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Die Erfindung betrifft eine Halterungsvorrichtung zum Einkoppeln von Licht. Mithilfe der Erfindung soll das Einkoppeln von Lichtstrahlen, welche beispielsweise von einer LED-Lichtquelle abgestrahlt werden, in eine optische Faser erleichtert werden.
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Nach derzeitigem Kenntnisstand der Anmelderin wird mittels eines RGB-LED-Elements Licht in eine optische Faser, insbesondere in eine seitlich emittierte Quarzglasfaser eingekoppelt. Eine seitlich emittierende Faser ist demnach insbesondere eine optische Faser, welche zumindest entlang eines Teilabschnitts ihrer Länge Licht nach außen (zur Seite der Hauptausdehnungsrichtung) emittiert, also leuchtet.
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Ein RGB-LED-Element weist insbesondere drei Micro-LED-Elemente auf. Micro-LED-Elemente sind insbesondere LED-Elemente, die kleiner als 1 mm sind. Je nach Anwendungsfall kann das LED-Element eine Micro-LED sein oder eine „normale“ LED. Das Licht dieser Micro-LED-Elemente soll in die optische Faser eingekoppelt werden. Dazu ist es nötig, die Faser über allen drei Micro-LED-Elementen exakt zu positionieren. Nur so kann das Licht aller drei Micro-LED-Elemente gleichmäßig in die optische Faser eingekoppelt werden, was eine entsprechende Farbdurchmischung ermöglicht. Mechanische Ferrulen-Konzepten wie zum Beispiel SMA, FC sowie weitere Steckverbindungssysteme können zum Fixieren von Faserenden zum Einsatz kommen. Mit Ferrulen können zum Beispiel Adernhülsen zum Verpressen von flexiblen Leiterenden angesprochen sein. Dieses Verpressen wird meist mittels entsprechender Steckverbindungswerkzeuge im Rahmen der Ferrulen-Konzepte umgesetzt. Zum verbesserten Einkoppeln von Licht wird oft am Quarzglasfaserende die zweite optische Schicht beziehungsweise die Ummantelung der optischen Faser entfernt. Dies geschieht in der Regel vor der Fixierung der Ferrule beziehungsweise Adernhülse.
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Bei den bisher bekannten Konzepten zum Einkoppeln von Licht in optische Fasern ist in der beschriebenen Weise eine sehr genaue Positionierung der optischen Faser über den Micro-LED-Elementen notwendig. Micro-LED-Elemente haben beispielsweise eine räumliche Ausdehnung von etwa 20 Mikrometern. Insofern ist eine entsprechend hohe Positionierungsgenauigkeit bei der Justierung der optischen Faser über dem Micro-LED-Element notwendig. Deshalb sind insbesondere in der Prozesssicherheit und Prozessgeschwindigkeit sowie Justage entsprechende Herausforderungen zu lösen. Aufgrund dieser hohen Anforderungen, welche sich insbesondere zusätzlich aufgrund der Größe verwendeter Lichtleiter beziehungsweise RGB-LED-Elemente ergeben, können standardisierte RGB-LED-Elemente zur Zeit nicht eingesetzt werden. Aktuelle Lichtleiter haben beispielsweise einen typischen Durchmesser von etwa zwei Millimeter oder mehr. Micro-RGB-LED-Elemente sind insbesondere gegenüber gewöhnlichen LED-Elementen sehr klein und können insofern als Spezial-LED-Elemente betrachtet werden. Die dazugehörigen Vorrichtungen, welche das Einkoppeln des Lichts ermöglichen, werden zum größten Teil noch manuell hergestellt. Insofern ist derzeit bei einem Einkoppeln von Licht in seitlich emittierende Quarzglasfasern noch keine standardisierte Produktion möglich.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 1 655 628 A1 beschreibt ein Verfahren zur optischen Kopplung eines Lichtwellenleiters mit einer optischen Einheit, die in oder an einem optischen Modul angeordnet ist. Das optische Modul weist eine Referenzgeometrie auf, die eine erste Symmetrieachse definiert. Ein Versatz zwischen der ersten optischen Achse der optischen Einheit und der Symmetrieachse der Referenzgeometrie wird festgestellt. Es wird ein als optischer Exzenter ausgebildetes Koppelelement bereitgestellt, welches den Versatz beseitigt. Das Koppelelement weist an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Ein-/Auskoppelbereich auf. Entlang der zweiten optischen Achse eingekoppeltes Licht wird derart geführt, dass es entlang der dritten optischen Achse ausgekoppelt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche das Einkoppeln von Licht in eine optische Faser erleichtert. Diese Aufgabe wird gemäß dem unabhängigen Anspruch dieser Anmeldung gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen und alternative Ausführungsformen ergeben sich anhand der Unteransprüche, der Beschreibung sowie den Figuren.
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Die Erfindung schlägt eine Halterungsvorrichtung zum Einkoppeln von Licht vor. Die Halterungsvorrichtung weist eine Mischoptik zum Durchmischen von in die Mischoptik eingekoppeltem Licht auf. Die Mischoptik weist dabei auf einer ersten Seite eine Lichteintrittsfläche und auf einer zweiten Seite eine Lichtaustrittsfläche auf. Die Lichtaustrittsfläche ist größer als die Lichteintrittsfläche. Die Lichteintrittsfläche beziehungsweise Lichtaustrittsfläche können ebene, gekrümmte und/oder gewölbte Flächen sein. Die Lichteintrittsfläche beziehungsweise Lichtaustrittsfläche oder deren geometrische Formen können in Abhängigkeit von einer Geometrie einer optischen Faser ausgebildet sein.
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Die Halterungsvorrichtung weist eine optische Faser auf. Ein vorgegebener Endabschnitt der optischen Faser ist auf der zweiten Seite der Mischoptik gegenüber der Lichtaustrittsfläche angeordnet. Der vorgegebene Endabschnitt der optischen Faser ist ausgebildet, das von der Mischoptik über die Lichtaustrittsfläche austretende Licht in die optische Faser einzukoppeln. Dies bedeutet insbesondere, dass der vorgegebene Endabschnitt der optischen Faser derart angeordnet ist, sodass das von der Mischoptik über die Lichtaustrittsfläche austretende Licht in die optische Faser eingekoppelt wird. Von der Mischoptik austretendes Licht bedeutet insbesondere, dass das Licht aus der Mischoptik über die Lichtaustrittsfläche austritt. Dies bedeutet, dass bei der optischen Faser lediglich ein Teilbereich - der vorgegebene Endabschnitt - gegenüber der Lichtaustrittsfläche so angeordnet sein muss, dass entsprechend austretendes Licht aus der Lichtaustrittsfläche in die optische Faser eingekoppelt werden kann. Beispielsweise kann der Endabschnitt der optischen Faser in Richtung eines Normalenvektors der Lichtaustrittsfläche positioniert sein. Aufgrund der gegenüber der Lichteintrittsfläche vergrößerten Lichtaustrittsfläche kann die optische Faser deutlich leichter positioniert werden. Die Mischoptik stellt insbesondere eine optische Einheit dar, welche eingekoppeltes Licht im Inneren der Mischoptik mittels Totalreflexion reflektiert. Dabei wird bevorzugt das eingekoppelte Licht in der Mischoptik von der Lichteintrittsfläche mittels Totalreflexion bis zur Lichtaustrittsfläche geleitet. Somit dient die Mischoptik insbesondere dem Durchmischen des eingekoppelten Lichts sowie einer Lichtleitung des eingekoppelten Lichts hin zur Lichtaustrittsfläche.
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Die optische Faser ist ausgestaltet, das eingekoppelte Licht senkrecht zu einer Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser abzustrahlen. Dies bedeutet insbesondere, dass die optische Faser seitlich Licht emittiert. Dies bedeutet, dass ein Teil des eingekoppelten Lichts in die optische Faser entlang der optischen Faser geleitet werden kann und ein anderer Teil des eingekoppelten Lichts senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser nach außen ausgekoppelt werden kann. Die Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser ist insbesondere eine Länge der optischen Faser. Somit kann die optische Faser im Bereich ihrer Ausdehnung beziehungsweise Länge leuchten.
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In anderen Worten kann bei der Halterungsvorrichtung bezogen auf eine Ausbreitungsrichtung der Lichtstrahlen beziehungsweise des Lichts vor der optischen Faser die Mischoptik vorgelagert werden. Dabei hat die Mischoptik insbesondere einen Durchmesser beziehungsweise räumliche Ausdehnung, sodass LED-Elemente, Micro-LED-Elemente und/oder RGB-LED-Elemente gegenüber der Mischoptik positioniert werden können. Beispielsweise können die genannten Lichtquellen (LED-Elemente, RGB-LED-Elemente, Micro-LED-Elemente) in die Mischoptik eingeschoben beziehungsweise eingerastet werden. So kann von den RGB-LED-Elementen austretendes Licht in die Mischoptik eingekoppelt werden und dort entsprechend durchmischt werden. Die Herkunft des Lichts ist für die Halterungsvorrichtung in diesem Fall nicht entscheidend, sondern die Mischoptik mit der beschriebenen Anordnung der optischen Faser. Auf der größeren Lichtaustrittsfläche im Vergleich zur Lichteintrittsfläche kann die optische Faser erheblich leichter positioniert werden. Durch die vergrößerte Lichtaustrittsfläche ist es somit nicht länger zwingend notwendig, die zuvor strengen Auflagen hinsichtlich der Toleranz einhalten zu müssen. Aufwendige beziehungsweise kostenintensive Maßnahmen zur genauen Positionierung der optischen Faser können im Idealfall komplett entfallen. Dadurch kann sich ein entsprechender Preisvorteil hinsichtlich des Ausrichtens der optischen Faser gegenüber der Lichtaustrittsfläche ergeben. Zudem kann mithilfe der vorgelagerten Mischoptik das Einkoppeln von Licht in die optische Faser standardisiert werden. Somit kann sich die Möglichkeit eröffnen, Halterungskonzepte zum Einkoppeln von Licht in optische Fasern im Rahmen einer Massenproduktion zu ermöglichen. Damit können Standardeinkoppelmodule sowohl für konventionelle spritzgegossene Lichtleiter (optische Faser) als auch für Spezialanwendungen verwendet werden.
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Aufgrund der vergrößerten Lichtaustrittsfläche gegenüber der Lichteintrittsfläche kann das durchmischte Licht in mehrere optische Fasern zugleich eingekoppelt werden. Dabei kann das von der Mischoptik gemischte Licht in alle angekoppelten optischen Fasern gleichmäßig eingekoppelt werden. Somit kann die Halterungsvorrichtung mehrere optische Fasern aufweisen. In alle optischen Fasern kann dabei das aus der Mischoptik über die Lichtaustrittsfläche austretende Licht in die jeweiligen optischen Fasern eingekoppelt werden.
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Die Halterungsvorrichtung kann eine Lichtquelle oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Dadurch können mehrere Linienlicht-Applikationen mithilfe nur einer einzigen Lichtquelle betrieben werden. Der Begriff Lichtquelle kann die unterschiedlichen Varianten der LED-Elemente umfassen. Damit kann die Lichtquelle ein LED-Element, ein Micro-LED-Element, ein RGB-Element oder eine Kombination dieser Elemente beinhalten.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Halterungsvorrichtung ein erstes Steckverbindungselement zum Aufnehmen und/oder Fixieren der optischen Faser in einem vorgegebenen Bereich um die Lichtaustrittsfläche aufweist. Dabei ist die Mischoptik auf der Lichtaustrittsfläche als ein zu dem ersten Steckverbindungselement passendes zweites Steckverbindungselement ausgebildet. Die Mischoptik ist somit insbesondere an der zweiten Seite als ein zu dem ersten Steckverbindungselement passendes zweites Steckverbindungselement ausgebildet. An der zweiten Seite beziehungsweise auf der Lichtaustrittsfläche bedeutet insbesondere, dass ein Bereich der Mischoptik angesprochen ist, der die Lichtaustrittsfläche beinhaltet. Somit ist der Begriff „auf der Lichtaustrittsfläche“ in diesem Zusammenhang insbesondere nicht in der Hinsicht zu verstehen, dass auf einer Oberfläche der Lichtaustrittsfläche das zweite Steckverbindungselement angeordnet ist. Auf der Lichtaustrittsfläche spricht in diesem Zusammenhang bevorzugt eine Ortsangabe des zweiten Steckverbindungselements bezogen auf die Mischoptik an.
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Der Endabschnitt der optischen Faser ist an dem ersten Steckverbindungselement fixiert. Somit ist die optische Faser bevorzugt mit dem ersten Steckverbindungselement im Bereich des Endabschnitts mechanisch fixiert. Bei einem Verbinden des ersten und zweiten Steckverbindungselements ist die optische Faser auf der zweiten Seite der Mischoptik angeordnet. Dabei ist zwischen dem Endabschnitt der optischen Faser und der Lichtaustrittsfläche der Mischoptik ein Luftspalt mit vorgegebener Spaltbreite angeordnet. Der Endabschnitt der optischen Faser und die Lichtaustrittsfläche sind berührungsfrei zueinander ausgebildet. Somit verbleibt bevorzugt bei oder nach einem Verbinden dieser beiden Steckverbindungselemente beziehungsweise Zusammenstecken dieser Steckverbindungselemente zwischen der optischen Faser und der Lichtaustrittsfläche ein Luftspalt. Die Spaltbreite hat bevorzugt eine räumliche Ausdehnung, die größer als 0 ist. Vorzugsweise sind die Lichtaustrittsfläche der Mischoptik und der Endabschnitt der optischen Faser zueinander beabstandet beziehungsweise berühren sich nicht. Idealerweise berührt nach einem Verbinden dieser beiden Steckverbindungselemente die optische Faser die Lichtaustrittsfläche nicht. Die vorgegebene Spaltbreite beträgt beispielsweise maximal einen Millimeter (1 mm).
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Die Ausdehnung des Luftspalts kann insbesondere in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften der Mischoptik und der optischen Faser abhängig sein. Dies bedeutet insbesondere, dass der Luftspalt in Abhängigkeit von den Brechungsindizes der Mischoptik und der optischen Faser abhängig sein kann. Aufgrund des Luftspalts kann zwischen der optischen Faser und dem Luftspalt ein genügend großer Unterschied hinsichtlich des Brechungsindex erzielt werden. Luft hat in etwa den Brechungsindex 1, während die optische Faser in der Regel einen größeren Brechungsindex als 1 aufweist. Dadurch kann die Effektivität des Einkoppelns von Licht in die optische Faser verbessert werden. Somit kann eine höhere Lichtausbeute des ausgekoppelten Lichts aus der Lichtaustrittsfläche erzielt werden.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht eine Halterungsvorrichtung mit einer Lichtemissionseinheit vor. Die Lichtemissionsvorrichtung kann als Lichtquelle ausgebildet sein oder mindestens eine Lichtquelle aufweisen. Die Lichtemissionseinheit weist dabei mindestens ein LED-Element auf. Das mindestens eine LED-Element kann als eine Micro-LED, als Micro-LED-Element und/oder als RGB-LED-Element ausgebildet sein. Das mindestens eine LED-Element, das Micro-LED-Element und/oder das RGB-LED-Element können Lichtquellen der Lichtemissionseinheit repräsentieren. Damit kann die Lichtemissionsvorrichtung mindestens eine Lichtquelle aufweisen. Die Lichtquelle kann eine oder mehrere LED-Elemente beziehungsweise die bereits genannten Varianten zu dem mindestens einen LED-Element beinhalten.
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Die Lichtemissionseinheit ist zu der Lichteintrittsfläche der Mischoptik derart angeordnet, dass von der Lichtemissionseinheit abgestrahltes Licht in die Mischoptik eingekoppelt wird. Idealerweise wird das mindestens eine LED-Element so angeordnet, dass das von der Lichtemissionseinheit abgestrahlte Licht überwiegend beziehungsweise größtenteils in die Mischoptik eingekoppelt wird. Beispielsweise kann das mindestens eine LED-Element so angeordnet sein, dass die von der Lichtemissionseinheit austretenden Lichtstrahlen direkt ohne Umlenkung auf die Lichteintrittsfläche der Mischoptik treffen. So kann zum Beispiel das mindestens eine LED-Element entlang einer Hauptausdehnungsrichtung der Mischoptik angeordnet sein. Das Micro-LED-Element kann eine räumliche Ausdehnung von etwa 20 Mikrometer (20 µm) aufweisen.
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Die Halterungsvorrichtung mit der Mischoptik zeigt ihren Vorteil insbesondere bei kleinen LED-Elementen, vor allem den Micro-LED-Elementen. In diesem Fall muss die optische Faser nicht aufwendig gegenüber einer Micro-LED positioniert werden, sondern kann einfacher gegenüber der Lichtaustrittsfläche, welche größer als die Lichteintrittsfläche ist, ausgerichtet beziehungsweise positioniert werden. Die Halterungsvorrichtung kann anstatt Micro-LED-Elementen „herkömmlichen“ (RGB-)LED-Elemente oder marktübliche LED-Elemente beinhalten. In diesem Fall weist die Lichtemissionsvorrichtung die „herkömmlichen“ LED-Elemente auf. Der genannte Vorteil hinsichtlich der Micro-LED-Elemente gilt sinngemäß und analog für die „herkömmlichen“ LED-Elemente.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Lichtemissionseinheit drei LED-Elemente aufweist und jedes dieser LED-Elemente kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 100 µm ist und Licht in die Mischoptik abstrahlt. In diesem Fall können die drei LED-Elemente als drei Micro-LED-Elemente aufgefasst werden. Die drei LED-Elemente können alternativ oder zusätzlich als RGB-Elemente ausgebildet sein. Insbesondere kann jedes dieser drei Micro-LED-Elemente Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge und vorgegebener Lichtstärke abstrahlen. So kann eine erste dieser drei Micro-LED-Elemente rotes Licht, eine zweite dieser drei Micro-LED-Elemente grünes Licht und ein drittes Micro-LED-Element blaues Licht abstrahlen. Die jeweilige Leuchtdichte beziehungsweise Lichtstärke der jeweiligen Micro-LED-Elemente kann dabei variabel eingestellt werden.
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Die Halterungsvorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen. Mittels dieser Steuereinheit können die einzelnen Micro-LED-Elemente separat gesteuert beziehungsweise geregelt werden. So kann die Steuereinheit das dritte Micro-LED-Element stärker leuchten lassen als die anderen Micro-LED-Elemente. So kann zum Beispiel bläuliches Licht erzeugt und in die optische Faser 14 eingekoppelt werden. Auf diese Weise kann Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen, also Licht unterschiedlicher Farbe, erzeugt werden. Durch entsprechendes Einstellen der jeweiligen Lichtstärke der jeweiligen Micro-LED-Elemente kann zusätzlich eine Leuchtdichte beziehungsweise Leuchtkraft der optischen Faser eingestellt werden. Anstelle des Begriffs „Micro-LED-Element“ kann der kürzere Begriff „Micro-LED“ als Synonym verwendet werden. Wird in dieser Anmeldung von „LED-Element“ gesprochen, so können „RGB-LED-Element“ und/oder „Micro-LED-Element“ ebenfalls angesprochen sein. Micro-LED-Elemente sind in der Regel gegenüber LED-Elementen bezüglich ihrer Größe kleiner ausgebildet.
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Sind die Micro-LED-Elemente als Flächenlichtquellen ausgebildet, so kann die Lichtstärke der Micro-LED-Elemente alternativ über die Leuchtdichte der LED-Elemente definiert werden. Das von den jeweiligen Micro-LED-Elementen abgestrahlte Licht kann zeitlich variabel hinsichtlich der Lichtstärke angepasst werden. So kann beispielsweise die erste Micro-LED eine maximale Lichtstärke abstrahlen, während hingegen die anderen beiden Micro-LEDs deaktiviert sind. In diesem Fall würde ausschließlich rotes Licht erzeugt werden. Die Leuchtkraft der optischen Faser kann in diesem Fall durch die Lichtstärke der ersten Micro-LED eingestellt werden. Entsprechend andersfarbiges Licht kann durch eine entsprechende Aktivierung aller drei Micro-LED-Elemente erzeugt werden. Durch entsprechendes Einstellen der jeweiligen Lichtstärken der drei Micro-LED-Elemente kann Licht mit einer gewünschten Farbe beziehungsweise Wellenlänge erzeugt werden. Dabei kommt es insbesondere darauf an, welches Licht beziehungsweise welche Wellenlänge des Lichts nach dem Austreten der Lichtaustrittsfläche aufweist. Durch eine entsprechende Änderung der jeweiligen Lichtstärke bezogen auf die Zeit kann eine optische Lichtanimation mithilfe der optischen Faser realisiert werden. Die Steuereinheit kann für mehrere Zeitintervalle unterschiedliche Lichtstärken oder Leuchtdichten für die jeweiligen Micro-LED-Elemente vorsehen. So kann eine sich zeitlich ändernde Lichtanimation mithilfe der optischen Faser und der Steuereinheit erzeugt werden.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die optische Faser einen ersten inneren Bereich für eine Lichtleitung und einen zweiten Bereich aufweist, der den ersten Bereich zumindest teilweise umgibt. Der zweite Bereich weist Streupartikel zum Streuen des eingekoppelten Lichts auf. Der erste innere Bereich kann eine räumliche Ausdehnung von etwa 600 Mikrometer (µm) haben, während der zweite Bereich eine räumliche Ausdehnung von etwa 50 Mikrometer (µm) aufweisen kann. Der erste Bereich kann bezogen auf die Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser teilweise reflektierend und teilweise transmittierend ausgebildet sein. So kann der erste Bereich entlang der Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser an definierten Stellen totalreflektierend ausgebildet sein und an weiteren anderen definierten Stellen kann vorgesehen sein, dass das im ersten Bereich geleitete Licht zumindest teilweise in den zweiten Bereich eingekoppelt wird. Je nach Anordnung der Bereiche für die Totalreflexion und der Bereiche für das Transmittieren des Lichts in den zweiten Bereich kann eingestellt werden, wie viel Licht pro Längenabschnitt der optischen Faser entlang der Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser geleitet werden soll und wie viel Licht senkrecht zur Hauptausdehnungsrichtung zur Seite hin emittiert werden soll. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in etwa 60 Prozent der eingekoppelten Lichtstärke seitlich zur optischen Faser emittiert wird. Bei derartigen optischen Fasern spricht man häufig von seitlich emittierenden Fasern. Die seitlich emittierende Faser kann als Quarzglasfaser oder Glasfaser ausgebildet sein.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Mischoptik zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche zumindest bereichsweise als Kegelstumpf ausgebildet ist. Somit ist die Mischoptik insbesondere bereichsweise konusförmig ausgebildet. Insbesondere ergibt ein Querschnitt des Kegelstumpfs entlang einer axialen Hauptausdehnung der Mischoptik ein Trapez. Ein dazu senkrecht angeordneter Querschnitt würde einen Kreis ergeben. Mithilfe dieser Geometrie kann erreicht werden, dass die Lichtaustrittsfläche gegenüber der Lichteintrittsfläche vergrößert ist beziehungsweise die Lichtaustrittsfläche größer als die Lichteintrittsfläche ist. Die Mischoptik kann zunächst auf der ersten Seite zylinderförmig beginnen und in Richtung der Lichtaustrittsfläche in den Kegelstumpf übergehen. Dabei ist bevorzugt der zylindrische Bereich hinsichtlich seines Durchmessers in Größe und Anordnung der Micro-LED-Elemente oder des mindestens einen Micro-LED-Lichtelements angepasst. Die Aufweitung der Lichtaustrittsfläche mithilfe des Kegelstumpfs hat dabei den Vorteil, dass die Mischoptik symmetrisch bezüglich einer Hauptlichtausdehnungsrichtung ausgestaltet werden kann. Insbesondere kann die Mischoptik als Ganzes symmetrisch bezogen auf die Hauptlichtausbreitungsrichtung ausgebildet sein. So kann eine gleichmäßige und effektive Farbdurchmischung des eingekoppelten Lichts erreicht werden.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht eine Halterungsvorrichtung mit einem dritten Steckverbindungselement, welches das mindestens eine LED-Element aufweist, vor. Die Mischoptik ist auf der ersten Seite als ein zu dem dritten Steckverbindungselement passendes viertes Steckverbindungselement ausgebildet. Bei einem Verbinden des dritten Steckverbindungselements mit dem vierten Steckverbindungselement wird das von dem mindestens einen LED-Element abgestrahlte Licht überwiegend in die Mischoptik eingekoppelt. Der Begriff „überwiegend“ bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass das von dem mindestens einen LED-Element abgestrahlte Licht größtenteils, jedoch zu mindestens 50 Prozent, in die Mischoptik eingekoppelt wird. Das mindestens eine LED-Element kann die bereits genannten weiteren Varianten für das LED-Element beinhalten.
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Somit weist die Halterungsvorrichtung bei dieser Ausführungsform insgesamt vier Steckverbindungselemente auf. Das erste Steckverbindungselement beinhaltet dabei den vorgegebenen Endabschnitt der optischen Faser. Der zweite Endabschnitt beinhaltet insbesondere die Lichtaustrittsfläche und ist im Bereich der zweiten Seite der Mischoptik angeordnet. Auf der ersten Seite der Mischoptik beziehungsweise im Bereich der Lichteintrittsfläche ist bevorzugt das vierte Steckverbindungselement angeordnet. Das vierte Steckverbindungselement kann beispielsweise als Zylinder ausgebildet sein. In diesem Fall stellt das vierte Steckverbindungselement einen zylinderförmigen Abschnitt der Mischoptik auf der ersten Seite dar. Dementsprechend weist in diesem Fall das dritte Steckverbindungselement bevorzugt einen Hohlraum beziehungsweise Schacht auf, der bevorzugt passgenau zu dem zylinderförmigen vierten Steckverbindungselement ausgebildet ist. Somit sind bevorzugt je zwei zueinander passende Steckverbindungselemente als „Männchen und Weibchen“ ausgebildet.
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Die geometrischen Formen der jeweiligen Steckverbindungselemente können dabei variabel angepasst werden. Beispielsweise kann das vierte Steckverbindungselement auf der ersten Seite der Mischoptik als Kugelsegment ausgebildet sein. Dementsprechend würde das dritte Steckverbindungselement eine entsprechende Wölbung aufweisen, in welche das Kugelsegment des vierten Steckverbindungselements passt. Das mindestens eine Micro-LED-Element ist bevorzugt in dem dritten Steckverbindungselement derart angeordnet, dass das von ihr abgestrahlte Licht ohne Reflexionen zu der Lichteintrittsfläche als Teil des vierten Steckverbindungselements gelangen kann. Dabei können das dritte Steckverbindungselement, die Mischoptik mit dem zweiten und vierten Steckverbindungselement sowie das erste Steckverbindungselement mit dem Endabschnitt der optischen Faser jeweils separat bereitgestellt beziehungsweise produziert werden. Diese Steckverbindungselemente werden dabei bevorzugt derart hergestellt, dass die zueinander passenden Steckverbindungselemente leicht verbunden werden können und somit ein einfaches und effektives Einkoppeln des Lichts in die optische Faser möglich ist.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass das dritte Steckverbindungselement mehrere LED-Elemente aufweist, das vierte Steckverbindungselement die Lichteintrittsfläche der Mischoptik beinhaltet und die Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln des Lichts der mehreren LED-Elemente eine sich durch die mehreren LED-Elemente aufgespannte Fläche übersteigt. Die LED-Elemente, insbesondere als Micro-LED-Elemente, können als Punkte betrachtet werden, die eine geometrische Figur beschreiben beziehungsweise die Fläche aufspannen. So können mehrere Punkte ein Polygon oder Vieleck aufspannen. Dabei wird vorzugsweise vereinfacht angenommen, dass jeweils benachbarte Punkte linear miteinander verbunden werden. Dadurch kann eine geometrische Figur mit einem Flächeninhalt gebildet werden. Der Flächeninhalt dieser geometrischen Figur kann als die aufgespannte Fläche definiert werden.
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Bei drei Micro-LED-Elementen ist die aufgespannte Fläche beispielsweise ein Dreieck. Die durch diese geometrische Figur eingeschlossene Fläche (Flächeninhalt) kann insbesondere die durch die mehreren Micro-LED-Elementen aufgespannte Fläche sein. Bei drei Micro-LED-Elementen ist die Lichteintrittsfläche somit mindestens so groß wie die Dreiecksfläche, welche durch die drei Micro-LED-Elemente definiert wird. Dabei überdeckt vorzugsweise die Lichteintrittsfläche der Mischoptik bezogen auf die Richtung des abgestrahlten Lichts die aufgespannte Fläche der mehreren Micro-LED-Elemente vollständig. Die Lichteintrittsfläche hat beispielsweise in etwa eine räumliche Ausdehnung von etwa 600 Mikrometer. Die Lichteintrittsfläche kann insbesondere kreisförmig ausgebildet sein. Die jeweiligen Micro-LED-Elemente können beispielsweise eine räumliche Ausdehnung von 20 Mikrometer haben. Damit können beispielsweise die drei Micro-LED-Elemente so angeordnet werden, dass die sich daraus aufgespannte Dreiecksfläche vollständig in Bezug auf die Lichtausbreitungsrichtung von der Lichteintrittsfläche der Mischoptik überdeckt wird. So kann sichergestellt werden, dass möglichst viel Licht in die Mischoptik eingekoppelt wird. So kann die Lichtausbeute der mehreren Micro-LED-Elemente maximiert werden. Mit vollständiger Überdeckung ist insbesondere gemeint, dass eine Projektion der durch die Micro-LED-Elemente aufgespannten Fläche in Richtung der abgestrahlten Lichtstrahlen vollständig im Bereich der Lichteintrittsfläche liegt.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass das erste und/oder zweite Steckverbindungselement mittels eines Spritzgussverfahrens angespritzt ist. Dabei wird bevorzugt zunächst der vorliegende Endabschnitt der optischen Faser abisoliert. Dabei wird insbesondere eine äußere Schutzschicht beziehungsweise Ummantelung der optischen Faser im Bereich des Endabschnitts entfernt. Die so abisolierte optische Faser kann in ein offenes Werkzeug eingespannt werden. Das offene Werkzeug weist dabei bevorzugt zwei Teile auf, welche konisch zusammenlaufen und somit die optische Faser fixieren. Das offene Werkzeug kann als eine Art „Schraubstock“ verstanden werden, der für das Fixieren der optischen Faser geeignet ist. Bevorzugt mittels eines flüssigen Kunststoffs, insbesondere eines PMA-Kunststoffs, wird das Spritzgussverfahren durchgeführt. Dabei kann in dem Bereich des Endabschnitts eine entsprechende Form platziert werden, in der der flüssige Kunststoff gespritzt wird. Mittels entsprechender Freihalteelemente können Bereiche vorgegeben werden, in denen kein flüssiger Kunststoff vorhanden sein soll. So kann zum Beispiel ein Bereich um die optische Faser freigehalten werden, sodass dort der vorgesehene Luftspalt realisiert werden kann. Mithilfe des Spritzgussverfahrens kann auf einfache und effektive Weise das erste Steckverbindungselement hergestellt werden. Damit kann eine aufwendige manuelle Fertigung des ersten Steckverbindungselements umgangen werden. Das hier beschriebene Verfahren kann entsprechend auf die anderen Steckverbindungselemente angewendet werden. Auf diese Weise kann eine standardisierte Halterungsvorrichtung geschaffen werden. Ein kostspieliges manuelles Fertigen kann so durch ein Standardverfahren beziehungsweise unter Umständen durch eine Massenproduktion oder Serienfertigung ersetzt werden. Dabei können das erste Steckverbindungselement mit der optischen Faser, die Mischoptik sowie das dritte Steckverbindungselement mit der Lichtemissionseinheit von unterschiedlichen Herstellern bezogen werden. Damit kann eine Halterungsvorrichtung geschaffen werden, welche das Einkoppeln von Licht deutlich vereinfacht und zugleich hinsichtlich der Flexibilität gesteigert wird.
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Die optische Faser kann mittels des offenen Werkzeugs gegenüber einem LED-Element fixiert werden. Bevorzugt wird die optische Faser in Bezug auf das LED-Element so fixiert, dass von dem LED-Element abgestrahltes Licht in die optische Faser eingekoppelt wird. Bevorzugt wird der vorgegebene Endabschnitt der optischen Faser mittels des Spritzgussverfahrens fixiert. Somit ermöglicht diese Ausführungsform das Fixieren des vorgegebenen Endabschnitts der optischen Faser mittels des Umspritzens des Endabschnitts mit flüssigem Kunststoff. Damit kann der Endabschnitt nicht nur fixiert werden, sondern zugleich kann das erste Steckverbindungselement erzeugt werden. Der Endabschnitt kann damit in Bezug auf das erste Steckverbindungselement fixiert beziehungsweise mit dem ersten Steckverbindungselement verbunden werden. Der Endabschnitt der optischen Faser kann dadurch besser gegenüber der Lichtaustrittsfläche der Mischoptik positioniert werden.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht vor, dass die optische Faser als Quarzglasfaser ausgebildet ist. Quarzglasfasern weisen insbesondere hochreines Quarz auf. Dabei bedeutet der Begriff „hochrein“, dass der Quarzanteil über 99 Prozent liegt. Insbesondere können Quarzglasfasern Siliziumoxid aufweisen. Sie weisen häufig einen Kern mit höherer Brechzahl sowie eine Ummantelung auf, welche einen niedrigeren Brechungsindex als der Kern aufweist. Der Begriff „Quarzglasfasern“ kann dabei Quarzfasern sowie optische Glasfasern umfassen. Ebenfalls kann dabei eine entsprechende Mischung von optischen Quarzfasern und optischen Glasfasern angesprochen sein. Quarzglasfasern stellen einen in der Regel hervorragenden Wellenleiter dar, der eine extrem niedrige Dämpfung aufweist. Die Dämpfung kann beispielsweise 0,2 dB pro Kilometer betragen. In diesem Fall wäre nach etwa 15 Kilometern Faserlänge der Quarzglasfaser noch die Hälfte des eingekoppelten Lichts oder die Hälfte der eingekoppelten Lichtstärke vorhanden.
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Eine weitere zusätzliche oder alternative Ausführungsform sieht ein Kraftfahrzeug mit einer Halterungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ausführungsformen vor. Mittels der Halterungsvorrichtung kann die optische Faser im oder am Kraftfahrzeug zum Leuchten gebracht werden. Dabei können unterschiedlichste Linienlicht-Applikationen realisiert werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit mit einem Sensor des Fahrzeugs verbunden sein. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Signal des Sensors, die Lichtemissionsvorrichtung, insbesondere die Micro-LED-Elemente separat anzusteuern. Beispielsweise kann bei einem zu geringen Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug ein intensives rot eine Warnung für einen Fahrer signalisieren. Dies ist ein Beispiel für unterschiedliche Lichtapplikationen im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dabei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar, welche lediglich darstellen sollen, wie die Erfindung realisiert werden kann. Die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Zeichnungen sind jedoch nicht als zwingende oder einschränkende Merkmale zu verstehen. In der Beschreibung genannten Beispiele und Ausführungsformen gelten sinngemäß und analog für erläuterte Verfahrensabläufe sowie umgekehrt. Damit können Vorrichtungsmerkmale als entsprechende Verfahrensmerkmale und Verfahrensmerkmale als entsprechende Vorrichtungsmerkmale betrachtet werden.
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Zu der Erfindung gehören Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Damit kann das Kraftfahrzeug die Halterungsvorrichtung aufweisen. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgebildet.
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Die Erfindung umfasst ferner die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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Dabei zeigt:
- 1 eine Halterungsvorrichtung mit vier Steckverbindungselementen;
- 2 eine Steckverbindungsvorrichtung mit einer optischen Faser, welche direkt in die Mischoptik eingearbeitet ist; und
- 3 ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindungselements.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt beispielhaft eine Halterungsvorrichtung 10, welche mehrere Komponenten aufweist. Die Halterungsvorrichtung 10 beinhaltet eine Mischoptik 12, ein erstes Steckverbindungselement 11 sowie eine optische Faser 14. Das erste Steckverbindungselement 11 ist dabei in einem vorgegebenen Endabschnitt 23 der optischen Faser 14 angeordnet. Der Endabschnitt 23 der optischen Faser 14 ist dabei mit dem ersten Steckverbindungselement 11 fest verbunden. Zur Halterungsvorrichtung 10 gehört insbesondere eine Mischoptik 12. Die Mischoptik 12 weist auf einer ersten Seite eine Lichteintrittsfläche 21 sowie auf einer zweiten Seite eine Lichtaustrittsfläche 22 auf. Dabei ist die Lichtaustrittsfläche 22 gegenüber der Lichteintrittsfläche 21 vergrößert. Von einer Lichtemissionseinheit 19 abgestrahlte Lichtstrahlen 17 werden über die Lichteintrittsfläche 21 in die Mischoptik 12 eingekoppelt. Innerhalb der Mischoptik 12 sind beispielhaft weitere Lichtstrahlen 17 angedeutet, welche innerhalb der Mischoptik 12 mittels Totalreflexion von der Lichteintrittsfläche 21 zur Lichtaustrittsfläche 22 geleitet werden. Die Mischoptik 12 weist einen Bereich auf, der die Form eines Kegelstumpfs hat. Auf diese Weise kann die Lichtaustrittsfläche 22 gegenüber der Lichteintrittsfläche 21 vergrößert werden. Auf der zweiten Seite beziehungsweise im Bereich der Lichtaustrittsfläche 22 ist ein zweites Steckverbindungselement 13 angeordnet. Das zweite Steckverbindungselement 13 ist dabei derart ausgestaltet, dass es das erste Steckverbindungselement 11 aufnehmen kann und so die beiden Steckverbindungselemente 11, 13 miteinander fixiert werden können.
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Dabei ist die optische Faser 14 derart mit dem ersten Steckverbindungselement 11 verbunden, dass bei einem Verbinden des ersten Steckverbindungselements 11 mit dem zweiten Steckverbindungselement 13 zwischen der Lichtaustrittsfläche 22 und der optischen Faser 14 ein Luftspalt 24 mit vorgegebener Ausdehnung gebildet wird. Mithilfe des Luftspalts 24 kann ein entsprechender Unterschied hinsichtlich des Brechungsindex beim Einkoppeln des Lichts 17 in die optische Faser 14 erzielt werden. Der Luftspalt 24 weist dabei insbesondere einen Brechungsindex von etwa 1 auf, während die optische Faser 14, insbesondere ein erster Bereich (Kernbereich der optischen Faser 14) einen größeren Brechungsindex als 1 aufweist. Dieser Unterschied hinsichtlich der Brechungsindizes ermöglicht ein effizientes Einkoppeln des Lichts 17 in die optische Faser 14. Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes der Mischoptik 12 und der als Quarzglasfaser ausgebildeten optischen Faser 14 erweist es sich als vorteilhaft, die optische Faser 14 bis auf den Kernbereich abzuisolieren. Daher ist der Bereich der optischen Faser 14, in den das Licht 17 eingekoppelt wird, abisoliert. In 1 ist deutlich zu erkennen, dass die optische Faser 14 von links eine geringere Ausdehnung senkrecht zur optischen Faser 14 aufweist als rechts außerhalb des ersten Steckverbindungselements 11.
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Eine Verbindungslinie ausgehend von der Lichtemissionsvorrichtung 19 in 1 bis zu der optischen Faser 14 entspricht dabei insbesondere einer Hauptausbreitungsrichtung des Lichts 17. In diesem Fall fällt die Hauptausdehnungsrichtung der optischen Faser 14 mit der Hauptausbreitungsrichtung des Lichts 17 zusammen. Die in den 1 und 2 angedeuteten Pfeile bei den Lichtstrahlen 17 zeigen die Hauptausbreitungsrichtung des Lichts 17 an. Das Licht 17 kann mittels der Halterungsvorrichtung 10 mit geringerem Aufwand von der Lichtemissionseinheit 19 zur optischen Faser 14 geleitet werden und dort in die optische Faser 14 eingekoppelt werden.
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Die Lichtaustrittsfläche 22 der Mischoptik 12 kann beispielsweise etwa zwei Quadratmillimeter (2 mm2) betragen. Die Lichteintrittsfläche 21 kann kreisförmig sein und einen Durchmesser von etwa 600 Mikrometern aufweisen. Die Größe der Lichteintrittsfläche 21 kann insbesondere von einer Größe und Anordnung der Lichtemissionseinheit 19 abhängig sein. Die Lichtemissionseinheit 19 kann eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Diese Lichtquellen können als mehrere Micro-LED-Elemente, LED-Elemente und/oder RGB-LED-Elemente ausgebildet sein. Im Fall der RGB-LED-Elemente kann jedes dieser LED-Elemente Licht 17 mit vorgegebener Wellenlänge erzeugen und abstrahlen. Jedes Micro-LED-Element kann dabei das abgestrahlte Licht 17 hinsichtlich seiner Lichtstärke variabel einstellen. Beispielsweise kann eine Steuereinheit 20 jedes dieser Micro-LED-Elemente unterschiedlich ansteuern. So kann die Steuereinheit 20 die jeweiligen Micro-LED-Elemente hinsichtlich ihrer Lichtstärke und/oder Leuchtkraft individuell einstellen, um so im Bereich der Lichtaustrittsfläche 22 Licht 17 mit vorgegebener gewünschter Wellenlänge bereitzustellen. Die Lichtaustrittsfläche 22 kann beispielsweise zehn Quadratmillimeter oder größer ausgebildet sein. Idealerweise ist die Lichtaustrittsfläche 22 größer als die Lichteintrittsfläche 21.
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Für die Mischoptik 12 werden bevorzugt Materialien verwendet, welche ein optisch vorteilhaftes Verhältnis des Brechungsindex aufweisen. Beispielsweise weist die Mischoptik 12 Silikon auf. Der Brechungsindex der Mischoptik 12 kann im Bereich von 1,3 bis 1,6 liegen. Somit kann der Brechungsindex der Mischoptik 12 1,3, 1,4, 1,5 beziehungsweise 1,6 betragen.
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Die Lichtemissionseinheit 19 ist in einem dritten Steckverbindungselement 15 angeordnet. Das dritte Steckverbindungselement 15 weist einen Bereich auf, der passend zu dem vierten Steckverbindungselement 16 ausgebildet ist. Im Fall von 1 beinhaltet das dritte Steckverbindungselement 15 einen zylindrischen Schacht, in den ein zylindrischer Bereich der Mischoptik 12 eingeschoben werden kann. Das vierte Steckverbindungselement 16 ist in 1 Teil der Mischoptik 12 und als Zylinder geformt. Die Lichtemissionsvorrichtung 19 ist bevorzugt in dem dritten Steckverbindungselement 15 so angeordnet, dass das von der Lichtemissionseinheit 19 bereitgestellte Licht 17 möglichst verlustfrei, das heißt ohne Reflexionen, zur Lichteintrittsfläche 21 gelangen kann.
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2 zeigt beispielhaft eine alternative Ausführungsform für die Halterungsvorrichtung 10. Das dritte Steckverbindungselement 15 sowie das vierte Steckverbindungselement 16 sind in 2 ebenso wie in 1 ausgeführt. Im Unterschied zur 1 sieht die 2 kein erstes Steckverbindungselement 11 und kein zweites Steckverbindungselement 13 vor. Im Fall der 2 ist die optische Faser 14 direkt in die Mischoptik 12 eingeführt. Der von der optischen Faser 14 eingeführte Bereich in die Mischoptik 12 kann als erstes beziehungsweise zweites Steckverbindungselement aufgefasst werden. Das Beispiel gemäß 2 kommt bevorzugt bei Mischoptiken 12 zum Einsatz, welche gegenüber der optischen Faser 14 ein günstiges Brechungsindexverhältnis aufweisen. Beträgt beispielsweise der Brechungsindex für die Mischoptik 12 1,3 und für die optische Faser 14 1,9, so wäre der Unterschied hinsichtlich des Brechungsindex noch groß genug, um das Licht 17 in die optische Faser 14 einzukoppeln. Das Beispiel von 2 ist leichter herzustellen als das Beispiel von 1. Jedoch kann in der Regel mithilfe des Beispiels von 1 eine bessere Einkopplung des Lichts 17 in die optische Faser 14 erzielt werden, da aufgrund des vorgesehenen Luftspalts 24 stets ein entsprechend großer Brechungsindexunterschied gewährleistet werden kann. Das Beispiel gemäß 2 hat gegenüber dem Beispiel von 1 insbesondere den Vorteil, dass weniger Bauteile benötigt werden.
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Entgegen der Darstellungen der 1 und 2 können aufgrund der vergrößerten Lichtaustrittsfläche 22 mehrere optische Fasern 14 zugleich zum Einkoppeln des Lichts 17 verwendet werden. Deshalb sind in 2 beispielhaft weitere optische Fasern 14 angedeutet. So können in dem Beispiel von 1 in dem ersten Steckverbindungselement 11 mehrere optische Fasern 14 angeordnet sein. Die optischen Fasern 14 sind dabei bevorzugt als Quarzglasfasern ausgebildet. Das erste Steckverbindungselement 11 sowie das zweite Steckverbindungselement 13 können als jeweils zueinander passender Klips ausgebildet sein. Diese Klips und/oder Steckverbindungselemente 11 und 13 können im Rahmen eines Spritzgussverfahrens hergestellt werden.
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3 zeigt beispielhaft ein mögliches Verfahren zum Herstellen einer oder mehrerer Steckverbindungselemente. In einem ersten Schritt S1 wird die optische Faser zumindest in einem Teilbereich des vorgegebenen Endabschnitts 23 abisoliert. Das bedeutet insbesondere, dass ein äußerer Schutzmantel beziehungsweise eine äußere Schutzschicht der optischen Faser 14 entfernt wird. In einem zweiten Schritt S2 wird der Bereich der abisolierten optischen Faser 14 in einem offenen Werkzeug fixiert. Das offene Werkzeug kann als eine Art Schraubstock passend für optische Fasern 14 verstanden werden. Dabei beinhaltet das offene Werkzeug bevorzugt zwei zueinander zusammenlaufende Teile, um so die optische Faser 14 für das Spritzgussverfahren zu fixieren. Das offene Werkzeug kann zudem eine Form aufweisen, in der flüssiger Kunststoff für das Spritzgussverfahren eingespritzt werden kann. Diese Form kann zudem Freihalteelemente beinhalten, welche verhindern, dass in den Bereichen der Freihalteelemente sich flüssiger Kunststoff ansammelt. Nach dem Fixieren der optischen Faser 14 im zweiten Schritt S2 wird in einem dritten Schritt S3 flüssiger Kunststoff in die offene Form eingespritzt. Nach einem Abkühlen des flüssigen Kunststoffes kann das offene Werkzeug entfernt werden. Die Form beziehungsweise das offene Werkzeug ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass sich daraus das jeweilige Steckverbindungselement ergibt.
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Auf diese Weise können Quarzglasfasern 14 aufgrund der thermischen Stabilität für ein Spritzgusswerkzeug verwendet werden. Entsprechend kann die optische Faser 14 in dem Werkzeug der Mischoptik 12 positioniert werden und vollständig umspritzt werden. Ebenso kann die gesamte Mischoptik 12 mithilfe des Spritzgussverfahrens hergestellt werden. So kann die Halterungsvorrichtung 10 erzeugt werden, welche eine effiziente Lichteinkopplung ermöglicht.
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Die Halterungsvorrichtung 10 bietet vor allem mehrere Vorteile: Aufgrund der vergrößerten Lichtaustrittsfläche 22 erniedrigen sich die Toleranzen bezüglich der Positionierung der optischen Faser 14 gegenüber der Lichtemissionsvorrichtung 19. Da die Lichtemissionsvorrichtung 19 häufig Micro-LED-Elemente mit einem Durchmesser von etwa 20 µm aufweist, ist eine direkte Ausrichtung der optischen Faser 14 gegenüber der Lichtemissionsvorrichtung 19 ohne die dazwischengeschaltete Mischoptik 12 zwar möglich, jedoch nur im Rahmen einer möglichst exakten Justage zu bewerkstelligen. Mithilfe des Spritzgussverfahrens eröffnen sich weitere Preisvorteile beziehungsweise die jeweiligen Komponenten der Halterungsvorrichtung 10 können modular hergestellt werden. Es können Standardeinkoppelmodule sowohl für konventionelle spritzgegossene Lichtleiter als auch für Spezialanwendungen wie zum Beispiel für die seitlich emittierende Quarzglasfaser verwendet werden. Mechanische Schnittstellen, insbesondere die jeweiligen Steckverbindungselemente 11, 13, 16 und 15, sind dabei im Idealfall dieselben. Aufgrund der vergrößerten Lichtaustrittsfläche 22 können mehrere Quarzglasfasern 14 in dem ersten Steckverbindungselement 11 verbaut sein. Damit kann das von den mehreren Micro-LED-Elementen gemischte Licht 17 in alle Quartglasfasern 14 gleichmäßig eingekoppelt werden. So können mehrere Linien-Applikationen mithilfe nur einer einzigen Lichtquelle betrieben werden (in gleicher Helligkeit beziehungsweise Farbe).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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