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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beleuchtungsvorrichtungen, welche beispielsweise auch als beleuchtete Verkleidungs- oder Dekorelemente, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden können, sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Die
DE 10 2016 218 634 A1 beschreibt beispielsweise ein Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug, mit einem flächigen Lichtleiter, einer bereichsweise lichtdurchlässigen Dekorfolie und einer opaken Abdeckschicht auf der dem Betrachter abgewandten Seite.
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Die
DE 10 2015 016 719 A1 beschreibt ein Dekorelement für Leuchteffekte im Innenraum eines Fahrzeugs. Dieses besteht ebenfalls aus einem flächigen Lichtleiter einer Dekorschicht, welche beispielsweise als Folie realisiert sein kein, sowie lichtauskoppelnden Strukturen, welche im ausgeschalteten Zustand eine freie Sicht auf das Dekorelement ermöglichen, und welche im eingeschalteten Zustand des Lichts Licht auskoppeln und dadurch eine veränderte optische Charakteristik realisieren. Der Aufbau ist dabei basierend auf Lacken ausgeführt, sodass eine hohe Variabilität beim Erstellen der lichtauskoppelnden Strukturen besteht. Der Aufbau aus Lackschichten hat jedoch den Nachteil, dass die Lackschichten relativ anfällig sind, beispielsweise gegen mechanische Beanspruchung oder beim Hinterspritzen mit einem transparenten Kunststoff hinsichtlich der thermischen Belastung. Wird die Lackschicht aber angekratzt oder angeschmolzen, kann ein Teil des gewünschten Effekts verloren gehen.
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Eine Beleuchtungsvorrichtung für die Innenausstattung eines Fahrzeugs ist auch aus der
DE 10 2014 006 490 B4 bekannt. Die Patentschrift beschreibt ein Beleuchtungselement mit einem flächigen Lichtleiter, in welchen Licht über eine Lichtquelle eingekoppelt werden kann. Der Lichtleiter ist dabei hinter einer zumindest teilweise transparenten Folie, welche insbesondere ein Dekor tragen kann, angeordnet. Der Lichtleiter kann auf seiner der Folie abgewandten Seite außerdem lichtauskoppelnde Strukturen aufweisen, sodass gezielt in bestimmen Bereichen das Licht ausgekoppelt wird. Der Lichtleiter selbst hat dabei einen höheren optischen Brechungsindex als die Folie. Beispielsweise kann der Lichtleiter aus Polycarbonat bestehen, die Folie aus Polymethylmethacrylat. Bei dem Aufbau ist es dabei sehr aufwändig nach dem Hinterspritzen der beispielsweise mit einem Dekor versehenen Folie mittels des Lichtleiters, die das Licht auskoppelnden Strukturen in den Lichtleiter einzubringen. Dies erfordert entweder eine geeignete Spritzform, was sich nur bei sehr hohen Stückzahlen identischer Ausführung lohnt, oder erfordert eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung der Rückseite des Lichtleiters, was ebenfalls nur mit hohem Aufwand zu realisieren ist.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, welche eine flexible und effiziente Herstellung ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung sieht es, vergleichbar wie die Beleuchtungseinrichtung im letztgenannten Stand der Technik, vor, dass ein flächiger Lichtleiter mit einer zumindest teilweise transparenten Folie auf einer dem Betrachter zugewandten Seite versehen ist. Erfindungsgemäß ist es so, dass auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Lichtleiters eine weitere Folie angeordnet ist, welche Auskopplungsstrukturen aufweist. Die Integration der Auskopplungsstrukturen in die Folie ermöglicht einen besonders einfachen und effizienten Aufbau, bei welchem der flächige Lichtleiter nicht unmittelbar mit den Auskopplungsstrukturen versehen werden muss, was dessen Aufbau besonders einfach und effizient macht. Die Integration der lichtauskoppelnden Strukturen in die auf der Rückseite des flächigen Lichtleiters befindliche Folie ermöglicht dabei eine entsprechend hohe Flexibilität, Gleichzeitig sind die in die Folie integrierten lichtauskoppelnden Strukturen im Vergleich zu den bisher eingesetzten Lacken stabil und resistent in der Ausführung, sodass ein einfaches Herstellungsverfahren realisiert werden kann.
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Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass der Lichtleiter durch Einspritzen eines transparenten Materials zwischen die beiden Folien hergestellt ist. Dieser Aufbau ist besonders effizient in der Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung. Die beiden Folien werden beispielsweise mit dem gewünschten Dekor und der gewünschten Ausgestaltung der lichtauskoppelnden Strukturen realisiert. Sie können dann einfach und effizient durch das Einspritzen eines geeigneten Materials für den Lichtleiter zu der Beleuchtungsvorrichtung kombiniert werden, in welche dann beispielsweise seitlich über eine Lichtquelle Licht in den flächigen Lichtleiter eingekoppelt werden kann.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sieht es ferner vor, dass zumindest eine, vorzugsweise beide, der Folien aus wenigstens zwei Materialien coextrudiert sind, wobei das dem Lichtleiter zugewandte Material einen kleineren Brechungsindex als der Lichtleiter aufweist. Diese coextrudierten Folien sind besonders effizient, da sie verschiedene Eigenschaften in unterschiedlichen Oberflächenbereichen ermöglichen und so beispielsweise auf der dem Lichtleiter zugewandten Seite ein geeignetes Material mit geringerem Brechungsindex aufweisen können, um so eine Totalreflektion des Lichts, außer für den Fall, dass dieses über die lichtleitenden Strukturen entsprechend umgelenkt worden ist, ermöglicht. Auf der anderen Seite lässt sich dann ein weiteres beliebiges transparentes Material anordnen, welches als äußere Oberfläche beispielsweise sehr gute mechanische Eigenschaften, wie eine hohe Schlagzähigkeit oder dergleichen, in sehr einfacher und effizienter Weise realisieren kann.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass das dem Lichtleiter abgewandte Material der coextrudierten Folie einen größeren Brechungsindex als das dem Lichtleiter zugewandte Material aufweist. Insbesondere kann es den Brechungsindex des Lichtleiters selbst aufweisen. Mit diesem Aufbau lässt sich sehr effizient ein stabiler Aufbau realisieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Lichtleiter dabei aus Polycarbonat (PC) bestehen, wobei die beiden Folien Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen. Ein solcher Aufbau erlaubt über den Lichtleiter aus PC, welcher typischerweise einen Brechungsindex von ca. n=1,58 aufweist, einen relativ höheren Brechungsindex, als den des PMMA in der Folie, welcher typischerweise ca. n=1,48 aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee lässt sich diese Ausgestaltung dahingehend weiterbilden, dass die Folien als Folien aus PC und PMMA coextrudiert sind, wobei das PMMA dem Lichtleiter zugewandt ist, welcher wiederum aus PC besteht. Dieser Aufbau hat sich als besonders einfach, effizient und optisch hochwirksam erwiesen. Gleichzeitig ist er durch die Deckschichten aus PC ohne zusätzliche Maßnahmen mechanisch sehr stabil und weist eine gute Resistenz gegenüber mechanischen Belastungen auf. Insbesondere ist PC deutlich schlagzäher als PMMA, welches beim letztgenannten Stand der Technik als abschließende Schicht eingesetzt wird.
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Die Auskopplungsstrukturen können dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in der weiteren Folie integriert angeordnet sein. Sie sind damit innerhalb der Folie angeordnet und beeinflussen den Aufbau des Lichtleiters selbst nicht. Dieser Aufbau eignet sich insbesondere auch dafür, wenn Lichtleiter später mit den Folien zu der Beleuchtungsvorrichtung laminiert werden. Sie sind jedoch auch bei der oben beschriebenen Ausführungsvariante, bei welcher der Lichtleiter zwischen die beiden Folien eingespritzt wird, prinzipiell verwendbar.
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Gemäß einer weiteren alternativen oder auch ergänzend zu der eben beschriebenen Weiterbildung denkbaren Ausführungsform sind die Auskopplungsstrukturen auf der dem Lichtleiter zugewandten Oberfläche der weiteren Folie angeordnet. Die Strukturen können also durch eine Oberflächenstrukturierung der weiteren Folie realisiert sein. Solche Auskopplungsstrukturen eignen sich dann insbesondere, wenn der Lichtleiter zwischen die beiden Folien eingespritzt wird, da der Lichtleiter in diesem Fall ein Abbild der Oberflächenstruktur der weiteren Folie übernimmt, sodass der Lichtleiter in diesem Fall die Auskopplungsstrukturen ergänzend zu der weiteren Folie auch in sich selbst aufweist. Insbesondere wenn der Brechungsindex der Folie auf ihrer dem Lichtleiter zugewandten Oberfläche dann kleiner als der des Lichtleiters ist, ergibt sich eine sehr gute Auskopplung des Lichts auf der gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters.
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Die Lichteinkopplung kann dann stirnseitig erfolgen, sodass gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine Lichtquelle im Bereich einer der Stirnseiten des flächigen Lichtleiters vorgesehen ist. Das eingekoppelte Licht wird dann innerhalb des Lichtleiters selbst reflektiert, sodass dieser in seinem Inneren hell erleuchtet ist, das Licht jedoch nur im Bereich der Auskopplungsstrukturen in einem zum Austritt aus dem Lichtleiter geeigneten Winkel umgelenkt wird, sodass Licht lediglich den Auskopplungsstrukturen gegenüberliegenden Bereich aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgekoppelt wird.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung lässt sich dabei vergleichbar wie die Beleuchtungsvorrichtungen und Dekorelemente aus dem Stand der Technik einsetzen. Ein Dekor kann dabei zumindest auf einer der Folien vorgesehen oder in diese Folie integriert sein. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise bei einer transparenten ersten Folie einen Durchblick auf ein Dekor in der zweiten Folie zu ermöglichen und damit die Anmutung gemäß der Ausführungsform aus der
DE 10 2015 016 719 A1 , bei höherer mechanischer Stabilität des Aufbaus, zu erreichen, oder bei einem Dekor auf der ersten Folie die Anmutung entsprechend der Patentschrift
DE 10 2014 006 490 B4 bei entsprechend einfacherer und effizienterer Herstellung zu erzielen.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Beleuchtungsvorrichtung wird nachfolgend anhand des Ausführungsbeispiels beschrieben, ohne dass die Erfindung auf genau diese Ausführungsvariante eingeschränkt sein soll.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt einen prinzipmäßigen Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
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Die beispielhaft beschriebene Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst eine hier schematisch angedeutete Lichtquelle 2, welche beispielsweise in Form von lichtemittierenden Dioden, bespielsweise einen LED-Array, im Bereich einer Stirnseite 3 eines in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichneten Lichtleiters ausgebildet ist. Der prinzipielle Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung 1 ist dabei so, dass diese auf einer einem Betrachter B, dessen Blickrichtung durch einen Pfeil symbolisiert ist, zugewandten Oberfläche 5 eine coextrudierte Folie 6 aufweist, welche in Blickrichtung des Betrachters gesehen, eine erste Schicht bzw. Folie aus Polycarbonat (PC) aufweist. Diese Schicht bzw. Folie aus Polycarbonat ist in der Darstellung der Figur mit 61 bezeichnet. Die coextrudierte Folie 6 weist ferner auf ihrer dem Lichtleiter 4 zugewandten Seite und in Kontakt mit einer dem Betrachter zugewandten Oberfläche 7 des Lichtleiters 4 eine Schicht bzw. Folie aus Polymethylmethacrylat (PMMA) auf. Diese ist mit 62 bezeichnet. Der Lichtleiter 4 selbst kann insbesondere aus Polycarbonat bestehen. Auf der dem Betrachter abgewandten Oberfläche 8 des Lichtleiters 4 schließt sich dann eine weitere coextrudierte Folie 9 an, welche auf ihrer dem Lichtleiter 4 zugewandten Seite wiederum eine Schicht bzw. Folie aus PMMA aufweist, welche analog zur Folie 6 mit 92 bezeichnet ist. Den Abschluss bildet dann eine Schicht der coextrudierten Folie 9 aus PC, welche entsprechend mit 91 bezeichnet ist.
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Die weitere Folie
9 auf der dem Betrachter abgewandten Oberfläche
8 des Lichtleiters
4 weist dabei Auskopplungsstrukturen
10 auf, welche beispielsweise in die coextrudierte Folie
9, insbesondere in die PMMA-Schicht
92, integriert sein können, oder welche sich auch an ihrer Oberfläche befinden Die Auskopplungsstrukturen
10 können dabei analog zur Ausgestaltung gemäß der
DE 10 2015 016 719 A1 so ausgebildet werden, dass sie aus transparenten Füllstoffen realisiert sind, welche nur bei eingeschalteter Lichtquelle
2 überhaupt in Erscheinung treten und ansonsten den Blick durch die Beleuchtungsvorrichtung
1 hindurch ermöglichen. Dies erlaubt es beispielsweise, die dem Betrachter abgewandte Oberfläche
11 der Beleuchtungsvorrichtung
1 und damit letztlich der weiteren coextrudierten Folie
9 mit einem Dekor zu versehen, um so die optische Anmutung entsprechend der eben genannten
DE 10 2015 016 719 A1 zu erreichen. Ergänzend oder alternativ dazu lässt sich auch die Oberfläche
5, welche dem Betrachter B zugewandt ist, entsprechend dekorieren, was dann die Anmutung gemäß der Patentschrift
DE 10 2014 006 490 B4 ermöglicht.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 1 in dem erfindungsgemäßen Aufbau lässt sich nun beispielsweise aus den genannten Materialien, bei denen die Schicht 62, 92 aus PMMA einen kleineren Brechungsindex als die Schicht 61, 91 aus PC und der Lichtleiter 4 aufweist, realisieren. Alternative Materialien, idealerweise mit einer ähnlichen Größenverteilung ihrer Brechungsindizes sind jedoch ebenso denkbar.
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Bei der Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung 1 ist es nun sehr einfach und effizient möglich, die beiden coextrudierten Folien 6, 9 entsprechend vorzubereiten und das Material des Lichtleiters 4, beispielsweise PC, zwischen die beiden Folien 6, 9 zu spritzen. Dieser Aufbau ist besonders einfach und effizient und verbindet die Elemente der Beleuchtungsvorrichtung 1 in der Herstellung zu einer einfachen, kompakten und mechanisch stabilen, schlagzähen Beleuchtungsvorrichtung 1.
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Die Lichteinkopplung über die Lichtquelle 2 erfolgt dann an zumindest einer der Stirnseiten 3. Das Licht wird, solange es nicht auf die Auskopplungsstrukturen 10 trifft, innerhalb des flächigen Lichtleiters 4 hin und her geleitet, wie es durch den mit 12 bezeichneten Lichtweg in dem Lichtleiter 4 exemplarisch angedeutet ist. Trifft das Licht auf die Auskopplungsstrukturen 10, wird es entsprechend gestreut und umgelenkt, sodass Licht in einem geeigneten, beispielsweise in der Nähe des senkrechten liegenden Winkel, aus der dem Betrachter B zugewandten Oberfläche 7 des Lichtleiters 4 austritt und dann trotz des geringeren Brechungsindex der PMMA Schicht 62 in der Folie 6 nicht mehr reflektiert sondern aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgekoppelt wird. Dieses Prinzip entspricht dabei dem soweit aus dem Stand der Technik bekannten Prinzip. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann bei einfacherem, kompakterem und stabilerem Aufbau, als die entsprechenden Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, für vergleichbare Beleuchtungseinsätze, insbesondere in Dekor- und Verkleidungsteilen von Kraftfahrzeugen, zum Einsatz kommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016218634 A1 [0002]
- DE 102015016719 A1 [0003, 0016, 0020]
- DE 102014006490 B4 [0004, 0016, 0020]
