4 zeigt eine Innenausstattung 1 eines Fahrzeugs mit der angebrachten Vorrichtung zur Beleuchtung. Der Lichtleiter 3 hat eine T-Struktur, wobei die orthogonal abstehenden Enden an den Schmalseiten des Lichtleiters 3 zum Festklemmen an der Innenausstattung 1 dienen und die Baugruppe 2 eines Kraftfahrzeugs hinterleuchtet. Durch Lackschicht und Klebeschicht getrennt (beide nicht dargestellt) schließt sich das Abstandgewirke 7 an, das wiederum fest durch eine nicht dargestellte zweite Klebeschicht mit der Kaschierschicht 8 verbunden ist. Der Lichtleiter 3 ist an den an den Schmalseiten angeordneten T-Enden leicht abgerundet, sodass diese Enden von der Kaschierschicht 8 umgeben werden können und sich die Vorrichtung ohne Sicht auf den Lichtleiter 3 in die Innenausstattung 1 einclipsen läßt. Die Baugruppe 2 ist ein Türmittelfeld, siehe 5. Die Baugruppe 2 kann ohne Zusatzwerkzeug in die Fahrzeugtür eingesetzt werden.
  • 5 zeigt dieselbe Vorrichtung vor dem Einbringen in die Baugruppe 2. Zum Innenraum des Fahrzeuges hin ist die Vorrichtung mit der Kaschierschicht 8 aus Leder oder Stoff bedeckt, so dass andere Materialien nicht sichtbar sind. Damit wird eine optisch ansprechende Oberfläche geschaffen. Die durch das darunterliegende Abstandgewirke 7 haptisch verbesserte Oberfläche ist zudem weich und elastisch eindrückbar. Die Vorrichtung kann leicht und ohne größeren Aufwand nachträglich in die Innenausstattung 1 eingebracht werden, so dass ein Nachrüsten mit einem hinterleuchteten Abdeckelement möglich wird.
  • 6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur Beleuchtung. In einem ersten Schritt 101 wird der flächige Lichtleiter 3 mittels Spritzguss oder Spritzprägen gefertigt. Nach dem Austrocknen wird in einem zweiten Schritt 102 die Oberfläche des Lichtleiters 3 mit einem optischen Lack 4 mittels Sprühen lackiert, der sodann austrocknet. In einem dritten Schritt 103 wird sodann ein Kleber 5 auf den optischen Lack 4 aufgesprüht und das Abstandsgewirke 7 aufgebracht. In einem vierten Schritt 104 wird anschließend ein zweiter Kleber 9 auf das Abstandgewirke 7 aufgesprüht und das Leder als Kaschierschicht 8 aufgebracht. In einem fünften Schritt 106 werden dann die LED 12 auf die Einkoppelstellen 11 aufgesteckt.
  • 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
    • DE 102012215801 [0002]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Beleuchtung einer Baugruppe (2) einer Innenausstattung (1) eines Fahrzeugs, mit einem flächigen Lichtleiter (3), mit einer den Lichtleiter (3) zumindest teilweise abdeckenden optischen Lackschicht (4), mit einer die Lackschicht (4) zumindest teilweise benetzenden ersten Klebeschicht (5), mit zumindest einem durch die Klebeschicht (5) mit der Lackschicht (4) verbundenen Abdeckelement (6).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (6) aus einem Abstandsgewirke (7) und einer Kaschierung (8) aus Leder oder Stoff besteht, die mit einer zweiten Klebeschicht (9) miteinander verbunden sind.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) spritzgegossen oder spritzgeprägt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) aus Polymethylmethacrylat besteht und die Lackschicht (4) eine Brechzahl von kleiner 1,49 aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) aus Polycarbonat besteht und die Lackschicht (4) eine Brechzahl von kleiner 1,57 aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (4) eine Dicke von > 1 μm, vorzugsweise zwischen 8 und 12 μm hat.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (4) im sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (4) eine wellenlängenunabhängige Dämpfung aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) mit einer Oberflächenstruktur (10) zum gleichmäßigen Auskoppeln von Licht versehen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (10) aus einer Vielzahl von punktförmigen Kerbungen (10a, 10b) oder Streupartikeln (10a, 10b) besteht.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Einkoppelstelle (11) abgehend die punktförmigen Kerbungen (10a, 10b) an Größe zunehmen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichteinkopplung in den Lichtleiter mittels LED (12) erfolgt.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Kante (13) des Lichtleiters (3) eine Mehrzahl Einkoppelstellen (11) angebracht sind, die mit jeweils zumindest einer LED (12) gekoppelt sind.
  14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenausstattung (1) eine Fahrzeugtür, ein Cockpit oder eine Mittelkonsole ist.
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