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Die Erfindung betrifft einen Lichtleiter nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug mit einem derartigen Lichtleiter.
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Die Verwendung von Lichtleitern, welche stirnseitig mit Licht versorgt werden, und welche über die gesamte Länge des sich längs erstreckenden Lichtleiters das Licht zumindest auf einer der Längsseiten emittieren, sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Lichtleiter können beispielsweise auf einer der Längsseiten mit lichtauskoppelnden Strukturen wie beispielsweise Prismen versehen sein. Das stirnseitig eingekoppelte Licht wird dann innerhalb des Lichtleiters durch Totalreflektion weitergeleitet. Trifft es auf der einen Längsseite auf die Prismen, wird es entsprechend gestreut und umgelenkt, sodass es in einem relativ stumpfen Winkel von beispielsweise ± 90° auf die gegenüberliegende Längsseite trifft und dort entsprechend emittiert wird. Dies ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt.
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Solche Lichtleiter werden für verschiedene Beleuchtungsszenarien eingesetzt. Sie können beispielsweise für die Innenraumbeleuchtung eines Fahrzeugs Verwendung finden. In diesem Zusammenhang kann beispielhaft auf die
DE 10 2015 220 843 A1 hingewiesen werden. Auch die
DE 10 2016 115 750 A1 beschreibt ein Beleuchtungselement für die Innenbeleuchtung eines Fahrzeugs. Dabei ist es so, dass die Lichtleiter mit Diffusoren versehen werden, um das von ihnen ausgekoppelte Licht entsprechend diffus und möglichst homogen erscheinen zu lassen. Die Diffusoren sollen nach Möglichkeit den Durchblick auf die einzelnen das Licht auskoppelnden Strukturen wie beispielsweise Prismen auf der gegenüberliegende Längsseite des Lichtleiters verhindern, um eine möglichst homogene flächenförmige Beleuchtung zu realisieren und nicht die Sicht auf einzelne Lichtpunkte, welche durch die lichtauskoppelnden Strukturen erzeugt werden, zu ermöglichen. In der Praxis ist dies relativ aufwändig. Der Lichtleiter muss zusammen mit dem Diffusor verbaut werden, oder der Diffusor muss beispielsweise bei der Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug mit einem anderen Bauteil verbunden und vor dem Lichtleiter, aus der Blickrichtung eines Betrachters, platziert werden. Dies führt zu einem erheblichen Aufwand bei der Montage und Herstellung der Bauteile. Außerdem besteht bei derartigen Aufbauten immer die Gefahr, dass es durch Vibrationen, welche sich in einem Fahrzeug nie gänzlich vermeiden lassen, dazu kommt, dass die Teile sich voneinander lösen und bewegen sowie gegebenenfalls gegeneinander schlagen, was einerseits zu einer unschönen Geräuschentwicklung, also einem Knarzen oder Klappern, führt und was andererseits die Gefahr einer Beschädigung der entsprechenden Bauteile mit sich bringt.
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Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die
DE 10 2014 212 734 A1 hingewiesen werden. In dieser Schrift ist der Aufbau einer Innenraumbeleuchtung für einen sogenannten Dachhimmel beschrieben, welcher zahlreiche Löcher aufweist, durch die jeweils ein mit der Rückseite des Dachhimmels verklebter Lichtleiter hindurchgeführt wird. Diesem Lichtleiter wird stirnseitig Licht zugeführt, welches den Lichtleiter dann auch stirnseitig wieder verlässt, um so einen diskreten Lichtpunkt an dem Dachhimmel zu erzeugen. Eine Vielzahl derartiger Lichtleiter erzeugt dann eine Vielzahl von Lichtpunkten an dem Dachhimmel und sorgt für eine entsprechende Beleuchtung. Der Aufbau kann auf einen Diffusor verzichten, nimmt aber prinzipbedingt die optische Wahrnehmung von einzelnen Lichtpunkten an dem Dachhimmel in Kauf.
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Die
EP 2 530 503 A1 beschreibt einen Lichtleiter mit einer stirnseitigen Lichteinkopplung. Er besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen Element, welches einen tangentialen Fortsatz aufweisen kann. Lichtauskoppelnde Strukturen sind dabei als ein achsparallelen Streifen an der Oberfläche des Zylinders ausgebildet.- Auch der Fortsatz kann parallel dazu Lichtauskoppelnde Strukturen aufweisen. Die Abgabe des Lichts bzw. die Sichtfläche erfolgt bzw. liegt dabei auf der bezüglich des Umfangs gegenüberliegenden Seite des Zylinders.
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Die
EP 2 317 210 A1 beschreibt einen Lichtleiter mit einer Längsnut, in welcher lichtemittierenden Dioden angeordnet sind, um den gesamten Lichtleiter an seiner Oberfläche Lichtleiter zu erleuchten. Im Falle defekter LEDs reicht es dann das Lichtmodul in der Nut auszutauschen, der eigentliche Lichtleiter muss nicht als Ganzes ersetzt werden.
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Die
DE 20 2005 022 137 U1 beschreibt einen ebenfalls im Wesentlichen zylindrischen Lichtleiter mit einer Nut, wobei in die Nut eingestrahltes Licht durch ein Streuelement am Nutgrund homogenisiert wird.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen verbesserten Lichtleiter zur stirnseitigen Lichteinkopplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, welcher die Aufbauten gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht, und welcher eine homogenere Lichtemission ermöglicht. Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, eine Innenraumbeleuchtung mit einem derartigen verbesserten Lichtleiter anzugeben.
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Bezüglich des Lichtleiters wird diese Aufgabe durch einen Lichtleiter mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Eine Innenraumbeleuchtung, welche die Aufgabe löst, ist im Anspruch 8 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Lichtleiters und/oder der Innenraumbeleuchtung ergeben sich dabei aus den jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Der erfindungsgemäße Lichtleiter zur stirnseitigen Lichteinkopplung erstreckt sich, wie an sich bekannte Lichtleiter, längsseitig. Er hat lichtauskoppelnde Strukturen auf einer ersten Längsseite und eine gegenüberliegende Längsseite, aus welcher dann entsprechend das Licht emittiert wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Lichtleiter zwischen den beiden Längsseiten eine sich parallel zu den Längsseiten erstreckende Nut aufweist. Diese sich parallel zwischen den Längsseiten erstreckende Nut in dem Lichtleiter verhindert einen ungehinderten Durchtritt des Lichts von der Längsseite mit den lichtauskoppelnden Strukturen hin zu der lichtemittierenden zweiten Längsseite. Vielmehr muss das Licht in dem Lichtleiter quasi um die eingebrachte Nut herum gelangen. Der Lichtleiter hat im Querschnitt gesehen die Kontur eines Schwanenhalses oder eines Siphons. Hierdurch ergibt sich eine sehr homogene Lichtabstrahlung auf der das Licht emittierenden zweiten Längsseite. Ohne dass ein Diffusor verbaut werden muss, lässt sich so eine sehr homogene Lichtabstrahlung erreichen, bei welcher der Blick auf die einzelnen lichtauskoppelnden Strukturen und damit letztlich auf einzelne leuchtende Bereiche bzw. virtuelle Lichtpunkte in der Oberfläche der lichtemittierenden zweiten Längsseite zumindest stark verringert wird.
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Durch die Möglichkeit, auf den Diffusor nun gänzlich zu verzichten, ergibt sich der entscheidende Vorteil, dass ein Bauteil eingespart wird, was die Montage erleichtert und was insbesondere die Gefahr eines unerwünschten Klapperns oder dergleichen weiter reduziert. Außerdem lässt sich die Lichtausbeute durch den Verzicht auf den zusätzlichen Diffusor erhöhen, da das Licht keine weitere Bauteilgrenze, gegebenenfalls mit einem dazwischenliegenden Luftspalt, je nach Montagesituation und Montagetoleranzen, überwinden muss.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist die Tiefe der Nut so ausgebildet, dass ein direkter Blickkontakt durch den Lichtleiter hindurch zur ersten Längsseite verhindert wird. Eine Tiefe der Nut, welche so ausgestaltet ist, dass sie bei einem Blick in die zweite lichtemittierende Längsseite den direkten Blick auf die lichtauskoppelnden Strukturen versperrt, stellt sicher, dass keine der lichtauskoppelnden Strukturen bzw. der von ihr erzeugten Lichtpunkte mehr direkt wahrgenommen werden kann, was einer weiteren Homogenisierung des emittierten Lichts dient.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei ferner vorgesehen, dass die Oberfläche der zweiten lichtemittierenden Längsseite mattiert ausgebildet ist. Eine solche mattierte Oberfläche der zweiten lichtemittierenden Längsseite trägt weiter zu einer Homogenisierung des Lichtbildes des durch den Lichtleiter in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform abgestrahlten Lichtes bei und sorgt so für eine noch gleichmäßigere Lichtverteilung.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Nut ebenfalls mattiert ausgebildet ist. Vergleichbares gilt für die die zweite Längsseite und die Nut verbindende Oberfläche, welche ebenfalls mattiert ausgebildet sein kann. Diese Mattierung der Oberflächen von der Nut bis hin und gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung einschließlich der Oberfläche der zweiten Längsseite sorgt für eine noch bessere und noch homogenere Emission des Lichts.
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Die Oberflächen, welche mattiert ausgebildet sind, können dabei verschiedene Arten von Mattierungen aufweisen, so kann beispielsweise die Oberfläche der Nut über eine andere Mattierung mattiert werden als die Oberfläche der zweiten Längsseite und/oder die Oberfläche, welche die zweite Längsseite mit der Nut verbindet. Die verschiedenen Mattierungen können dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee über verschiedene Oberflächenstrukturen realisiert werden. Sie können beispielsweise linsenförmige und/oder rippenförmige Elemente aufweisen, welche die entsprechende Oberfläche mattieren.
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Die erfindungsgemäße Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug verwendet nun einen derartigen Lichtleiter nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen sowie wenigstens eine Lichtquelle, welche Licht stirnseitig in diesen Lichtleiter einkoppelt. Insbesondere für die Innenraumbeleuchtung eines Fahrzeugs ist eine sehr homogene Ausleuchtung von besonderem Vorteil. Die homogene Ausleuchtung wirkt optisch weitaus gediegener und angenehmer als es eine Reihe einzelner Lichtpunkte täte. Dadurch, dass eine solche homogene Ausleuchtung nun über den Lichtleiter in einer der Ausgestaltungen gemäß der Erfindung erzielt werden kann, lässt sich eine sehr einfache Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug realisieren, bei welcher insbesondere auf einen Diffusor oder dergleichen verzichtet werden kann.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Innenraumbeleuchtung ist es daher vorgesehen, dass die zweite Längsseite des erfindungsgemäßen Lichtleiters direkt dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt ist, also auf eine zusätzliche Abdeckung, einen Diffusor oder dergleichen gänzlich verzichtet wird.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Innenraumbeleuchtung sieht es ferner vor, dass die wenigstens eine Lichtquelle in Form von wenigstens einer lichtemittierenden Diode ausgebildet ist. Eine solche lichtemittierende Diode, oder auch ein Feld von lichtemittierenden Dioden, ein sogenanntes LED-Array, erlaubt eine Vielzahl von Lichtintensitäten, Lichtfarben und dergleichen. Damit ergibt sich eine hochflexible Möglichkeit der Innenraumbeleuchtung, welche beispielsweise hinsichtlich der Helligkeit und der Farbe an verschiedene Situationen angepasst werden kann. Dies kann beispielsweise eine Umgebungssituation im Inneren des Fahrzeugs, eine individuelle Einstellung durch den Fahrzeugnutzer oder dergleichen sein. Auch ist es denkbar, die Innenraumbeleuchtung beispielsweise für Hinweise mit zu verwenden und diese bei durch Umfeldsensoren des Fahrzeugs festgestellten Gefahrensituationen beispielsweise rot aufblinken zu lassen oder dergleichen. All dies lässt sich ideal bei einer Lichteinkopplung mit lichtemittierenden Dioden realisieren, welche beispielsweise hinsichtlich ihrer Lichtfarbe sehr einfach und effizient gesteuert werden können. Dabei kann jede Form von lichtemittierenden Dioden zum Einsatz kommen, z.B. LED, OLEO und/oder QLED.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtleiters und der Innenraumbeleuchtung ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
- 1 einen Aufbau mit einem Lichtleiter gemäß dem Stand der Technik in einer Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug in einem schematischen Querschnitt;
- 2 eine dreidimensionale Ansicht eines exemplarischen Lichtleiters; und
- 3 die Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtleiters in einer Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug, analog zur Ausführung in 1.
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In der Darstellung der 1 ist in einem schematischen Querschnitt eine mit 1 bezeichnete Innenraumbeleuchtung eines in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Fahrzeugs zu erkennen. Die Innenraumbeleuchtung befindet sich innerhalb eines hier im Wesentlichen U-förmig dargestellten Verkleidungsteils 2, an welches sich im oberen Bereich insbesondere ein hier optional angedeutetes Verkleidungsteil 3 anschließen kann. Die Innenraumbeleuchtung 1 umfasst einen Lichtleiter 4 sowie einen Diffusor 5, welcher mit dem Verkleidungsteil 2 verbunden, beispielsweise verrastet oder verklebt, ausgeführt sein kann. Wie es durch einige Pfeile angedeutet ist, wird von dem Diffusor 5 ein möglichst homogenes Licht in Richtung eines Betrachters B im Inneren des Fahrzeugs abgestrahlt. Das Licht wird dabei über den Lichtleiter 4 zu dem Diffusor 5 geleitet, welcher sich ebenso wie der Diffusor 5 in die Tiefe der Zeichnungsebene hinein erstreckt. Der Lichtleiter 4 hat auf seiner einen Längsseite 6 lichtauskoppelnde Strukturen 7, welche, wie es in der dreidimensionalen Darstellung des Lichtleiters 4 in 2 zu erkennen ist, beispielsweise als Reihe von Prismen ausgebildet sind.
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Licht wird nun von einer Stirnseite, also beispielsweise von der Zeichnungsebene aus, über eine Lichtquelle 8, welche in 2 als lichtemittierende Diode exemplarisch angedeutet ist, in den Lichtleiter 4 eingebracht. Das Licht, welches in einem relativ spitzen Winkel zu den Längsseiten des Lichtleiters 4 eingestrahlt wird, wird in dem Lichtleiter durch Totalreflektion weitergeleitet und erhellt letztlich den ganzen Lichtleiter 4 im Inneren. Licht, welches auf die lichtauskoppelnden Strukturen 7 trifft, wird von diesen entsprechend umgelenkt und trifft dann in einem relativ stumpfen Winkel von beispielsweise ca. 90° auf die der Längsseite 6 gegenüberliegende Längsseite 9 des Lichtleiters 4. Das Licht wird an dieser zweiten Längsseite 9 entsprechend emittiert, und zwar bei der Ausführungsvariante der 1 mit einer relativ direkten Abbildung der durch die einzelnen Prismen der lichtauskoppelnden Strukturen 7 erzeugten hellen Bereiche, sodass sich hellere und weniger helle Bereiche entlang der Ausdehnung der zweiten Längsseite 9 senkrecht zur Zeichenebene abwechseln. Durch den Diffusor 5 wird dieses Licht dann zu einem relativ homogenen Licht gestreut, welches sich entsprechend in Richtung des Betrachters B ausbreitet.
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Der beschriebene Aufbau hat dabei den Nachteil, dass der Diffusor 5 und der Lichtleiter 4 als zwei getrennte Bauteile benötigt und montiert werden müssen. Dies birgt immer die Gefahr einer fehlerhaften Montage und/oder einer Bewegung der Bauteile 4, 5 sowie der sie umgebenden Verkleidungsteile 2, 3 zueinander, was zu unerwünschten Knarz- oder Klappergeräuschen in dem Fahrzeug führen kann. Der Diffuser 5 muss außerdem sehr stark streuend ausgebildet sein um zumindest ein einigermaßen homogenes Lichtbild zu ermöglichen. Dadurch wird aber viel Licht „geschluckt“.
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Um nun mit möglichst wenigen Bauteilen und möglichst wenigen Schnittstellen zwischen den Bauteilen zu einem Aufbau zu gelangen, welcher eine sehr homogene Lichtabgabe in Richtung des Betrachters B erlaubt, ist es bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Lichtleiter 4, wie er in der Darstellung der 3 zu erkennen ist, und der damit realisierten Innenraumbeleuchtung 1, so, dass der Lichtleiter 4 eine Nut 10 aufweist, welche sich parallel zu den Längsseiten 6, 9 zwischen diesen erstreckt. Die Nut 10 hat dabei idealerweise eine Tiefe T, welche in ihrer Ausdehnung zumindest Höhe H einer zweiten Längsseite 9 bzw. der Höhe des lichtemittierenden Bereichs der zweiten Längsseite 9 entspricht, sodass ein direkter Durchblick für den Betrachter B durch den Lichtleiter 4 zu den lichtauskoppelnden Strukturen 7 verhindert wird. Der Lichtleiter 4 hat quasi die Form eines Schwanenhalses, sodass das Licht nicht direkt sondern um die Nut 10 herum von den lichtauskoppelnden Strukturen 7 zu der Oberfläche der zweiten Längsseite 9 gelangt. Hierdurch kann auf den Diffusor 5, wie es in der Darstellung der 3 zu erkennen ist, verzichtet werden. Der Aufbau ermöglicht durch den Einsatz des Lichtleiters 4 mit der Nut 10 dennoch vergleichbare, wenn nicht sogar bessere Ergebnisse hinsichtlich der homogenen Ausleuchtung der zweiten Längsseite 9 und damit letztlich des hiervon beleuchteten Innenraums des Fahrzeugs.
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Eine weitere Verbesserung der homogenen Lichtemission lässt sich erreichen, wenn zumindest die Oberfläche der zweiten Längsseite 9 mattiert ausgebildet ist. In der Darstellung der 3 ist dies durch eine punktierte Linie entsprechend angedeutet. In vorteilhafter Weise sind auch die Oberflächen der Nut 10 mattiert ausgebildet, was hier durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Auch die Fläche, welche die zweite Längsseite 9 mit der Nut 10 verbindet, und welche in der Darstellung der 3 mit 11 bezeichnet ist, kann mattiert ausgeführt sein. In diesem Fall ist dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Wie es aus der angedeuteten Mattierung über die gestrichelte, die punktierte und die strichpunktierte Linie bereits zu erkennen ist, müssen die Mattierungen der einzelnen Flächen nicht in derselben Art und Weise ausgeführt sein. So kann beispielsweise die Oberfläche der zweiten Längsseite 9 auf eine andere Art mattiert sein als die Verbindungsfläche 11 und/oder die Flächen der Nut 10. Grundsätzlich bietet sich zum Mattieren das Aufrauen der Oberfläche an, oder es können entsprechende Strukturen vorgesehen werden, wie beispielsweise linsenartige oder rippenartige Strukturen. Je nach eingesetzter Struktur kann ein bestimmtes Lichtbild erreicht werden, was insbesondere bei der das Licht emittierenden zweiten Längsseite 9 von Bedeutung ist, und in die gestalterische Realisierung der Innenraumbeleuchtung 1 als Designaspekt einfließen kann.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt die Lichteinkopplung über wenigstens eine Lichtquelle 8 stirnseitig in den Lichtleiter 4. Die Lichteinkopplung kann dabei insbesondere, nicht jedoch zwingend, durch lichtemittierende Dioden erfolgen. Dies können eine lichtemittierende Diode oder mehrere lichtemittierende Dioden sein. Insbesondere kann auch ein Feld von lichtemittierenden Dioden, insbesondere lichtemittierenden Mikrodioden, eingesetzt werden, um die entsprechenden Beleuchtungseffekte in dem Lichtleiter 4 und damit letztlich in dem Innenraum des Fahrzeugs zu realisieren.
