DE102022128832A1 - Fahrzeugscheibe mit Lichtquelle und Lichtleiterschicht - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat und der eine Lichtleiterschicht definiert, und umfassend mindestens eine Lichtquelle (24), deren Licht über eine an der Innenseite (23) definierte Lichteinkopplungsfläche (27) in die Lichtleiterschicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch mindestens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) angebunden ist, wobei an einer der Innenseite (23) gegenüberliegenden Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (34) angeordnet ist, durch die das in die Lichtleiterschicht (19) eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Reflexionsschicht (32) angeordnet ist, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche (27) gegenüberliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
  • Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Praxis bekannt und insbesondere im Bereich eines Fahrzeugdachs einsetzbar. Die Fahrzeugscheibe kann hier ein Festdachelement oder auch ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems ausbilden, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geschlossen oder freigegeben werden kann. Die bekannte Fahrzeugscheibe umfasst einen Scheibenkörper, der gewölbt ausgebildet sein kann und mit einer Lichtleiterschicht versehen ist. Die Lichtleiterschicht bedient insbesondere ästhetische Aspekte innerhalb des Fahrzeuges und sorgt zugleich für eine Fahrzeuginnenbeleuchtung. Des Weiteren ist bei der bekannten Fahrzeugscheibe eine Lichtquelle vorgesehen, deren Licht in die Lichtleiterschicht einkoppelbar ist. Die Einkopplung erfolgt zumeist über einen Rand bzw. eine (Scheiben-)Kante der Lichtleiterschicht. Die Lichtleiterschicht kann die vom Fahrzeuginnenraum sichtbare Sichtfläche der Fahrzeugscheibe bilden, so dass durch die Lichtleiterschicht bei aktivierter Lichtquelle ein Leuchtelement der Fahrzeugscheibe realisiert ist, durch das ggf. ein Fahrzeuginnenraum ausleuchtbar ist. Die Lichtleiterschicht hat bei der bekannten Fahrzeugscheibe kleinere Abmessungen als der Scheibenkörper, an dessen Innenseite die Lichtleiterschicht angeordnet ist, damit über den Rand der Lichtleiterschicht von der Lichtquelle abgegebenes Licht einkoppelbar ist. Diese Art der Einkopplung ist oftmals kostspielig und benötigt entweder eine klein dimensionierte Scheibe oder erfordert eine Anbringung der Lichtquelle in einem Nassbereich des Fahrzeuges.
  • Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Licht einer Lichtquelle unter Verwendung eines Prismas oder eines sonstigen Einkopplungselements in die Lichtleiterschicht einzukoppeln. Die Verwendung eines Prismas oder eines Einkopplungselements ermöglicht eine freiere Auswahl bei der Platzierung der Lichtquelle, da diese dann nicht mehr unmittelbar im Randbereich der Lichtleiterschicht angeordnet sein muss. Diese Designfreiheit hat den Vorteil, dass dadurch die Lichtquelle, anders als bei der Anordnung unmittelbar im Kantenbereich der Lichtleiterschicht, nicht mehr in dem Nassbereich angeordnet ist, sondern auch in einem Trockenbereich, der vor Feuchtigkeit geschützt ist, vorgesehen sein kann. Hierdurch kann auf Dichtungen und/oder einen Nässeschutz verzichtet werden. Beispielsweise ist es durch den Einsatz eines Prismas, das beispielsweise auf einer Innenseite einer innenliegenden Lichtleiterschicht aufgebracht ist, möglich, eine Lichtquelle seitlich unterhalb des Kantenbereiches der Lichtleiterschicht, insbesondere versetzt zu dem Kantenbereich, anzuordnen.
  • Bei der bekannten Lichteinkopplung von Licht einer Lichtquelle in eine Lichtleiterschicht kommt es immer wieder zu Lichtverlusten, durch die zum einen die Lichtqualität bzw. Lichtstärke des später aus der Lichtleiterschicht ausgekoppelten Lichtes negativ beeinflusst wird. Zum anderen müssen diese Lichtverluste ggf. durch einen Einsatz von stärkeren bzw. helleren Lichtquellen und/oder durch eine erhöhte Anzahl an Lichtquellen ausgeglichen werden, wodurch kein Kostenmehraufwand entsteht. Beispielsweise werden bei der bekannten Lichteinkopplung die Lichtstrahlen ausgehend von der Lichtquelle nicht nur über eine Lichteinkopplungsfläche der Lichtleiterschicht in diese eingekoppelt und verbleiben bis zur Auskopplung insbesondere aufgrund mehrfacher Totalreflexion innerhalb der Lichtleiterschicht in dieser. Vielmehr durchtritt zumindest ein Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen die Lichtleiterschicht und tritt beispielsweise in eine darüber liegende Verbindungsschicht und/oder sogar in einen getönten Scheibenaußenkörper ein. Dieses Licht steht nicht mehr für die Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht zur Verfügung. Derartige Lichtverluste kommen insbesondere im Randbereich der Fahrzeugscheibe vor, der für die Lichteinkopplung genutzt wird.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist aufgrund des vorstehend Genannten darin zu sehen, eine gemäß der einleitend genannten Gattung ausgebildete Fahrzeugscheibe derart weiterzuentwickeln, dass optische Lichtverluste zumindest reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu der Fahrzeugscheibe gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Fahrzeug beziehen, ohne dass sie für dieses redundant genannt werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Fahrzeugscheibe vorgeschlagen. Die Fahrzeugscheibe umfasst eine Scheibenkörperanordnung mit einem Scheibenaußenkörper, der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite hat, und mit einem Scheibeninnenkörper, der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite hat und der eine Lichtleiterschicht definiert. Ferner umfasst die Fahrzeugscheibe mindestens eine Lichtquelle, deren Licht über eine an der Innenseite definierte Lichteinkopplungsfläche in die Lichtleiterschicht einkoppelbar ist. Der Scheibenaußenkörper ist durch mindestens eine Verbindungsschicht an den Scheibeninnenkörper angebunden. Zudem ist an einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des Scheibeninnenkörpers eine Lichtauskopplungsstruktur angeordnet, durch die das in die Lichtleiterschicht eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist. An der Außenseite des Scheibeninnenkörpers ist ferner eine Reflexionsschicht angeordnet, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche gegenüberliegt.
  • Bei der Fahrzeugscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Verbundglasscheibe und/oder um ein Verbundsicherheitsglas (VSG). Erfindungsgemäße erfolgt also die Lichteinkopplung des von der Lichtquelle erzeugten Lichtes über die als Haupteinkopplungsfläche fungierende Innenseite des Scheibeninnenkörpers. Die Reflexionsschicht ist gegenüberliegend zu der Lichteinkopplungsfläche angeordnet, so dass die Lichteinkopplungsfläche und die Reflexionsschicht vorzugsweise durch die durch den Scheibeninnenkörper gebildete Lichtleiterschicht beabstandet sind. Der Scheibenaußenkörper und/oder der Scheibeninnenkörper kann/können vorzugsweise eine Materialdicke von jeweils einigen Millimetern umfassen. Der Scheibenaußenkörper kann vorzugsweise transparent, teiltransparent und/oder getönt sein. Die Lichtauskopplungsstruktur kann beispielsweise durch einen Digitaldruckprozess aufgebracht sein. Die Lichtauskopplungsstruktur kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass durch das durch die Lichtauskopplungsstruktur ausgekoppelte Licht ein Muster gebildet wird, das von einem Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum, insbesondere im Dachbereich, wahrnehmbar ist. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise zumindest bereichsweise oder musterweise geschwärzt und zumindest bereichsweise durchlässig sein, so dass das innerhalb der Lichtleiterschicht geleitete Licht nur an vorbestimmten Stellen aus der Lichtleiterschicht ausgekoppelt werden kann bzw. austreten kann. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise eine Vielzahl von Fritten umfassen, die beispielsweise aufgedruckt und/oder aufgedampft sein können. Alternativ oder ergänzend zu Fritten kann/können auch Tinte und/oder Lack, beispielsweise mit Streupartikeln an einer der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht und dem Scheibeninnenkörper aufgebracht sein. Hierdurch ist eine individuelle Mustergebung ermöglicht. Die Lichtauskopplungsschicht kann eine Bedruckung der Lichtleiterschicht und/oder eine Prismastruktur und/oder eine Punktstruktur und/oder ein koextrudiertes Streumaterial umfassen, die bzw. das an der Lichtleiterschicht angeordnet oder in dieser integriert ist/sind.
  • Der Scheibeninnenkörper, der die gleichen Abmessungen wie der Scheibenaußenkörper haben kann oder auch kleiner ausgebildet sein kann, ist grundsätzlich aus einem beliebigen als Lichtleiter nutzbaren Werkstoff gefertigt. Beispielsweise ist der Scheibeninnenkörper aus einem Werkstoff gefertigt, der Glas und/oder Polycarbonat und/oder einen sonstigen Kunststoff umfasst. Bei einer als Verbundsicherheitsglas ausgebildeten Scheibenkörperanordnung ist eine Verbindungsschicht zwischen den einzelnen Scheibenkörpern vorzugsweise aus einem Werkstoff gebildet, der PVB, EVA und/oder TPU umfasst. Die Verbindungsschicht kann klar bzw. transparent oder auch gefärbt sein.
  • Vorzugsweise ist die Verbindungsschicht aus einer insbesondere transparenten Polyvinylbutyral-Folie (PVB-Folie). Die mindestens eine Verbindungsschicht ist beispielsweise flächendeckend zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper angeordnet, um diese miteinander zu verbinden. Die Verbindungsschicht ist vorzugsweise eine insbesondere transparente Schmelzklebefolie, besonders bevorzugt eine transparente PVB-Schmelzklebefolie, die bereits bei bestehenden Fahrzeugscheiben eingesetzt ist. Insbesondere bei einem Verbundsicherheitsglas umfasst die Scheibenkörperanordnung den Scheibenaußenkörper und den Scheibeninnenkörper, der über eine Verbindungsschicht an den Scheibenaußenkörper angebunden ist. Vorliegend bildet der Scheibeninnenkörper die Lichtleiterschicht. Alternativ kann an dem Scheibeninnenkörper eine zusätzliche Lichtleiterschicht aufgebracht sein, in welche das Licht der mindestens einen Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar einkoppelbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung umfasst den Vorteil, dass durch das Vorsehen der Reflexionsschicht in einem Bereich, der der Lichteinkopplungsfläche gegenüberliegt, effektiv Lichtverluste verringert werden. So ist es möglich, bei gleichbleibend starker Lichtmenge bzw. Lichtstärke gegenüber dem Stand der Technik weniger Lichtverluste durch ungewünschte Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht in Richtung der Außenseite des Scheibenaußenkörpers zu haben. Insbesondere wird durch die Reflexionsschicht verhindert, dass Licht über die der Innenseite gegenüberliegende Außenseite des Scheibeninnenkörpers in die Verbindungsschicht und/oder den Scheibenaußenkörper ausgekoppelt wird, und dadurch nicht mehr für die Weiterleitung innerhalb der Lichtleiterschicht nutzbar ist. Das zuvor ungewünscht in Richtung eines Fahrzeugäußeren ausgekoppelte Licht wird nämlich erfindungsgemäß vorzugsweise an der Reflexionsschicht gerichtet zurück in die Lichtleiterschicht reflektiert. Dabei folgt das an der Reflexionsschicht reflektierte Licht vorzugsweise den optischen Prinzipien der Totalreflexion, so dass beispielsweise ein Einfallswinkel des Lichtes auf die Reflexionsschicht gleich einem Ausfallswinkel des an der Reflexionsschicht reflektierten Lichtes ist, insofern keine Unterschiede verschiedener Brechungsindizes zu berücksichtigen sind. Derart kann durch die Reflexionsschicht mehr Licht innerhalb der Lichtleiterschicht verbleiben, so dass auch mehr Licht für die durch die Lichtauskopplungsstruktur eingeleitete Lichtauskopplung zur Verfügung steht. Im Ergebnis kann somit erfindungsgemäß eine Lichtstärke und/oder Lichtleitung bei der Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht verbessert werden. Hierdurch wird eine durch die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe bereitzustellende Beleuchtung für einen Fahrzeuginnenraum verbessert bzw. effizienter gestaltet werden.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Reflexionsschicht vorgesehen, die sich insbesondere von einer Diffusorschicht bzw. einer Streuschicht unterscheidet. Anders als eine Streuschicht wird das Licht an der Reflexionsschicht nämlich vorzugsweise vollständig und insbesondere gerichtet reflektiert, so dass im Regelfall das physikalische Grundprinzip Einfallswinkel = Ausfallswinkel, ggf. unter Berücksichtigung von Brechungsindexunterschieden an der Grenzschicht zwischen der Reflexionsschicht und der Lichtleiterschicht, gilt. Insbesondere bei steilen Auftreffwinkeln von Licht auf der Reflexionsschicht, beispielsweise zwischen 70° und 90°, bei denen im Normalfall eine Wiederauskopplung des Lichtes aufgrund der Totalreflexion erfolgen würde, kann zwischen der Lichtleiterschicht und der Reflexionsschicht noch eine Brechungsschicht vorgesehen sein. Durch diese Brechungsschicht kann eine gezielte Ablenkung bzw. Umrichtung eines ansonsten steil auf die Reflexionsschicht auftreffenden Lichtes hervorgerufen werden. Die Ablenkung kann durch eine Auswahl eines Brechungsindexunterschiedes zwischen der Außenseite der Lichtleiterschicht und der Brechungsschicht gewählt werden, so dass selbst Licht innerhalb der Lichtleiterschicht verbleibt, das ansonsten bei einem steilen Auftreffwinkel wieder zurück über die Lichteinkopplungsfläche ausgekoppelt werden würde. Der Brechungsindexunterschied kann durch eine geeignete Materialauswahl bestimmt sein. Der Brechungsindex dieser Zwischenschicht kann dabei so gewählt sein, dass selbst bei einem Einfallswinkel von bis zu 90° eine Ablenkung erfolgt, so dass das Licht innerhalb der Lichtleiterschicht verbleibt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht insbesondere im Wesentlichen deckungsgleich und/oder flächengleich mit der Lichteinkopplungsfläche ausgebildet. Alternativ oder ergänzend kann die Reflexionsschicht auch flächenmäßig größer oder kleiner als die Lichteinkopplungsfläche ausgebildet sein. Die Reflexionsschicht kann also beispielsweise die Lichteinkopplungsfläche flächenmäßig überlappen. Durch die deckungsgleiche oder größere Ausgestaltung der Reflexionsschicht relativ zu der Lichteinkopplungsfläche ist es möglich, den Anteil an Lichtverlusten weiter zu minimieren, da insbesondere zuvor ungewünscht über die Außenseite des Scheibeninnenkörpers ausgekoppeltes Licht an der Reflexionsschicht im gesamten Bereich der Lichteinkopplungsfläche reflektierbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht und/oder die Lichteinkopplungsfläche zumindest in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe vorgesehen. Eine Lichteinkopplung findet erfindungsgemäß vorzugsweise in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe über die Innenseite statt. Somit ist die mindestens eine Lichtquelle vorzugsweise ebenfalls in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens einen Lichtstreifen mit einer Vielzahl von Lichtquellen, besonders bevorzugt mit einer Vielzahl von LEDs.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reflexionsschicht eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht auf. Grundsätzlich können auch andere Metalle und/oder Materialien zur Herstellung der Reflexionsschicht dienen, die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, eine möglichst glatte und reflektierende Oberfläche zu erzeugen. Die Reflexionsschicht kann beispielsweise auch durch das Aufbringen einer reflektierenden Tinte vorgesehen sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft. Auch andere Anbringungs- und/oder Aufbringungsarten sind möglich. Bevorzugt ist/sind die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers laminiert und/oder geklebt ist. Bei der Klebeschicht kann es sich dabei vorzugsweise um die zuvor erwähnte Brechungsschicht handeln. Die Lichtauskopplungsstruktur kann also einen gedruckten Bereich umfassen. Dieser kann ein Aufdruck, insbesondere ein Digitaldruck, auf der Außenseite des Scheibeninnenkörpers sein. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um eine bedruckte Trägerfolie handeln. Diese Trägerfolie kann an dem Randbereich die Reflexionsschicht umfassen. Derart kann nur eine Folienbahn vorproduziert sein, auf der sowohl die Lichtauskopplungsstruktur als auch die Reflexionsschicht aufgebracht ist. Diese Trägerfolie kann dann in einem Fertigungsschritt auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers laminiert werden. Dies hat fertigungsseitig einen großen Vorteil, da bei der Fertigstellung der Fahrzeugscheibe nicht die Lichtauskopplungsstruktur und die Reflexionsschicht in zwei unterschiedlichen Arbeitsschritten auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgebracht werden müssen. Alternativ oder ergänzend kann die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur jedoch auch auf der Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgedruckt sein, insofern dies beispielsweise bei manchen Fahrzeugescheiben von Vorteil ist, da beispielsweise auf eine Trägerfolie verzichtet werden soll.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht dazu eingerichtet, das über die Lichteinkopplungsfläche eingekoppelte Licht derart innerhalb der Lichtleiterschicht zu reflektieren, dass das Licht innerhalb der Lichtleiterschicht verbleibt. Dadurch können gegenüber dem Stand der Technik Lichtverluste in Richtung der Außenseite des Scheibenaußenkörpers verringert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet. Durch eine unmittelbare Anordnung der mindestens einen Lichtquelle ist es beispielsweise möglich, eine Lichteinkopplung in die Lichtleiterschicht ohne eine Lichtumlenkung mittels eines Prismas zu ermöglichen. Es versteht sich, dass die verwendete mindestens eine Lichtquelle einen vorbestimmten Abstrahlwinkel umfasst, der besonders bevorzugt möglichst groß gewählt ist. Die Lichtabstrahlung erfolgt ausgehend von der Lichtquelle in einem Lichtkegel, dessen Symmetrieachse einer Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle entspricht. Diese Hauptabstrahlrichtung und/oder die Symmetrieachse erstreckt sich beispielsweise senkrecht zu der Innenseite, insbesondere zu dem Rand- und/oder Kantenbereich der Innenseite. Mit anderen Worten ist es in einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Lichtquelle, bezogen auf die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle, derart an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet ist, dass die Lichtquelle im Wesentlichen senkrecht zu der Lichtleiterschicht ausgerichtet ist. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle auch mittelbar an der Innenseite angeordnet sein. So kann beispielsweise ein Prisma zwischen der Lichtquelle und dem Scheibeninnenkörper angeordnet sein. Über dieses Prisma ist eine Lichtumlenkung des Lichtes der Lichtquelle möglich. Die Hauptabstrahlrichtung und/oder die Symmetrieachse der Lichtquelle erstreckt sich dann beispielsweise waagerecht zu der Innenseite, insbesondere zu dem Rand- und/oder Kantenbereich der Innenseite. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Lichtquelle, bezogen auf ihre Hauptabstrahlrichtung, derart an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet ist, dass die Lichtquelle im Wesentlichen waagerecht zu der Lichtleiterschicht ausgerichtet ist.
  • Erfindungsgemäß ist eine Lichteinkopplung rein senkrecht zu der Innenseite des Scheibeninnenkörpers nur wenig bevorzugt, da dieses Licht an der Reflexionsschicht mittels Totalreflexion reflektiert werden würde. Da in diesem Fall Einfallswinkel und Ausfallswinkel ca. 90° wären, würde derartig eingekoppeltes Licht unmittelbar wieder über die Innenseite des Scheibeninnenkörpers ausgekoppelt werden, ohne sich in der Lichtleiterschicht zu verteilen. Um dies zu verhindern, ist es bevorzugt, dass das eingekoppelte Licht unter einem Winkel auf die Reflexionsschicht trifft, um derart innerhalb der Lichtleiterschicht gehalten zu werden. Daher bietet sich die Einkopplung über ein Prisma oder ein sonstiges Einkopplungselement bzw. optisches Element an.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung ein Einkoppelelement angeordnet, das von der Lichtquelle abgegebenes Licht in die Lichtleiterschicht einkoppelt. Besonders bevorzugt ist das Einkoppelelement an der dem Scheibenaußenkörper abgewandten Seite des Scheibeninnenkörpers befestigt, insbesondere mit diesem verklebt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement ein für das Licht der Lichtquelle transparenter Materialkörper, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise randnah an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung angeordnet. Über die Erstreckung des leistenartig ausgebildeten Einkoppelelements kann dann Licht in die Lichtleiterschicht der Scheibenkörperanordnung eingekoppelt werden. Das Einkoppelelement kann beispielsweise als optisches Prisma ausgebildet sein. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PA (Polyamid), COC (Cycloolefin-Copolymer) oder COP (Cycloolefin-Polymer) umfasst. Ein Brechungsindex des Einkoppelelements ist insbesondere an den Brechungsindex der angrenzenden Lichtleiterschicht angepasst und hat vorzugsweise einen Wert zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,59. Eine Herstellung des Einkoppelelements erfolgt vorzugsweise nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren. Alternativ oder ergänzend kann das Einkoppelelement aus Harz und/oder aus transparentem Polyurethan ausgebildet und vorzugsweise an der Scheibenkörperanordnung angeordnet sein. Um eine innere Reflexion zu verbessern, kann das Einkoppelelement mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, die Metalle wie Aluminium oder Silber umfassen kann und nach einem Aufdampf- oder Sputterprozess aufgebracht sein kann. Um das Einkoppelverhalten des Lichts in die Lichtleiterschicht weiter zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung zwischen dem Einkoppelelement und der Scheibenkörperanordnung eine Zusatzumlenkstruktur angeordnet. Durch die Zusatzumlenkstruktur kann der Einfallswinkel des Lichts auf die Lichtleiterschicht durch entsprechende Brechung verändert werden, um die innere Reflexion in der Lichtleiterschicht zu erhöhen. Die Zusatzumlenkstruktur kann eine Reihe von asymmetrischen Prismen umfassen, die Abmessungen im Millimeterbereich oder im Mikrometerbereich haben und als dreidimensionales Array oder linienartig angeordnet sind, wie es beispielsweise bei einem Fresnel-Linsen-Array der Fall ist. Die Zusatzumlenkstruktur kann in einstückiger Weise mit dem Einkoppelelement ausgebildet sein und direkt bei der Fertigung desselben, beispielsweise bei einem Extrusionsprozess oder einem Spritzgießprozess, ausgebildet werden. Denkbar ist es auch, dass die Zusatzumlenkstruktur eine Beschichtung des Einkoppelelements darstellt, beispielsweise in Form eines separaten, strukturierten Films.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement über eine Klebeschicht mit dem Scheibenkörper, insbesondere mit der Innenseite, verklebt. Die Klebeschicht, die vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,56 hat, kann aus einem beliebigen, optisch geeigneten Kleber gebildet sein. Beispielsweise ist die Klebeschicht aus einem drucksensitiven Kleber, einem optisch klaren Flüssigkleber (LOCA = liquid optically clear adhesive), EVA (Ethylen-Vinylacetat), PVB (Polyvinylbutyral), TPU (thermoplastischem Polyurethan), einem Epoxy-Kleber oder einem Acrylat-Kleber gebildet. Die gewählten Werkstoffe haben vorzugsweise Brechungsindizes, die eine Brechung der Lichtstrahlen an den Grenzflächen minimieren und die Einkoppeleffizienz bei den idealen Winkelbedingungen optimieren.
  • Der Brechungsindex eines aus Glas gefertigten Scheibeninnenkörpers beträgt insbesondere 1,52, wohingegen die Brechungsindizes des bevorzugten Einkoppelelements und des bevorzugten Klebstoffs, mittels dessen das Einkoppelelement an den Scheibeninnenkörper angebunden ist, in Abhängigkeit von dem gewählten Werkstoff variieren können. Bei Einsatz von PMMA für das Einkoppelelement beträgt der Brechungsindex 1,49. Der Klebstoff hat dann beispielsweise einen Brechungsindex von 1,52. Bei Einsatz eines Einkoppelelements aus Polycarbonat beträgt der Brechungsindex beispielsweise 1,58, wohingegen der Brechungsindex des eingesetzten Klebstoffes 1,56 beträgt. Wenn das Einkoppelelement aus COP gefertigt ist, beträgt dessen Brechungsindex 1,52. Vorzugsweise hat dann der Klebstoff, über den das Einkoppelelement an den Glasinnenkörper angebunden ist, ebenfalls einen Wert von 1,52.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle an einer Seitenfläche des Einkoppelelements angeordnet. Hierdurch kann je nach Designvorliebe bei dem Design der Fahrzeugscheibe eine Lage und/oder Positionierung der Lichtquelle insbesondere bauraumunabhängig gewählt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine LED-Leiste. Die mindestens eine Lichtquelle umfasst vorzugsweise ein Hochleistungs-LED-Modul und/oder eine LED-Leiste mit einer Vielzahl von LEDs und/oder einen LED-Streifen mit einer Vielzahl von LEDs.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe ein Lichtabschirmelement, das in einem Bereich der Lichtquelle, insbesondere an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers, unmittelbar oder mittelbar angeordnet ist. Derart kann Streulicht, das ggf. von der Lichtquelle erzeugt, jedoch nicht in die Lichtleiterschicht eingekoppelt wird, davon abgehalten werden, eine vorbestimmte Lichtabstrahlung bzw. Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht, insbesondere auf optisch negative Weise, zu beeinflussen und/oder zu stören.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe in einem Bereich der Lichtquelle einen Reflektor, der lichtreflektierend zu der Lichtquelle ausgerichtet und dazu eingerichtet ist, Licht in die Lichtleiterschicht zu reflektieren. Der Reflektor umfasst beispielsweise Aluminium, das vorzugsweise als Kleberband aufgebracht ist.
  • Der Reflektor ist vorzugsweise zwischen dem Scheibeninnenkörper und der Lichtquelle und besonders bevorzugt auf der Innenseite der Scheibenanordnung angeordnet. Der Reflektor umfasst vorzugsweise mindestens eine Einlassöffnung für Licht. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise in Abhängigkeit einer Dimensionierung und/oder eines Abstrahlwinkels der mindestens einen Lichtquelle dimensioniert. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Licht der mindestens einen Lichtquelle eindringen zu lassen. Die restliche, reflektierende Oberfläche des Reflektors ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Licht, das nicht intern in der Lichtleiterschicht reflektiert wird, zurück zu reflektieren, so dass es mehrfach innerhalb der Lichtleiterschicht gestreut wird. Hierdurch kann ein Anteil an Licht erhöht werden, der innerhalb der Lichtleiterschicht verbleibt.
  • Des Weiteren kann an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung eine Abdeckung angeordnet sein, welche das Einkoppelelement verblendet. Bei diesen hohen optischen Anforderungen genügenden Ausführungsformen können zusätzlich die Lichtquelle und gegebenenfalls der Lichtleiter, mittels dessen das Licht in das Einkoppelelement eingekoppelt wird, hinter der Abdeckung liegen. Das Gehäuse kann mit der Scheibenkörperanordnung verklebt sein.
  • Die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugdaches, angeordnet sein und für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sein.
  • Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne dass sie jeweils separat genannt werden.
  • Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einer Fahrzeugschreibe nach der Erfindung;
    • 2 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine schematische Ansicht einer Trägerfolie mit einer Reflexionsschicht und einer Lichtauskopplungsstruktur;
    • 4 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • In 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Fahrzeugdach 10 ist ein Panoramadach, das ein verstellbares Deckelelement 12 und ein Festdachelement 14 aufweist, welches fest bzw. unbeweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Sowohl das Deckelelement 12 als auch das Festdachelement 14 umfassen jeweils eine Fahrzeugscheibe 15. Die Fahrzeugscheibe 15 ist vorliegend jeweils als Verbundsicherheitsglas (VSG) ausgebildet, welches mit einer Ambient-Light-Funktionalität versehen ist. Diesbezüglich entspricht der Aufbau des Deckelelements 12 demjenigen des Festdachelements 14. Ein derartiger Aufbau der Fahrzeugscheibe 15 ist in zwei unterschiedlichen, beispielhaften Ausführungen in den 2 bis 4 näher dargestellt.
  • Die jeweils als Fahrzeugscheibe 15 ausgebildeten Dachelemente 12 und 14 umfassen jeweils eine Scheibenkörperanordnung 13, die einen Scheibenaußenkörper 16 und einen Scheibeninnenkörper 18 umfasst. Der Scheibenaußenkörper 16 ist aus einer gewölbten Glasplatte gebildet, die beispielsweise aus einem gefärbten Kalk-Natron-Glas gefertigt ist. Denkbar ist es auch, den Scheibenaußenkörper 16 aus einem Kunststoffelement, beispielsweise einem Polycarbonat-Element, auszubilden. Der Scheibeninnenkörper 18 kann ebenfalls aus einem anorganischen Glas, wie einem Kalk-Natron-Glas, oder einem Polymer, beispielsweise einem Polycarbonat, gefertigt sein. Des Weiteren bildet der Scheibeninnenkörper 18 im vorliegenden Zusammenhang eine Lichtleiterschicht 19, in deren Volumen sich eingekoppeltes Licht ausbreitet.
  • Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18 sind über mindestens eine Laminierungsschicht bzw. Verbindungsschicht 20 miteinander verbunden, welche aus einem Werkstoff wie PVB, EVA oder TPU gebildet sein kann. Zudem kann die Verbindungsschicht 20 klar bzw. volltransparent oder auch gefärbt sein. Die Verbindungsschicht 20 hat im vorliegenden Fall eine Dicke von unter einem Millimeter, kann aber auch eine andere Dicke haben.
  • Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18, die im vorliegenden Fall jeweils eine Dicke von einigen Millimetern haben, bilden die Scheibenkörperanordnung 13 mit einer der Fahrzeugumgebung zugewandten Außenseite 21 und einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite 23. An der Innenseite 23 ist die Scheibenkörperanordnung 13, bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene, beidseits jeweils mit einer Beleuchtungseinrichtung 22 versehen, durch die die Ambient-Light-Funktionalität realisiert ist.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen 22 erstrecken sich vorliegend jeweils in einer Fahrzeuglängsrichtung x (siehe 1) und sind am jeweiligen seitlichen Rand des Deckelelements 12 bzw. des Festdachelements 14 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 sind beispielsweise unmittelbar an der Innenseite 23 der Scheibenkörperanordnung 13 angeordnet und beispielsweise mit der Innenseite 23 verklebt (nicht gezeigt) und/oder mittelbar an, insbesondere beabstandet von der Innenseite 23 angeordnet, siehe 2 und 4. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 umfassen jeweils mindestens eine Lichtquelle 24, die eine LED-Anordnung, insbesondere eine LED-Leiste und/oder einen LED-Streifen, umfasst. Die mindestens eine Lichtquelle 24 kann beispielsweise an einer Stirnseite eines nicht näher dargestellten Lichtleiters angeordnet sein, der aus einem Stab oder einer Schnur gebildet ist und beispielsweise einen PMMA-Werkstoff und/oder einen Polycarbonat-Werkstoff umfasst.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform können die Beleuchtungseinrichtungen 22 ein insbesondere leistenartiges Einkoppelelement 28 umfassen, welches sich beispielsweise über die Länge der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung 22 erstreckt und vorliegend einen keilförmigen bzw. dreieckigen Querschnitt hat (siehe 2 und 4). Die Einkoppelelemente 28 bilden also jeweils einen prismatischen Körper. Dieser ist vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren gefertigt, wobei als Werkstoffe insbesondere PMMA, PC, PA, COC und/oder COP zum Einsatz kommen können, deren Brechungsindizes zwischen 1,48 und 1,59 liegen. Das Einkoppelelement 28 kann beispielsweise über eine Klebeschicht 26 an der Scheibenkörperanordnung 13 fixiert sein. Als Werkstoff für die Klebeschicht kann ein drucksensitiver Kleber, ein optisch klarer Flüssigkleber, EVA, PVB, TPU, ein Epoxy-Kleber oder ein Acrylat-Kleber zum Einsatz kommen. Durch ein derartiges Einkoppelelement 28 kann die mindestens eine Lichtquelle 24 auch seitlich, insbesondere mit einer Hauptabstrahlrichtung 30 parallel zu der Innenseite 23 angeordnet sein (siehe 2 und 4).
  • Erfindungsgemäß wird das Licht der mindestens einen Lichtquelle 24 beispielhaft über das Einkoppelelement 28, bezogen auf die Hauptabstrahlrichtung 30, umgerichtet und über eine an der Innenseite 23 definierte Lichteinkopplungsfläche 27 in die Lichtleiterschicht 19 eingekoppelt, um sich in dieser auszubreiten. An einer Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 ist eine Reflexionsschicht 32 angeordnet, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche 27 gegenüberliegt, siehe 2 und 4. Ferner ist an der Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 eine Lichtauskopplungsstruktur 34 angeordnet, durch die das in die Lichtleiterschicht 19 eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist.
  • Die Reflexionsschicht 32 ist in 2 größer als die Lichteinkopplungsfläche 27 ausgebildet. Hingegen ist die Reflexionsschicht 32 in 4 deckungsgleich mit der Lichteinkopplungsfläche 27 ausgebildet. Die Reflexionsschicht 32 weist beispielhaft eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht auf. Die Reflexionsschicht 32 und/oder die Lichtauskopplungsstruktur 34 ist/sind beispielhaft auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft.
  • In alternativen Ausführungen ist/sind die Reflexionsschicht 32 und/oder die Lichtauskopplungsstruktur 34 auf einer Trägerfolie 36 aufgedruckt und/oder aufgebracht, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 laminiert ist. Eine derartige Trägerfolie 36 ist beispielhaft in 3 gezeigt. Die Trägerfolie 36 mitsamt der Reflexionsschicht 32 und der Lichtauskopplungsstruktur 34 kann fertigungsseitig vorteilhaft sein, da die Trägerfolie 36 bereits vorgefertigt sein kann und dann lediglich in einem Arbeitsschritt auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers laminiert werden muss.
  • In den 2 und 4 ist ein beispielhafter Lichtpfad 38 ausgehend von der mindestens einen Lichtquelle 24 dargestellt. Selbstverständlich verläuft eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtpfaden 38 innerhalb der Lichtleiterschicht 19.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Fahrzeugdach
    12
    Deckelelement
    13
    Scheibenkörperanordnung
    14
    Festdachelement
    15
    Fahrzeugscheibe
    16
    Scheibenaußenkörper
    18
    Scheibeninnenkörper
    19
    Lichtleiterschicht
    20
    Verbindungsschicht
    21
    Außenseite
    22
    Beleuchtungseinrichtung
    23
    Innenseite
    24
    Lichtquelle
    26
    Klebeschicht
    27
    Lichteinkopplungsfläche
    28
    Einkoppelelement
    29
    Außenseite
    30
    Hauptabstrahlrichtung
    32
    Reflexionsschicht
    33
    Randbereich
    34
    Lichtauskopplungsstruktur
    36
    Trägerfolie
    38
    Lichtpfad
    x
    Fahrzeuglängsrichtung
    y
    Fahrzeugbreitenrichtung

Claims (14)

  1. Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat und der eine Lichtleiterschicht definiert, und umfassend mindestens eine Lichtquelle (24), deren Licht über eine an der Innenseite (23) definierte Lichteinkopplungsfläche (27) in die Lichtleiterschicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch mindestens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) angebunden ist, wobei an einer der Innenseite (23) gegenüberliegenden Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (34) angeordnet ist, durch die das in die Lichtleiterschicht (19) eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Reflexionsschicht (32) angeordnet ist, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche (27) gegenüberliegt.
  2. Fahrzeugscheibe (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) deckungsgleich mit der Lichteinkopplungsfläche (27) oder flächenmäßig größer als die Lichteinkopplungsfläche (27) ausgebildet ist.
  3. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichteinkopplungsfläche (27) mindestens in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe (15) vorgesehen ist.
  4. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht aufweist.
  5. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichtauskopplungsstruktur (34) auf die Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft ist/sind.
  6. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichtauskopplungsstruktur (34) auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht ist/sind, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) laminiert ist.
  7. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) dazu eingerichtet ist, das über die Lichteinkopplungsfläche (27) eingekoppelte Licht derart innerhalb der Lichtleiterschicht (19) zu reflektieren, dass das Licht innerhalb der Lichtleiterschicht (19) verbleibt.
  8. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist.
  9. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (23) der Scheibenkörperanordnung (13) ein Einkoppelelement (28) angeordnet ist, das von der Lichtquelle (24) abgegebenes Licht in die Lichtleiterschicht (19) einkoppelt.
  10. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) ein für das Licht der Lichtquelle (24) transparenter Materialkörper ist, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat.
  11. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) über eine Klebeschicht an der Scheibenkörperanordnung (13) befestigt ist.
  12. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) an einer Seitenfläche des Einkoppelelements (28) angeordnet ist.
  13. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) eine LED-Leiste umfasst.
  14. Fahrzeugdach (10), umfassend mindestens eine Fahrzeugscheibe (15) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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