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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einkopplung von Licht in einen flächigen Lichtleiter, umfassend eine, eine Lichtquelle aufweisende Beleuchtungseinrichtung, welche in eine Ausnehmung des Lichtleiters eingreift sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
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Lichtleiter werden in der Fahrzeugtechnik häufig verendet. Beispielsweise werden sie benutzt, um punktförmige oder kleinflächige Bereiche, wie etwa Bedienelemente oder Instrumente zu beleuchten. Im Rahmen von Ambiente-Beleuchtungen werden die Lichtleiter zur großflächigen Abgabe von Licht verendet. Aufgrund des in einem Fahrzeug begrenzten Bauraums gibt es seit langem Bestrebungen, die entsprechende Beleuchtungsvorrichtung möglichst kompakt zu gestalten und eine möglichst hohe Lichtausbeute zu erreichen.
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Es ist ein flächiger Lichtleiter bekannt, bei welchem mittels mindestens einer in einer Beleuchtungseinrichtung angeordneten Lichtquelle Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Allerdings ist der Lichtleiter bei der Konzeption von flächigen Lichtleitern als beleuchtendes Bauteil in Form und Größe eingeschränkt. Bei zu langen Laufstrecken des Lichtes, Dickenänderungen oder Krümmungen des Lichtleiters geht viel Licht verloren. Dabei ist es mit einer seitlich im Lichtleiter angebrachten Lichtquelle nicht möglich, den Lichtleiter homogen leuchten zu lassen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer lokalen Lichtauskopplung durch das Einbringen von Lichtauskoppelstrukturen. Auch diese Auskoppelstrukturen müssen mit ausreichend Licht versorgt werden.
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Da flächige Lichtleiter oft an ihren Seitenkanten geklemmt, gesteckt, geklebt oder anders mit den sie umgebenden Bauteilen verbunden sind, ist eine Bauraumbeschaffung für LEDs im Randbereich sehr schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Einkopplung von Licht in einem flächigen Lichtleiter anzugeben, der einen verringerten Bauraum und/oder eine verbesserte Lichtausbeute des Lichtleiters ermöglicht.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einer Vorrichtung zur Einkopplung von Licht in einem flächigen Lichtleiter dadurch gelöst, dass die Ausnehmung zur Aufnahme der Beleuchtungseinrichtung annähernd mittig in einer dominierenden Fläche des flächigen Lichtleiters angeordnet ist, wobei die Lichtquelle das Licht innerhalb des Lichtleiters in dessen Längserstreckungsrichtung abstrahlt. Die Lichteinleitung inmitten der Fläche des flächigen Lichtleiters erlaubt eine geringere Beanspruchung von Bauraum, da sie nicht mehr an den Außenkanten des Lichtleiters angeordnet ist. Es ist auch ein großflächiges leuchtendes Bauteil als Lichtleiter vorstellbar, welches auch an gekrümmten Stellen ausreichend mit Licht versorgt wird. Lokale Leuchteffekte in großflächigen Bauteilen lassen sich einfach verwirklichen. Durch die Lichteinstrahlung in die Längsrichtung wird eine homogene Beleuchtung des Lichtleiters garantiert. Eine Abnahme des Lichtes entlang der Längserstreckung des Lichtleiters ist nur in geringem Maße möglich, so dass der flächige Lichtleiter als leuchtendes Bauteil auch größere Abmaße aufweisen kann.
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In einer Ausgestaltung weist die Beleuchtungseinrichtung quer zu ihrer Montagerichtung in dem Lichtleiter eine Öffnung auf, nahe welcher die Lichtquelle angeordnet ist. Durch die dezentrale Anordnung der Lichtquelle in der Beleuchtungseinrichtung wird bei dem Einsetzen der Beleuchtungseinrichtung in den Lichtleiter weniger Bauraum benötigt, um die Lichtquelle vollständig in den Lichtleiter einzuführen.
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In einer Ausführungsform sitzt die Lichtquelle auf einem, dem Lichtleiter zugewandten Boden der Beleuchtungseinrichtung auf. Dies stellt eine besonders platzsparende Ausführung innerhalb des Lichtleiters dar. In einer weiteren Ausführungsform kann die Lichtquelle entweder direkt hinter der Öffnung der Beleuchtungseinrichtung oder entfernt von der Öffnung an dem Boden arretiert sein. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Öffnung ohne Abdeckung versehen ist. Damit wird sichergestellt, dass das gesamte Licht von der Lichtquelle in den Lichtleiter eintritt. In einer Alternative ist es aber auch vorstellbar, dass die Öffnung mit einer transparenten lichtdurchlässigen Abdeckung versehen ist, während die die Öffnung umgebenden Wände der Beleuchtungseinrichtung lichtundurchlässig sind.
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In einer Variante ist der Boden der Beleuchtungseinrichtung auf einer, der Lichtquelle abgewandten Seite mit einer Lichtabschirmung versehen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Licht nicht in unerwünschte Richtung aus der Beleuchtungseinrichtung austreten kann.
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Um eine gezielte Richtung des abgestrahlten Lichtes der Lichtquelle einzustellen, ist der Lichtquelle in Abstrahlrichtung ein Strahlformungselement vorgelagert.
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Bei einer besonders einfach montierbaren Vorrichtung ist die Beleuchtungseinrichtung als Steckeinrichtung ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steckeinrichtung formschlüssig mit der Ausnehmung des Lichtleiters verbunden. In einer weiteren Ausführung kann der Formschluss zusätzlich durch einen Kraft- und/oder Stoffschluss unterstützt werden, so dass beim Verbau der Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug die Beleuchtungseinrichtung einen festen Halt in dem Lichtleiter findet. In einer Alternative ist die Beleuchtungseinrichtung integraler Bestandteil eines Zierteiles.
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In einer Variante weist der Lichtleiter auf seiner dominierenden Seite im Bereich der Ausnehmung eine aufgedickte Wandstärke auf. Mittels dieser Aufdickung wird sichergestellt, dass auch das gesamte Licht, welches von der Lichtquelle abgegeben wird, in den Lichtleiter abgestrahlt wird. Die, durch diese lokale Aufdickung erreichte Erhöhung der Wandstärke des Lichtleiters entspricht dabei einer Materialdicke, die zur Einfassung der gesamten Lichtquelle notwendig ist.
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Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung als Sackloch ausgebildet, wobei die stetig unterhalb der Ausnehmung verlaufende Wandstärke des Lichtleiters außenseitig eine Deckschicht, vorzugsweise ein Dekor aufweist. Mittels dieser Deckschicht werden Abzeichnungen der Beleuchtungseinrichtung im Lichtleiter kaschiert.
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In einer Alternative ist das Dekor auf einer Folie angeordnet, welche einen kleineren Brechungsindex aufweist als der Lichtleiter. Damit wird gewährleistet, dass das von der Lichtquelle in den Lichtleiter ausgestrahlte Licht auch zuverlässig innerhalb des Lichtleiters transportiert wird.
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In einer Ausgestaltung ist im Bereich der Einkopplung des, von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes eine lokale Maskierung im Lichtleiter vorhanden. Eine solche lokale Maskierung reduziert Stellen mit zu hoher Leuchtdichte, wodurch Hotspots unterbunden werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend eine Vorrichtung zur Einkopplung von Licht in einem flächigen Lichtleiter. Die Vorrichtung ist dabei durch mindestens ein, in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Merkmal charakterisiert.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Einkopplung von Licht in einen flächigen Lichtleiter. Bei diesem Verfahren wird eine Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung gemeinsam mit einem Zierteil in einem Kunststoff-Spritzgußvorgang hergestellt und anschließend wird die Beleuchtungseinrichtung mit einer Ausnehmung eines Lichtleiters verbunden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung ist ein Spritzgussverfahren, welches eine wirtschaftliche Herstellung der geforderten Geometrien ermöglicht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines Cockpits eines erfindungsgemäße Kraftfahrzeuges,
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2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 Ausführungsbeispiele zur Anordnung der Lichtquelle in der Beleuchtungseinrichtung der Vorrichtung gemäß 2,
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4 ein Ausführungsbeispiel für eine von einem Lichtleiter beleuchtete Zierleiste in dem Cockpit des Kraftfahrzeugs gemäß 1,
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5 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 2 in der Zierleiste gemäß 4.
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In 1 ist ein Cockpit 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, dessen Ambiente-Beleuchtung oder auch gezielte Beleuchtung von Anzeigen und Bedienelementen über ein flächiges Zierteil 3 ermöglicht wird. Dieses Zierteil 3 wird dabei durch eine, hinter dem Zierteil 3 angeordnete Vorrichtung 5, welche in 2 dargestellt ist, beleuchtet. Diese Vorrichtung 5 umfasst eine Lichtquelle 7, die auf einer Platine 9 angeordnet ist. Die Platine 9 ist in einen, als Beleuchtungseinrichtung ausgebildeten Stecker 11 eingeführt, welcher wiederum in einen Lichtleiter 13 eingesetzt wird. Der als Beleuchtungseinrichtung ausgebildete Stecker 11 wird in eine Ausnehmung 15 des Lichtleiters 13 eingesetzt, welche annähernd mittig in einer dominierenden, großflächigen Seite des Lichtleiters 13 ausgebildet ist. Der Stecker 11 weist dabei mindestens ein Rastelement 17 auf, das in ein Gegenstück 19 der Ausnehmung 15 eingreift, so dass der Stecker 11 form- und kraftschlüssig am Lichtleiter 13 gehalten wird. Die Beleuchtungseinrichtung ist dabei nicht auf die Form eines Steckers 11 beschränkt, sondern kann auch als quaderförmiges Element in die Ausnehmung 15 eingeklebt werden.
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3 zeigt drei mögliche Ausführungsbeispiele der Anordnung der Lichtquelle 7, in dem als Beleuchtungseinrichtung genutzten Stecker 11. Um Bauraum einzusparen, sitzt die Lichtquelle 7 am Boden 21 des Steckers 11 auf. Der Stecker 11 weist dabei dezentral eine Öffnung 23 auf, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Bodens 21 des Steckers 11 verläuft. Gemäß 3a ist die Lichtquelle 7 direkt in oder hinter der Öffnung 23 angeordnet, wodurch das von der Lichtquelle 7 ausgestrahlte Licht 25 aufgrund der in 2 gezeigten Anordnung mittig in den Lichtleiter 13 eingeleitet wird und somit eine homogene Beleuchtung des Lichtleiters 13 ermöglicht. In 3b ist die Lichtquelle 7 im Inneren des Steckers 11 ebenfalls auf dessen Boden 21, aber beabstandet zu der Öffnung 23, angeordnet. Zwischen der Öffnung 23 und der Lichtquelle 7 ist ein Strahlformungselement 27 positioniert. Dadurch wird die Lichtleistung gezielt in den Lichtleiter 13 fokussiert.
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Bei dem in 3c dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die Lichtquelle 7 am Boden 21 des Steckers 11 in dessen Innenraum auf und strahlt das Licht 25 durch die Öffnung 23 in den Lichtleiter 13 aus. Die Öffnung 23 dient dabei zur Strahlfokussierung.
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Außenseitig ist der Boden 21 des Steckers 11 mit einem Abschirmelement 29 in Form einer Folie beschichtet, so dass das von der Lichtquelle 7 erzeugte Licht 25 nicht an unbeabsichtigten Stellen aus dem Stecker 11 austreten kann.
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In 4 ist der Lichtleiter 13 mit der Ausnehmung 15 dargestellt. Der Lichtleiter 13 weist im Bereich der Ausnehmung 15 eine aufgedickte Wandstärke 31 auf, so dass die Öffnung 23, durch welche das Licht 25 aus dem Stecker 11 in den Innenraum des Lichtleiters 13 austritt, vollständig von dem Lichtleiter 13 eingeschlossen ist. Die Ausnehmung 15 ist als Sackloch ausgebildet, wobei sich unterhalb des Sackloches eine Restwandstärke 33 des Lichtleiters 13 ergibt. Die unterhalb der Ausnehmung 15 sich ausbreitende Restwandstärke 33 weist einen stetigen Verlauf auf. Diese Restwandstärke 33 ist so zu wählen, dass Abzeichnungen des Steckers 11 an der Außenseite des Lichtleiters 13 vermieden werden. Dies kann aber auch durch eine Deckschicht 35, z. B. einer hinterspritzten Folie, unterstützt werden. Die Deckschicht 35 kann als aufkaschiertes Dekor oder aufkaschiertes Furnier auf den flächigen Lichtleiter 13 ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall wird der Stecker 11 gemeinsam mit der Zierleiste 3 in einem Schritt eines Kunststoff-Spritz-Prozesses hergestellt, so dass der Stecker 11 integraler Bestandteil der Zierleiste 3 ist. Dies vereinfacht die Montage, da de Lichtleiter 13 bloß noch mit der Ausnehmung 15 auf die Zierleiste 3 aufgedrückt werden muss.
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5 zeigt einen möglichen Schnitt A-A durch das Zierteil 3 mit angestrebtem Leuchtbereich, in diesem Fall zur Beleuchtung von Anzeigeelementen 37 bzw. zur Umleuchtung von Luftaustrittsdüsen. Die lokal aufgedickte Wandstärke 31 des Lichtleiters 13 im Bereich des Lichtaustritts ist dabei deutlich gegenüber einer Grundwandstärke 39 zu unterscheiden. Unterhalb des austretenden Lichtes 25 ist eine lokale Maskierung 41 vorgesehen, um Stellen mit zu hoher Leuchtdichte zu verkleiden. Eine solche Maskierung 41 kann mit vielfältigen Methoden in den Lichtleiter 13 eingebracht werden, z. B. drucktechnisch auf den Lichtleiter 13 oder rückseitig auf dem Dekor des Lichtleiters 13 angeordnet sein.
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Bei der beschriebenen Lösung wird das Licht nicht an der Außenkante oder den Außenkanten eines flächigen Lichtleiters 13 eingeleitet, sondern mittig, was zu einer homogenen Ausleuchtung des Lichtleiters 13 führt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung ist Spritzgussverfahren, welches eine wirtschaftliche Herstellung der geforderten Geometrien ermöglicht. Dies ist insbesondere in Kombination mit Folien, welche dekorative und/oder funktionale lichtdurchlässige oder -undurchlässige Eigenschaften aufweisen, von besonderer Bedeutung.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Zierteil/Zierleiste
- 5
- Vorrichtung
- 7
- Lichtquelle
- 9
- Platine
- 11
- Stecker
- 13
- Lichtleiter
- 15
- Ausnehmung
- 17
- Rastelement
- 19
- Gegenstück
- 21
- Boden
- 23
- Öffnung
- 25
- Licht
- 27
- Strahlformungselement
- 29
- Abschirmelement
- 31
- aufgedickte Wandstärke
- 33
- Restwandstärke
- 35
- Deckschicht
- 37
- Anzeigeelement
- 39
- Grundwandstärke
- 41
- lokale Maskierung
