DE102021134620A1

DE102021134620A1 - Fahrzeuggestaltungselement mit einer lichtanordnung

Info

Publication number: DE102021134620A1
Application number: DE102021134620.7A
Authority: DE
Inventors: Gary Dekievit; Matthew Chapman-Winter
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-29
Also published as: JP2023094605A; US11754244B2; US20230204173A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Embleme, Plaketten, Logos oder Gestaltungselemente für Fahrzeuge und insbesondere ein Fahrzeuggestaltungselement mit einer Lichtanordnung, die eine gleichmäßige Lichtabgabe bereitstellen kann, ohne dass die Lichtquelle sichtbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Embleme, Plaketten, Logos oder Gestaltungselemente für Fahrzeuge und insbesondere ein Fahrzeuggestaltungselement mit einer Lichtanordnung, die eine gleichmäßige Lichtabgabe bereitstellen kann, ohne dass die Lichtquelle sichtbar ist.
Ein ästhetisches Merkmal, das im Automobilbereich beliebt geworden ist, sind Außenplaketten und -embleme an Fahrzeugen, wobei die wichtigsten Merkmale der jeweiligen Plakette bzw. des Emblems hinterleuchtet sind. Es ist wünschenswert, dass diese Schlüsselmerkmale mit einer gleichmäßigen (einheitlichen oder homogenen) Helligkeit mit Hilfe von Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, LEDs) hinterleuchtet werden. Eine LED ist eine gerichtete Lichtquelle mit einer relativen Lichtstärke, die mit zunehmendem Betrachtungswinkel abnimmt. Dies kann dazu führen, dass ein externer Betrachter der Plakette helle Stellen oder Hotspots wahrnimmt.
Es sind Beleuchtungssysteme bekannt, die eine gleichmäßige Lichtstärke bereitstellen, beispielsweise Systeme, die eine Technologie mit teuren organischen Leuchtdioden (Organic Light Emitting Diodes, OLEDs) oder komplexe Linsen- und Reflektoranordnungen verwenden. Stark streuende Materialien werden ebenfalls eingesetzt, diese haben jedoch den Nachteil, dass sie milchig oder trüb erscheinen und einen schlechten optischen Wirkungsgrad besitzen. Ein weiteres wünschenswertes Merkmal ist, dass die Zuhilfenahme der LED für den externen Betrachter der Plakette nicht direkt sichtbar ist.
Darüber hinaus und mit besonderem Bezug auf den Einsatz dieser Merkmale an Elektrofahrzeugen gibt es zunehmende Anforderungen an die Energieeffizienz, wobei die elektrischen Systeme des Fahrzeugs der Batterie möglichst wenig Energie entnehmen sollen, um die Gesamtleistung und den Wirkungsgrad des Fahrzeugs zu verbessern.
Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Offenlegung entwickelt. Die Aufgabe der Erfindung besteht somit im Wesentlichen darin, ein hinterleuchtetes Fahrzeuggestaltungselement bereitzustellen, das eine gleichmäßige Lichtstärke bietet, und zugleich die Energieeffizienz zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst, der ein Fahrzeuggestaltungselement mit einer Lichtanordnung bereitstellt, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: einen Lichtleiter mit einer Vorderseite, einer Rückseite, mehreren Lichteintrittsbereichen und einem Lichtstreuungsbereich, mehrere Leuchtdioden (LEDs), wobei jede LED einem jeweiligen Lichteintrittsbereich benachbart angeordnet und auf diesen gerichtet ist, wobei Licht von jeder LED in den Lichtleiter über dessen jeweiligen Lichteintrittsbereich eintritt, wo es über interne Reflexion in Richtung des lichtstreuenden Bereichs des Lichtleiters gelenkt wird, ein Reflektorelement, das hinter dem Lichtleiter neben der Rückseite des Lichtleiters angeordnet ist, wobei das Reflektorelement mehrere Öffnungen aufweist, die jeder LED und jedem Lichteintrittsbereich entsprechen, wobei das Reflektorelement ferner eine Vorderseite aufweist, die dazu ausgestaltet ist, Licht in Richtung des Lichtleiters zu reflektieren, wobei das Reflektorelement und der Lichtleiter ferner komplementäre Rippen und Kanäle zum Steuern der Lichtverteilung in der Nähe der Lichteintrittsbereiche umfassen, wobei die Rippen um die Öffnungen in dem Reflektorelement ausgebildet sind und sich von der Vorderseite des Reflektors aus erstrecken, wobei sie dazu ausgestaltet sind, sich in komplementäre Kanäle, die in der Rückseite des Lichtleiters ausgebildet sind, einzufügen, um den Durchgang von Lichtstrahlen, die über die Lichteintrittsbereiche in den Lichtleiter eingetreten sind, zu unterbrechen.
Bei einer Ausführungsform weist jeder Lichteintrittsbereich eine Lichteintrittsfläche auf, die in der Rückseite des Lichtleiters ausgebildet ist und durch die von der entsprechenden LED emittiertes Licht in den Lichtleiter eindringen kann, wo es dann durch interne Reflexion übertragen wird.
Bei einer Ausführungsform weist jeder Lichteintrittsbereich ferner eine konische Fläche auf, die in der Vorderseite des Lichtleiters ausgebildet ist, wobei die Lichteintrittsfläche so geformt ist, dass sie den Großteil der Lichtstrahlen in Richtung der konischen Fläche ablenkt/bricht, wobei die konische Fläche dazu ausgestaltet ist, die Lichtstrahlen in Richtung der Rückseite des Lichtleiters zu reflektieren, wo sie durch interne Reflexion entlang des Lichtleiters zwischen der Vorder- und der Rückseite weiter reflektiert werden.
Bei einer Ausführungsform weist jeder Lichteintrittsbereich ferner eine an die konische Fläche und die Vorderseite des Lichtleiters angrenzende Abstufungsfläche an einer Position, an die aufgrund der Ausgestaltung der Lichteintrittsfläche und der konischen Fläche eine vernachlässigbare Menge an Lichtstrahlen gelenkt wird, auf, wobei die Abstufungsfläche es ermöglicht, die Dicke des übrigen Lichtleiters abseits jedes Lichteintrittsbereichs zu reduzieren.
Bei einer Ausführungsform erstrecken sich die komplementären Rippen und Kanäle um einen Abschnitt jedes Lichteintrittsbereichs herum.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeuggestaltungselement ferner eine Linsenanordnung (500), die vor dem Lichtleiter angeordnet ist, wobei die Linsenanordnung (500) einen lichtdurchlässigen Bereich und einen lichtundurchlässigen Bereich umfasst, wobei der lichtdurchlässige Bereich angrenzend an den Streuungsbereich des Lichtleiters vorgesehen ist, so dass Licht, das aus der Vorderseite des Lichtleiters gegenüber dem Streuungsbereich austritt, durch die Linsenanordnung (500) übertragen wird.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeuggestaltungselement ferner ein hinteres Gehäuse und ein vorderes Gehäuse, die mit der Linsenanordnung zusammenarbeiten, um die LEDs, den Reflektor und den Lichtleiter gemeinsam in einer wetterfesten Umgebung aufzunehmen.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Linse ferner eine durchgehende transparente und/oder durchscheinende Beschichtung auf einer der äußeren Umgebung zugewandten Außenfläche.
Bei einer Ausführungsform umfasst die durchgehende transparente und/oder durchscheinende Beschichtung eine transparente und/oder durchscheinende dünne Metallschicht, die aus einem Metall, einer Legierung oder einem Halbmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Aluminium, Titan, Nickel, Molybdän, Zirconium, Tungsten, Silicium, Niob, Tantal, Vanadium, Cobalt, Mangan, Silber, Zink, Indium, Germanium, Zinn, Bor, Arsen, Antimon, Tellur und Mischungen davon; und/oder einem Oxid, Nitrid, Borid, Fluorid oder Carbid davon sowie Mischungen davon ausgebildet ist.
Bei einer Ausführungsform ist die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung eine reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis, und sowohl die Linse als auch die reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis sind für von dem Lichtleiter ausgehendes Licht zumindest teilweise durchlässig.
Bei einer Ausführungsform ist die Linse mit einem Anstrich und/oder einem lichtundurchlässigen Material beschichtet, um eine Maskenschicht auszubilden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erörtert. Es zeigt:

1 eine perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeuggestaltungselements gemäß einer Ausführungsform;
2 eine Explosionsansicht der Vorderseite des Fahrzeuggestaltungselements aus 1;
3 eine Explosionsansicht der Rückseite des Fahrzeuggestaltungselements aus 1;
4 eine Querschnittsansicht des Fahrzeuggestaltungselements aus 1, aufgenommen durch die Mitte eines der Lichteintrittsbereiche des Lichtleiters;
5 eine perspektivische Vorderansicht des Lichtleiters des Fahrzeuggestaltungselements aus 1;
6 eine perspektivische Rückansicht des Lichtleiters aus 5;
7 eine perspektivische Vorderansicht des Reflektors des Fahrzeuggestaltungselement aus 1;
8 eine detaillierte Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Lichteintrittsbereichs des Fahrzeuggestaltungselements aus 1, die detailliert zeigt, wie Lichtstrahlen mit dem Lichteintrittsbereich interagieren;
9 das Ergebnis einer Simulation für ein Fahrzeuggestaltungselement mit Rippen und Kanälen, das die Lichtintensität über die lichtemittierende Fläche der Anordnung hinweg zeigt;
10 das Ergebnis einer Simulation für ein Fahrzeuggestaltungselement ohne Rippen und Kanäle, das die Lichtintensität über die lichtemittierende Fläche der Anordnung hinweg zeigt;
11 eine perspektivische Vorderansicht eines Lichtleiters gemäß einer alternativen Ausführungsform;
12 eine perspektivische Rückansicht des Lichtleiters aus 11;
13 eine perspektivische Vorderansicht eines Reflektors gemäß einer alternativen Ausführungsform; und
14 eine Querschnittsansicht, die das Zusammenwirken des Lichtleiters aus 11 und des Reflektors aus 13 detailliert darstellt.

Die 1 bis 7 zeigen ein Fahrzeuggestaltungselement mit einer Lichtanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die folgende Beschreibung nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass diese Merkmale im allgemeinen die Erfindung definieren und dass diese Merkmale nicht untrennbar verbunden sind und verallgemeinert werden können, wie beschrieben.
Wie in den 2 und 3 am besten zu sehen ist, umfasst die Anordnung 1 eine Vielzahl einzelner Komponenten. Von hinten nach vom gibt es das hintere Gehäuse 100, die Leiterplattenanordnung (Printed Circuit Board Assembly, PCBA) 200, den Reflektor 300, den Lichtleiter 400, die Linsenanordnung 500 und das vordere Gehäuse 600.
Wie zu sehen ist, weist das Fahrzeuggestaltungselement bei dieser Ausführungsform die Form einer Fahrzeugplakette auf, die ein Logo einer bekannten Automarke umfasst und eine gebogene (oder konvexe) ovale Form aufweist, die auf das hintere Gehäuse 100, den Reflektor 300, den Lichtleiter 400, die Linsenanordnung 500 und das vordere Gehäuse 600 übertragen ist. Es ist festzustellen, dass andere oder alternative Marken und/oder Designs ebenfalls in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen sein sollen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Fahrzeuggestaltungselement stattdessen im Wesentlichen eben (oder flach) sein, so dass das hintere Gehäuse, der Reflektor, der Lichtleiter, die Linsenanordnung und das vordere Gehäuse ebenfalls diese ebene (oder flache) Form aufweisen. Jede andere Form, wie etwa konkave, gewellte, unebene Formen oder dergleichen, ist ebenfalls möglich.
Das hintere Gehäuse 100 umfasst Befestigungsmittel 110 zum Befestigen der Anordnung an einem Fahrzeug. Das hintere Gehäuse 100 arbeitet mit der Linsenanordnung 500 und dem vorderen Gehäuse 600 zusammen, um die PCBA 200, den Reflektor 300 und den Lichtleiter 400 gemeinsam in einer wetterfesten Umgebung aufzunehmen, wobei das hintere Gehäuse 100 und das vordere Gehäuse 600 dazu ausgestaltet sind, aneinander befestigt zu sein und die übrigen Komponenten wirksam zusammenzuhalten. Sowohl das vordere als auch das hintere Gehäuse 100, 600 sind lichtundurchlässig und vorzugsweise schwarz, um einen unerwünschten Lichtaustritt aus der Anordnung 1 zu verhindern oder zumindest erheblich zu reduzieren. Bei einer bevorzugten Form ist das hintere Gehäuse 100 aus einem schwarzen Nylon gefertigt, und das vordere Gehäuse 600 ist aus PMMA gefertigt. Es sind im Allgemeinen auch andere geeignete Materialien verwendbar, und diese Materialien sind nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Das hintere Gehäuse 100 weist ausgesparte Abschnitte 120 zur Aufnahme der PCBA 200 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die PCBA 200 drei Leiterplatten 201, 202, 203, die dazu ausgestaltet sind, über Befestigungselemente 204 an dem hinteren Gehäuse 100 befestigt zu sein, und insgesamt vier LEDs 210, 220, 230, 240 bereitstellen, die voneinander getrennt angeordnet und im Allgemeinen in einer Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind. Es ist festzustellen, dass die Ausgestaltung der Leiterplatten 201, 202, 203 und die Position und die Anzahl der LEDs je nach erforderlicher Lichtabgabe und der konkreten Größe und Gestaltung des Logos variierbar sind. Es ist außerdem festzustellen, dass jede LED ein Lichtbündel emittiert, das mehrere Lichtstrahlen umfasst, die um eine optische Hauptachse, vorzugsweise in einer achsensymmetrischen Weise, angeordnet sind.
Vor dem hinteren Gehäuse 100 und der PCBA 200 ist der Reflektor 300 angeordnet, der vier Öffnungen 310, 320, 330, 340 aufweist, die so angeordnet und dimensioniert sind, dass das von jeder der LEDs 210, 220, 230, 240 emittierte Licht durch die Öffnungen und in Richtung des Lichtleiters 400 gelangt. Weitere Informationen zu dem Reflektor 300 sind weiter unten in dieser Offenbarung bereitgestellt.
Der Lichtleiter 400 ist vor dem Reflektor 300 angeordnet und weist vier Lichteintrittsbereiche 410, 420, 430, 440 auf, die den Öffnungen 310, 320, 330, 340 im Reflektor und den LEDs 210, 220, 230, 240 benachbart angeordnet sind. Die vier Lichteintrittsbereiche weisen jeweils eine Geometrie auf, die dazu ausgestaltet ist, die Lichtmenge, die von einer jeweils benachbarten LED intern in den Lichtleiter 400 reflektiert wird, zu maximieren. Mit Ausnahme der Lichteintrittsbereiche weist der übrige Lichtleiter 400 eine im Wesentlichen konstante Dicke auf. Wie bereits erörtert, sind andere physische Merkmale, wie etwa die konvexe ovale Form, durch die Form der Plakette vorgegeben und es ist festzustellen, dass alternative Formen, wie oben beschrieben, ebenfalls in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen sein sollen. Der Lichtleiter kann beispielsweise eine Vielzahl geometrischer Formen aufweisen, wie etwa einen Kreis, ein Dreieck oder ein Viereck in gekrümmter oder ebener Form, ohne darauf beschränkt zu sein. Bei einer bevorzugten Form ist der Lichtleiter 400 aus einem klaren PMMA mit lichtstreuenden Eigenschaften, wie etwa aus ACRYLITE® LD12, gefertigt. Es ist selbstverständlich festzustellen, dass bei einer alternativen Ausführungsform andere geeignete Materialien verwendbar sind.
Der Lichtleiter 400 weist einen Streuungsbereich 450 auf, der aus gedruckten Punktmustem oder einem geätzten Finish auf der Rückseite 402 des Lichtleiters ausgebildet sein kann. Es ist festzustellen, dass das Licht, wenn es intern reflektiert wird, diesen Streuungsbereich 450 erreicht und dann gestreut wird, wobei ein Teil aus der Vorderseite 401 des Lichtleiters 400, die diesem Bereich 450 gegenüberliegt, austritt, so dass das im Streuungsbereich 450 ausgebildete Muster bzw. Finish dem Muster der gewünschten Lichtabgabe der Anordnung 1 entspricht.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist zu erkennen, dass der Streuungsbereich 450 die Form des Logos aufweist. Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind auch alternativ geformte Streuungsbereiche verwendbar, um alternativ geformte Lichtabgaben zu erzielen.
Ungeachtet des gewünschten Lichtabgabemusters ist festzustellen, dass die LEDs 210, 220, 230, 240 nicht in gleichem Abstand zu allen Abschnitten des Streuungsbereichs 450 angeordnet sein können und dass es schwierig wäre, mit einer solchen begrenzten Anzahl an LEDs eine gleichmäßige Lichtabgabe zu erreichen, da näher an den LEDs liegende Bereiche mehr Licht empfangen und heller erscheinen als weiter von den LEDs entfernte Bereiche, die weniger Licht empfangen und dunkler erscheinen.
Durch die Erhöhung der Anzahl an LEDs und die Verwendung eines hochdiffusen Lichtleiters könnte zwar eine gewisse Abhilfe geschaffen werden, es ist jedoch festzustellen, dass diese Lösung den Energieverbrauch der Beleuchtungsanordnung in unerwünschter Weise erhöhen und den optischen Wirkungsgrad des Lichtleiters und den elektrischen Wirkungsgrad der Lösung im Ganzen verringern würde.
Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Lichtabgabe wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, die weiter unten beschrieben sind.
Der jeder LED benachbarte Lichteintrittsbereich des Lichtleiters weist verschiedene optische Merkmale auf, um die totale interne Reflexion zu maximieren. Aus 8 ist ersichtlich, dass das durch die LED emittierte Licht durch eine Lichteintrittsfläche 411 in den Lichtleiter eindringen kann, wo es dann durch interne Reflexion zwischen der Lichteintrittsfläche 411 und der Vorder- und der Rückseite 401, 402 des Lichtleiters 400 übertragen wird.
Die Lichteintrittsfläche 411 jedes Lichteintrittsbereichs ist so geformt, dass sie den Großteil der Lichtstrahlen in Richtung einer konischen Fläche 412 ablenktfbricht, die dazu ausgestaltet ist, die Lichtstrahlen in Richtung der Rückseite 402 des Lichtleiters 400 zu reflektieren, wo sie durch interne Reflexion entlang des Lichtleiters 400 zwischen der Vorder- und der Rückseite 401, 402 weiter reflektiert werden.
Wie in den 4 und 8 am besten zu sehen ist, weist jeder Lichteintrittsbereich eine an die konische Fläche 412 und die Vorderseite 401 angrenzende Abstufungsfläche 413 auf, und zwar an einer Position, zu der aufgrund der Ausgestaltung der Lichteintrittsfläche 411 und der konischen Fläche 412 eine vernachlässigbare Menge an Lichtstrahlen gelenkt wird. Es ist festzustellen, dass diese Abstufungsfläche 413 es ermöglicht, die Dicke des übrigen Lichtleiters 400 abseits des Lichteintrittsbereichs 410 zu reduzieren, um die Lichtübertragung zu den Enden des Lichtleiters 400 zu verbessern.
Durch Bereitstellen einer Geometrie, die die Menge der erreichbaren totalen internen Reflexion maximiert, kann der Wirkungsgrad des Lichtleiters erhöht werden, so dass eine geringere Anzahl von LEDs benötigt wird. Wenngleich bei der gezeigten Ausführungsform jeder Lichteintrittsbereich eine konische Fläche aufweist, die in der Vorderseite des Lichtleiters ausgebildet ist, ist festzustellen, dass auch andere Formen verwendbar sind, um Licht von der LED zu dem übrigen Lichtleiter zu leiten.
Wie die 5 und 6 zeigen, kann die Geometrie des Lichteintrittsbereichs so dimensioniert sein, dass die Menge des empfangenen und durch den Lichtleiter übertragenen Lichts variiert, so dass eine kleinere Lichteintrittsfläche und eine konische Fläche weniger effizient sind als solche mit einer größeren Geometrie. Bei dem gezeigten Beispiel befinden sich die beiden oberen LEDs 210, 220 und ihre entsprechenden Lichteintrittsbereichsgeometrien 410, 420 näher an dem Streuungsbereich 450 als die beiden unteren LEDs 230, 240 und ihre entsprechenden Lichteintrittsbereiche 430, 440. Es ist daher festzustellen, dass aufgrund ihrer relativen Nähe größere Lichteintrittsbereiche mit einem höheren Wirkungsgrad für die beiden unteren LEDs 430, 440 erforderlich sind.
Der Reflektor 300 und der Lichtleiter 400 weisen außerdem komplementäre Rippen 311, 321, 331, 341 und Kanäle 414, 424, 434, 444 zum Steuern der Lichtverteilung nahe den Lichteintrittsbereichen 410 auf. Wie in 7 am besten zu sehen ist, sind die Rippen 311, 321, 331, 341 um die Öffnungen 310, 320, 330, 340 in dem Reflektor 300 herum ausgebildet, wo sie sich von der Vorderseite 301 des Reflektors 300 erstrecken und dazu ausgestaltet sind, sich in komplementäre Kanäle 414, 424, 434, 444, die in der Rückseite 402 des Lichtleiters 400 ausgebildet sind, einzufügen, um den Durchgang von Lichtstrahlen, die in den Lichtleiter 400 eingetreten sind, zu unterbrechen. Wie in 8, in der eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Lichteintrittsbereichs 410 dargestellt ist, am besten zu sehen ist, entspricht die Position der Kanäle und Rippen 414, 311 den Teilen des Lichtleiters 400, in denen die Abstufungsfläche 413 die Querschnittsfläche des Lichtleiters 400 verschmälert hat, um so das Licht effektiv abzufangen, bevor es in Bereiche des Lichtleiters 400 gelangt, die weniger Beleuchtung als andere benötigen. Es ist festzustellen, dass Bereiche, die weniger Beleuchtung als andere benötigen, durch die Notwendigkeit bestimmt werden, Hotspots zu reduzieren und eine relativ homogene Lichtabgabe aus der Anordnung 1 zu erzeugen, und von der Position der LEDs und dem Muster des Streuungsbereichs abhängen, wobei Bereiche in unmittelbarer Nähe zu einer einzelnen LED und/oder Bereiche in der Mitte mehrerer LEDs eine geringere Beleuchtung benötigen.
Es ist festzustellen, dass die Höhe dieser Kanäle und Rippen und das Maß, in dem sie die Lichteintrittsbereiche umgeben, variiert werden können, um das Maß der erzielten Lichtunterbrechung fein abzustimmen.
Wie in den 5 bis 7 am besten zu sehen ist, weist jeder der Lichteintrittsbereiche eine Rippe und einen Kanal auf, die sich etwa 180 Grad um den Lichteintrittsbereich herum erstrecken, um einen Teil des eintretenden Lichts, das sich in Richtung eines zentralen Abschnitts des Streuungsbereichs 450, der sich in der Mitte jedes der Lichteintrittsbereiche befindet, bewegt, zu unterbrechen. Es ist außerdem zu sehen, dass jeder der beiden unteren Lichteintrittsbereiche eine zweite Rippe und einen zweiten Kanal aufweist, die sich etwa 45 Grad um den Lichteintrittsbereich herum erstrecken, um einen Teil des Lichts, das sich in Richtung eines Abschnitts des Streuungsbereichs in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Lichteintrittsbereichs bewegt, zu unterbrechen.
Es ist außerdem festzustellen, dass die Verwendung dieser komplementären Rippen und Kanäle die Positionierung des Lichtleiters und des Reflektors zueinander während der Montage erleichtert.
Die 9 und 10, in denen die Ergebnisse einer Simulation bereitgestellt werden, zeigen den Unterschied in der Lichtverteilung zwischen einem Lichtleiter mit Rippen und Kanälen (9) und einem Lichtleiter ohne Rippen und Kanäle (10). Es zeigt sich, dass bei der vorliegenden Erfindung die Version des Lichtleiters mit Rippen und Kanälen eine deutlich gleichmäßigere Lichtverteilung über den lichtdurchlässigen Bereich hinweg ergibt als die Version ohne, die in Bereichen, die sich in unmittelbarer Nähe zu den Lichteintrittsbereichen und/oder in deren Mitte befanden, Hotspots aufweist.
Auch wenn der Großteil des von den LEDs übertragenen Lichts intern durch den Lichtleiter 400 reflektiert werden soll, ist festzustellen, dass ein Teil des Lichts durch die Vorder- und die Rückseite 401, 402 aus dem Lichtleiter 400 austritt. Der Reflektor 300 kann auf seiner Vorderseite 301 ein Finish (z. B. ein mattweißes Finish oder ein geätztes Hochglanzfinish) aufweisen, das in der Lage ist, Streulichtstrahlen zurück in Richtung des Lichtleiters 400 zu reflektieren. Es ist außerdem festzustellen, dass das gleiche mattweiße Finish oder geätzte Hochglanzfinish auch auf die Rippen des Reflektors 300 aufgebracht werden kann, so dass die Rippen, wenn sie den Durchgang des sich durch den Lichtleiter 400 bewegenden Lichts unterbrechen, das Licht durch den Lichtleiter 400 zurück reflektieren und streuen. Bei einer bevorzugten Form ist der Reflektor 300 aus weißem Nylon gefertigt. Es ist selbstverständlich festzustellen, dass bei einer alternativen Ausführungsform andere geeignete Materialien verwendbar sind.
Der Umfang oder der Rand 403 des Lichtleiters 400 können auch mit einer reflektierenden Oberfläche versehen sein, beispielsweise mit einem weißen Finish, so dass alle Lichtstrahlen, die den Rand 403 des Lichtleiters 400 erreichen, durch den Lichtleiter 400 zurück reflektiert werden, anstatt von dem hinteren und vorderen Gehäuse 100, 600 absorbiert zu werden.
Vor dem Lichtleiter 400 befindet sich eine Linsenanordnung 500, die einen lichtdurchlässigen Bereich 510 und einen lichtundurchlässigen Bereich 520 umfasst, wobei der lichtdurchlässige Bereich 510 dem Streuungsbereich 450 des Lichtleiters 400 benachbart bereitgestellt ist, so dass das Licht, das aus der Vorderseite 401 des Lichtleiters 400 gegenüber dem Streuungsbereich 450 austritt, durch die Linsenanordnung 500 übertragen wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind der lichtdurchlässige Bereich 510 und der lichtundurchlässige Bereich 520 aus einzelnen Komponenten ausgebildet, und zwar aus einer lichtdurchlässigen Linse 510 und lichtundurchlässigen Einsätzen 520. Die Rückseite 521 der lichtundurchlässigen Einsätze 520 kann ebenfalls mit einer reflektierenden Oberfläche versehen sein, beispielsweise mit einem weißen Finish, so dass alle Streulichtstrahlen durch den Lichtleiter 400 zurück reflektiert werden, anstatt von den Einsätzen 520 absorbiert zu werden. Bei einer anderen Form kann die Rückseite 521 eine zusätzliche Komponente mit reflektierenden Eigenschaften aufweisen, die eingeformt, verbunden oder eingeklipst sind, um Reflexionsvermögen und/oder Streuung zu gewährleisten.
Die Linse 510 ist aus einem zumindest teilweise transparenten oder halbtransparenten, durchscheinenden Material, wie etwa Polycarbonat, hergestellt. Sie kann auch einen oder mehrere lichtundurchlässige Abschnitte aufweisen. Eine Maske (nicht gezeigt) zum Begrenzen von Lichtemissionsabschnitten der Linse, kann ebenfalls aufgebracht werden. Bei einer bevorzugten Form sind die lichtundurchlässigen Einsätze 520 aus einem schwarzen PMMA gefertigt. Es versteht sich von selbst, dass bei einer alternativen Ausführungsform andere geeignete Materialien verwendbar sind.
Bei einer Form kann die Linse eine äußere und eine innere Komponente umfassen. Die äußere Komponente kann aus einem klaren Material gefertigt sein und die innere Komponente kann mit einem lichtundurchlässigen Material auf die Innenfläche der äußeren Komponente aufgebracht sein.
In den 11 bis 14 sind Darstellungen einer alternativen Lichtleiter- und Reflektoranordnung gezeigt. Ähnlich wie bei der vorherigen Ausführungsform weist der Reflektor 700 vier Öffnungen 710, 720, 730, 740 auf, die so angeordnet und bemessen sind, dass das von jeder der LEDs emittierte Licht durch die Öffnungen und in Richtung des Lichtleiters 800 gelangt. Es ist zu erkennen, dass die Öffnungen im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform kleiner sind und eine abgeschrägte Fläche 712, 722, 732, 742 aufweisen, um eine weitere interne Reflexion innerhalb der Gesamtanordnung zu fördern.
Ähnlich wie bei der vorherigen Ausführungsform weist der Lichtleiter 800 ebenfalls vier Lichteintrittsbereiche 810, 820, 830, 840 auf, die dazu ausgestaltet sind, die Menge des intern in den Lichtleiter 800 reflektierten Lichts zu maximieren. Der Reflektor 700 und der Lichtleiter 800 weisen außerdem komplementäre Rippen 711, 721, 731, 741 und Kanäle 814, 824, 834, 844 zum Steuern der Lichtverteilung nahe den Lichteintrittsbereichen auf.
Aus den 11, 12 und 14 ist ersichtlich, dass ein Abschnitt von zweien der Kanäle 834, 844 Durchgangslöcher 835, 845 umfasst, um Abschnitte der entsprechenden Rippen 731, 741, die sich durch den gesamten Lichtleiter 800 erstrecken, aufzunehmen, um den Durchgang von Licht durch den Lichtleiter 800 vollständig zu unterbrechen.
Es ist außerdem zu erkennen, dass der Reflektor 700 und der Lichtleiter 800 im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform zusätzliche komplementäre Rippen 702 und Kanäle 803 aufweisen, die sich in Bereichen zwischen den Lichteintrittsbereichen und der lichtemittierenden Fläche befinden, um die Verteilung des Lichts in dem gesamten Lichtleiter 800 weiter zu steuern.
Aus den 13 und 14 ist außerdem ersichtlich, dass der Reflektor 700 mit einem Rand 703 versehen ist, der sich von der Vorderseite 701 um den Umfang des Lichtleiters 700 herum erstreckt. Es ist festzustellen, dass dieser Rand 703 ebenso wie die Vorderseite 701 ein Finish (z. B. ein mattweißes Finish oder ein geätztes Hochglanzfinish) aufweist, das in der Lage ist, Streulichtstrahlen, die den Rand 803 des Lichtleiters 800 erreichen, durch den Lichtleiter 800 zurück zu reflektieren und zu streuen. Aus 13 ist außerdem ersichtlich, dass die Höhe des Rands 703 variieren kann, um die Menge des in Richtung des Lichtleiters 800 zurück reflektierten Lichts fein abzustimmen.
Wenngleich bei der gezeigten Ausführungsform das Fahrzeuggestaltungselement die Form einer bekannten Automarke aufweist, ist festzustellen, dass auch alternative Gestaltungen in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen sein sollen und dass ähnliche Prinzipien für die Anordnung der LEDs, die Dimensionierung ihrer entsprechenden Lichteintrittsbereichsgeometrie und die Anordnung und Bemessung der zugehörigen Rippen und Kanäle eine wünschenswerte homogene Lichtabgabe ergeben.
Bei einer Ausführungsform kann die Linse 510 eine durchgehende transparente und/oder durchscheinende Beschichtung auf einer der äußeren Umgebung zugewandten Außenfläche umfassen, um eine Hidden-to-Lit (HTL)-Funktionalität bereitzustellen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung auf einer Innenfläche der Linse 510 bereitgestellt sein, oder die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung kann auf beiden Seiten der Linse 510 bereitgestellt sein. Die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung ist für zumindest einen Teil des diffusen Lichts, das durch die Linse 510 gelangt, zumindest teilweise durchlässig. Die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung kann eine transparente und/oder durchscheinende dünne Metallschicht sein, die aus einem Metall, einer Legierung oder einem Halbmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Aluminium, Titan, Nickel, Molybdän, Zirconium, Tungsten, Silicium, Niob, Tantal, Vanadium, Cobalt, Mangan, Silber, Zink, Indium, Germanium, Zinn, Bor, Arsen, Antimon, Tellurium und Mischungen davon; und/oder einem Oxid, Nitrid, Borid, Fluorid oder Carbid davon sowie Mischungen davon ausgebildet ist. Die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung überträgt die homogene Lichtabgabe. Bei einer Ausführungsform ist die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung eine reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis, und sowohl die Linse 510 als auch die reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis sind für von dem Lichtleiter ausgehendes Licht zumindest teilweise durchlässig. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Linse 510 mit einem Anstrich und/oder einem lichtundurchlässigen Material beschichtet sein, um die Maskenschicht auszubilden.
Sofern der Kontext nichts anderes erfordert, sind in der gesamten Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen die Wörter „umfassen“ und „aufweisen“ sowie Variationen wie zum Beispiel „umfassend“ und „aufweisend“ so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung einer angegebenen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen bedeuten, nicht aber den Ausschluss einer anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen.
Die Bezugnahme auf den Stand der Technik in dieser Beschreibung ist keine irgendwie geartete Anerkennung der Annahme, dass dieser Stand der Technik Teil des allgemeinen Wissens sei, und auch nicht als solche zu verstehen.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die beschriebene bestimmte Anwendung beschränkt ist. Auch ist die vorliegende Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform hinsichtlich der hier beschriebenen oder dargestellten bestimmten Elemente und/oder Merkmale nicht eingeschränkt. Es ist festzustellen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt ist, sondern zahlreiche Umgestaltungen, Modifikationen und Ersetzungen zulässt, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt und definiert ist, abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuggestaltungselement
100: hinteres Gehäuse
110: Befestigungsmittel
102: ausgesparter Abschnitt
200, 201, 202, 203: Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCBA)
204: Befestigungselement
210, 220, 230, 240: LED
300: Reflektor
301: Vorderseite
310,320,330,340: Öffnung
311,321,331,341: Rippen
400: Lichtleiter
401: Vorderseite
402: Rückseite
410, 420, 430, 440: Lichteintrittsbereich
411, 421, 431, 441: Lichteintrittsfläche
412: konische Fläche
413: Abstufungsfläche
414, 424, 434, 444: Kanäle
450: Streuungsbereich
500: Linsenanordnung
510: lichtdurchlässiger Bereich
520: lichtundurchlässiger Bereich
521: Rückseite
600: vorderes Gehäuse
700: Reflektor
701: Vorderseite
702: Rippen
703: Rand
710, 720, 730, 740: Öffnungen
711, 721, 732, 741: Rippen
712, 722, 732, 742: abgeschrägte Fläche
731, 741: Rippen
800: Lichtleiter
803: Kanal
810, 820, 830, 840: Lichteintrittsbereich
814,824,834,844: Kanal
835,845: Durchgangsloch

Claims

Fahrzeuggestaltungselement (1) mit einer Lichtanordnung, wobei die Anordnung Folgendes aufweist: einen Lichtleiter (400, 800) mit einer Vorderseite (401), einer Rückseite (402), mehreren Lichteintrittsbereichen (410, 420, 430, 440) und einem Lichtstreuungsbereich; mehrere Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, LEDs) (210, 220, 230, 240), wobei jede LED (210, 220, 230, 240) einem jeweiligen Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) benachbart angeordnet und auf diesen gerichtet ist, wobei Licht von jeder LED (210, 220, 230, 240) in den Lichtleiter (400, 800) über seinen jeweiligen Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) eintritt, wo es über interne Reflexion zum lichtstreuenden Bereich des Lichtleiters (400, 800) geleitet wird; ein Reflektorelement (300), das hinter dem Lichtleiter (400, 800) neben der Rückseite (402) des Lichtleiters (400, 800) angeordnet ist, wobei das Reflektorelement (300) mehrere Öffnungen (310, 320, 330, 340) aufweist, die jeder LED (210, 220, 230, 240) und jedem Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) entsprechen, wobei das Reflektorelement (300) ferner eine Vorderseite aufweist, die dazu ausgestaltet ist, Licht in Richtung des Lichtleiters (400, 800) zu reflektieren, wobei das Reflektorelement (300) und der Lichtleiter (400, 800) ferner komplementäre Rippen (311, 321, 331, 341) und Kanäle zum Steuern der Lichtverteilung in der Nähe der Lichteintrittsbereiche (410, 420, 430, 440) umfassen, wobei die Rippen (311, 321, 331, 341) um die Öffnungen (310, 320, 330, 340) in dem Reflektorelement (300) herum ausgebildet sind und sich von der Vorderseite (301) des Reflektors (300) aus erstrecken, wobei sie dazu ausgestaltet sind, sich in komplementäre Kanäle (414, 424, 434, 444), die in der Rückseite (401) des Lichtleiters (400, 800) ausgebildet sind, einzufügen, um den Durchgang von Lichtstrahlen, die über die Lichteintrittsbereiche (410, 420, 430, 440) in den Lichtleiter (400, 800) eingetreten sind, zu unterbrechen.
Fahrzeuggestaltungselement nach Anspruch 1, wobei jeder Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) eine Lichteintrittsfläche (411, 421, 431, 441) aufweist, die in der Rückseite (402) des Lichtleiters (400, 800) ausgebildet ist, durch die von der entsprechenden LED (210, 220, 230, 240) emittiertes Licht in den Lichtleiter (400, 800) eindringen kann, wo es dann durch interne Reflexion übertragen wird.
Fahrzeuggestaltungselement nach Anspruch 2, wobei jeder Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) ferner eine konische Fläche aufweist, die in der Vorderseite des Lichtleiters (400, 800) ausgebildet ist, wobei die Lichteintrittsfläche (411, 421, 431, 441) so geformt ist, dass sie den Großteil der Lichtstrahlen in Richtung der konischen Fläche ablenkt/bricht, wobei die konische Fläche dazu ausgestaltet ist, die Lichtstrahlen in Richtung der Rückseite (402) des Lichtleiters (400, 800) zu reflektieren, wo sie durch interne Reflexion entlang des Lichtleiters (400, 800) zwischen der Vorder- und der Rückseite (401, 402) weiter reflektiert werden.
Fahrzeuggestaltungselement nach Anspruch 3, wobei jeder Lichteintrittsbereich (410, 420, 430, 440) ferner eine an die konische Fläche und die Vorderseite des Lichtleiters (400, 800) angrenzende Abstufungsfläche (413) an einer Position, an die aufgrund der Ausgestaltung der Lichteintrittsfläche (411, 421, 431, 441) und der konischen Fläche eine vernachlässigbare Menge an Lichtstrahlen gelenkt wird, aufweist, wobei die Abstufungsfläche (413) es ermöglicht, die Dicke des übrigen Lichtleiters (400, 800) abseits jedes Lichteintrittsbereichs (410, 420, 430, 440) zu reduzieren.
Fahrzeuggestaltungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die komplementären Rippen (311, 321, 331, 341) und die Kanäle (414, 424, 434, 444) um einen Abschnitt jedes Lichteintrittsbereichs (410, 420, 430, 440) herum erstrecken.
Fahrzeuggestaltungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Linsenanordnung (500), die vor dem Lichtleiter (400, 800) angeordnet ist, wobei die Linsenanordnung (500) einen lichtdurchlässigen Bereich (510) und einen lichtundurchlässigen Bereich (520) umfasst, wobei der lichtdurchlässige Bereich (510) angrenzend an den Streuungsbereich (450) des Lichtleiters (400, 800) vorgesehen ist, sodass Licht, das aus der Vorderseite des Lichtleiters (400, 800) gegenüber dem Streuungsbereich (450) austritt, durch die Linsenanordnung (500) übertragen wird.
Fahrzeuggestaltungselement nach Anspruch 6, ferner umfassend ein hinteres Gehäuse (100) und ein vorderes Gehäuse (600), die mit der Linsenanordnung (500) zusammenarbeiten, um die LEDs (210, 220, 230, 240), den Reflektor (300) und den Lichtleiter (400, 800) gemeinsam in einer wetterfesten Umgebung aufzunehmen.
Fahrzeuggestaltungselement nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei die Linse ferner eine durchgehende transparente und/oder durchscheinende Beschichtung auf einer der äußeren Umgebung zugewandten Außenfläche umfasst.
Fahrzeuggestaltungselement nach Anspruch 8, wobei die durchgehende transparente und/oder durchscheinende Beschichtung eine transparente und/oder durchscheinende dünne Metallschicht umfasst, die aus einem Metall, einer Legierung, oder einem Halbmetall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chrom, Aluminium, Titan, Nickel, Molybdän, Zirconium, Tungsten, Silicium, Niob, Tantal, Vanadium, Cobalt, Mangan, Silber, Zink, Indium, Germanium, Zinn, Bor, Arsen, Antimon, Tellur und Mischungen davon; und/oder einem Oxid, Nitrid, Borid, Fluorid oder Carbid davon sowie Mischungen davon ausgebildet ist.
Fahrzeuggestaltungselement nach den Ansprüchen 8 und 9, wobei die transparente und/oder durchscheinende Beschichtung eine reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis ist und wobei sowohl die Linse als auch die reflektierende Beschichtung aus Chrom oder auf Chrombasis für von dem Lichtleiter (400, 800) ausgehendes Licht zumindest teilweise durchlässig sind.
Fahrzeuggestaltungselement nach den Ansprüchen 6 bis 10, wobei die Linse mit einem Anstrich und/oder einem lichtundurchlässigen Material beschichtet ist, um eine Maskenschicht zu bilden.