DE102017213016A1 - MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs, umfassendeinen durch Hohlraumwände gebildeten Hohlraum;wenigstens eine im Inneren des Hohlraums angeordnete LED-Lichtquelle;einen Lichtleiter mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche, wobei die Lichteintrittsfläche in den Hohlraum zeigt und die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs zeigt;wobei die LED-Lichtquelle so im Hohlraum angeordnet ist, dass der gesamte von der LED-Lichtquelle ausgehende Lichtstrom durch wenigstens ein Streuungsmittel gestreut wird, und wenigstens ein Teil des gestreuten Lichtstroms über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs austritt.A vehicle interior lighting apparatus comprising a cavity formed by cavity walls; at least one LED light source disposed inside the cavity; a light guide having a light entrance surface and a light exit surface, the light entrance surface facing into the cavity and exposing the light exit surface to the interior of the vehicle; wherein the LED light source is disposed in the cavity such that all the luminous flux emanating from the LED light source is scattered by at least one scattering agent, and at least part of the scattered luminous flux enters the light guide via the light entrance surface and finally into the interior via the light exit surface the vehicle exits.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs.The invention relates to a lighting device for an interior of a vehicle.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Für die Beleuchtung von Konturlinien oder Dekorleisten (z.B. in Türverkleidungen oder Instrumententafeln) in Fahrzeugen werden sogenannte Lichtwellenleiter aus klarem Material verwendet, beispielsweise PMMA.For the illumination of contour lines or trim strips (for example in door panels or instrument panels) in vehicles, so-called optical waveguides made of clear material are used, for example PMMA.
Diese befinden sich hinter einer Streuscheibe aus diffusem Material, beispielsweise Polycarbonat mit streuenden Pigmenten. Das Licht einer einzelnen Lichtquelle, beispielsweise einer LED, wird stirnseitig in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt. Der Lichtwellenleiter streut durch eine definierte Auskoppelstruktur Licht über die gesamte Länge ab. Die Streuscheibe trägt dazu bei, das Licht gleichmäßiger zu verteilen.These are located behind a diffuser of diffuse material, such as polycarbonate with scattering pigments. The light of a single light source, for example an LED, is coupled in front of an optical waveguide. The optical waveguide scatters light over a defined length through a defined coupling-out structure. The diffuser helps to distribute the light more evenly.
Der Nachteil dieser Anwendung ist zum einen, dass die erreichbare Helligkeit begrenzt ist auf den Lichtstrom einer einzigen LED (oder maximal 2 LEDs, falls auf beiden Seiten des Lichtwellenleiters eingekoppelt wird); zum anderen leuchtet die ganze Streuscheibe in einer einheitlichen Farbe und Helligkeit; Effekte wie Farbverläufe oder Lauflicht sind nicht möglich.The disadvantage of this application is, on the one hand, that the achievable brightness is limited to the luminous flux of a single LED (or a maximum of 2 LEDs, if coupled in on both sides of the optical waveguide); on the other hand, the whole diffuser shines in a uniform color and brightness; Effects such as color gradients or running light are not possible.
Die Lösung hierfür ist, statt des Lichtwellenleiters eine Platine zu verwenden, die mit mehreren LED-Lichtquellen besetzt ist. Diese sind sogenannte RGB-LED-Beleuchtungen (Rot, Grün, Blau). Das heißt, eine LED-Lichtquelle in solch einer Anordnung umfasst drei einzelne LED-Lichtquellen mit den drei Grundfarben, womit durch unterschiedliche Farbkombinationen sämtliche Farben visualisiert werden können.The solution to this problem is to use a board instead of the fiber optic cable, which is occupied by several LED light sources. These are so-called RGB LED illuminations (red, green, blue). That is, an LED light source in such an arrangement comprises three individual LED light sources with the three primary colors, whereby all colors can be visualized by different color combinations.
Aus Kostengründen ist es vorteilhaft, möglichst wenige solcher RGB-LEDs zu verwenden. Die Abstände zwischen den RGB-LEDs werden also gerade so groß gewählt, dass auf der Streuscheibe noch kein Helligkeitsabfall dazwischen erkennbar wird, um eine Homogenität der Beleuchtung zu gewährleisten. Daraus ergibt sich wiederum ein Mindestabstand zwischen der LED-Lichterplatine und der Streuscheibe, da bei einem zu kurzen Abstand sonst die einzelnen LEDs als helle Lichtpunkte erkennbar werden.For cost reasons, it is advantageous to use as few such RGB LEDs as possible. The distances between the RGB LEDs are so chosen just large enough that on the diffuser still no drop in brightness between them can be seen in order to ensure a homogeneity of the lighting. This in turn results in a minimum distance between the LED light board and the lens, as at a too short distance otherwise the individual LEDs are recognizable as bright points of light.
Ein weiterer Faktor, der den Abstand der RGB-LED zur Lichtaustrittsfläche bestimmt, ist die notwendige Mischung der Lichtfarben innerhalb des streuenden Materials. Ist der Weg der verschiedenfarbigen Lichtstrahlen innerhalb der Streuscheibe zu kurz, können sich ungewünschte Regenbogeneffekte zeigen.Another factor that determines the distance between the RGB LED and the light exit surface is the necessary mix of light colors within the diffusing material. If the path of the differently colored light rays within the lens is too short, unwanted rainbow effects may show up.
Zusammenfassend ergibt sich aus den oben genannten Randbedingungen ein relativ großer Abstand zwischen LEDs und Lichtaustrittsfläche bzw. eine Mindestbreite für eine Streuscheibe: für einen benötigten LED-Abstand von ca. 30 mm zur Streuscheibe wird ebenfalls beispielsweise ein Streuscheibenbreite von ca. 30 mm benötigt. Eine solche Dimension ist äußerst ungünstig für die Auslegung eines Fahrzeug-Interieurs. Vorteilhaft wäre ein kleinerer Aufbau.In summary, the above boundary conditions result in a relatively large distance between LEDs and light exit surface or a minimum width for a lens: for a required LED distance of about 30 mm to the lens, for example, a lens width of about 30 mm is required. Such a dimension is extremely unfavorable for the design of a vehicle interior. A smaller structure would be advantageous.
Somit weist der Stand der Technik folgende Nachteile auf:
- - Bekannte Lichtwellenleiter sind begrenzt auf den Lichtstrom einer (bzw. zwei) LED.
- - Farbkombinationen und -effekte sind nicht realisierbar.
- - Die Verwendung einer Platine mit mehreren LED-Lichtquellen kann zu inhomogener Beleuchtung (Lichtpunkten) sowie Regenbogeneffekten führen.
- - Erhöhen der LED Anzahl für bessere Homogenität erhöht den Preis.
- - Der Mindestabstand zwischen der Lichtquelle und der Lichtaustrittsfläche erhöht die Baugröße des Systems und schränkt die Gestaltungsfreiheit des Interieurs erheblich ein.
- Known optical waveguides are limited to the luminous flux of one (or two) LED.
- - Color combinations and effects are not feasible.
- - Using a board with multiple LED light sources may result in inhomogeneous lighting (spots of light) and rainbow effects.
- - Increasing the LED count for better homogeneity increases the price.
- - The minimum distance between the light source and the light exit surface increases the size of the system and considerably restricts the freedom of design of the interior.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs, umfassend einen durch Hohlraumwände gebildeten Hohlraum; wenigstens eine im Inneren des Hohlraums angeordnete LED-Lichtquelle; einen Lichtleiter mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche, wobei die Lichteintrittsfläche in den Hohlraum zeigt und die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs zeigt; wobei die LED-Lichtquelle so im Hohlraum angeordnet ist, dass der gesamte von der LED-Lichtquelle ausgehende Lichtstrom durch wenigstens ein Streuungsmittel gestreut wird, und wenigstens ein Teil des gestreuten Lichtstroms über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs austritt. Bevorzugt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung RGB-/mehrfarbige Lichtquellen.According to the invention, these objects are achieved by a lighting device for an interior of a vehicle, comprising a cavity formed by cavity walls; at least one LED light source arranged inside the cavity; a light guide having a light entrance surface and a light exit surface, the light entry surface facing into the cavity and the light exit surface facing the interior of the vehicle; wherein the LED light source is disposed in the cavity such that all the luminous flux emanating from the LED light source is scattered by at least one scattering agent, and at least part of the scattered luminous flux enters the light guide via the light entrance surface and finally into the interior via the light exit surface the vehicle exits. The lighting device preferably comprises RGB / multicolored light sources.
Erfindungsgemäß wird das Licht der LED-Lichtquelle im Hohlraum gestreut, bevor es über den Lichtleiter in den Innenraum des Fahrzeugs austritt. Dies ermöglicht
- - die Vermeidung von Lichtpunkten und Regenbogeneffekten;
- - die Verwendung von klaren oder diffus streuenden Lichtleitern
- - die weitere Verringerung der Lichtleiterdicke (Streuscheibendicke) bei diffus streuenden Ausführungen; und
- - die Verringerung des Abstands Lichtquelle-Lichtaustrittsfläche. Dadurch wird eine Bauraumersparnis im Fahrzeug ermöglicht.
- - Die Anzeige von bewegten, besonders bevorzugt auch farbigen Lichteffekten entlang der linienförmigen Lichtaustrittsfläche.
- - the avoidance of points of light and rainbow effects;
- - the use of clear or diffused light guides
- - The further reduction of the optical fiber thickness (lens thickness) in diffusely scattering designs; and
- - The reduction of the distance light source light exit surface. This allows a space savings in the vehicle.
- - The display of moving, particularly preferably colored light effects along the line-shaped light exit surface.
Zusammengefasst leuchtet in der vorliegenden Erfindung die Lichtaustrittsfläche besonders gleichmäßig.In summary, in the present invention, the light exit surface lights particularly evenly.
In einer Ausführungsform ist das Streuungsmittel aus einem streuend lichtdurchlässigen Medium, bevorzugt aus einem streuenden Kunststoff, aus einer streuenden Folie, und/oder Pergamentpapier, gebildet, wobei wenigstens ein Teil des durch das Medium hindurchgetretenen gestreuten Lichtstroms über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs austritt. Wenn zwischen der Lichtquelle und der Lichteintrittsfläche das streuend lichtdurchlässige Medium (ein einzelnes Material und/oder Schichten) angeordnet ist, kann das Licht besonders vorteilhaft gestreut werden, bevor es in den Lichtleiter eintritt. Das streuend lichtdurchlässige Medium verhindert, dass Licht direkt auf die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters trifft.In one embodiment, the scattering agent is formed of a diffusely transparent medium, preferably of a scattering plastic, of a scattering film, and / or parchment paper, wherein at least a portion of the scattered luminous flux passed through the medium enters the light guide via the light entry surface and finally via the light exit surface in the interior of the vehicle exits. If the scattering-translucent medium (a single material and / or layers) is arranged between the light source and the light entry surface, the light can be scattered particularly advantageously before it enters the light guide. The diffusely translucent medium prevents light from hitting directly on the light entry surface of the light guide.
Besonders bevorzugt kann das streuend lichtdurchlässige Medium auch zu weiteren Farbeffekten führen.Particularly preferably, the scattering transparent medium can also lead to further color effects.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Streuungsmittel aus wenigstens einer diffus reflektierenden Hohlraumwand gebildet, wobei wenigstens ein Teil des von der Hohlraumwand diffus reflektierten Lichtstroms über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs austritt. Dabei kann das Licht besonders vorteilhaft diffus von der Hohlraumwand reflektiert und somit gestreut werden, bevor es über den Lichtleiter in den Innenraum des Fahrzeugs austritt.In a further embodiment, the scattering means is formed from at least one diffusely reflecting cavity wall, wherein at least a part of the light flux diffusely reflected by the cavity wall enters the light guide via the light entry surface and finally exits via the light exit surface into the interior of the vehicle. In this case, the light can be particularly advantageously reflected diffusely from the cavity wall and thus scattered before it exits via the light guide into the interior of the vehicle.
In einer Ausführungsform ist die die LED-Lichtquelle so im Hohlraum angeordnet, dass wenigstens ein Teil des Lichtstroms mehrfach von den Hohlraumwänden diffus reflektiert wird, bevor er über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt und schließlich über die Lichtaustrittsfläche in den Innenraum des Fahrzeugs austritt. Dadurch kann die Lichtstreuung erhöht werden, was zum Beispiel zu einem noch kleineren Bauraum führt. Bei verschiedenfarbigen LED-Lichtquellen wird ebenfalls die Lichtmischung weiter erhöht.In one embodiment, the LED light source is arranged in the cavity such that at least part of the luminous flux is diffusely reflected several times by the cavity walls before it enters the light guide via the light entry surface and finally exits via the light exit surface into the interior of the vehicle. As a result, the light scattering can be increased, which leads, for example, to an even smaller installation space. With different colored LED light sources, the light mixture is also further increased.
In einer Ausführungsform ist die wenigstens eine diffus reflektierende Hohlraumwand durch eine weiße und/oder matte Oberfläche gebildet, wobei bevorzugt die wenigstens eine diffus reflektierende Hohlraumwand durch ein Klebeband oder eine Folie, besonders bevorzugt durch ein weißes und mattes Klebeband gebildet ist. Dadurch wird eine vollständige diffuse Reflexion und Streulicht-Abschottung gewährleistet.In one embodiment, the at least one diffusely reflecting cavity wall is formed by a white and / or matt surface, wherein the at least one diffusely reflecting cavity wall is preferably formed by an adhesive tape or a film, more preferably by a white and matt adhesive tape. This ensures complete diffuse reflection and stray light foreclosure.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche diffus streuend ausgebildet sind. Dies kann zum Beispiel durch Sandstrahlen dieser Flächen erzielt werden. Dadurch wird das Licht besonders homogen in den Innenraum des Fahrzeugs ausgestrahlt. Weiterhin kann die notwendige Breite des Lichtleiters weiter verringert werden.In a particularly preferred embodiment, the light entry surface and / or the light exit surface are formed diffusely scattering. This can be achieved, for example, by sandblasting these surfaces. As a result, the light is emitted particularly homogeneously in the interior of the vehicle. Furthermore, the necessary width of the light guide can be further reduced.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine der Hohlraumwände reflektierend ausgebildet. Nach einer erstmaligen diffusen Reflexion an einer Hohlraumwand können so Lichtstrahlen gezielt im Hohlraum gelenkt werden.According to one embodiment, at least one of the cavity walls is designed to be reflective. After a first diffuse reflection on a cavity wall, light beams can be directed in the cavity in a targeted manner.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die LED-Lichtquelle an einer der Hohlraumwände angeordnet, wobei bevorzugt zwischen der LED-Lichtquelle und der Lichteintrittsfläche eine Abdeckung derart angeordnet ist, dass verhindert wird, dass Licht von der LED-Lichtquelle direkt auf die Lichteintrittsfläche trifft. Somit wird gewährleistet, dass kein Licht auf die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters trifft, ohne zuvor diffus von einer Hohlraumwand reflektiert zu werden.In a particularly preferred embodiment, the LED light source is arranged on one of the cavity walls, wherein a cover is preferably arranged between the LED light source and the light entry surface in such a way that light from the LED light source is prevented from striking the light entry surface directly. This ensures that no light hits the light entry surface of the light guide without first being diffusely reflected by a cavity wall.
Gemäß einer Ausführungsform ist die LED-Lichtquelle so im Hohlraum angeordnet ist, dass der gesamte von der LED-Lichtquelle ausgehende Lichtstrom weg von der Lichteintrittsfläche ausgestrahlt wird. Dadurch wird verhindert, dass Licht direkt auf die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters trifft.According to one embodiment, the LED light source is arranged in the cavity such that the entire luminous flux emanating from the LED light source is radiated away from the light entry surface. This prevents light from hitting directly on the light entry surface of the light guide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Fahrzeug eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung.In a further preferred embodiment, a vehicle comprises a lighting device according to the invention.
Zusammengefasst wird erfindungsgemäß durch das vorherige Brechen sowie gezielte Streuen des LED-Lichts der Abstand zur Lichtaustrittsfläche minimiert sowie unerwünschte Regenbogeneffekte oder Inhomogenitäten (Lichtpunkte) vollständig vermieden.In summary, according to the invention, the distance to the light exit surface is minimized by the previous breaking and targeted scattering of the LED light and unwanted rainbow effects or inhomogeneities (light spots) are completely avoided.
Die LED-Lichtquelle strahlt hierbei besonders bevorzugt in die zur Streuscheibe (Lichtleiter) entgegengesetzte Richtung in einen vollständig weiß-matt streuenden bzw. reflektierenden Bauraum. Die Positionierungen/Winkel der Wände unterliegen hier einer für die Reflexion ausgelegten Anordnung. Durch mehrmaliges diffuses Reflektieren, Streuen (z.B. mit Streupapier als diffus streuendem Medium) und Reflektieren (z.B. mit Spiegel oder Chromband) werden die einzelnen Strahlen bis zum Austrittspunkt in der Richtung zur Streuscheibe vermischt. Anstatt des direkten Anstrahlens werden die Lichtstrahlen besonders bevorzugt mehrfach umgelenkt, geteilt und dadurch gestreut und vermischt. In this case, the LED light source radiates particularly preferably into the direction opposite to the diffusing screen (optical waveguide) into a completely white-matt-scattering or reflecting installation space. The positions / angles of the walls here are subject to an arrangement designed for reflection. By repeated diffuse reflection, scattering (eg with scattered paper as a diffusely scattering medium) and reflection (eg with mirror or chrome band), the individual rays are mixed to the exit point in the direction of the lens. Instead of direct irradiation, the light rays are particularly preferably redirected several times, divided and thereby scattered and mixed.
Weitere Vorteile bietet das Abdecken der Streuscheibe (Lichtleiter) mit einem Chromband und/oder weißen matt deckenden Klebeband, um eine vollständige Reflexion und Streulicht-Abschottung zu gewährleisten.Further advantages include covering the diffuser (light guide) with a chrome band and / or white matte opaque tape to ensure complete reflection and stray light foreclosure.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist ein deutlich reduzierter Abstand zwischen Lichtquelle und Lichtaustrittsfläche möglich. Wird die Streuscheibe (Lichtleiter) aus einem diffus streuenden Material ausgeführt, führt dies zu einer weiteren Reduzierung der notwendigen Breite.The inventive arrangement a significantly reduced distance between the light source and light exit surface is possible. If the diffuser (light guide) made of a diffusely scattering material, this leads to a further reduction of the necessary width.
Ebenfalls ist eine LED-Farbtonänderung möglich und die Farben sind auf kurzem Bauraum mischbar, d.h. RGB-Farben der LED-Lichtquellen mischen sich homogen auf kurzer Strecke.Also, an LED hue change is possible and the colors are miscible in a short space, i. RGB colors of the LED light sources mix homogeneously over a short distance.
Darüber hinaus ist es möglich, eine punktuelle Lichtauskoppelung der LED-Lichtquellen in einen homogen leuchtenden Streifen zu verteilen. Dabei wird bevorzugt Licht über ein dünnes lichtleitendes Element, dem Lichtleiter, in Form eines schmalen Streifens in Richtung Betrachter geleitet.In addition, it is possible to distribute a selective Lichtauskoppelung the LED light sources in a homogeneously bright strip. In this case, light is preferably conducted via a thin light-conducting element, the light guide, in the form of a narrow strip in the direction of the viewer.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 ein schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer Schnittansicht, -
2 ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer Schnittansicht, -
3 ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer Schnittansicht, und -
4 ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer Schnittansicht.
-
1 a schematic embodiment of the lighting device according to the invention in a sectional view, -
2 a further schematic embodiment of the lighting device according to the invention in a sectional view, -
3 a further schematic embodiment of the lighting device according to the invention in a sectional view, and -
4 a further schematic embodiment of the lighting device according to the invention in a sectional view.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Beleuchtungsvorrichtung
Darüber hinaus ist zwischen der LED-Lichtquelle
In
Optional ist in
Die
In allen Ausführungsformen kann eine obere Hohlraumwand
Weiterhin können in allen Ausführungsformen zusätzlich zur diffus reflektierenden Hohlraumwand
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Beleuchtungsvorrichtunglighting device
- 2020
- Hohlraumcavity
- 2222
- Hohlraumwandcavity wall
- 22a22a
- obere Hohlraumwandupper cavity wall
- 3030
- LED-LichtquelleLED light source
- 4040
- Lichtleiteroptical fiber
- 4242
- LichteintrittsflächeLight entry surface
- 4444
- LichtaustrittsflächeLight-emitting surface
- 5050
- Abdeckungcover
- 6060
- streuend lichtdurchlässiges Mediumscattering translucent medium
Claims (10)
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- 2017-07-28 DE DE102017213016.4A patent/DE102017213016A1/en active Pending
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