DE19940849A1

DE19940849A1 - Lichtwellenleiter, Werkzeug zur Herstellung einer Lichtwellenleiter-Ummantelung und Lichtwellenleiter-Extrudieranlage

Info

Publication number: DE19940849A1
Application number: DE1999140849
Authority: DE
Inventors: Helmut Kumpfmueller
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: DE19940849B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter (1) mit einem zur Lichtleistung dienenden Kern (2) und einer auf dem Kern (2) aufgebrachten Claddingschicht (6), die, im Querschnitt gesehen, in einem Teilumfangsbereich (4) des Lichtwellenleiters (1) derart beschaffen ist, dass ein radialer Lichtaustritt möglich ist. Eine den Kern (2) und die Claddingschicht (6) umgebende Ummantelung (3) weist in einem vorbestimmten Winkel (=) zu dem einen radialen Lichtaustritt ermöglichenden Teilumfangsbereich (4) zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Ansatz (5, 5a, 5b, 5c) oder eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung (7, 7a, 7b) auf. Es ist auch möglich, das Cladding wegzulassen. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zur Herstellung einer entsprechend geformten Ummantelung.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiter, der, im Querschnitt gesehen, zumindest in einem Teilumfangsbereich einen radialen Lichtaustritt zuläßt. Mit derartigen Lichtwellenleitern sind beispielsweise Konturen von Inneneinrichtungsgegenständen, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug- oder Flugzeugsitz, eine Instrumentenkonsole, eine Fahrzeugtür-Innenverkleidung, ein Eisenbahnsitz etc., in spezieller Weise beleuchtbar. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zum Extrudieren einer Lichtwellenleiter- Ummantelung. Schließlich betrifft die Erfindung eine Lichtwellenleiter-Extrudieranlage, in der mit einem Werkzeug der vorgenannten Art ein erfindungsgemäßer Lichtwellenleiter herstellbar ist.

Stand der Technik

Lichtwellenleiter der eingangs genannten Art sind seit kurzem bekannt. So ist in der vom vorliegenden Anmelder stammenden WO 98/56615 ein Inneneinrichtungsgegenstand offenbart, bei dem ein aus einem Kern, einer darauf befindlichen Claddingschicht bestehender Lichtwellenleiter über zumindest einen Teil seiner Länge sichtbares Licht emittiert. Dieser Lichtwellenleiter ist hierfür, im Querschnitt gesehen, zumindest über einen Teilumfangsbereich aktiviert. Mit "aktiviert" ist gemeint, daß die bei üblichen Lichtwellenleitern zur Totalreflexion dienende Claddingschicht derart bearbeitet ist, daß keine Totalreflexion mehr stattfindet, sondern Licht radial emittiert werden kann. Der Lichtwellenleiter selbst befindet sich in einem separaten lichtdurchlässigen Materialstreifen, der ein Hohlteil bildet und als Befestigungseinrichtung eingesetzt wird. Die Befestigungseinrichtung weist, im Querschnitt gesehen, ein sich von dem Hohlteil wegerstreckendes, als Befestigungsfahne dienendes Streifenteil auf, mit dem der im Hohlteil gehaltene Lichtwellenleiter am Inneneinrichtungsgegenstand angebracht ist.

Die im vorgenannten Stand der Technik offenbarte Befestigungsmöglichkeit für einen Lichtwellenleiter ist insbesondere dann nicht optimal, wenn die Claddingschicht nur über einen Teilumfangsbereich aktiviert ist. Hierzu ist anzumerken, daß der aktivierte Teilumfangsbereich nicht oder nur sehr schlecht visuell erkennbar ist. Dadurch ist die weitere Handhabung und Weiterverarbeitung des teilweise aktivierten Lichtwellenleiters erschwert, weil die Anordnung im separaten Hohlteil genau ausgerichtet erfolgen muß, da ansonsten die radiale Lichtausbreitung am Inneneinrichtungsgegenstand nicht in der gewünschten Richtung erfolgt. Als Folge einer falschen Positionierung in dem Hohlteil ergibt sich ein in der Richtung geänderter Abstrahlbereich oder überhaupt eine eingeschränkte Abstrahlung in radialer Richtung. Zusammenfassend ist festzustellen, daß der Fügevorgang eines aktivierten Lichtwellenleiter und des bekannten Materialstreifens in Hinblick auf die Positionierung zueinander aufwendig und schlecht automatisierbar ist.

Darstellung der Erfindung

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, einen Lichtwellenleiter mit vorgenommener Aktivierung bereitzustellen, der in der Herstellung und für den Einbau leichter handzuhaben ist. Ein weiteres, der Erfindung zugrundeliegendes technisches Problem besteht darin, ein Werkzeug und eine Vorrichtung zur Herstellung oder Vorbereitung eines solchen Lichtwellenleiters bereitzustellen.

Die vorgenannten technischen Probleme werden durch einen Lichtwellenleiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 4 bzw. durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und eine Lichtwellenleiter-Extrudieranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Ein erster erfindungsgemäßer Lichtwellenleiter umfaßt einen zur Lichtleitung dienenden Kern und eine auf dem Kern aufgebrachte Claddingschicht, die, im Querschnitt gesehen, in zumindest einem Teilumfangsbereich des Lichtwellenleiters derart beschaffen ist, dass ein radialer Lichtaustritt möglich ist. Weiterhin ist eine den Kern und die Claddingschicht umgebende Ummantelung mit spezieller Formgebung vorhanden. Die Ummantelung läßt zumindest in denjenigen Bereichen, in denen die Claddingschicht einen radialen Lichtaustritt zuläßt, ebenfalls einen radialen Lichtaustritt zu und weist in einem vorbestimmten Winkel zu dem einen radialen Lichtaustritt ermöglichenden Teilumfangsbereich zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Ansatz oder eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung auf. Damit ist zum einen visuell erkennbar, wo der aktivierte Claddingbereich liegt, zum anderen ist gleichzeitig eine Befestigungsmöglichkeit gegeben. Der Formgebung in der Ummantelung kommt somit eine Doppelfunktion zu; einerseits ist hierdurch eine Kennzeichnung des aktivierten Bereichs gegeben, andererseits ist eine Befestigungsmöglichkeit geschaffen.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter umfaßt der Lichtwellenleiter einen zur Lichtleitung dienenden Kern und eine den Kern umgebende Ummantelung. Die Ummantelung läßt zumindest in einem Teilumfangsbereich einen radialen Lichtaustritt zu und weist einen sich radial auswärts erstreckenden Ansatz oder eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung auf. Hier ist im Gegensatz zu dem vorhergehenden erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter keine Claddingschicht vorhanden, die unter Umständen, bei kurzen Lichtwellenleitern, weggelassen werden kann. Die Funktion der "Richtungsgebung" für den radialen Lichtaustritt wird hier von der Ummantelung übernommen. Diese bietet wieder die gleichen Vorteile, wie sie bereits zuvor genannt wurden.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Ummantelung, die den Kern und das optional darauf aufgebrachte Cladding, das zumindest in einem Teilbereich aktiviert ist, im Querschnitt gesehen zumindest über Teillängsabschnitte des Lichtwellenleiters nicht rund auszugestalten, sondern insbesondere mit einem sich radial auswärts erstreckenden Ansatz oder einer sich radial einwärts erstreckenden Einkerbung. Hierdurch sind zugleich zwei Vorteile gegeben. Zum einen ist es ohne weiteres bei der Handhabung des fertigen Lichtwellenleiters möglich, zu erkennen, wo sich der Aktivierungsbereich des Lichtwellenleiters befindet. Durch die geometrische Ausgestaltung des Kerns oder der Ummantelung erfolgt eine Art "Codierung", aus der Informationen bezüglich der Lage, Umfang, etc. des Aktivierungsbereiches zu entnehmen sind. Darüber hinaus kann bei der Ausbildung mit einem Ansatz, also ähnlich wie beim Stand der Technik, gleichzeitig eine Befestigungsmöglichkeit für einen derart neuen Lichtwellenleiter geschaffen werden. Eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung kann unter Umständen auch zum Einsetzen in entsprechend ausgebildete Gegenstücke dienen. Mit der Erfindung wird also erstmals eine codierte, eine falsche Positionierung ausschließende leichte Handhabung des Lichtwellenleiters ermöglicht und gleichzeitig auch eine Befestigungsmöglichkeit geschaffen. Durch die untrennbare Stellung von dem aktivierten Bereich des Lichtwellenleiters und der Befestigungsmöglichkeit ist die Weiterverarbeitung und das Einbauen in einen Inneneinrichtungsgegenstand problemlos, auch automatisiert möglich.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es hierzu zweckdienlich, ein Werkzeug bereitzustellen, das zum Aufextrudieren bzw. Anformen der Lichtwellenleiter-Ummantelung der Lichtleitfaser die entsprechende geometrische Ausgestaltung aufweist. Mit einem solchen Werkzeug ist eine in Längsrichtung der Lichtleitfaser verlaufende, durchgehende Einkerbung oder ein durchgehender Ansatz mit den vorgenannten Vorteilen formbar. Zur Vereinfachung ist es zweckdienlich, ein derartiges Werkzeug in einer Extrudieranlage einzubauen, in der auch eine entsprechende Aktiviereinrichtung in Form beispielsweise einer Schleifeinrichtung oder einer Laseranlage integriert ist oder sich daran anschließt.

Vorteilhafterweise besteht die Ummantelung aus einem transparenten Kunststoff, so daß das Abstrahlen von Licht in radialer Richtung ohne weiteres ermöglicht ist. Unter Umständen kann es aber auch zweckdienlich sein, die Transparenz nur in bestimmten Teilumfangsbereichen vorzusehen und die Ummantelung ansonsten andersfarbig zu gestalten. Letztere Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn keine Claddingschicht vorhanden ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters mit daran angeformtem Ansatz als Befestigungsfahne,

Fig. 2a-2c Querschnittsansichten verschiedener erfindungsgemäßer Lichtwellenleiter mit unterschiedlich geformten Ansätzen,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters mit in der Ummantelung eingeformter Einkerbung,

Fig. 4a und 4b Querschnittsansichten verschiedener erfindungsgemäßer Lichtwellenleiter mit in der Ummantelung eingeformten Einkerbungen,

Fig. 5a und 5b zwei alternative schematische Ablaufdiagramme zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Werkzeugs zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2a-2b wird eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters erläutert. Wie aus der perspektivischen Ansicht gemäß der Fig. 1 ersichtlich ist, besteht ein erfindungsgemäßer Lichtwellenleiter 1 aus einem im Querschnitt kreisförmigen Kern 2, auf dem eine Claddingschicht 6 aufgebracht ist. Die Claddingschicht 6 dient zur Totalreflexion an der Innenseite der Claddingschicht des sich im Kern 2 fortpflanzenden Lichts, so daß eine Lichtleitung stattfindet. Auf der Claddingschicht 6 ist eine aus transparentem Kunststoff bestehende Ummantelung 3 aufextrudiert, die hier derart im Querschnitt geformt ist, daß eine sich parallel zur Längsachse des Lichtwellenleiters 1 erstreckende Befestigungsfahne 5 ausgebildet ist. Die Befestigungsfahne 5 liegt einem Aktivierungsbereich 4 gegenüber. Im Aktivierungsbereich 4 ist die Claddingschicht 6 derart verändert, daß nun auch ein radialer Lichtaustritt aus der Lichtleitfaser 2 möglich ist.

In den Fig. 2a-2c sind verschiedene Formgebungen für Ansätze 5a-5c gezeigt, die an der Ummantelung 3 angeformt sind. Durch die Länge und/oder Formgebung des Ansatzes 5a-5c kann die Lage des Aktivierungsbereiches 4 bestimmt werden. So ist bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2a der Aktivierungsbereich 4 in einem Winkel α von etwa 160° zum Ansatz 5a ausgerichtet. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2b schließen der Aktivierungsbereich 4 und der Ansatz 5b einen Winkel von 90° ein. Schließlich sind bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2c symmetrisch zum Ansatz 5c zwei Aktivierungsbereiche 4 vorhanden. Die Aktivierungsbereiche 4 erstrecken sich hier, im Querschnitt gesehen, über einen Teilumfangsbereich des Lichtwellenleiters. Üblicherweise erstreckt sich der aktivierte Teilumfangsbereich 4 über die Länge des Lichtwellenleiters 1. Es ist aber auch möglich, daß nur bestimmte Längsabschnitte aktiviert sind. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Aktivierung über den gesamten Umfang des Lichtwellenleiters 1 vorzunehmen.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist anstatt eines Ansatzes 5 eine Einkerbung 7 in der Ummantelung 3 vorhanden. Die Ummantelung 3 besteht wiederum aus durchsichtigem Kunststoff. Der Aktivierungsbereich 4 liegt hier der Einkerbung 7 gegenüber. Er kann aber, wie zuvor, in einem anderen Winkel zur Einkerbung 7 ausgerichtet sein. Verschiedene Formgebungen für Einkerbungen 7 sind aus den Fig. 4a und 4b ersichtlich. Die Einkerbung 7a gemäß der Fig. 4a ist, im Querschnitt gesehen, U-förmig. Gemäß der Fig. 4b ist die Einkerbung 7b V-förmig. Die Ausführungsform mit einer Einkerbung 7, 7a, 7b hat den Vorteil, daß der Lichtwellenleiter 1 insgesamt leichter zu biegen ist, d. h. auch kleinere Radien hiermit auszugestalten sind, wohingegen eine Befestigungsfahne 5 gemäß den Fig. 1 und 2a-2c eine leichtere Befestigung eines Lichtwellenleiters an einem Inneneinrichtungsgegenstand erlaubt, wie beispielweise durch festnähen.

Aus den Fig. 5a und 5b sind schematische Ablaufpläne zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters gezeigt. In Fig. 5a wird der Lichtwellenleiter 1 in einem Extruder mit einer Ummantelung 3 versehen, die eine durchgehende Befestigungsfahne 5 umfaßt. Es erfolgt dann über einen Teilumfangsbereich eine Aktivierung, indem der Lichtwellenleiter bzw. die Claddingschicht 6 mittels Laser verändert wird. Gegebenenfalls kann es günstiger sein, die Aktivierung mittels Laser- oder Schleifeinrichtung vor dem Aufbringen der Ummantelung durchzuführen. Dies ist in der Fig. 5b dargestellt. Dadurch entsteht ein gemäß den Fig. 1-2c ausgebildeter Lichtwellenleiter 1 mit einer über einen Teilumfang 4 stattfindenden Lichtausstrahlung in Radialrichtung mit fortlaufender Codierung.

Zum Extrudieren einer solchen Lichtwellenleiter-Ummantelung 3 dient ein in der Fig. 6 schematisch dargestelltes Werkzeug 10. Das Werkzeug 10 weist ein Loch 11 auf, durch das der Lichtwellenleiter hindurchgeführt wird und an dem eine Düse vorhanden ist, die die Ummantelung 3 mit einem hieran angeformten Ansatz (mittels einer Einkerbung 13 im Werkzeug) oder einer eingeformten Einkerbung (mittels einer Ausbuchtung 12 im Werkzeug) ausbildet.

Claims

1. Lichtwellenleiter (1) mit

- einem zur Lichtleitung dienenden Kern (2) und
- einer auf dem Kern (2) aufgebrachten Claddingschicht (6), die, im Querschnitt gesehen, in einem Teilumfangsbereich (4) des Lichtwellenleiters (1) derart beschaffen ist, dass ein radialer Lichtaustritt möglich ist, und
- einer den Kern (2) und die Claddingschicht (6) umgebenden Ummantelung (3), die zumindest in denjenigen Bereichen, in denen die Claddingschicht (6) einen radialen Lichtaustritt zuläßt, ebenfalls einen radialen Lichtaustritt zuläßt, und die in einem vorbestimmten Winkel (α) zu dem einen radialen Lichtaustritt ermöglichenden Teilumfangsbereich (4) zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Ansatz (5, 5a, 5b, 5c) oder eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung (7, 7a, 7b) aufweist.

2. Lichtwellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (5, 5a, 5b, 5c) oder die Einkerbung (7, 7a, 7b) sich längs des Lichtwellenleiters (1) erstrecken und im Lichtwellenleiterquerschnitt gesehen dem einen radialen Lichtaustritt zulassenden Teilumfangsbereich (4) gegenüber liegen.

3. Lichtwellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (5, 5a, 5b, 5c) oder die Einkerbung (7, 7a, 7b) eine bestimmte Form aufweisen, mittels der dem einen radialen Lichtaustritt zulassenden Teilumfangsbereich (4) Informationen, beispielsweise Winkelbereich einer Aktivierung, Länge der Aktivierung etc., zuzuordnen sind.

4. Lichtwellenleiter mit

- einem zur Lichtleitung dienenden Kern (2) und
- einer den Kern (2) umgebenden Ummantelung (3), die zumindest in einem Teilumfangsbereich (4) einen radialen Lichtaustritt zuläßt und zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Ansatz (5, 5a, 5b, 5c) oder eine sich radial einwärts erstreckende Einkerbung (7, 7a, 7b) aufweist.

5. Lichtwellenleiter nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (3) zumindest in dem einen radialen Lichtaustritt ermöglichenden Teilumfangsbereich aus transparenten Kunststoff besteht.

6. Werkzeug zum Extrudieren der Lichtwellenleiter- Ummantelung (3), das ein Durchgangsloch (11) für die zu extrudierende Ummantelung (3) aufweist, das in der Draufsicht eine radial einwärts gerichtete Einkerbung (12) oder eine radial auswärts gerichtete Ausbuchtung (13) aufweist.

7. Lichtwellenleiter-Extrudieranlage mit einem Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktiviereinrichtung vorhanden ist, mit der ein Teilbereich des Claddings (6) auf dem Kern (2) aktivierbar ist.

8. Lichtwellenleiter-Extrudieranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktiviereinrichtung eine Schleifeinrichtung oder eine Laserstrahleinrichtung ist.