-
Die
Erfindung betrifft einen Lichtleiter. Offenbart wird ferner eine
Methode zur Herstellung des Lichtleiters. Beides ist Gegenstand
der provisorischen Patentanmeldung
US
61/088,594 , eingereicht am 13. August 2008.
-
Stand der Technik
-
Es
ist bekannt, den Innenraum eines Kraftfahrzeugs aus praktischen
und ästhetischen Erwägungen mit unterschiedlichen
Lichtsystemen auszustatten. Beispiele hierzu sind verschiedene Anzeigen und
Kontrollleuchten der Armaturentafel, Beleuchtungen zum teilweisen
oder vollständigen Ausleuchten des Fahrzeuginnenraums oder
Kofferraums, und dekorative Beleuchtungen. Das Licht kann von einer Vielzahl
unterschiedlicher Beleuchtungseinrichtungen bereitgestellt werden,
beispielsweise durch eine punktförmige Lichtquelle in Verbindung
mit einem Lichtleiter, der das Licht im gewünschten Bereich emittiert.
-
Lichtleiter
wirken analog einer Rohrleitung. Ein Lichtleiter ist ein solider
Materialstrang, in dessen ersten Endbereich Licht eintritt, dessen
Oberfläche berührt und in den Lichtleiter zurück
reflektiert wird, bis das Licht am anderen Endbereich des Lichtleiters austritt.
Einige Bereiche des Lichtleiters können eine Beschichtung
aufweisen, welche einen Lichtverlust über einen Teil der
Oberfläche des Lichtleiters hinweg verhindern. Grundsätzlich
können Lichtleiter jedoch auch Licht über einen
Teil ihrer Länge oder ihre gesamte Länge abgeben.
-
Lichtleiter
sind üblicherweise aus einem transparenten Polymer gefertigt,
beispielsweise aus Acryl oder Polyurethan. Lichtleiter können
durch unterschiedliche Prozesse gefertigt werden, einschließlich
Gießen, Spritzgießen und Extrudieren. Ein typische
Lichtleiter hat einen einheitlichen Querschnitt entlang seiner gesamten
Länge, insbesondere bei einer Fertigung durch Extrudieren,
bei welcher der Querschnitt des Lichtleiters von der Gestalt der Öffnung
der Extrusionsdüse bestimmt wird. Üblicherweise
weisen Lichtleiter eine zylindrische Gestalt auf.
-
Die
Befestigung von Lichtleitern kann problematisch sein. Ein Kontakt
mit der Oberfläche des Lichtleiters kann zu einer unerwünschten
Absorption oder Reflektion des Lichts führen und die Effizienz und
Leistung des Lichtleiters verringern. Dies kann an unerwünschten
Stellen oder in unerwünschten Richtungen erfolgen. Weiterhin
können die Befestigungsmittel die Leitung des Lichts zum
Zielort beeinträchtigen oder als dunkle Flecken sichtbar
werden.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lichtleiter mit einem
im wesentlichen zylindrischen Leitungskörper sowie einer
funktionellen Oberfläche, welche hinsichtlich ihrer Abmessungen über
die Länge des Lichtleiters variabel ausgebildet ist. Die
Erfindung betrifft ferner eine Befestigung für einen Lichtleiter,
mit einem am Lichtleiter befestigten weißen Streifen und
einem dem weißen Streifen zugeordneten Befestigungsmittel.
Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters
durch Extrusion des das Licht leitenden Leitkörpers mittels einer
im Wesentlichen kreisförmige Düse sowie einem
Schieber, welcher einen Teil des Düsenaustritts abdeckt
und dessen Stellung relativ zur Düse einstellbar ist.
-
Figuren
-
Die
Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen
der Erfindung dar.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
untere Ansicht eines Lichtleiters nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
2 die
Ansicht eines Endquerschnitts der Ausführung nach 1 entlang
des Ebene A-A;
-
3 die
Seitenansicht eines Lichtleiters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
4 die
Seitenansicht eines Lichtleiters nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
-
5 die
perspektivische Ansicht einer beispielhaften Extrusionsdüse;
-
6 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
-
7 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
-
8 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
-
9 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem vierten Ausführungsbeispiel;
-
10 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem fünften Ausführungsbeispiel;
-
11 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem sechsten Ausführungsbeispiel;
-
12 die
perspektivische Ansicht eines Lichtleiters mit Befestigungsmittel
nach einem siebten Ausführungsbeispiel
-
Der
erfindungsgemäße Lichtleiter weist gegenüber
herkömmlichen Lichtleitern eine Vielzahl von Vorteilen
auf. Er kann beispielsweise derart ausgebildet werden, dass er einen
homogenen Lichtaustritt entlang seiner Länge aufweist.
Falls hellere oder dunklere Bereiche in den Lichtleiter eingebracht
werden sollen, ist dies durch eine entsprechend Gestaltung möglich.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Lichtleiter
mit einem verringerten Lichtverlust gegenüber herkömmlichen
Lichtleitern befestigt werden.
-
Es
sein angemerkt, dass sich die Orts- und Richtungsangaben an der
jeweiligen Darstellung in den Figuren orientieren und in der Praxis
abweichend davon von der jeweiligen Anordnung der speziellen Komponente
abhängen.
-
Wie
in 1 gezeigt hat der dort offenbarte Lichtleiter 100 einen
uneinheitlichen Querschnitt. Der Lichtleiter 100 ist mit
Ausnahme einer funktionalen Oberfläche 110 zwischen
den Kanten 112 und 114 zylindrisch, wobei die
funktionale Oberfläche 110 entlang der Länge
des Lichtleiters 100 breiter wird (beispielsweise vom Eintritt
des Lichts her, welches von links nach rechts geleitet wird). 2 stellt
den Querschnitt des Lichtleiters 100 aus 2 dar.
Der leitende Querschnitt des Lichtleiters 100 ist im Wesentlichen
kreisförmig und weist einen segmentförmigen Ausschnitt
auf. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Größe
des Ausschnitts über die Länge des Lichtleiters 100 zu
(also vom Lichteintrittsbereich 102 zum Ende 104 des
Lichtleiters 100, entsprechend von links nach rechts in 1).
Diese Ausbildung kompensiert den mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle
anwachsenden Lichtverlust. An jedem Punkt wird durch die zunehmende
Größe der funktionalen Oberfläche 110 der
Anteil des verfügbaren Lichts erhöht, welches
an diesem Punkt aus dem Lichtleiter 100 heraus reflektiert
wird. Hierdurch weist der Lichtleiter 100 über
seine Länge eine konstante Abstrahlung auf. Größe
und Gestalt der funktionalen Oberfläche 110 hängen
von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise dem Durchmesser und
der Länge des Lichtleiters 100. In anderen Anwendungsbeispielen
mag eine über die Länge des Lichtleiters 100 variierende
Abstrahlung gewünscht sein, wobei der Querschnitts des
Lichtleiters 100 zur Erzeugung der gewünschten
Muster verändert wird. Dabei kann die funktionale Oberfläche 110 über
die Länge des Lichtleiters 100 beispielsweise
zunächst von breit zu schmal und dann wieder zu breit variieren.
In den Ausführungsbeispielen ist die funktionale Oberfläche 110 flach.
In anderen Ausbildungen könnte sie auch konkav, konvex,
genutet oder von anderer Gestalt sein.
-
In
bestimmten Ausbildungen ist die funktionale Oberfläche 110 mit
einem reflektierenden Material beschichtet, beispielsweise mit einer
Heißfolie, um die Effizienz der Lichtextraktion zu verbessern. Die
Beschichtung kann beispielsweise durch Koextrusion oder andere bereits
bekannte oder noch zu entwickelnde Methoden aufgebracht werden,
etwa durch Drucken.
-
3 zeigt
eine Ausbildung mit Nuten 102a. Derartige Nuten 102a können
hilfreich sein, um den Lichtleiter an einem Befestigungsmittel oder
einer Fahrzeugkomponente anzubringen. 4 zeigt
eine andere Ausbildung mit Rillen 103. Für einen
Fachmann liegt es nahe, zwei oder mehrere der in den 1 bis 4 gezeigten
Merkmale miteinander in einem einzigen Lichtleiter zu kombinieren.
-
5 stellt
eine Methode zur Herstellung der Lichtleiter 100 dar. Der
Lichtleiter 100 wird mittels Extrusion unter Verwendung
eines Extrusionswerkzeugs 200 mit einer kreisförmigen
Düse 210 gefertigt. Ein gerader Schieber 212 ist
entlang der Düse 210 angeordnet und beeinflusst
deren wirksamen Querschnitt. Der Schieber 212 bewegt sich
während der Extrusion, um das wirksame Profil der Düse 210 und damit
auch den Querschnitt des damit gefertigten Lichtleiters 100 zu
verändern. Der Schieber 100 ist zur Verbesserung
der Fertigungsqualität vorzugsweise automatisch gesteuert,
beispielsweise durch einen Computer. Im Ausführungsbeispiel
verläuft der Schieber geradlinig, könnte aber
auch verschiedene andere Gestaltungen aufweisen.
-
Ein
Kontakt zwischen dem Lichtleiter 100 und anderen Objekten
kann eine Absorption oder einen Lichtaustritt aus dem Lichtleiter 100 verursachen.
Im letztgenannten Fall scheint der Lichtleiter an der betreffenden
Stelle zu glühen. Im allgemeinen reflektiert ein weißer
Gegenstand mehr Licht als Objekte in anderen Farben, die einen Teil
des Lichts absorbieren. Nach einer Methode, um Licht aus dem Lichtleiter 100 entlang
seiner Länge herauszuleiten, wird ein reflektierender Streifen
entlang der Seite des Lichtleiters 100 angeordnet. Länge
und Gestalt des reflektierenden Streifens können variieren,
wodurch die Menge des reflektierten und emittierten Lichts beeinflusst
wird. Der reflektierende Streifen kann als Einheit mit dem Lichtleiter
ausgebildet werden, beispielsweise durch Koextrusion, oder nachträglich
auf diesen aufgebracht werden, zum Beispiel durch Drucken.
-
Im
Sinne dieser Erfinderung meint der Begriff „befestigt” eine
direkte oder indirekte Verbindung eines Bauteils an einem anderen,
welche starr oder lösbar ausgebildet sein kann. Diese Verbindung
kann unmittelbar zwischen den Bauteilen oder auch unter Verwendung
eines weiteren Bauteils erfolgen, auch integral an wenigstens ein
Bauteil angeformt.
-
Die 6 bis 12 stellen
Lichtleiter mit einem der Befestigung dienenden Flansch dar, welcher als
Reflektor Licht aus dem Lichtleiter herausleitet und der Befestigung
des Lichtleiters am gewünschten Ort dient. In verschiedenen
Ausführungen ist dieser Flansch weiß, zumindest
am Kontaktort mit dem Lichtleiter, und sollte eine möglichst
geringe Lichtabsorption aufweisen.
-
Lichtleiter
und Flansch können durch eine Vielzahl verschiedener Prozesse
gefertigt werden, einschließlich Koextrusion, Spritzgießen
oder Guss. Die Fertigung kann einstückig oder in Form gesonderter,
nachträglich aneinander befestigter Bauteile erfolgen (z.
B. durch Ultraschall- oder Wärmeschweißen). Der
Flansch kann aus einem bereits verfügbaren oder auch erst
zu entwickelnden Werkstoff bestehen, auch aus dem Werkstoff des
Lichtleiters, der Pigmente enthalten kann. Der offenbarte reflektierende
Streifen kann ferner mit jeder beliebigen Lichtquelle zusammenwirken.
Der Flansch kann an einer Fahrzeugkomponente mittels einer bereits
verfügbaren oder noch zu entwickelnden Befestigungstechnik befestigt
werden (z. B. mittels Löchern, durch welche Schrauben geführt
werden).
-
In
verschiedenen Ausführungen können Lichtleiter
und Streifen koextrudiert sein. Falls die Materialien eine unterschiedliche
Wärmeausdehnung aufweisen, kann nach dem Abkühlen
das Problem einer Biegung auftreten. Um dieses Problem zu verringern,
kann an den Streifen ein sich vorwölbender, ballenförmiger
Bereich angeformt werden, wie in 10 dargestellt.
Der sich vorwölbende, ballenförmige Bereich verhindert,
dass sich der Flansch bei der Abkühlung anders als der
Lichtleiter zusammenzieht (z. B. wird der ballenförmige
Bereich mehr als der dünne Bereich des Flansches schrumpfen,
wodurch der Gesamtschrumpf dem des Lichtleiters entspricht). Der
sich vorwölbende, ballenförmige Bereich kann außerdem
als Befestigungsstruktur dienen, beispielsweise durch Einführen
in einen passenden Schlitz oder Rastmittel.
-
Die 6 bis 12 stellen
verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen
Lichtleitern und Befestigungsflanschen dar. 6 zeigt
einen Lichtleiter 300 mit einem niedrig profilierten Flansch 310.
Der Flansch 310 weist im Bereich des Lichtleiters 300 einen
90°-Bogen 312 sowie eine ebene Sektion 314 auf,
welche der Befestigung des Lichtleiters 300 dient. Die
Befestigung kann durch verschiedene Mittel erfolgen, beispielsweise
durch Schrauben oder Heißnieten. Die niedrige Profilierung erlaubt
eine Anordnung des Lichtleiters 300 auch unter engen Platzverhältnissen.
Grundsätzlich kann der Winkel des Bogens 312 auch
einen anderen Wert annehmen.
-
7 zeigt
einen anderen Lichtleiter 400 mit einem L-förmigen
Flansch 410 mit einem sich vorwölbenden, ballenförmigen
Bereich 416. Der Flansch 410 weist den sich vorwölbenden,
ballenförmigen Bereich 416 am Knickpunkt auf,
um die thermische Ausdehnung auszugleichen. Die Befestigung kann durch
verschiedene Mittel erfolgen, beispielsweise durch Schrauben oder
Heißnieten. Der um etwa 90° geknickte Bogen 412 ermöglicht
eine größere Flexibilität hinsichtlich
der Befestigungsmittel und des Befestigungsorts. Grundsätzlich
kann der Winkel des Bogens 412 auch einen anderen Wert
annehmen.
-
8 zeigt
einen Lichtleiter 500 mit einem geraden Flansch 510 mit
einem sich vorwölbenden, ballenförmigen Bereich 516.
In den Übergangsbereich zum Bereich 516 sind in
den Flansch 510 Nuten eingeformt, welche ein einfaches
Entfernen des Bereichs 516 vor der Befestigung des Lichtleiters 500 ermöglichen.
Die Befestigung kann durch verschiedene Mittel erfolgen, beispielsweise
durch Schrauben oder Heißnieten.
-
9 zeigt
einen Lichtleiter 600 mit einem integralen, insbesondere
einstückig angeformten Befestigungsflansch 608,
welcher in der Regel aus dem gleichen Werkstoff wie der Lichtleiter 600 besteht. Der
Lichtleiter 600 weist ferner einen reflektierenden Flansch 610 auf.
Diese Ausbildung ermöglicht eine Befestigung über
den Befestigungsflansch 608 und/oder den Flansch 610.
Der Befestigungsflansch 608 ist dabei so positioniert,
dass der Lichtverlust minimiert wird. Die Befestigung des Lichtleiters 600 kann
durch verschiedene Mittel erfolgen, beispielsweise durch Schrauben
oder Heißnieten.
-
10 stellt
einen Lichtleiter 700 mit einem geraden Flansch 710 mit
einem sich vorwölbenden, ballenförmigen Bereich 716 dar.
Zusätzlich zum Ausgleich des Schrumpfs kann der Bereich 716 der
Befestigung des Lichtleiters 700 dienen, beispielsweise durch
Einrasten in einen Kanal oder Einsetzen zwischen verschiedene Bauteile.
-
11 zeigt
einen Lichtleiter 800 mit einem geraden Flansch 810 mit
einem sich vorwölbenden, ballenförmigen Bereich 816 innerhalb
des Flansches 810 sowie Befestigungslöchern in
vergrößertem Abstand zum Lichtleiter 800.
Die Befestigung des Lichtleiters 800 kann durch verschiedene
Mittel erfolgen, beispielsweise durch Schrauben oder Heißnieten. Die
Orientierung des Lichtleiters 800 wird hierdurch zum Ausrichten
des austretenden Lichts beibehalten.
-
12 stellt
einen Lichtleiter 900 mit einem T-förmigen Flansch 910 dar.
Der Flansch 910 kann an anderen Komponenten in verschiedener
Weise befestigt werden, beispielsweise durch Einschieben des „T”s
in einen passenden Schlitz, eine Anzahl von Rastaufnahmen oder durch
Befestigungsmittel. Die Orientierung des Lichtleiters 900 wird
hierdurch zum Ausrichten des austretenden Lichts beibehalten.
-
- 100
- Lichtleiter
- 102
- Lichteintrittsbereich
- 102a
- Nut
- 103
- Rille
- 104
- Ende
(des Lichtleiters)
- 110
- Oberfläche
(funktional)
- 112
- Kante
- 114
- Kante
- 200
- Extrusionswerkzeug
- 210
- Düse
- 212
- Schieber
- 300
- Lichtleiter
- 310
- Flansch
- 312
- Bogen
- 314
- Sektion
- 400
- Lichtleiter
- 410
- Flansch
- 412
- Bogen
- 416
- Bereich
- 500
- Lichtleiter
- 510
- Flansch
- 516
- Bereich
- 600
- Lichtleiter
- 608
- Befestigungsflansch
- 610
- Flansch
- 700
- Lichtleiter
- 710
- Flansch
- 716
- Bereich
- 800
- Lichtleiter
- 810
- Flansch
- 900
- Lichtleiter
- 910
- Flansch
-
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
-