DE102022101926A1

DE102022101926A1 - Verfahren zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers aus einem massiven transparenten Material mit einer optisch wirksamen Schicht

Info

Publication number: DE102022101926A1
Application number: DE102022101926.8A
Authority: DE
Inventors: Armin Austerschulte; Johannes Manz
Original assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers (10) aus einem massiven transparenten Material. Der Optik-Vollkörper (10) ist zur Verwendung in einem Lichtmodul (12) einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) ausgebildet und weist einen Lichteinkoppelabschnitt (16), über den Licht einer Lichtquelle (18) der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) in den Optik-Vollkörper (10) einkoppelbar ist, und einen Lichtauskoppelabschnitt (22), über den zumindest ein Teil des in den Optik-Vollkörper (10) eingekoppelten Lichts aus dem Optik-Vollkörper (10) auskoppelt, auf, so dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung zumindest eines Teils einer Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) vor dem Kraftfahrzeug dient. Ferner weist der Optik-Vollkörper (10) mindestens eine im Strahlengang zwischen dem Einkoppelabschnitt (16) und dem Auskoppelabschnitt (22) angeordnete optisch wirksame Schicht (24) auf, die ausgebildet ist, auftreffendes Licht zu verändern. Es wird vorgeschlagen, dass im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers (10) die optisch wirksame Schicht (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) eingebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers aus einem massiven transparenten Material. Der Optik-Vollkörper ist zur Verwendung in einem Lichtmodul einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung ausgebildet. Der Optik-Vollkörper weist einen Lichteinkoppelabschnitt, über den Licht einer Lichtquelle der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung in den Optik-Vollkörper eingekoppelt werden kann, und einen Lichtauskoppelabschnitt auf, über den zumindest ein Teil des in den Optik-Vollkörper eingekoppelten Lichts aus dem Optik-Vollkörper auskoppelt, so dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung zumindest eines Teils einer Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung vor dem Kraftfahrzeug dient. Ferner weist der Optik-Vollkörper mindestens eine im Strahlengang zwischen dem Einkoppelabschnitt und dem Auskoppelabschnitt angeordnete optisch wirksame Schicht auf, die ausgebildet ist, auftreffendes Licht zu verändern.
Lichtmodule mit Optik-Vollkörpern aus massivem transparentem Material sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Sie haben den Vorteil, dass sie besonders kleinbauend ausgestaltet werden können. Zudem sind sie günstig in der Herstellung, da eine Ausrichtung und Justierung verschiedener Komponenten des Lichtmoduls relativ zueinander (z.B. Primäroptik oder Reflektor relativ zu Spiegelblende) aufgrund des einteilig ausgebildeten Optik-Vollkörpers entfallen kann.
Aus der EP 1 357 333 A2 ist bspw. ein Lichtmodul der eingangs genannten Art zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt. Der zur Anwendung kommende Optik-Vollkörper weist an seiner Unterseite einen Einkoppelabschnitt auf, der einer Lichtquelle des Lichtmoduls in der Form einer LED gegenüberliegt. Ferner weist der Optik-Vollkörper einen Primäroptikabschnitt mit einer Reflexionsfläche auf, der dem Einkoppelabschnitt gegenüberliegend auf der Oberseite des Optik-Vollkörpers angeordnet ist. An der Unterseite des Optik-Vollköpers, neben dem Einkoppelabschnitt, ist eine optisch wirksame Schicht in der Form einer horizontalen Spiegelblende angeordnet. Ein Zwischenbild, das in einer Zwischenbildebene an einer Vorderkante der Spiegelblende generiert wird, wird durch eine Projektionslinse des Lichtmoduls als eine abgeblendete Lichtverteilung des Kraftfahrzeugscheinwerfers vor dem Fahrzeug abgebildet. Die Projektionslinse ist separat von dem Optik-Vollkörper ausgebildet und dem Auskoppelabschnitt des Optik-Vollkörpers im Strahlengang nachgeordnet. Dabei sind sowohl der Primäroptikabschnitt als auch die Spiegelblende an einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers ausgebildet.
Mit den bekannten Optik-Vollkörpern kann lediglich eine Art von Lichtverteilung, bspw. wie in der EP 1 357 333 A2 eine Abblendlichtverteilung, erzeugt werden. Eine andere Art von Lichtverteilung, bspw. eine Fernlichtverteilung, muss durch ein anderes Lichtmodul der Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden. Dieses andere Lichtmodul ist in der Regel als ein herkömmliches Reflexions- oder Projektionsmodul ohne einen massiven Optik-Vollkörper ausgebildet. Nachteilig ist dabei, dass bei der Montage der Beleuchtungseinrichtung die verschiedenen Lichtmodule zur Erzeugung des Abblendlichts und des Fernlichts relativ zueinander ausgerichtet und justiert werden müssen. Dies ist aufwendig und teuer. Zudem nehmen die beiden Lichtmodule relativ viel Platz in Anspruch. Die Folge sind relativ großbauende Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen.
Außerdem können die nicht-optischen Bereiche des Optik-Vollkörpers, an denen der Primäroptikabschnitt und/oder die Spiegelblende an der äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers ausgebildet sind, für eine anderweitige Nutzung, bspw. als Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Optikvollkörpers in dem Lichtmodul oder zur Befestigung des Lichtmoduls in dem Gehäuse der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, nicht zur Verfügung steht.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass möglichst kompakte Optik-Vollkörper mit optisch wirksamer Schicht und damit auch möglichst kleinbauende Lichtmodule und Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen realisiert werden können. Zudem sollen durch die Erfindung auf möglichst kleinem Raum auch multifunktional einsetzbare Lichtmodule realisiert werden können. Schließlich soll auch eine interne Abgrenzung von optischen und nicht-optischen Bereichen innerhalb des Optik-Vollkörpers ermöglicht werden, um die nicht-optischen Bereiche anderweitig nutzen zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers die optisch wirksame Schicht im Inneren des Optik-Vollkörpers eingebracht wird.
Anders als im Stand der Technik, wo die optisch wirksame Schicht (Blendenabschnitt, z.B. Spiegelblende, oder Primäroptikabschnitt, z.B. Reflektor) außen auf einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers angeordnet oder ausgebildet sind, wird die optisch wirksame Schicht bei der vorliegenden Erfindung innerhalb des Optik-Vollkörpers ausgebildet oder angeordnet. Mit anderen Worten, die optisch wirksame Schicht ist von allen Seiten von dem Material des Optik-Vollkörpers umgeben. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten hinsichtlich eines möglichst kleinbauenden, multifunktionalen Optik-Vollkörpers, was nachfolgend noch ausführlich erläutert wird.
Mit der Erfindung ist eine Erzeugung einer optisch wirksamen Schicht innerhalb eines Optik-Vollkörpers zur Realisierung einer Blende, im speziellen auch einer Spiegelblende, eines Spektralwandlers, eines Filters oder dergleichen möglich. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise von Multi-Funktions-Lichtmodulen. Ferner kann durch die interne optisch wirksame Schicht auch eine interne Abgrenzung von optischen und nicht-optischen Bereichen des Optik-Vollkörpers realisiert werden. Die nicht-optischen Bereiche stehen einer anderweitigen Nutzung, bspw. als Befestigungsabschnitt, zur Verfügung. Insgesamt kann somit der Aufwand für den Verbau reduziert werden, da lediglich ein Optik-Vollkörper mit integriertem Blendenabschnitt und/oder integrierten Primäroptikabschnitt benötigt wird, anstatt Blendenabschnitt und/oder Primäroptikabschnitt als separate Teile an einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers vorzusehen, und es kann durch die teilweise oder vollständige Trennung von Lichtwegen die Funktionsintegration erhöht werden.
Der Optik-Vollkörper ist aus einem massiven transparenten Material gefertigt, bspw. Glas oder Kunststoff, aufgrund der guten Temperaturstabilität insbesondere aus PC oder PMMI. Aber auch PMMA könnte als Material verwendet werden, wenn sich die Temperaturen innerhalb des Optik-Vollkörpers begrenzen lassen. Als Lichtquelle wird bevorzugt ein lichtemittierendes Halbleiterelement, insbesondere eine LED (Licht emittierende Diode) oder eine LD (Laserdiode), verwendet. Selbstverständlich können auch mehrere Lichtquellen einem einzigen Optik-Vollkörper zugeordnet sein und gleichzeitig, einzeln oder gruppenweise Licht in den Optik-Vollkörper einkoppeln.
Die Lichtquelle strahlt Licht in einer Hauptabstrahlrichtung ab. Die Hauptabstrahlrichtung kann parallel, schräg oder senkrecht zu einer optischen Achse des Optik-Vollkörpers ausgerichtet sein. Bei einer Ausrichtung schwach schräg oder parallel zu der optischen Achse, kann das in den Optik-Vollkörper eingekoppelte Licht unmittelbar in Richtung der optisch wirksamen Schicht des Optik-Vollkörpers gerichtet sein und muss auf dem Weg dorthin durch den Optik-Vollkörper nicht umgelenkt werden. Bei einer Ausrichtung stark schräg oder senkrecht zu der optischen Achse, kann es erforderlich sein, dass der Optik-Vollkörper einen Primäroptikabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, zumindest einen Teil des in den Optik-Vollkörper eingekoppelten Lichts zu bündeln und/oder in Richtung der optisch wirksamen Schicht des Optik-Vollkörpers umzulenken. Der Primäroptikabschnitt kann eine Reflexionsfläche umfassen, die außen auf einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers, vorzugsweise gegenüber dem Einkoppelabschnitt, ausgebildet ist. Alternativ kann der Primäroptikabschnitt auch durch eine optische wirksame Schicht, insbesondere eine reflektierende Schicht, im Sinne der vorliegenden Erfindung im Inneren des Optik-Vollkörpers ausgebildet oder angeordnet sein. Es ist also denkbar, dass der Optik-Vollkörper mehrere optisch wirksame Schichten aufweist. Diese können die gleichen oder unterschiedliche Funktionen haben.
Die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, in der der Optik-Vollkörper eingesetzt werden kann, ist nicht auf eine bestimmte Art von Beleuchtungseinrichtung beschränkt und kann beispielsweise als Scheinwerfer zur Erzeugung eines Fahrlichts (z.B. Abblendlicht und/oder Fernlicht), als Nebelscheinwerfer zur Erzeugung eines Nebellichts oder als Abbiegeleuchte zur Erzeugung eines Kurven- oder Abbiegelichts ausgeführt sein.
Eine Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen und/oder Funktionen der optisch wirksamen Schicht sind denkbar. So kann die optische wirksame Schicht bei entsprechender Ausgestaltung bspw. die Funktion eines Blendenabschnitts, insbesondere einer Licht abschattenden Blende oder einer Spiegelblende, übernehmen. Die Erfindung ermöglicht es unter anderem die Funktion einer Blende, insbesondere einer Spiegelblende, innerhalb des Optik-Vollkörpers zu realisieren, ohne auf die Reflexion an einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers angewiesen zu sein.
Die Bereiche des Optik-Vollkörpers hinter der Blende, die von der optisch wirksamen Schicht abgeschattet werden, d.h. an die kein Licht gelangt und die deshalb als nicht-optischen Bereiche bezeichnet werden können, können nicht-optische Aufgaben übernehmen, bspw. als Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Optik-Vollkörpers oder des Lichtmoduls in der Beleuchtungseinrichtung oder ähnliches dienen. Dies wäre im Stand der Technik nicht möglich, da der Blendenabschnitt und/oder der Primäroptikabschnitt außen auf der Grenzfläche des Optik-Vollkörpers angeordnet wäre.
Um eine Blende im Inneren des Optik-Vollkörpers anzuordnen, kann im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers, bspw. mittels eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens oder eines Multi-Komponenten-Multi-Schicht-Prozess, als Zwischenschritt eine Folie oder eine Beschichtung mit absorbierenden und/oder reflektierenden Eigenschaften in das Material des Optik-Vollkörpers eingebracht werden. Insbesondere kann die Folie oder die Beschichtung auf einen in einem vorangegangenen Fertigungsschritt hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufgebracht und dann in einem nachfolgenden Schritt mit einer weiteren Schicht des Materials des Optik-Vollkörpers über- bzw. umspritzt werden.
Die Folie weist zumindest auf einer dem Einkoppelabschnitt zugewandten Seite eine Licht spiegelnde und/oder absorbierende Oberfläche auf. Eine absorbierende Oberfläche kann zumindest einen Teil des auftreffenden Lichts absorbieren und somit einen Teil des eingekoppelten Lichts abschatten und so eine gewünschte Lichtverteilung formen. Die absorbierende Oberfläche ist bspw. matt schwarz ausgestaltet. So wäre es bspw. denkbar, auf diese Weise am Übergang zwischen einem ausgeleuchteten Bereich einer Lichtverteilung und einem abgeschatteten Bereich der Lichtverteilung eine Helldunkelgrenze zu erzeugen. Die Helldunkelgrenze kann einen horizontalen oder nahezu horizontalen (asymmetrischen) Verlauf aufweisen, um eine abgeblendete Lichtverteilung, bspw. ein Nebellicht oder Abblendlicht oder ein Teil davon, zu erzeugen. Ebenso kann die Helldunkelgrenze einen vertikalen oder nahezu vertikalen Verlauf aufweisen, um bspw. ein Teilfernlicht zu erzeugen, bei dem Bereiche der Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug, in denen andere Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, abgeschattet werden, um deren Blendung zu vermeiden.
Eine spiegelnde Oberfläche der Folie kann auftreffendes Licht reflektieren, sodass es nicht verloren geht, sondern an der Erzeugung der Lichtverteilung mitwirken kann. Dadurch kann eine Lichtverteilung mit einem abgeschatteten Bereich und einem ausgeleuchteten Bereich erzeugt werden, der zum einen das an der Spiegelblende vorbeigelangte Licht und andererseits auch das von der Blende in Lichtaustrittsrichtung des Lichtmoduls reflektierte Licht umfasst. Auch auf diese Weise kann eine besonders effiziente Lichtverteilung mit einer Helldunkelgrenze erzeugt werden.
Ferner könnte die Folie auch teiltransparent ausgestaltet sein, d.h. ein Teil des auf die optisch wirksame Schicht auftreffenden Lichts gelangt durch die Folie hindurch und ein anderer Teil des Lichts wird von der Folie absorbiert und/oder reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass der durch die Folie transmittierte Teil des Lichts in den an sich abgeschatteten Bereich einer abgeblendeten Lichtverteilung, insbesondere oberhalb einer Helldunkelgrenze, gelangen kann und dort im Rahmen der Lichtverteilung zur Realisierung spezieller Beleuchtungsaufgaben genutzt werden kann. Auf diese Weise kann bspw. oberhalb der Helldunkelgrenze eine Overheadbeleuchtung eines Abblendlichts realisiert werden. Eine Abblendlichtverteilung muss auch oberhalb der Helldunkelgrenze bestimmte gesetzliche Anforderungen hinsichtlich der Orte maximaler bzw. minimaler Helligkeitswerte und der Werte selbst erfüllen. Diese Anforderung können durch das transmittierte Licht erfüllt werden.
Statt dem Einsetzen einer Folie in einem Zwischenschritt im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers, wäre es auch denkbar, in dem Zwischenschritt zwischen zwei Spritzgusstakten eine Beschichtung, bspw. in der Form einer selektiven Metallisierung, auf den zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufzubringen, und diese Beschichtung anschließend mit einer weiteren Schicht des Materials des Optik-Vollkörpers zu über- bzw. umspritzen. Die Beschichtung kann bspw. eine Farbe (z.B. matt schwarz) sein, die auf den zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufgespritzt werden kann, um zumindest einen Teil des auftreffenden Lichts zu absorbieren. Die Beschichtung in Form einer Metallisierung kann bspw. mittels Sputtern oder Aufdampfen auf den in einem vorangegangen Fertigungsschritt hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufgebracht werden. Die Metallisierungsschicht umfasst ein Metall, bevorzugt mit guten Reflexionseigenschaften, insbesondere Aluminium (AI), Silber (Ag), Chrom (Cr) oder ähnliches.
Die in den Optik-Vollkörper eingebrachte optisch wirksame Schicht, bspw. die Folie oder Beschichtung, ist vorzugsweise derart ausgestaltet und geformt, dass sie in einer Zwischenbildebene ein Zwischenbild erzeugt, das durch eine Sekundär- oder Projektionsoptik des Lichtmoduls, bspw. eine Projektionslinse, zur Erzeugung einer resultierenden Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug abgebildet werden kann. Insbesondere ist die optisch wirksame Schicht ausgestaltet und geformt, dass sie in der Zwischenbildebene ein Zwischenbild erzeugt, das durch die Sekundär- oder Projektionsoptik zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht, Abbiegelicht) oder eines Teilfernlichts vor dem Kraftfahrzeug abgebildet werden kann. Die Zwischenbildebene liegt vorzugsweise im Inneren des Optik-Vollkörpers. Dabei kann eine Kante, insbesondere eine Vorderkante einer entlang einer optischen Achse des Optik-Vollkörpers verlaufenden Blende, durch die Sekundär- oder Projektionsoptik als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung abgebildet werden. Die Sekundär- oder Projektionsoptik ist der optisch wirksamen Schicht nachgeordnet im Strahlengang angeordnet.
Bevorzugt ist die Sekundär- oder Projektionsoptik separat von dem Optik-Vollkörper ausgestaltet. Eine separate Projektions- oder Sekundäroptik hat den Vorteil, dass die für die Projektion des Zwischenbilds erforderliche Brechung des Lichts auf mehrere Lichtdurchtrittsflächen (Lichtaustrittsfläche des Auskoppelabschnitts des Optik-Vollkörpers, Lichteintrittsfläche der Projektionslinse, Lichtaustrittsfläche der Projektionslinse) aufgeteilt werden kann. Dadurch kann die resultierende Lichtverteilung mit einer höheren Präzision erzeugt werden und es ergibt sich ein höheres Maß an Gestaltungsfreiheit.
Die Sekundär- oder Projektionsoptik hat als Folge des neuartigen Optik-Vollkörpers mit integrierter optisch wirksamer Schicht eine besonders geringe Brennweite, die bspw. im Bereich von lediglich 50 mm (+/- 20 mm) liegen kann.
Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Sekundär- oder Projektionsoptik durch den Auskoppelabschnitt als integraler Bestandteil des Optik-Vollkörpers gebildet ist. Dabei übernimmt bspw. eine Lichtaustrittsfläche des Auskoppelabschnitts, insbesondere eine nach außen konvex gewölbte Lichtaustrittsfläche, die Funktion der Sekundär- oder Projektionsoptik und bildet das Zwischenbild aus der Zwischenbildebene als Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug ab. Selbst wenn diese Ausführungsform eine geringere Präzision der Lichtverteilung und/oder eine geringere Gestaltungsfreiheit zur Folge hätte, kann diese Ausführungsform unter bestimmten Umständen von Vorteil sein. So kann dadurch bspw. ein besonders kleinbauender hochintegrierter Optik-Vollkörper realisiert werden, der den Aufbau besonders kleiner Lichtmodule ermöglicht. Dadurch lassen sich Bauraum im Kraftfahrzeugscheinwerfer und Kosten einsparen. Zudem ergeben sich völlig neue gestalterische Freiheiten hinsichtlich des Designs der Beleuchtungseinrichtungen.
Darüber hinaus wäre es denkbar, die optisch wirksame Schicht so auszugestalten, dass sie in den Optik-Vollkörper eingekoppeltes Licht eines ersten Spektrums ganz oder teilweise in Licht eines anderen Spektrums umwandelt, d.h. die Farbe des Lichts verändert. Dies kann bspw. dadurch realisiert werden, dass die optische wirksame Schicht nur die Lichtanteile eines bestimmten Frequenzspektrums reflektiert und andere Spektralanteile absorbiert oder transmittiert. In diesem Zusammenhang wäre es bspw. denkbar, dass die optisch wirksame Schicht auf ihrer dem Einkoppelabschnitt zugewandten Oberfläche eine bestimmte Färbung aufweist, bspw. rot, grün oder blau, um die Färbung des Lichts der resultierenden Lichtverteilung gezielt zu verändern. Die Färbung kann bspw. mittels Aufspritzen oder Sputtern von Farbe auf einen zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufgebracht und anschließend mit Material des Optik-Vollkörpers über- bzw. umspritzt werden. Die Veränderung der Farbe des Lichts kann erforderlich sein, wenn die verwendete Lichtquelle nur Licht einer bestimmten Farbe (z.B. weißes Licht mit einer leichten Gelbfärbung) emittiert, die an der Lichtquelle selbst nicht ohne weiteres verändert werden kann. Hier bietet die optisch wirksame Schicht eine einfach realisierbare Möglichkeit zur Farbkorrektur des Lichts der resultierenden Lichtverteilung. Auch individuellen Wünschen der Kraftfahrzeughersteller an die Farbe des Lichts für ihre Fahrzeuge (manche Hersteller bevorzugen eher grünliches Weißlicht für die Scheinwerferfunktionen, andere dagegen eher bläuliches oder gelbliches Weißlicht) kann auf diese Weise einfach und kostengünstig Rechnung getragen werden.
Da nur ein Teil des in den Optik-Vollkörper eingekoppelten Lichts auf die optisch wirksame Schicht trifft und somit überhaupt spektral bzw. farblich verändert werden kann, lässt sich durch die optisch wirksame Schicht mit spektralwandelnden Eigenschaften die Färbung des Lichts nur geringfügig verändern. Dadurch kann bspw. tageslichtweißes Licht (über 5.300 K) in warmweißes Licht (unter 3.300 K) mit einem relativ hohen Gelbanteil oder in kaltweißes Licht (ca. 7.000-9.000 K) mit einem höheren Blau- und/oder Grünanteil umgewandelt werden.
Alternativ oder zusätzlich wäre es auch denkbar, die optisch wirksame Schicht so auszugestalten, dass sie Licht filternde Eigenschaften aufweist. Dabei wird lediglich auftreffendes Licht eines bestimmten Frequenzspektrums reflektiert. Das übrige Frequenzspektrum des Lichts wird transmittiert oder absorbiert. Die optisch wirksame Schicht in der Form eines optischen Filters kann eine einfache Farbbeschichtung oder aufwendigere Alternativen, bspw. ein Interferenzfilter, aufweisen. Das Interferenzfilter kann eine oder mehrere übereinanderliegende Beugungsstrukturen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Interferenzfilter aber auch mehrere teildurchlässige metallische Spiegelschichten (z. B.: Silber, Aluminium) umfassen. Die optisch wirksame Schicht in der Form eines optischen Filters kann bspw. mittels Sputtern, Aufspritzen oder Aufdampfen auf einen zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper aufgebracht werden und anschließend mit dem Material des Optik-Vollkörpers über- bzw. umspritzt werden.
Die optisch wirksame Schicht im Inneren des Optik-Vollkörpers kann auch als eine totalreflektierende Schicht ausgebildet sein. Diese kann bspw. dadurch im Inneren des Optik-Vollkörpers gebildet werden, dass mindestens ein internes Volumen des Optik-Vollkörpers mit im Vergleich zum restlichen Optik-Vollkörper abweichender Brechzahl erzeugt wird, sodass sich zwischen dem internen Volumen mit der abweichenden Brechzahl und dem restlichen Optik-Vollkörper eine interne Grenzfläche ergibt, die auftreffendes Licht total oder partiell reflektiert. Die Totalreflexion an internen Grenzflächen tritt insbesondere dann auf, wenn sich das Licht in einem Volumen (oder Medium) mit höherer Brechzahl ausbreitet und sich jenseits der Grenzfläche ein Volumen (oder Medium) mit niedrigerer Brechzahl befindet. In umgekehrter Richtung treten allenfalls partielle Reflexionen auf, bei denen einzelne Polarisationsrichtungen des Lichts teilweise stark beeinflusst werden. Die Volumina mit unterschiedlichen Brechzahlen können bspw. während der Fertigung des Optik-Vollkörpers im Rahmen eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens gebildet werden, indem in den verschiedenen aufeinander folgenden Fertigungsschritten zur Erzeugung der entsprechenden Volumina transparentes Material mit unterschiedlichen Brechzahlen verwendet wird. Das Material des mindestens einen internen Volumens mit der abweichenden Brechzahl hat vorzugsweise die gleiche Färbung wie der restliche Optik-Vollkörper. Es wäre aber auch denkbar, dass das Material des mindestens einen internen Volumens eine abweichende Färbung aufweist.
Die optisch wirksame Schicht kann eben ausgebildet sein und auf einer optischen Achse des Optik-Vollkörpers liegen oder parallel zu der optischen Achse des Optik-Vollkörpers verlaufen. Bei in ein Kraftfahrzeug bestimmungsgemäß eingebauter Beleuchtungseinrichtung und darin bestimmungsgemäß angeordnetem Lichtmodul mit Optik-Vollkörper hat die optisch wirksame Schicht bevorzugt eine Erstreckung, die im Wesentlichen in einer Horizontalebene verläuft. Auf diese Weise können abgeblendete Lichtverteilungen mit einer Helldunkelgrenze mit streng horizontalem Verlauf, bspw. ein Nebellicht, ein Kurven- oder Abbiegelicht oder ein Abblendlicht-Grundlicht, erzeugt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgeschlagen, dass die optisch wirksame Schicht - bei in ein Kraftfahrzeug bestimmungsgemäß eingebauter Beleuchtungseinrichtung und darin bestimmungsgemäß angeordnetem Lichtmodul mit Optik-Vollkörper - einen ersten ebenen Abschnitt aufweist, der sich von einer Seite des Optik-Vollkörpers in Richtung einer vertikalen Mittelebene des Optik-Vollkörpers, insbesondere in Richtung der optischen Achse des Optik-Vollkörpers, erstreckt. Der horizontale Abschnitt ist auf der eigenen Verkehrsseite der vertikalen Mittelebene angeordnet. Der ebene Abschnitt dient - nach der Projektion durch die Sekundär- oder Projektionsoptik - zur Erzeugung eines horizontalen Abschnitts einer asymmetrischen Helldunkelgrenze bspw. eines Abblendlichts nach ECE oder eines Abblend-Spotlichts. Der horizontale Abschnitt der Helldunkelgrenze ist vorzugsweise vor dem Kraftfahrzeug auf der Gegenverkehrsseite, insbesondere auf der Gegenverkehrsfahrbahn, angeordnet. An den ersten Abschnitt der optisch wirksamen Schicht schließt sich ein abfallender Abschnitt an, der - in einer Ansicht entgegen der Lichtaustrittsrichtung des Lichts aus dem Optik-Vollkörper - eben, gewölbt oder sogar stufenförmig ausgestaltet sein kann. Der abfallende Abschnitt ist auf der Gegenverkehrsseite der vertikalen Mittelebene angeordnet. Der abfallende Abschnitt dient - nach der Projektion durch die Sekundär- oder Projektionsoptik - zur Erzeugung eines ansteigenden Abschnitts einer asymmetrischen Helldunkelgrenze bspw. eines Abblendlichts nach ECE-Norm oder eines Abblendlicht-Spotlichts. Der ansteigende Abschnitt der Helldunkelgrenze ist vorzugsweise vor dem Kraftfahrzeug auf der eigenen Verkehrsseite, insbesondere am Fahrbahnrand der eigenen Verkehrsseite und/ oder auf der eigenen Fahrbahn, angeordnet.
Die interne optisch wirksame Schicht des Optik-Vollkörpers kann einen ersten Bereich des Optik-Vollkörpers, dem eine erste Lichtquelle der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung zugeordnet ist, von einem zweiten Bereich des Optik-Vollkörpers trennen, dem eine zweite Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist. Selbstverständlich können den ersten und zweiten Bereichen des Optik-Vollkörpers auch jeweils mehr als eine Lichtquelle zugeordnet sein. Die beiden Bereiche des Optik-Vollkörpers bestehen bevorzugt aus dem gleichen massiven optisch transparenten Material, insbesondere aus transparentem Material mit der gleichen Brechzahl. Die optisch wirksame Schicht kann komplett eben oder - wie oben beschrieben - asymmetrisch mit einem abfallenden Abschnitt ausgestaltet sein und liegt auf oder verläuft parallel zu einer optischen Achse des Optik-Vollkörpers bzw. zu den optischen Achsen des ersten Bereichs und des zweiten Bereiches des Optik-Vollkörpers. Die optisch wirksame Schicht ist vorteilhafterweise als eine Blende, die auftreffendes Licht abschattet, insbesondere als eine Spiegelblende ausgebildet, die auftreffendes Licht vollständig oder teilweise in Richtung des Auskoppelabschnitts des Optik-Vollkörpers reflektiert.
Der erste Bereich des Optik-Vollkörpers kann bspw. zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung oder eines Teils davon und der zweite Bereich zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung oder eines Teils davon ausgebildet sein. Die erste Lichtverteilung ist bspw. eine abgeblendete Lichtverteilung mit einer horizontalen oder nahezu horizontalen (asymmetrischen) Helldunkelgrenze, bspw. Abblendlicht oder Nebellicht. Die erste Lichtverteilung erfüllt bevorzugt die gesetzlichen Anforderungen an Abblendlicht oder Nebellicht alleine. Es wäre aber auch denkbar, dass die erste Lichtverteilung erst im Zusammenwirken mit einer anderen Lichtverteilung, die von einem anderen Bereich des Optik-Vollkörpers oder durch eine anderes Lichtmodul erzeugt wird, die gesetzlichen Anforderungen an Abblendlicht oder Nebellicht erfüllt.
Die zweite Lichtverteilung leuchtet bspw. einen Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Helldunkelgrenze aus, und erzeugt zusammen mit der abgeblendeten Lichtverteilung des ersten Bereichs des Optik-Vollkörpers eine Fernlichtverteilung. Diese erfüllt vorzugsweise alleine die gesetzlichen Anforderungen an Fernlicht. Es wäre aber auch denkbar, dass die zweite Lichtverteilung erst im Zusammenwirken mit einer anderen Lichtverteilung, die von einem anderen Bereich des Optik-Vollkörpers oder durch ein anderes Lichtmodul erzeugt wird, die gesetzlichen Anforderungen an Fernlicht erfüllt.
Jeder der Bereiche des Optik-Vollkörpers weist einen der entsprechenden Lichtquelle zugewandten Einkoppelabschnitt und einen Auskoppelabschnitt auf. Es ist auch denkbar, dass die beiden Auskoppelabschnitte des ersten und zweiten Bereichs des Optik-Vollkörpers zu einem gemeinsamen Auskoppelabschnitt zusammengefasst sind bzw. durch einen einzigen gemeinsamen Auskoppelabschnitt gebildet sind. Der gemeinsame Auskoppelabschnitt des Optik-Vollkörpers kann bspw. als eine Linse ausgebildet sein. Insbesondere weist der gemeinsame Auskoppelabschnitt eine einzige konvex nach außen gewölbte Lichtaustrittsfläche auf.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es erstmals möglich, ein Abblendlichtmodul und ein Fernlichtmodul mit einem gemeinsamen Optik-Vollkörper zu realisieren. Mit den bisher bekannten Optik-Vollkörpern, wo der Blendenabschnitt und/oder der Primäroptikabschnitt (z.B. die Spiegelblende und/oder die Reflexionsfläche) nur an äußeren Grenzflächen des Optik-Vollkörpers ausgebildet oder angeordnet waren, konnte lediglich entweder ein Abblendlichtmodul oder ein Fernlichtmodul realisiert werden. Mit der vorliegenden Erfindung wird also eine weitere Miniaturisierung der Lichtmodule für Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen vorangetrieben. Gleichzeitig wird die Fertigung der Lichtmodule erheblich erleichtert und beschleunigt, da der Optik-Vollkörper sämtliche Bauteile umfassend das Abblendlichtmodul, die optisch wirksame Schicht (bspw. in der Form einer Blende, insbesondere einer Spiegelblende) und das Fernlichtmodul aufweist. Diese Bauteile des Optik-Vollkörpers sind bereits relativ zueinander ausgerichtet und aneinander befestigt. Eine separate Montage und Justierung dieser Bauteile kann somit entfallen.
Falls die optisch wirksame Schicht teiltransparent ausgebildet ist und Licht durchlässige Eigenschaften aufweist, kann der transmittierte Teil des Lichts aus dem ersten Bereich des Optik-Vollkörpers in den zweiten Bereich des Optik-Vollkörpers gelangen und über dessen Auskoppelabschnitt austreten und an der Erzeugung der ersten Lichtverteilung teilhaben. Mit diesem transmittierten Licht kann dann bspw. oberhalb der Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung eine Overheadbeleuchtung erzeugt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es wird betont, dass einzelne in den Figuren gezeigte Merkmale auch für sich alleine ohne die übrigen in der entsprechenden Figur gezeigten Merkmale erfindungswesentlich sein können, selbst wenn dies in der Beschreibung nicht ausdrücklich erwähnt ist. Außerdem wird betont, dass die in den verschiedenen Figuren gezeigten Merkmale auch in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, selbst wenn eine solche Kombination in der Beschreibung nicht ausdrücklich erwähnt ist. Es zeigen:

1 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, mit einem Optik-Vollkörper in einem vertikalen Längsschnitt;
2 das Lichtmodul aus 1 in einem horizontalen Längsschnitt;
3 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, mit einem Optik-Vollkörper in einem vertikalen Längsschnitt;
4 das Lichtmodul aus 3 in einem horizontalen Längsschnitt;
5 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, mit mehreren Optik-Vollkörpern in einem horizontalen Längsschnitt;
6 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, mit mehreren Optik-Vollkörpern in einem horizontalen Längsschnitt;
7 eine Ansicht von vorne in einen Optik-Vollkörper nach einem der 1 bis 4 entgegen einer Lichtaustrittsrichtung;
8 eine erste alternative Ausgestaltung einer optisch wirksamen Schicht im Inneren eines Optik-Vollkörpers nach 7;
9 eine zweite alternative Ausgestaltung einer optisch wirksamen Schicht im Inneren eines Optik-Vollkörpers nach 7;
10 eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
11 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, mit einem Optik-Vollkörper in einem vertikalen Längsschnitt;
12 ein Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, mit einem Optik-Vollkörper in einem vertikalen Längsschnitt; und
13 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers mit interner optisch wirksamer Schicht.

In 1 ist ein Optik-Vollkörper in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Optik-Vollkörper 10 ist aus einem massiven transparenten Material gefertigt. Das Material ist bspw. Glas oder Kunststoff, insbesondere PC oder PMMI. Auch die Verwendung von PMMA oder eines anderen Kunststoffmaterials ist denkbar. Der Optik-Vollkörper 10 ist als Teil eines Lichtmoduls 12 zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 14 (vgl. 10) ausgebildet.
In 10 ist eine Beleuchtungseinrichtung 14 in der Form eines Kraftfahrzeugscheinwerfers dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung 14 weist ein Gehäuse 34 auf, das vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt ist und eine Lichtaustrittsöffnung 36 umfasst, die durch eine transparente Abdeckscheibe 38 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 38 besteht aus Glas oder Kunststoff und kann mit optisch wirksamen Elementen (z.B. Zylinderlinsen, Prismen o.ä.) ausgebildet sein, welche hindurchtretendes Licht streuen, insbesondere in einer horizontalen Richtung. Bevorzugt ist die Abdeckscheibe 38 jedoch ohne optisch wirksame Elemente als eine sog. klare Scheibe ausgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung 14 ist zum Einbau in eine entsprechende Einbauöffnung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Im Inneren des Gehäuses 34 ist ein Lichtmodul 12 mit einem Optik-Vollkörper 10 angeordnet. Es können auch mehrere der Lichtmodule 12 in dem Gehäuse 34 angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass auch noch andere Lichtmodule, in 10 symbolisch durch das Bezugszeichen 13 dargestellt, im Inneren des Gehäuses 34 angeordnet sind, die bspw. zur Realisierung einer Leuchtenfunktion (z.B. Blinklicht, Abbiege- oder Kurvenlicht, Tagfahrlicht, Positionslicht, etc.) oder zumindest eines Teils einer Scheinwerferfunktion (z.B. Abblendlicht-Grundlicht, Abblendlicht-Spotlicht, Fernlicht-Grundlicht, Fernlicht-Spotlicht, etc.) ausgebildet sind.
Die Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 14, in der der Optik-Vollkörper 10 eingesetzt werden kann, ist nicht auf eine bestimmte Art von Beleuchtungseinrichtung beschränkt und kann beispielsweise als Scheinwerfer zur Erzeugung eines Fahrlichts (z.B. Abblendlicht und/oder Fernlicht), als Nebelscheinwerfer zur Erzeugung eines Nebellichts, als Abbiegeleuchte zur Erzeugung eines Kurven- oder Abbiegelichts oder als Tagfahrleuchte zur Erzeugung eines Tagfahrlichts ausgebildet sein.
Der Optik-Vollkörper 10 umfasst einen Lichteinkoppelabschnitt 16, über den Licht einer Lichtquelle 18 des Lichtmoduls 12 in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelt werden kann. In dem Beispiel der 1 umfasst der Optik-Vollkörper 10 zwei Einkoppelabschnitte 16a, 16b, die jeweils einer Lichtquelle 18a, 18b zugeordnet sind. Die Lichtquellen 18a, 18b sind in diesem Beispiel jeweils als lichtemittierendes Halbleiterelement ausgebildet, bspw. als eine LED (lichtemittierende Diode) oder eine LD (Laserdiode). Die Lichtquellen 18a, 18b sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 20 befestigt und über diese elektrisch kontaktiert. Denkbar wäre jedoch auch die Verwendung von lichtemittierenden Halbleiterelementen ohne Leiterplatte. Zwischen den Lichtquellen 18 und den Einkoppelabschnitten 16 kann jeweils eine Bündelungsoptik (sog. Vorsatzoptik) angeordnet sein, welche das von der jeweiligen Lichtquelle 18 emittierte Licht bündelt und in Richtung des entsprechenden Einkoppelabschnitts 16 lenkt. Die Bündelungsoptik kann beispielsweise aus einer katadiotrischen Vorsatzoptik bestehen, bei der der zentrale Teil des abgestrahlten Lichtbündels mit einer sammelnden Linse gebündelt wird und zumindest ein Teil des verbleibenden Lichts über eine sich im Wesentlichen parallel zur optischen Achse erstreckende Fläche in die Vorsatzoptik eintritt und an einer weiteren Grenzfläche mittels interner Totalreflexion gebündelt wird.
Ferner umfasst der Optik-Vollkörper 10 einen Lichtauskoppelabschnitt 22, über den zumindest ein Teil des in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelten Lichts aus dem Optik-Vollkörper 10 ausgekoppelt wird, so dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung zumindest eines Teils einer Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung 14 vor dem Kraftfahrzeug dient. Schließlich umfasst der Optik-Vollkörper 10 eine im Strahlengang zwischen dem Einkoppelabschnitt 16 und dem Auskoppelabschnitt 22 angeordnete optisch wirksame Schicht 24, die ausgebildet ist, auftreffendes Licht zu verändern.
Zumindest ein Teil des in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelten Lichts trifft auf die optisch wirksame Schicht 24 und wird von dieser verändert. Insbesondere wird mittels der optisch wirksamen Schicht 24 ein Zwischenbild in einer Zwischenbildebene erzeugt. Die Zwischenbildebene liegt bevorzugt in dem in dem Optik-Vollkörper 10. Das Zwischenbild wird von einer Sekundär- oder Projektionsoptik (vgl. 3 und 4) vor das Kraftfahrzeug projiziert, um die Lichtverteilung zu erzeugen. Bevorzugt ist die optisch wirksame Schicht 24 ausgebildet, das auftreffende Licht ganz oder teilweise zu absorbieren, zu transmittieren, zu reflektieren, zu brechen, zu beugen, spektral zu wandeln und/oder zu filtern.
In dem hier gezeigten Beispiel ist die interne optisch wirksame Schicht 24 des Optik-Vollkörpers 10 derart angeordnet und ausgebildet, dass sie einen ersten Bereich 26 (oder Teil-Optik-Vollkörper) des Optik-Vollkörpers 10, dem eine erste Lichtquelle 18a des Lichtmoduls 12 zugeordnet ist, von einem zweiten Bereich 28 (oder Volumen) des Optik-Vollkörpers 10 trennt, dem eine zweite Lichtquelle 18b des Lichtmoduls 10 zugeordnet ist. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, den ersten und zweiten Bereichen 26, 28 des Optik-Vollkörpers 10 jeweils mehr als eine Lichtquelle 18 zuzuordnen. Die beiden Bereiche 26, 28 des Optik-Vollkörpers 10 bestehen bevorzugt aus dem gleichen massiven optisch transparenten Material, insbesondere aus transparentem Material mit der gleichen Brechzahl.
In dem hier gezeigten Beispiel ist den beiden Bereichen 26, 28 des Optik-Vollkörpers 10 ein gemeinsamer Auskoppelabschnitt 22 zugeordnet. Es wäre jedoch auch denkbar, jedem der Bereiche 26, 28 einen eigenen Auskoppelabschnitt 22a, 22b zuzuordnen.
Die optisch wirksame Schicht 24 kann komplett eben oder asymmetrisch mit einem abfallenden Abschnitt ausgestaltet sein, wie nachfolgend noch erläutert wird. Sie liegt auf oder verläuft parallel zu einer optischen Achse 30 des Optik-Vollkörpers 10 bzw. zu zwei optischen Achsen 30a, 30b des ersten Bereichs 26 und des zweiten Bereiches 28 des Optik-Vollkörpers 10. Die optisch wirksame Schicht 24 ist bevorzugt als eine Blende, die auftreffendes Licht abschattet, insbesondere als eine Spiegelblende ausgebildet, die auftreffendes Licht vollständig oder teilweise in Richtung des Auskoppelabschnitts 22 reflektiert.
Der erste Bereich 26 des Optik-Vollkörpers 10 kann bspw. zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung 14 und der zweite Bereich 28 zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung ausgebildet sein. Die erste Lichtverteilung ist bspw. eine abgeblendete Lichtverteilung mit einer horizontalen Helldunkelgrenze (z.B. Nebellicht) oder nahezu horizontalen (asymmetrischen) Helldunkelgrenze (z.B. Abblendlicht). Die erste Lichtverteilung erfüllt bevorzugt alleine die gesetzlichen Anforderungen an Abblendlicht oder Nebellicht. Es wäre aber auch denkbar, dass die erste Lichtverteilung erst im Zusammenwirken mit einer anderen Lichtverteilung, die von einem anderen Bereich des Optik-Vollkörpers 10 oder von einem anderen Lichtmodul erzeugt wird, die gesetzlichen Anforderungen an Abblendlicht oder Nebellicht erfüllt.
Die von dem zweiten Bereich 28 erzeugte zweite Lichtverteilung leuchtet bspw. einen Bereich der Lichtverteilung oberhalb der Helldunkelgrenze aus, und erzeugt zusammen mit der abgeblendeten Lichtverteilung des ersten Bereichs 26 des Optik-Vollkörpers 10 eine Fernlicht-Lichtverteilung. Diese erfüllt vorzugsweise die gesetzlichen Anforderungen an Fernlicht. Es wäre aber auch denkbar, dass die zweite Lichtverteilung erst im Zusammenwirken mit einer anderen Lichtverteilung, die von einem anderen Bereich des Optik-Vollkörpers 10 oder von einem anderen Lichtmodul erzeugt wird, die gesetzlichen Anforderungen an das Fernlicht erfüllt.
Jedem der Bereiche 26, 28 des Optik-Vollkörpers 10 ist ein der entsprechenden Lichtquelle 18a, 18b zugewandter Einkoppelabschnitt 16a, 16b und ein Auskoppelabschnitt 22a, 22b zugeordnet. In diesem Beispiel sind die beiden Auskoppelabschnitte 22a, 22b des ersten und zweiten Bereichs 26, 28 des Optik-Vollkörpers 10 - wie gesagt - zu einem gemeinsamen Auskoppelabschnitt 22 zusammengefasst bzw. durch einen einzigen gemeinsamen Auskoppelabschnitt 22 gebildet. Der gemeinsame Auskoppelabschnitt 22 des Optik-Vollkörpers 10 kann bspw. als eine Linse ausgebildet sein. Insbesondere weist der gemeinsame Auskoppelabschnitt 22 eine konvex nach außen gewölbte Lichtaustrittsfläche 32 auf.
Eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die optisch wirksame Schicht 24 - anders als im Stand der Technik - nicht auf einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers 10, sondern in dem Vollkörper 10 selbst ausgebildet bzw. angeordnet ist. Dies ermöglicht die Realisierung besonders kleinbauender Optik-Vollkörper 10 und Lichtmodule 12. Insbesondere ist es erstmals möglich, zwei unterschiedliche Lichtverteilungen, insbesondere Abblendlicht und Fernlicht, durch unterschiedliche Bereiche 26, 28 eines gemeinsamen Optik-Vollkörpers 10 zu realisieren. Zudem ist der Optik-Vollkörper 10 günstig in der Herstellung, da eine Ausrichtung und Justierung verschiedener Komponenten (z.B. optisch wirksame Schicht 24 relativ zu Einkoppelabschnitt 16 und/oder zu Auskoppelabschnitt 22 bzw. Abblendlicht-Bereich 26 relativ zu Fernlicht-Bereich 28) relativ zueinander aufgrund des einteilig ausgebildeten Optik-Vollkörpers 10 entfallen kann.
In dem Beispiel der 1 und 2 bildet der Lichtauskoppelabschnitt 22 gleichzeitig eine Sekundär- oder Projektionsoptik, insbesondere eine Projektionslinse, welche das Zwischenbild aus der Zwischenbildebene als Lichtverteilung des Lichtmoduls 12 vor das Kraftfahrzeug projiziert. Diese abbildende Wirkung wird insbesondere durch die konvex nach außen gewölbte Lichtaustrittsfläche 32 des Auskoppelabschnitts 22 erzielt. Die Lichtaustrittsfläche 32 kann sphärisch oder asphärisch gewölbt sein. Somit ist ein zusätzliches Bauteil in Form der Projektionslinse in den Optik-Vollkörper 10 integriert. Eine aufwendige Anordnung und Ausrichtung des Vollkörpers 10 relativ zu der Projektionslinse während der Fertigung des Lichtmoduls 12 bzw. der Beleuchtungseinrichtung 14 kann entfallen. Zudem beansprucht eine solche Lösung besonders wenig Bauraum.
Im Gegensatz dazu ist in dem Beispiel der 3 und 4 eine separate Sekundär- oder Projektionsoptik 40 dem Auskoppelabschnitt 22 des Optik-Vollkörpers 10 nachgeordnet im Strahlengang angeordnet. In dem gezeigten Beispiel ist die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 als eine Projektionslinse mit einer Lichteintrittsfläche 42 und einer Lichtaustrittsfläche 44 ausgebildet. In dem gezeigten Beispiel ist eine im Vertikalschnitt (vgl. 3) bikonvexe Projektionslinse 40 vorgesehen, die eine konvexe Lichteintrittsfläche 42 und eine konvexe Lichtaustrittsfläche 44 aufweist. Insbesondere ist die Projektionslinse 40 als eine Zylinderlinse ausgebildet (vgl. 4). Andere Ausgestaltungen der Sekundär- oder Projektionsoptik 40 sind ebenfalls denkbar. Eine separate Sekundär- oder Projektionsoptik 40 hat den Vorteil, dass die Brechung des austretenden Lichts zur Abbildung des Zwischenbilds aus der Zwischenbildebene als Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug auf mehrere Lichtdurchtrittsflächen 32, 42, 44 aufgeteilt werden kann. Dadurch kann eine bevorzugt hochauflösende Lichtverteilung mit einer höheren Genauigkeit realisiert werden, und es ergibt sich ein höheres Maß an Gestaltungsfreiheit.
Die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 hat als Folge des neuartigen Optik-Vollkörpers 10 mit integrierter optisch wirksamer Schicht 40 eine besonders geringe Brennweite, die bspw. im Bereich von lediglich 50 mm (+/- 20 mm) liegen kann. Dies ist für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 14 ein sehr kleiner Wert, da die Brennweiten von entsprechenden Sekundär- oder Projektionsoptiken von vorbekannten Scheinwerfern im Bereich von mindestens 100 mm lagen.
Die Lichtquellen 18 strahlen jeweils Licht in einer Hauptabstrahlrichtung ab. Die Hauptabstrahlrichtung kann parallel, schräg oder senkrecht zu einer optischen Achse 30 des Optik-Vollkörpers 10 ausgerichtet sein. Bei einer bevorzugten Ausrichtung schwach schräg oder parallel zu der optischen Achse 30 (vgl. 1 bis 6 und 11), kann das in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelte Licht unmittelbar in Richtung der optisch wirksamen Schicht 24 des Optik-Vollkörpers 10 gerichtet sein und muss auf dem Weg dorthin durch den Optik-Vollkörper 10 nicht umgelenkt werden. Bei einer ebenfalls denkbaren Ausrichtung stark schräg oder senkrecht zu der optischen Achse 30 (vgl. 12), kann es erforderlich sein, dass der Optik-Vollkörper 10 in der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 18 gesehen dem Einkoppelabschnitt 16 gegenüberliegend einen Primäroptikabschnitt 50 aufweist, der ausgebildet ist, zumindest einen Teil des in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelten Lichts zu bündeln und/oder in Richtung der optisch wirksamen Schicht 24 des Optik-Vollkörpers 10 umzulenken. Der Primäroptikabschnitt 50 kann eine Reflexionsfläche 52a aufweisen, die in herkömmlicher Weise auf einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers 10 ausgebildet oder angeordnet ist. Alternativ kann die Reflexionsfläche 52b auch durch eine optische wirksame Schicht gebildet sein, die im Sinne der vorliegenden Erfindung im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 ausgebildet oder angeordnet ist. Es ist also denkbar, dass der Optik-Vollkörper 10 auch mehrere optisch wirksame Schichten 24, 52b aufweist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausgestaltung der optisch wirksamen Schicht 24 innerhalb des Optik-Vollkörpers 10 zur Realisierung einer Blende, im speziellen auch einer Spiegelblende, eines Spektralwandlers, eines Filters oder dergleichen. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise von Multi-Funktions-Modulen 12. Ferner kann durch die interne optisch wirksame Schicht 24 auch eine interne Abgrenzung des Optik-Vollkörpers 10 zwischen optischen Bereichen 46 und nicht-optischen Bereichen 48 realisiert werden (vgl. 11 und 12). Insgesamt kann somit der Aufwand für den Verbau reduziert werden, da lediglich ein Optik-Vollkörper 10 mit integrierter Blendenanordnung benötigt wird, anstatt einer zusätzlichen Blendenanordnung, und es kann durch die teilweise Trennung von Lichtwegen (vgl. 1-4) die Funktionsintegration erhöht werden.
Nachfolgend wird die Ausgestaltung und Herstellung der optisch wirksamen Schicht 24 im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 näher erläutert. Eine Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen und/oder Funktionen der optisch wirksamen Schicht 24 sind denkbar. So kann die optische wirksame Schicht 24 bei entsprechender Ausgestaltung bspw. die Funktion einer Blende, insbesondere einer Spiegelblende, übernehmen (vgl. 1 bis 6). Die Erfindung ermöglicht es unter anderem die Funktion einer Spiegelblende innerhalb eines Optik-Vollkörpers 10 zu realisieren, ohne auf die Reflexion an einer äußeren Grenzfläche des Vollkörpers 10 angewiesen zu sein.
In den Beispielen der 11 und 12 dient der optische Bereich 46 des Optik-Vollkörpers 10 zur Bildung der Lichtverteilung. Der nicht-optische Bereich 48 hinter der Blende 24, der von der optisch wirksamen Schicht 24 abgeschattet wird, d.h. an den kein Licht gelangt, kann nicht-optische Aufgaben übernehmen. Bspw. kann der nicht-optische Bereich 48 zur Anordnung von Befestigungselementen 54 genutzt werden, die zur Befestigung des Optik-Vollkörpers 10 in dem Lichtmodul 12 oder des Lichtmoduls 12 in dem Gehäuse 34 der Beleuchtungseinrichtung 14 oder ähnliches dienen können. Dies wäre im Stand der Technik nicht möglich, da die Blende außen auf einer äußeren Grenzfläche des Optik-Vollkörpers 10 angeordnet wäre.
Um die Blendenanordnung 24 im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 anzuordnen, kann im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers 10, bspw. mittels eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens oder eines Multi-Komponenten-Multi-Schicht-Prozesses, als Zwischenschritt eine Folie 24a oder eine Beschichtung 24b mit absorbierenden und/oder reflektierenden Eigenschaften in das Material des Optik-Vollkörpers 10 eingebracht werden. Insbesondere kann die Folie 24a oder die Beschichtung 24b auf einen zuvor in einem vorangegangenen Fertigungsschritt hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 (vgl. 12) bzw. 26 (vgl. 1 und 3) aufgebracht und dann in einem nachfolgenden Fertigungsschritt mit einer weiteren Schicht (oder Volumen) 48 bzw. 28 des Materials des Optik-Vollkörpers 10 über- bzw. umspritzt werden. Eine Grenze zwischen dem Teil-Optik-Vollkörper 46 und der weiteren Schicht 48 des Materials wird in dem Beispiel der 12 durch die Folie oder Beschichtung 24 sowie durch zwei gestrichelt dargestellte interne Grenzflächen 56 gebildet. Im Bereich der internen Grenzflächen 56 verschmelzen die Materialien des Teil-Optik-Vollkörpers 46 und der weiteren Schicht 48 zu einem gemeinsamen Optikblock. Insbesondere tritt an den Grenzflächen 56 bevorzugt keine Totalreflexion auf, da die Materialien des Teil-Optik-Vollkörpers 46 und der weiteren Schicht 48 den gleichen Brechungsindex haben.
Die Folie 24a weist zumindest auf einer Seite, die dem von dem Einkoppelabschnitt 16 bzw. von dem Primäroptikabschnitt 50 stammenden Licht zugewandt ist, eine Licht spiegelnde und/oder Licht absorbierende Oberfläche auf. Eine absorbierende Oberfläche kann zumindest einen Teil des auftreffenden Lichts absorbieren und den absorbierten Teil des eingekoppelten Lichts abschatten und so eine gewünschte Lichtverteilung formen. Die absorbierende Oberfläche ist bspw. matt, insbesondere matt schwarz. Mittels einer solchen abschattenden Blende wäre es bspw. denkbar, einen abgeschatteten Bereich der Lichtverteilung zu erzeugen. Eine Kante der Blende, insbesondere eine Vorderkante einer horizontalen Blende, kann durch die Sekundär- oder Projektionsoptik als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung abgebildet werden. Die Helldunkelgrenze ist am Übergang zwischen einem ausgeleuchteten Bereich der Lichtverteilung und dem abgeschatteten Bereich angeordnet. Die Helldunkelgrenze kann einen horizontalen oder nahezu horizontalen (asymmetrischen) Verlauf aufweisen, um bspw. ein Nebellicht oder Abblendlicht oder einen Teil davon zu erzeugen. Ebenso kann die Helldunkelgrenze einen vertikalen oder nahezu vertikalen Verlauf aufweisen, um bspw. ein Teilfernlicht oder ein Teil davon zu erzeugen, bei dem Bereiche der Lichtverteilung, in denen andere Verkehrsteilnehmer detektiert wurden, abgeschattet werden, um deren Blendung zu vermeiden.
Eine reflektierende Oberfläche der Folie 24a kann auftreffendes Licht reflektieren (sog. Spiegelreflexion), sodass es nicht verloren geht, sondern an der Erzeugung der Lichtverteilung mitwirken kann. Dadurch kann eine Lichtverteilung mit einer Helldunkelgrenze und einem abgeschatteten Bereich oberhalb der Helldunkelgrenze und einem ausgeleuchteten Bereich unterhalb der Helldunkelgrenze gebildet werden, der zum einen das an der Spiegelblende 24 vorbeigelangte Licht und andererseits auch zumindest einen Teil des von der Spiegelblende 24 reflektierten Lichts umfasst. Auf diese Weise kann eine besonders effiziente Lichtverteilung mit einer Helldunkelgrenze erzeugt werden.
Statt dem Einsetzen einer Folie 24a in einem Zwischenschritt im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers 10, wäre es auch denkbar, in dem Zwischenschritt zwischen zwei Spritzgusstakten eine Beschichtung 24b, bspw. in der Form einer selektiven Metallisierung, auf den zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 bzw. 26 aufzubringen, und diese Beschichtung 24b anschließend mit einer weiteren Schicht (oder Volumen) 28 des Materials des Optik-Vollkörpers 10 zu umspritzen. Die Beschichtung 24b kann bspw. eine Farbe (z.B. matt schwarz) sein, die auf den zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 bzw. 26 aufgespritzt werden kann. Die Beschichtung 24b kann aber auch bspw. mittels Sputtern oder Aufdampfen auf den zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 bzw. 26 aufgebracht werden. Die Metallisierungsschicht 24b umfasst ein Metall, bevorzugt mit guten Reflexionseigenschaften, insbesondere Aluminium (AI), Silber (Ag), Chrom (Cr) oder ähnliches.
Ferner könnte die Folie 24a oder die Beschichtung 24b auch teiltransparent ausgestaltet sein, d.h. ein Teil des auf die optisch wirksame Schicht 24 auftreffenden Lichts gelangt durch die Folie 24a bzw. die Beschichtung 24b hindurch und ein anderer Teil des Lichts wird von der Folie 24a bzw. der Beschichtung 24b absorbiert und/oder reflektiert. Dies hat den Vorteil, dass der durch die optisch wirksame Schicht 24 transmittierte Teil des Lichts in den an sich abgeschatteten Bereich einer abgeblendeten Lichtverteilung, insbesondere oberhalb der Helldunkelgrenze, gelangen kann und dort im Rahmen der Lichtverteilung zur Realisierung spezieller Beleuchtungsaufgaben genutzt werden kann. Auf diese Weise kann bspw. oberhalb der Helldunkelgrenze eine Overheadbeleuchtung eines Abblendlichts realisiert werden. Derartige Strukturen lassen sich bspw. mittels Laserabtragung mit hoher Genauigkeit erzeugen, was auch die Verwendung sehr feiner Strukturen (bis 10 µm) erlaubt.
Die in den Optik-Vollkörper 10 eingebrachte optisch wirksame Schicht 24, bspw. die Folie 24a oder Beschichtung 24b, ist vorzugsweise derart ausgestaltet und geformt, dass sie in einer Zwischenbildebene ein Zwischenbild erzeugt, das durch die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 bzw. 32 zur Erzeugung der resultierenden Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug abgebildet werden kann. Insbesondere ist die optisch wirksame Schicht 24 ausgestaltet und geformt, dass sie in der Zwischenbildebene 60 (vgl. 2 und 4) ein Zwischenbild erzeugt, das durch die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 bzw. 32 zur Erzeugung einer abgeblendeten Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht, Abbiegelicht) oder eines Teilfernlichts vor dem Kraftfahrzeug abgebildet werden kann. Die Zwischenbildebene 60 liegt vorzugsweise im Inneren des Optik-Vollkörpers 10. Ganz besonders bevorzugt liegt die Zwischenbildebene 60 an einer Kante 58, insbesondere an einer Vorderkante einer entlang einer optischen Achse 30; 30a, 30b des Optik-Vollkörpers 10 oder parallel dazu verlaufenden Blendenanordnung 24. Diese Kante 58 kann durch die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 bzw. 32 als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug abgebildet werden.
Die Vorderkante 58 und die Zwischenbildebene 60 können in einer Draufsicht (vgl. 2 und 4) einen geraden oder ebenen Verlauf aufweisen (nicht dargestellt). Bevorzugt weisen die Kante 58 und die Zwischenbildebene 60 jedoch einen gebogenen Verlauf auf. Dabei folgt der gebogene Verlauf vorzugsweise den Brennpunkten der Austrittsfläche 32 des Auskoppelabschnitts 22 bzw. der Projektionslinse 40. Diese gebogene Form der Vorderkante 58 der Blende 24 kann zur Korrektur von Aberrationen in der Lichtverteilung vorteilhaft sein.
Darüber hinaus wäre es denkbar, die optisch wirksame Schicht 24 so auszugestalten, dass sie in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppeltes Licht eines ersten Spektrums ganz oder teilweise in Licht eines anderen Spektrums umwandelt, d.h. die Farbe des Lichts verändert. Dies kann bspw. dadurch realisiert werden, dass die optisch wirksame Schicht 24 nur die Lichtanteile eines bestimmten Frequenzspektrums reflektiert und/oder absorbiert. In diesem Zusammenhang wäre es bspw. denkbar, dass die optisch wirksame Schicht 24 auf ihrer Oberfläche, die dem Einkoppelabschnitt 16 oder dem Primäroptikabschnitt 50 zugewandt ist, eine bestimmte Färbung aufweist, bspw. rot, grün oder blau, um die Färbung des Lichts der resultierenden Lichtverteilung gezielt zu verändern. Die Färbung auf der Oberfläche der optisch wirksamen Schicht 24 kann bspw. mittels Aufspritzen, Sputtern oder Aufdampfen von Farbe auf einen zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 bzw. 26 aufgebracht und anschließend mit Material 48 bzw. 28 des Optik-Vollkörpers 10 über- bzw. umspritzt werden. Es wäre aber auch denkbar, dass eine Folie 24a eine solche Farbschicht aufweist. Die Veränderung der Farbe des Lichts kann erforderlich sein, wenn die verwendete Lichtquelle 18 nur Licht einer bestimmten Farbe emittiert, die an der Lichtquelle 18 selbst nicht ohne weiteres verändert werden kann. Hier bietet die optisch wirksame Schicht 24 mit spektralwandelnden Eigenschaften eine einfach realisierbare Möglichkeit zur Farbkorrektur des Lichts der resultierenden Lichtverteilung. Auch individuellen Wünschen der Kraftfahrzeughersteller an die Farbe des Lichts für Scheinwerfer ihrer Fahrzeuge (manche Hersteller bevorzugen eher grünliches Weißlicht für die Scheinwerferfunktionen, andere dagegen eher bläuliches oder gelbliches Weißlicht) kann auf diese Weise einfach und kostengünstig Rechnung getragen werden.
Da nur ein Teil des in den Optik-Vollkörper 10 eingekoppelten Lichts auf die optisch wirksame Schicht 24 trifft und somit überhaupt spektral bzw. farblich verändert werden kann, lässt sich durch die optisch wirksame Schicht 24 mit spektralwandelnden Eigenschaften die Färbung des Lichts nur geringfügig verändern. Dadurch kann bspw. tageslichtweißes Licht (über 5.300 K) in warmweißes Licht (unter 3.300 K) mit einem relativ hohen Gelbanteil oder in kaltweißes Licht (ca. 7.000-9.000 K) mit einem höheren Blau- und/oder Grünanteil umgewandelt werden.
Alternativ oder zusätzlich wäre es auch denkbar, die optisch wirksame Schicht 24 so auszugestalten, dass sie Licht filternde Eigenschaften aufweist. Dabei reflektiert die Schicht 24 lediglich auftreffendes Licht eines bestimmten Frequenzspektrums. Das übrige Frequenzspektrum des Lichts wird transmittiert oder absorbiert. Die optisch wirksame Schicht 24 in der Form eines optischen Filters kann eine einfache Farbbeschichtung oder aufwendigere Alternativen, bspw. ein Interferenzfilter, aufweisen. Das Interferenzfilter kann eine oder mehrere übereinanderliegende Beugungsstrukturen umfassen. Das Interferenzfilter kann aber auch mehrere teildurchlässige metallische Spiegelschichten (z. B.: Silber, Aluminium) umfassen. Die optisch wirksame Schicht 24 in der Form eines optischen Filters kann bspw. mittels Sputtern, Aufspritzen oder Aufdampfen auf einen zuvor hergestellten Teil-Optik-Vollkörper 46 bzw. 26 aufgebracht werden und anschließen mit dem Material 48 bzw. 28 des Optik-Vollkörpers 10 über- bzw. umspritzt werden. Es wäre aber auch denkbar, dass eine Folie 24a eine solche optisch filternde Schicht aufweist. Gegebenenfalls umfasst die Folie 24a eine transparente Trägerschicht, auf die dann verschiedene Schichten aufgebracht sind, welche die optisch filternde Wirkung des hindurchtretenden und/oder reflektierten Lichts realisieren.
Die optisch wirksame Schicht 24 im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 kann auch als eine totalreflektierende Schicht 24c ausgebildet sein (vgl. 11). Diese kann bspw. dadurch im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 gebildet werden, dass mindestens ein internes Volumen 48 mit im Vergleich zum restlichen Volumen 46 des Optik-Vollkörpers 10 abweichender Brechzahl erzeugt wird, sodass sich zwischen dem Volumen 48 mit der abweichenden Brechzahl und dem restlichen Volumen 46 des Optik-Vollkörpers 10 eine interne optisch wirksame Grenzfläche ergibt, die auftreffendes Licht total oder partiell reflektiert. Die Volumina 46, 48 mit unterschiedlichen Brechzahlen können bspw. während der Fertigung des Optik-Vollkörpers 10 im Rahmen eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens gebildet werden, indem in den verschiedenen aufeinander folgenden Fertigungsschritten zur Erzeugung der entsprechenden Volumina 46, 48 transparentes Material mit unterschiedlichen Brechzahlen verwendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Volumen (oder Medium) 48, in dem sich das Licht ausbreitet, eine größere Brechzahl als das restliche Volumen (oder Medium) 46.
Das Material des Volumens 48 mit der abweichenden Brechzahl hat vorzugsweise die gleiche Färbung wie das restliche Volumen 46 (oder Teil-Optik-Vollkörper) des Optik-Vollkörpers 10. Es wäre aber auch denkbar, dass das Material des Volumens 48 mit der abweichenden Brechzahl eine abweichende Färbung aufweist.
Die optisch wirksame Schicht 24 kann eben ausgebildet sein und auf einer optischen Achse 30 des Optik-Vollkörpers 10 liegen oder parallel zu der optischen Achse 30 verlaufen. Bei in ein Kraftfahrzeug bestimmungsgemäß eingebauter Beleuchtungseinrichtung 14 und darin bestimmungsgemäß angeordnetem Lichtmodul 12 mit Optik-Vollkörper 10 kann die optisch wirksame Schicht 24 eine Erstreckung in einer Horizontalebene haben. Auf diese Weise können abgeblendete Lichtverteilungen mit einer Helldunkelgrenze mit streng horizontalem Verlauf, bspw. ein Nebellicht, ein Kurven- oder Abbiegelicht oder ein Abblendlicht-Grundlicht, erzeugt werden.
7 zeigt eine Ansicht in den Optik-Vollkörper 10 nach einem der 1 bis 4 entgegen einer Lichtaustrittsrichtung 68. Gemäß dieser Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die optisch wirksame Schicht 24 einen ersten ebenen Abschnitt 62 aufweist, der sich von einer Seite 64 des Optik-Vollkörpers 10 in Richtung einer vertikalen Mittelebene 66 des Optik-Vollkörpers 10, insbesondere in Richtung der optischen Achse 30; 30a, 30b des Optik-Vollkörpers 10, erstreckt. Der horizontale Abschnitt 62 ist - in Lichtaustrittsrichtung 68 betrachtet - auf der eigenen Verkehrsseite (rechts bei Rechtsverkehr; links bei Linksverkehr) der vertikalen Mittelebene 66 angeordnet. Der ebene Abschnitt 62 dient - nach der Projektion durch die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 bzw. 32 - bspw. zur Erzeugung eines horizontalen Abschnitts einer asymmetrischen Helldunkelgrenze eines Abblendlichts nach ECE oder eines Abblendlicht-Spotlichts. Der horizontale Abschnitt der Helldunkelgrenze ist - in Lichtaustrittsrichtung 68 betrachtet - vor dem Kraftfahrzeug auf der Gegenverkehrsseite, insbesondere auf der Gegenverkehrsfahrbahn, angeordnet.
An den ersten Abschnitt 62 schließt sich ein - vorzugsweise in einem 15°-Winkel - abfallender Abschnitt 70 an, der - in einer Ansicht entgegen der Lichtaustrittsrichtung 68 - eben ausgestaltet ist. Es wäre jedoch auch denkbar, dass der abfallende Abschnitt 70 gewölbt oder sogar stufenförmig ausgebildet ist (nicht dargestellt). Der abfallende Abschnitt 70 erstreckt sich in Richtung einer der ersten Seite 64 gegenüberliegenden zweiten Seite 72 des Optik-Vollkörpers 10. Der Abschnitt 70 ist - in Lichtaustrittsrichtung 68 betrachtet - auf der Gegenverkehrsseite der vertikalen Mittelebene 66 angeordnet. Der abfallende Abschnitt 70 dient - nach der Projektion durch die Sekundär- oder Projektionsoptik 40 bzw. 32 - bspw. zur Erzeugung eines ansteigenden Abschnitts einer asymmetrischen Helldunkelgrenze eines Abblendlichts nach ECE-Norm oder eines Abblendlicht-Spotlichts. Der ansteigende Abschnitt der Helldunkelgrenze ist - in Lichtaustrittsrichtung 68 betrachtet - vor dem Kraftfahrzeug auf der eigenen Verkehrsseite, insbesondere am Fahrbahnrand der eigenen Verkehrsseite und/ oder auf der eigenen Fahrbahn, angeordnet.
Gemäß dem beschriebenen Beispiel hat die optisch wirksame Schicht 24, insbesondere wenn sie als Blende oder Spiegelblende ausgebildet ist, somit eine ebene Erstreckung mit einem Knick entlang einer optischen Achse 30; 30a, 30b oder entlang einer parallel zu einer optischen Achse 30; 30a, 30b verlaufenden Achse bzw. entlang der Mittelebene 66. Die Vorderkante 58 der Schicht 24 ist - wie bereits oben beschrieben - bevorzugt entgegen der Lichtaustrittsrichtung 68 gewölbt ausgestaltet. Somit erstreckt sich die Vorderkante 58 der optisch wirksamen Schicht 24 an den gegenüber liegenden Seiten 64, 72 weiter in Lichtaustrittsrichtung 68 als im Bereich der vertikalen Mittelebene 66 (vgl. 2 und 4), die durch mindestens eine der optischen Achsen 30a, 30b oder parallel dazu verläuft.
In den 8 und 9 sind alternative Ausgestaltungen der optisch wirksamen Schicht 24 gezeigt. Allen ist der ebene Abschnitt 62 gemein, allerdings unterscheidet sich die Ausgestaltung des abfallenden Abschnitts 70 von dem Beispiel der 7. Bei dem Beispiel aus 8 umfasst der abfallende Abschnitt 70 einen - vorzugsweise in einem 15°-Winkel - abfallenden ersten Teilabschnitt 74, daran anschließend einen im Wesentlichen horizontalen zweiten Teilabschnitt 76, daran wiederum anschließend einen ansteigenden dritten Teilabschnitt 78 und daran schließlich anschließend einen ebenen vierten Abschnitt 80. Der zweite Teilabschnitt 76 verläuft unterhalb des ebenen Abschnitts 62 und vorzugsweise parallel dazu. Der dritte Teilabschnitt 78 kann in einem 15°-Winkel oder jedem anderen Winkel ansteigen. Der vierte Teilabschnitt 80 verläuft vorzugsweise auf der gleichen Höhe wie der ebene Abschnitt 62 und deckungsgleich oder parallel dazu.
Bei dem Beispiel auf 9 umfasst der abfallende Abschnitt 70 einen - vorzugsweise senkrecht nach unten - abfallenden ersten Teilabschnitt 82 und daran anschließend einen im Wesentlichen horizontalen zweiten Teilabschnitt 84. Der zweite Teilabschnitt 84 verläuft unterhalb des ebenen Abschnitts 62 und im vorzugsweise parallel dazu. Der erste Teilabschnitt 82 bildet einen stufenförmigen Übergang zwischen dem ebenen Abschnitt 62 und dem zweiten Teilabschnitt 84.
Die 7 bis 9 zeigen die Form der optisch wirksamen Schicht 24 in der Form einer Blende oder Spiegelblende für Rechtsverkehr. Es versteht sich, dass bei Linksverkehr die dargestellten Verläufe der optisch wirksamen Schicht 24 in etwa an der vertikalen Mittelebene 66 gespiegelt verlaufen würden.
In den 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Lichtmoduls 12 mit mehreren Optik-Vollkörpern 10 dargestellt. In den Beispielen sind drei Optik-Vollkörper 10 nebeneinander angeordnet. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger als die drei Optik-Vollkörper 10 nebeneinander angeordnet werden. Ebenso wäre es denkbar, die Optik-Vollkörper 10 übereinander oder schräg versetzt zueinander anzuordnen. Die Anordnung der Optik-Vollköper 10 hängt von dem in dem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum (Form und Größe der Einbauöffnung in der Karosserie) und/oder von Designvorgaben ab. Die Optik-Vollkörper 10 können auf einer horizontalen Ebene nebeneinander oder aber auf einer schräg zu der horizontalen Ebene verlaufenden Ebene angeordnet sein, so dass sich - entgegen der Lichtaustrittsrichtung 68 betrachtet - ein ansteigender bzw. abfallender Verlauf der Optik-Vollkörper 10 bzw. deren Lichtaustrittsflächen 32 ergibt.
Die einzelnen Optik-Vollkörper 10 eines Lichtmoduls 12 sind - wie in den 5 und 6 dargestellt - bevorzugt als ein einziges, gemeinsam hergestelltes einstückiges optisches Bauteil ausgestaltet sein. Alternativ können auch einzelne oder alle Optik-Vollkörper 10 eines solchen Lichtmoduls 12 als separate optische Bauteile ausgestaltet sein (nicht dargestellt).
Bei dem Beispiel der 5 ist die Sekundär- bzw. Projektionsoptik in den Auskoppelabschnitt 22 der Optik-Vollkörper 10 integriert. Insbesondere wird die Funktion der Optik durch die Lichtaustrittsfläche 32 des Auskoppelabschnitts 22 übernommen. Im Gegensatz dazu, ist bei dem Beispiel der 6 eine separate Sekundär- bzw. Projektionsoptik 40 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die gemeinsame Lichtaustrittsfläche glatt und durchgängig, insbesondere krümmungsstetig.
In den Beispielen der 5 und 6 verlaufen jeweils die optischen Achsen 30 der einzelnen Optik-Vollkörper 10 parallel zueinander. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass die optischen Achsen 30 schräg zueinander verlaufen, so dass sie sich in mindestens einem Schnittpunkt schneiden, vorzugsweise in einem gemeinsamen Schnittpunkt für die optische Achsen 30 aller Optik-Vollkörper 10 eines Lichtmoduls 12.
In den Beispielen der 5 und 6 ist es möglich, dass in einen Optik-Vollkörper 10 eines Lichtmoduls 12 eingekoppeltes Licht in einen benachbarten Optik-Vollkörper 10 des Lichtmoduls 12 gelangen kann. Dies kann den Vorteil haben, dass die resultierende Lichtverteilung homogenisiert wird. Andererseits kann ein solches Übersprechen der Lichtstrahlen von einem Optik-Vollkörper 10 in einen benachbarten Optik-Vollkörper 10 auch nachteilig sein, bspw. weil es zu nur schwer kontrollierbarem Streulicht führt und/oder weil die Realisierung einer bevorzugt hochauflösenden Lichtverteilung erschwert wird. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, in das gemeinsame optische Bauteil, welches die Optik-Vollkörper 10 bildet, zwischen einzelne oder alle Optik-Vollkörper 10 optisch wirksame Schichten 24 in der Form von Trennwänden 84 einzubringen, die ein Übersprechen der Lichtstrahlen verhindern (vgl. 5). In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Trennwände 84 auf beiden Oberflächen reflektierende Eigenschaften aufweisen. Falls ein geringes Übersprechen der Lichtstrahlen erwünscht ist, können die Trennwände 84 teiltransparent ausgestaltet sein. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Trennwände 84 eine ebene Flächenerstreckung aufweisen. Die Trennwände 84 können auf die oben beschriebenen Weisen als Folien 24a oder Beschichtungen 24b im Rahmen der Herstellung des gemeinsamen optischen Bauteils in dieses eingebracht werden.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers 10 mit einer internen optisch wirksamen Schicht 24. Das Verfahren beginnt in einem Schritt 86. Dann wird in einem ersten Verfahrensschritt 88 des Herstellungsverfahrens, das bspw. ein Multi-Lagen-Spritzgussverfahren ist, ein Teil-Optik-Vollkörper 26 bzw. 46 aus dem Material des Optik-Vollkörpers 10 hergestellt, bspw. gespritzt. In einem nachfolgenden Zwischenschritt 90 kann dann die optisch wirksame Schicht 24 zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers 26 bzw. 46 aufgebracht werden. Das Aufbringen der optisch wirksamen Schicht 24 kann - wie oben ausführlich beschrieben - das Anordnen einer Folie 24a oder eines entsprechenden Formkörpers oder das Auftragen (z.B. Sputtern, Spritzen, Streichen, Aufdampfen o.ä.) einer Beschichtung 24b (z.B. einer Metallisierungsschicht, einer Farbschicht oder dergleichen) umfassen. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt 92 die aufgebrachte optisch wirksame Schicht 24 mit dem Material des Optik-Vollkörpers 10 überspritzt oder umspritzt. In dem Beispiel wird also der Zwischenschritt 90 zwischen zwei Spritzgusstakten 88, 92 ausgeführt. Das Verfahren endet in einem Schritt 94.
Wenn mehr als eine optische wirksame Schicht 24 in den Optik-Vollkörper 10 eingebracht werden soll, müssen die Schritte 90 und 92 so lange wiederholt werden, bis der Optik-Vollkörper 10 mit der vorgesehenen Anzahl an optisch wirksamen Schichten 24 fertiggestellt ist.
Wenn die optisch wirksame Schicht 24 als eine totalreflektierende Schicht 24c im Inneren des Optik-Vollkörpers 10 ausgebildet sein soll, wird in dem ersten Verfahrensschritt 88 der Teil-Optik-Vollkörper 26 bzw. 46 aus dem Material des Optik-Vollkörpers 10 mit einer ersten Brechzahl hergestellt, der ein erstes Volumen des Optik-Vollkörpers 10 bildet. Der Zwischenschritt 90 wird übersprungen, da das Aufbringen eines separaten Elements als optisch wirksame Schicht 24 nicht erforderlich ist. Anschließend wird in dem Verfahrensschritt 92 der Teil-Optik-Vollkörper 26 bzw. 46 mit Material des Optik-Vollkörpers 10 mit einer von der ersten Brechzahl abweichenden Brechzahl über- bzw. umspritzt, sodass ein Volumen 28 bzw. 48 mit einer abweichenden Brechzahl gebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich zwischen dem Volumen 28; 48 mit der abweichenden Brechzahl und dem Teil-Optik-Vollkörper 26; 46 mit der ersten Brechzahl eine interne Grenzfläche 24c, die auftreffendes Licht total oder partiell reflektiert. Diese interne Grenzfläche 24c bildet die optisch wirksame Schicht 24 im Inneren des Optik-Vollkörpers 10.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 1357333 A2 [0003, 0004]

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Optik-Vollkörpers (10) aus einem massiven transparenten Material, wobei der Optik-Vollkörper (10) zur Verwendung in einem Lichtmodul (12) einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) ausgebildet ist und einen Lichteinkoppelabschnitt (16), über den Licht einer Lichtquelle (18) der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) in den Optik-Vollkörper (10) einkoppelbar ist, und einen Lichtauskoppelabschnitt (22) aufweist, über den zumindest ein Teil des in den Optik-Vollkörper (10) eingekoppelten Lichts aus dem Optik-Vollkörper (10) auskoppelt, so dass das ausgekoppelte Licht zur Erzeugung zumindest eines Teils einer Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) vor dem Kraftfahrzeug dient, und der Optik-Vollkörper (10) ferner mindestens eine im Strahlengang zwischen dem Einkoppelabschnitt (16) und dem Auskoppelabschnitt (22) angeordnete optisch wirksame Schicht (24) aufweist, die ausgebildet ist, auftreffendes Licht zu verändern, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Fertigung des Optik-Vollkörpers (10) die optisch wirksame Schicht (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Fertigungsschritt (88) des Verfahrens ein Teil-Optik-Vollkörper (26; 46) aus dem Material des Optik-Vollkörpers (10) gefertigt wird; in einem nachfolgenden Zwischenschritt (90) des Verfahrens die optisch wirksame Schicht (24) zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) aufgebracht wird; und in einem nachfolgenden zweiten Fertigungsschritt (92) des Verfahrens auf die aufgebrachte optisch wirksame Schicht (24) ein Volumen (28; 48) des Materials des Optik-Vollkörpers (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen von mehr als einer optisch wirksamen Schicht (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) der Zwischenschritt (90) und der zweite Fertigungsschritt (92) so lange wiederholt durchlaufen werden, bis die gewünschte Anzahl an optisch wirksamen Schichten (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) eingebracht worden ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Optik-Vollkörper (10) mittels eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens hergestellt wird, und dass der Teil-Optik-Vollkörper (26; 46) in dem ersten Fertigungsschritt (88) aus dem Material des Optik-Vollkörpers (10) gespritzt wird und die optisch wirksame Schicht (24) in dem zweiten Fertigungsschritt (92) mit dem Volumen (28; 48) des Materials des Optik-Vollkörpers (10) überspritzt oder umspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der optisch wirksamen Schicht (24) in dem Zwischenschritt das Anordnen einer Folie (24a) oder eines Formkörpers zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der optisch wirksamen Schicht (24) in dem Zwischenschritt das Aufbringen einer Beschichtung (24b) zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Beschichtung (24b) ein Sputtern, Spritzen, Aufdampfen, Streichen der Beschichtung (24b) zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Beschichtung (24b) ein Aufbringen einer Metallisierungsschicht oder einer Farbschicht zumindest auf einen Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Fertigungsschritt (88) des Verfahrens ein Teil-Optik-Vollkörper (26; 46) aus Material des Optik-Vollkörpers (10) mit einer ersten Brechzahl gefertigt wird; und in einem nachfolgenden zweiten Fertigungsschritt (92) des Verfahrens zumindest auf einem Teilbereich des Teil-Optik-Vollkörpers (46) ein Volumen (28; 48) aus Material des Optik-Vollkörpers (10) mit einer von der ersten Brechzahl abweichenden Brechzahl aufgebracht wird, wobei eine interne Grenzfläche zwischen dem Teil-Optik-Vollkörper (26; 46) und dem Volumen (28; 48) die optisch wirksame Schicht (24) bildet.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen von mehr als einer optisch wirksamen Schicht (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) der zweite Fertigungsschritt (92) so lange erneut durchlaufen wird, bis die gewünschte Anzahl an optisch wirksamen Schichten (24) in das Innere des Optik-Vollkörpers (10) eingebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Optik-Vollkörper (10) mittels eines Multi-Lagen-Spritzgussverfahrens hergestellt wird, und dass in dem ersten Fertigungsschritt (88) der Teil-Optik-Vollkörper (26; 46) aus Material des Optik-Vollkörpers mit der ersten Brechzahl gespritzt wird und in dem zweiten Fertigungsschritt (92) das interne Volumen (28; 48) aus Material des Optik-Vollkörpers (10) mit der abweichenden Brechzahl überspritzt oder umspritzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der optisch wirksamen Schicht (24) im Inneren des Optik-Vollkörpers (10) die Ausgestaltung einer Kante (58) der optisch wirksamen Schicht (24) in einer Zwischenbildebene (60) des Lichtmoduls (12) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung des Teil-Optik-Vollkörpers (26; 46) in dem ersten Fertigungsschritt (88) des Verfahrens derart ausgeführt wird, dass der Teil-Optik-Vollkörper (26) in dem fertigen Optik-Vollkörper (10) zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) ausgebildet ist, und die Fertigung des Volumens (28; 48) in dem zweiten Fertigungsschritt (92) des Verfahrens derart ausgeführt wird, dass das Volumen (28; 48) in dem fertigen Optik-Vollkörper (10) zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung der Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung (14) ausgebildet ist.