DE10224267A1

DE10224267A1 - Fiber optic light guide body (FOLGB) for decoupling has a surface for decoupling rays of light coupled into the FOLGB and a diffuser layer for even light density near this surface

Info

Publication number: DE10224267A1
Application number: DE2002124267
Authority: DE
Inventors: Frank Kunert; Wolfgang Balog
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-12-11

Abstract

A diffuser layer (DL) (9) with clearance from a decoupling surface (5) fits in the direction of a coupling surface (2) for a fiber optic light guide body (FOLGB) (1). The DL is in a plane at right angles to the longitudinal axis of the FOLGB and is formed through the coupling surface of a window (7) that has a surface structure for generating diffusion. The window is built into the FOLGB.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtleitkörper mit einer Auskoppelfläche zum Auskoppeln von in den Lichtleitkörper eingekoppelten Lichtstrahlen und mit einer Diffusorschicht zum Erzielen einer gleichmäßigen Leuchtdichte im Bereich der Auskoppelfläche. The invention relates to a light guide body with a coupling surface for Coupling out of light beams coupled into the light guide body and with a diffuser layer to achieve a uniform luminance in the area of the decoupling surface.

Lichtleitkörper werden eingesetzt, um die von einer Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen, beispielsweise einer LED zu empfangen und zu einem zu beleuchtenden Objekt zu leiten. Der Lichtleitkörper umfasst eine Einkoppelfläche, über die die von einer Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen in den Lichtleitkörper eingekoppelt werden. Ferner umfasst der Lichtleitkörper eine Auskoppelfläche, aus der die in den Lichtleitkörper eingekoppelten Lichtstrahlen etwa zum Beleuchten eines Objektes oder Gegenstandes ausgekoppelt werden. Eingesetzt werden solche Lichtleitkörper beispielsweise zum Darstellen oder Beleuchten eine Funktionssymbolik von elektrischen Schaltern, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, in solchen Fällen, in denen die Funktionssymbolik nicht direkt durch eine Lichtquelle, etwa eine LED beleuchtet werden kann. Bei Einsatz eines Lichtleitkörpers zum Beleuchten einer Funktionssymbolik kann vorgesehen sein, dass die Funktionssymbolik unmittelbar auf der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers aufgebracht oder die Auskoppelfläche in nur geringem Abstand zur zu beleuchtenden Funktionssymbolik, die dann Teil der Handhabe, etwa des Tasters ist, angeordnet ist. Eine solche zu beleuchtende Funktionssymbolik hat eine flächige Erstreckung und man ist daher bestrebt, die darzustellende Funktionssymbolik möglichst mit einer über die Fläche gleichen Leuchtdichte darzustellen. Zu diesem Zweck ist bei vorbekannten Lichtleitkörpern die Auskoppelfläche zum Erzielen einer Diffusorwirkung oberflächig, etwa durch Aufrauen strukturiert oder mit einer Diffusorfolie beschichtet. Auch wenn durch eine solche Maßnahme eine Diffusion der eingekoppelten Lichtstrahlen innerhalb dieser nur wenige 10'tel Millimeter starken Diffusorschicht erfolgt, ist dennoch eine gleichmäßige Ausleuchtung einer unmittelbar an die Auskoppelfläche grenzende Funktionssymbolik nicht zufriedenstellend. Ist ferner vorgesehen, dass sich die Funktionssymbolik unmittelbar auf der Auskoppelfläche befinden soll, etwa durch Aufdrucken einer Farbmaske, stellt sich die strukturierte Oberfläche der Diffusorschicht insofern als nachteilig dar, als dass eine gleichmäßige Farbdickenverteilung über die Auskoppelfläche nicht gewährleistet. Eine bei Beleuchtung gleichmäßig in Erscheinung tretende Farbverteilung ist zumindest bei Auftragen von dünnen Farbmaskenschichten beeinträchtigt. Light-guiding bodies are used to detect the light emitted by a light source Light rays, for example to receive an LED and to one to guide the illuminating object. The light guide body includes one Coupling surface over which the light beams emitted by a light source in the light guide body are coupled. Furthermore, the Lichtleitkörper a coupling surface from which the in the Lichtleitkörper Coupled light rays for illuminating an object or Object to be uncoupled. Such light guide bodies are used for example to display or illuminate a function symbolism from electrical switches, for example of motor vehicles, in such Cases where the function symbolism is not directly by a light source, about an LED can be illuminated. When using a light guide to illuminate a functional symbolism, it can be provided that the Function symbols directly on the decoupling surface of the Light guide body applied or the decoupling surface at a short distance from Function symbols to be illuminated, which are then part of the handle, for example the button is arranged. One to be illuminated Functional symbolism has a two-dimensional extent and one therefore strives to achieve the Function symbols to be displayed, if possible, with one over the surface to represent the same luminance. For this purpose, at previously known Lichtleitkörper the coupling surface to achieve a diffuser effect superficial, structured for example by roughening or with a diffuser film coated. Even if such a measure diffuses the Coupled light rays within this only a few 10ths of a millimeter strong diffuser layer, is still a uniform Illumination of a directly adjacent to the decoupling surface Functional symbols not satisfactory. It is also envisaged that the Function symbols should be located directly on the decoupling surface, for example by printing a color mask, the structured surface arises the diffuser layer as disadvantageous in that a uniform Color thickness distribution over the decoupling surface is not guaranteed. A color distribution that appears evenly when illuminated at least when thin paint mask layers are applied.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten, gattungsgemäßen Lichtleitkörper dergestalt weiterzubilden, dass die zu dem diskutierten Stand der Technik aufgezeigten Nachteile vermieden sind. The invention lies on the basis of this prior art discussed therefore based on the task of a to further develop generic light guide bodies such that the discussed Disadvantages shown in the prior art are avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Diffusorschicht mit Abstand zur Auskoppelfläche in Richtung zur Einkoppelfläche des Lichtleitkörpers angeordnet ist. This object is achieved in that the Diffuser layer at a distance from the coupling surface in the direction of the coupling surface the light guide body is arranged.

Bei diesem Lichtleitkörper befindet sich die Diffusorschicht mit Abstand zur Auskoppelfläche, so dass der Abschnitt zwischen der Diffusorschicht und der Auskoppelfläche infolge der darin auftretenden Innenreflexionen der durch die Diffusorschicht verteilten Lichtstrahlen einer weiteren Diffusion unterworfen sind, so dass die Leuchtdichtenverteilung an der Oberfläche der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers gegenüber vorbekannten Lichtleitkörpern sehr viel gleichmäßiger ist. Die Ausleuchtung beispielsweise einer Funktionssymbolik tritt über die gesamte Fläche der beleuchteten Funktionssymbolik daher als sehr gleichmäßig ausgeleuchtet in Erscheinung. Die Ausbildung der Diffusorschicht und ihr Abstand von der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers ist abhängig von den jeweilig auszuleuchtenden Gegebenheiten. Bei der Wahl der Anordnung der Diffusorschicht ist einem Fachmann bewusst, dass mit zunehmendem Abstand der Diffusorschicht von der Auskoppelfläche die auskoppelbare Leuchtdichte an der Auskoppelfläche abnimmt, dass jedoch mit zunehmendem Abstand die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichtenverteilung auf der Auskoppelfläche zunimmt. Aus diesem Grunde wird ein Fachmann die Diffusorschicht in einem solchen Abstand zur Auskoppelfläche anordnen, dass unter Berücksichtigung der vorgebenen Beleuchtungsparameter das gewünschte Beleuchtungsergebnis erzielt wird. The diffuser layer of this light guide is at a distance to the decoupling surface, so that the section between the diffuser layer and the decoupling surface due to the internal reflections occurring therein the light rays distributed by the diffuser layer of another Diffusion are subjected, so that the luminance distribution on the Surface of the decoupling surface of the light guide body compared to previously known Light guide bodies is much more uniform. The illumination for example, a function symbolism occurs over the entire area of the illuminated function symbols are therefore illuminated as very evenly Appearance. The formation of the diffuser layer and its distance from the Decoupling surface of the light guide body depends on the respective conditions to be illuminated. When choosing the arrangement of the Diffuser layer is known to a specialist that with increasing distance the diffusor layer from the decoupling surface Luminance on the decoupling surface decreases, but with increasing Distance the uniformity of the luminance distribution on the Decoupling area increases. For this reason, a specialist Arrange the diffuser layer at such a distance from the decoupling surface that taking into account the specified lighting parameters desired lighting result is achieved.

Die Diffusorschicht kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass der Lichtleitkörper ein in Querrichtung zur Richtung der darin geleiteten Lichtstrahlen durchgreifendes Fenster aufweist, wobei entweder die auskoppelseitige Fläche oder die einkoppelseitige Fläche des Fensters die Diffusorschicht trägt, die als Oberflächenstrukturierung oder als Folie ausgebildet sein kann. Den Abstandsabschnitt zwischen dem Fenster und der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers ist mit dem übrigen Bestandteil des Lichtleitkörpers beispielsweise durch Stege verbunden. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, das in dem Lichtleitkörper eingebrachte Fenster mit einer Diffusionsmasse zu verfüllen, so dass dann die Diffusorschicht zusätzlich eine größere Dicke aufweist. Die Diffusorschicht kann als aushärtende Füllmasse ausgebildet sein, die zur Erzielung der Diffusion pigmentiert sein kann. The diffuser layer can be provided, for example, by that the light-guiding body is transverse to the direction of the inside Directed light rays through window, either the coupling-out surface or the coupling-in surface of the window the diffuser layer carries that as a surface structure or as a film can be trained. The distance section between the window and the decoupling surface of the light guide body is part of the rest the light guide body, for example, connected by webs. in principle can also be provided that introduced into the light guide body Fill the window with a diffusion mass, so that the Diffuser layer also has a greater thickness. The diffuser layer can be designed as a curing filler which is used to achieve the Diffusion can be pigmented.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lichtleitkörper aus drei einzelnen, miteinander verbundenen Körpern besteht, wobei die Diffusorschicht ein eigener dünner, nach Art einer Scheibe ausgebildeter Körper ist, dessen Ebene quer zur Längserstreckung des Lichtleitkörpers verläuft. Eine Diffusionswirkung dieses Körpers kann beispielsweise durch entsprechende Einlagerung von Partikeln oder einer Pigmentierung vorgesehen sein. According to a further embodiment it is provided that the Light guide body consists of three individual, interconnected bodies, the diffuser layer being its own thin, like a disc is trained body, the plane of which is transverse to the longitudinal extent of the Light guide body runs. A diffusion effect of this body can for example by appropriate storage of particles or one Pigmentation may be provided.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, den Lichtleitkörper als Mehrkomponenten-Kunststoffspritzgussteil, zweckmäßigerweise als Zweikomponenten-Kunststoffspritzgussteil auszubilden und entsprechend herzustellen. Bei diesem Verfahren ist der Lichtleitkörper einstückig und bildet insgesamt eine stoffliche Einheit, wobei die Diffusorschicht ausgebildet wird durch eine Kunststoffkomponente, die grundsätzlich von ihrer chemischen Zusammensetzung der Kunststoffkomponente zur Herstellung der klaren Lichtleitkörperabschnitte entspricht, in der jedoch zum Erzielen der Diffusionswirkung Pigmente oder Partikel eingelagert bzw. beigemengt sind. In a preferred embodiment, the light guide body is provided as Multi-component plastic injection molded part, expediently as Form two-component plastic injection molding and accordingly manufacture. In this method, the light guide body is in one piece and forms overall a material unit, the diffuser layer being formed is made by a plastic component that is fundamentally different from its chemical composition of the plastic component for the production of corresponds to clear light guide sections, but in order to achieve the Diffusion effect Pigments or particles embedded or mixed are.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: The invention is based on exemplary embodiments below Described with reference to the accompanying figures. Show it:

Fig. 1 Ein Lichtleitkörper mit einer von der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers beabstandeten Diffusorschicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und Fig. 1 A fiber-optic element with a position spaced from the output surface of the light guide diffuser film according to a first embodiment and

Fig. 2 ein Lichtleitkörper mit einer von der Auskoppelfläche des Lichtleitkörpers beabstandeten Diffusorschicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Fig. 2 is a fiber-optic element with a position spaced from the output surface of the light guide diffuser layer, according to another embodiment.

Ein Lichtleitkörper 1 aus Kunststoff dient zum Beleuchten einer Funktionssymbolik in einem elektrischen Schalter. Die Funktionssymbolik als solche und die elektrischen Schalterkomponenten sind der Übersicht halber in den Figuren nicht dargestellt. Der Lichtleitkörper 1 trägt an seinem einen Ende eine sphärisch gekrümmte Einkoppelfläche 2, die benachbart zu einer Lichtquelle, zweckmäßigerweise einer LED angeordnet ist und über die die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen in den Lichtleitkörper 1 eingekoppelt werden. Der Lichtleitkörper ist verkröpft ausgebildet und weist zwei Reflexionsflächen 3, 4 zum Umlenken der eingekoppelten Lichtstrahlen auf. Den in Fig. 1 oberen Abschluss des Lichtleitkörpers 1 bildet eine Auskoppelfläche 5, aus der die in den Lichtleitkörper 1 eingekoppelten Lichtstrahlen ausgekoppelt werden. Unmittelbar auf der Auskoppelfläche 5 aufgetragen ist eine Funktionssymbolik 6, die im Wege eines Druckverfahrens als Maske auf die Auskoppelfläche 5 aufgetragen ist. Die Auskoppelfläche 5 ist zum Erzielen einer gleichmäßigen Farbverteilung aus der Aufkoppelfläche 5 glatt ausgebildet. A light guide body 1 made of plastic is used to illuminate a functional symbol in an electrical switch. For the sake of clarity, the functional symbols as such and the electrical switch components are not shown in the figures. The light guide body 1 has at one end a spherically curved coupling surface 2 , which is arranged adjacent to a light source, expediently an LED, and via which the light beams emitted by the light source are coupled into the light guide body 1 . The light guide body is cranked and has two reflection surfaces 3 , 4 for deflecting the coupled light beams. The upper end of the light guide body 1 in FIG. 1 is formed by a coupling-out surface 5 , from which the light beams coupled into the light guide body 1 are coupled out. Immediately on the coupling-out surface 5 is a function symbol 6 , which is applied as a mask to the coupling-out surface 5 by means of a printing process. The coupling-out 5 is formed for achieving a uniform color distribution of the Aufkoppelfläche 5 smoothly.

Mit Abstand zur Auskoppelfläche 5 in Richtung zur Einkoppelfläche 2 des Lichtleitkörpers 1 ist ein Fenster 7, quer zur Längserstreckung des Lichtleitkörpers 1 angeordnet, vorgesehen. Die Auskoppelfläche 8 des unteren Teils des Lichtleitkörpers und die Einkoppelfläche 9 des oberen Teils des Lichtleitkörpers 1 sind zweckmäßigerweise parallel zueinander orientiert. Die Einkoppelfläche 9 des Fensters 7 ist oberflächlich aufgerauht, so dass diese bei diesem Ausführungsbeispiel als Diffusorschicht dient. Die als Diffusorschicht ausgebildete Einkoppelfläche 9 ist mit Abstand zur Auskoppelfläche 5 angeordnet, so daß der Abschnitt 10 des Lichtleitkörpers 1 zwischen der Einkoppelfläche 9 und der Auskoppelfläche 5 zur weiteren Diffusion bzw. Vermischung der in diesen Abschnitt des Lichtleitkörpers 1 eingekoppelten Lichtstrahlen dient. Die auf der Auskoppelfläche 5 aufgetragene Funktionssymbolik ist durch diese Maßnahme sehr gleichmäßig ausleuchtbar. At a distance from the coupling-out surface 5 in the direction of the coupling-in surface 2 of the light-guiding body 1 , a window 7 is provided , arranged transversely to the longitudinal extent of the light-guiding body 1 . The coupling-out surface 8 of the lower part of the light-guiding body and the coupling-in surface 9 of the upper part of the light-guiding body 1 are expediently oriented parallel to one another. The coupling surface 9 of the window 7 is roughened on the surface, so that it serves as a diffuser layer in this exemplary embodiment. The coupling-in surface 9 designed as a diffuser layer is arranged at a distance from the coupling-out surface 5 , so that the section 10 of the light-guiding body 1 between the coupling-in surface 9 and the coupling-out surface 5 serves for further diffusion or mixing of the light beams coupled into this section of the light-guiding body 1 . The functional symbols applied to the coupling-out surface 5 can be illuminated very evenly by this measure.

Der Abschnitt 10 des Lichtleitkörpers 1 ist über Stege 11 mit dem übrigen Bestandteil des Lichtleitkörpers 1 verbunden. Die Stege 11 befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel außerhalb der zentralen lichtleitenden Bereiche des Lichtleitkörpers 1. Somit kann im wesentlichen die gesamte Auskoppelfläche 5 gleichmäßig ausgeleuchtet werden. The section 10 of the light guide body 1 is connected to the remaining component of the light guide body 1 via webs 11 . In the exemplary embodiment shown, the webs 11 are located outside the central light-guiding regions of the light-guiding body 1 . Essentially, the entire decoupling surface 5 can thus be illuminated uniformly.

Fig. 2 zeigt einen weiteren Lichtleitkörper 12, der prinzipiell aufgebaut ist wie der Lichtleitkörper 1. Im Unterschied zu dem Lichtleitkörper 1 ist der Lichtleitkörper 12 als Zweikomponenten-Kunststoffspritzgussteil hergestellt, wobei die mit Abstand zur Auskoppelfläche 13 angeordnete Diffusorschicht 14 aus derselben Kunststoffkomponente besteht, wie die übrigen Bestandteile des Lichtleitkörpers 1, in der jedoch zum Erzielen der gewünschten Diffusionswirkung Pigmente oder dergleichen eingelagert sind. Besonders vorteilhaft ist die Stabilität eines solchen Lichtleitkörpers 12, da dieser eine stoffliche Einheit ausbildet. Insbesondere läßt sich ein solcher Lichtleitkörper mit einfachen Mitteln kostengünstig herstellen. Auch durch diesen Lichtleitkörper 12 ist die auf der Auskoppelfläche 13 aufgetragene Funktionssymbolik sehr gleichmäßig ausgeleuchtet. FIG. 2 shows a further light guide body 12 , which is constructed in principle like the light guide body 1 . In contrast to the light guide body 1 , the light guide body 12 is produced as a two-component plastic injection molded part, the diffuser layer 14 arranged at a distance from the coupling-out surface 13 being made of the same plastic component as the other components of the light guide body 1 , but in which pigments or the like are used to achieve the desired diffusion effect are stored. The stability of such a light guide body 12 is particularly advantageous since it forms a material unit. In particular, such a light guide body can be produced inexpensively with simple means. The functional symbols applied to the decoupling surface 13 are also illuminated very uniformly by this light guide body 12 .

Insbesondere bei Ausbildung eines Lichtleitkörpers entsprechend dem zu Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, den gewünschten Diffusionseffekten entsprechend, ohne weiteres die Stärke der Diffusorschicht vorgegeben werden. Bei dieser Ausgestaltung ist man nicht nur abhängig von einer Oberflächenaufrauhung oder von der Stärke einer Folie - wie beim vorbekannten Stand der Technik - sondern die Diffusionswirkung kann zusätzlich durch entsprechende Dicke der Diffusorschicht eingestellt werden. Bezugszeichenliste 1 Lichtleitkörper
2 Einkoppelfläche
3 Reflexionsfläche
4 Reflexionsfläche
5 Auskoppelfläche
6 Funktionssymbolik
7 Fenster
8 Auskoppelfläche
9 Einkoppelfläche
10 Abschnitt des Lichtleitkörpers
11 Steg
12 Lichtleitkörper
13 Auskoppelfläche
14 Diffusorschicht
15 Funktionssymbolik
In particular when a light-guiding body is formed in accordance with the exemplary embodiment described in relation to FIG. 2, the thickness of the diffuser layer can easily be predetermined in accordance with the desired diffusion effects. With this configuration, one is not only dependent on a surface roughening or on the thickness of a film - as in the known prior art - but the diffusion effect can also be adjusted by appropriate thickness of the diffuser layer. LIST OF REFERENCES 1 fiber-optic element
2 coupling surface
3 reflective surface
4 reflective surface
5 decoupling surface
6 function symbols
7 windows
8 decoupling surface
9 coupling surface
10 section of the light guide body
11 bridge
12 light guide bodies
13 decoupling surface
14 diffuser layer
15 Function symbols

Claims

1. light guide body with a coupling-out surface ( 5 , 13 ) for coupling out light beams coupled into the light-guide body ( 1 , 12 ) and with a diffuser layer ( 9 , 14 ) for achieving a uniform luminance in the region of the coupling-out surface ( 5 , 13 ), characterized that the diffuser layer ( 9 , 14 ) is arranged at a distance from the coupling-out surface ( 5 , 13 ) in the direction of the coupling-in surface ( 2 ) of the light guide body ( 1 , 12 ).

2. Light guide body according to claim 1, characterized in that the diffuser layer ( 9 , 14 ) is arranged in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the light guide body ( 1 , 12 ).

3. Light guide body according to claim 1 or 2, characterized in that the diffuser layer ( 9 ) is formed by the coupling surface of a window ( 7 ) introduced into the light guide body ( 1 ) with a surface structuring which produces the diffusion.

4. The light guide body according to claim 3, characterized in that the light guide section ( 10 ) located between the window ( 7 ) of the light guide body ( 1 ) and the coupling-out surface ( 5 ) is connected via webs ( 11 ) to the remaining component of the light guide body ( 1 ) ,

5. The light guide body according to claim 4, characterized in that the webs ( 11 ) are arranged outside the central regions of the light guide body ( 1 ) which are effective for light guidance.

6. Light guide body according to claim 1 or 2, characterized in that the light guide body ( 12 ) is a material unit formed from at least two different components, one component being a clear component for forming the light-guiding sections of the light guide body ( 12 ) and the other Component for forming the diffuser layer ( 14 ) is used.

7. Light guide body according to claim 6, characterized in that the light guide body ( 12 ) is made of plastic by means of a two-component plastic injection molding process and the plastic component representing the diffuser layer ( 14 ) differs from that plastic component to form the clear sections by incorporating pigments or particles different.