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Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur Raumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug. Eine Raumbeleuchtung, auch Ambiente-Beleuchtung genannt, wird in Kraftfahrzeugen verwendet, um den Insassen bei Dunkelheit die Orientierung im Kraftfahrzeug zu erleichtern. Dabei werden in der Regel eine Beleuchtung mit geringer Lichtintensität und/oder eine indirekte Beleuchtung verwendet, um die Umgebung des Fahrers wie Bereiche der Türverkleidung, der Mittelkonsole oder des Armaturenbretts zu erhellen. Ziel dabei ist, dem Fahrer eine visuelle Orientierungshilfe zu geben, ohne dass der Fahrer durch die Lichtquelle selbst oder das durch eine Fahrzeugkabinenoberfläche reflektierte Licht geblendet werden könnte. Dies wird in der Regel durch eine indirekte Beleuchtung gelöst. Beispielsweise ist die Raumbeleuchtung vorgesehen, den Fußraum der Fahrzeugkabine zu beleuchten. Bevorzugt wird die Raumbeleuchtung verwendet, dem Fahrer das Auffinden von Bedienelementen zu erleichtern oder wichtige Bedienbereiche, wie die Mittelkonsole, zu erhellen. Gleichzeitig besteht Bedarf, diese Lichtquelle möglichst neutral oder mittels eines Dekors zu verstecken. Gleichzeitig wird im Fahrzeugbau generell eine hohe Integrationsdichte angestrebt, um Bauraum und Gewicht insbesondere zum Zwecke der Energieeinsparung zu verringern.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der eine Leuchte zur Raumbeleuchtung bereitgestellt wird, die eine indirekte Beleuchtung ermöglicht, gleichzeitig eine verbesserte Integrationsdichte aufweist und eine flexible Gestaltung ihrer äußeren Erscheinung gestattet. Diese Aufgabe wird durch eine Leuchte gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur Raumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug, welche einen Schichtaufbau mit einer oberen Schicht und einer unteren Schicht aufweist, die aneinander angrenzend unter Ausbildung einer Grenzfläche angeordnet sind. Die obere und untere Schicht sind jeweils aus einem für sichtbares Licht transparenten Material ausgebildet. Der Schichtaufbau weist eine einem Betrachter zugewandte, obere Hauptfläche und eine dem Betrachter abgewandte, untere Hauptfläche und wenigstens eine, die obere und untere Hauptfläche verbindende Stirnfläche, bevorzugt vier jeweils paarweise gegenüberliegend angeordnete Stirnflächen, auf. Die vorgenannte Grenzfläche erstreckt sich erfindungsgemäß zwischen der oberen Hauptfläche und der unteren Hauptfläche. Erfindungsgemäß ist ferner eine vom Betrachter aus gesehen unter der unteren Hauptfläche angeordnete dritte Schicht aus opakem Material vorgesehen, welche zur Betrachtung durch die Schicht für den Betrachter angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ferner ein Leuchtelement, wie eine Leuchtdiode, vorgesehen, das so angeordnet ist, dass das von dem Leuchtelement erzeugte Licht über die Stirnfläche in die obere Schicht des Schichtaufbaus eingekoppelt wird. Beispielsweise ist die Hauptabstrahlrichtung des Leuchtelements so ausgerichtet, dass diese die Grenzfläche unter einem spitzen Winkel schneidet. Erfindungsgemäß definiert die Grenzfläche eine Struktur mit mehreren nach unten gerichteten Wölbungen, d.h. vom Betrachter weg gekrümmten Wölbungen. Dabei ist die Struktur ausgebildet, das Licht nach Mehrfachreflektionen an der Grenzfläche in Richtung der oberen Hauptfläche zu reflektieren, so dass dieses im Wesentlichen in der ersten Schicht verbleibt und letztlich aus der ersten Schicht, beispielsweise im Wesentlichen über die obere Hauptfläche ausgekoppelt wird. Als eine nach unten gerichtete Wölbung wird beispielsweise eine konvexe Ausformung der oberen Schicht beziehungsweise eine konkave Ausformung der unteren Schicht in dem von der Grenzfläche betroffenen Bereich der jeweiligen Schicht verstanden. Als Wölbung wird jeweils auch eine solche Ausformung der Grenzfläche verstanden, die lediglich eine Krümmungsebene aufweist, wie eine Zylindersegmentfläche. Beispielsweise ist der Wölbungsverlauf asymmetrisch ausgebildet. Beispielsweise variiert der Krümmungsradius mit dem Abstand zum Leuchtelement.
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Erfindungsgemäß ist der Brechungsindex des Materials der oberen Schicht größer als der Brechungsindex des Materials der unteren Schicht. Anders ausgedrückt ist die obere Schicht optisch dichter als die untere Schicht. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau wird ein kompakter Aufbau der Leuchte erreicht, wobei durch den bezogen auf die Lichteinkopplungsrichtung seitlichen Lichtaustritt über die obere Hauptfläche eine für den Betrachter blendfreie Raumbeleuchtung erreicht wird, während durch die transparenten Materialien der oberen und unteren Schicht dem Betrachter ein unbeeinträchtigter Blick auf die darunter liegende dritte Schicht verbleibt, die beispielsweise entsprechend der die Leuchte umgebenden Verkleidung eingefärbt sein kann, so dass zumindest bei ausgeschaltetem Leuchtelement die Leuchte nicht in Erscheinung tritt (Verschwindeeffekt). Somit wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Leuchte mit indirektem Beleuchtungseffekt bereitgestellt, die zudem vergleichsweise kompakt ausfällt und zudem bedarfsweise dekorativ gestaltet sein kann.
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Bevorzugt ist das Material der oberen, bevorzugt obersten, Schicht ein Glas, wie ein silikatisches Glas, bevorzugt ein Borosilikatglas. In einer anderen Ausgestaltung ist das Material der oberen Schicht ein UV-härtender oder feuchtigkeitshärtender Klebstoff. Bevorzugt weist das Material der unteren Schicht und/oder der oberen Schicht, bevorzugt wenigstens der unteren Schicht, einen oder mehrere Kunststoffe, bevorzugt ein oder mehrere Polymere, bevorzugter thermoplastische Polymere, wie Polycarbonat; Polymethacrylate, wie Polymethylmethacrylat; Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen; Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid und Acrylnitril- Butadien-Styrol-Terpolymere oder Kombinationen davon auf. Beispielsweise ist eine Paarung von Glas für die obere Schicht und Polymethylmethacrylat für die untere Schicht vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung definiert die Grenzfläche eine oder mehrere Kugelsegmentflächen. Beispielsweise ist der zugehörige Radius in Abhängigkeit des Brechungsindexverhältnisses der in der Grenzfläche aneinandergrenzenden Schichten gewählt, dass eine Mehrfachreflexion an der Grenzfläche, bevorzugt unter Totalreflexionsbedingungen, gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß beträgt der betragsmäßige Unterschied (Differenz) im Brechungsindex der oberen und der unteren Schicht weniger als 0,15, bevorzugt weniger als 0,11, beispielsweise 0,10.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Brechungsindex der oberen und der unteren Schicht im Bereich von 1,40 bis 1,60 liegt.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass mehrere Wölbungen vorgesehen sind. Erfindungsgemäß unterscheiden sich die Wölbungen in ihrem Verlauf, wie dem zugehörigen Krümmungsradius.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchte ist vorgesehen, dass die Struktur der Grenzfläche mittels eines formgebenden Verfahrens in die obere oder die untere Schicht eingebracht wird. Beispielsweise wird die obere Schicht aus einem Glaswerkstoff oder einem UV-härtenden oder feuchtigkeitshärtenden Werkstoff in einem formgebenden Verfahren mit der Struktur versehen und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit einem thermoplastischen Kunststoff im Bereich der mit der Struktur versehenen Oberfläche beschichtet.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist zwischen dem Schichtaufbau und der dritten Schicht ein Luftspalt vorgesehen, bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die dritte Schicht angrenzend an den Schichtaufbau, nämlich die untere Hauptfläche angeordnet ist, um die optische Wirkung der dritten Schicht nicht zu beeinträchtigen.
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Zur Steigerung des Raumbeleuchtungseffekts weist der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Stirnfläche auf, auf der eine Reflexionsschicht aufgebracht ist, um durch Rückreflexion an dieser Reflexionsschicht in den Schichtaufbau die Lichtausbeute betreffend Reflexion die Streuung an den Streuzentren zu steigern.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchte in einer ihrer zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise ist die Leuchte in einer Innenverkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Die Figur ist dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigt:
- 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte 1. Diese weist einen Schichtaufbau 3, 4 aus einer oberen Schicht 3 und einer unteren Schicht 4 auf, die aneinander angrenzend angeordnet sind. Die obere Schicht 3 definiert die obere, dem Betrachter zugewandte Hauptfläche 6 des Schichtaufbaus 3, 4, während die untere Schicht 4 die dem Betrachter abgewandte Hauptfläche 7 des Schichtaufbaus definiert. Beide Schichten, nämlich die obere Schicht 3 und die untere Schicht 4, sind aus transparentem Material und sind über die Grenzfläche 5 aneinander angrenzend angeordnet. Die obere Hauptfläche 6 und die untere Hauptfläche 7 sind parallel zueinander angeordnet. Neben den Hauptflächen 6, 7 definiert der Schichtaufbau 3, 4 paarweise gegenüberliegende Stirnflächen, von denen in der 1 lediglich zwei, nämlich die Stirnfläche 12 und die Stirnfläche 14 gezeigt sind, die sich dadurch auszeichnen, dass deren eine Abmessung erheblich kleiner ist als beide Abmessungen der Hauptflächen 6 und 7. Die sich zwischen den Hauptflächen 6 und 7 erstreckende Grenzfläche 5 weist eine in Richtung der unteren Hauptfläche 6 gerichtete und damit vom Betrachter abgewandte Wölbung auf, d.h. es ergibt sich ein konvexer, die Grenzfläche 5 definierender Bereich der oberen Schicht 3, während sich ein konkaver, die Grenzfläche 5 definierender Bereich der unteren Schicht 4 ergibt.
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Der Brechungsindex der oberen Schicht 3 ist größer als der Brechungsindex der unteren Schicht 4. Im gezeigten Beispiel ist das Material der oberen Schicht 3 ein Glaswerkstoff, während das Material der unteren Schicht 4 Polymethylmethacrylat ist. Die Materialien weisen einen geringen Brechungsindexunterschied von weniger als 0,11 auf, so dass die Grenzfläche 5 für den Betrachter nicht in Erscheinung tritt und der Blick durch den Schichtaufbau 3, 4 unbeeinflusst ist. Eine auf die untere Hauptfläche 7 aufgebrachte opake Dekorschicht 13 ist somit für den Betrachter gut zu erkennen und weist eine Gestaltung auf, die der die Lampe 1 umgebenden und nicht dargestellten Blende entspricht, so dass zumindest im ausgeschalteten Zustand der Lampe 1, die Lampe 1 als solche nicht in Erscheinung tritt. Im eingeschalteten Zustand der Lampe 1 ist ein Licht aussendendes Leuchtelement 2, auch Lichtquelle genannt, vorgesehen, dessen Lichtabstrahlung 10 auf die Stirnfläche 12 gerichtet ist, so dass Licht über die obere Schicht 3 in den Schichtaufbau 3, 4 in einem spitzen Winkel auf die Grenzfläche 5 treffend eingekoppelt wird und unter Einhaltung der Totalreflexionsbedingungen mehrfach an der Grenzfläche 5, hier in den Punkten 8, 9, reflektiert wird, um dann durch die obere Schicht 3 durchquerend in Richtung der oberen Hauptfläche 6 reflektiert zu werden und um dort über die obere Hauptfläche 6 den Schichtaufbau in Richtung Kraftfahrzeuginnenraum und/oder Betrachter, wie durch den Pfeil 11 angedeutet, zu verlassen. Damit wird eine Ambientebeleuchtung ermöglicht, die vergleichsweise flach aufgebaut ist, wobei ein Blenden des Betrachters ausgeschlossen ist und gleichzeitig die äußere Erscheinung der Lampe 1 sehr flexibel, beispielsweise an die die Lampe 1 umgebende Innenraumverkleidung, angepasst werden kann, so dass beispielsweise die Lampe 1 optisch kaum wahrnehmbar ist.
