-
Die Erfindung betrifft allgemein Lichtquellen, die ihr Licht linienförmig, also entlang eines langgestreckten Bereichs abgeben. Insbesondere betrifft die Erfindung seitenemittierende langgestreckte Glaselemente als Lichtquellen.
-
Langgestreckte Lichtemitter finden ein Einsatzgebiet unter anderem im Bereich dekorativer Beleuchtungen. Mit der linienförmigen Lichtabgabe können Konturen hervorgehoben werden. Auch eignen sich solche Emitter für bestimmte Signalisierungs-Aufgaben. Mit leuchtenden Linien können beispielsweise Wege markiert werden. Als Beispiel seien hier Flucht- und Rettungswegmarkierungen in Gebäuden und Fahrzeugen genannt.
-
Die
DE 10 2015 115 265 beschreibt beispielsweise eine Linienleuchte, umfassend einen seitenemittierenden transparenten Lichtleiter aus Glas, welcher formschlüssig mittels eines Montageelements in einem Profil gehalten ist. Die Linienleuchte kann unter anderem mit dem Montageelement in ein Fahrzeugteil, wie etwa einem Trittbrett, Türverkleidungen oder einem Armaturenbrett eingebaut werden. Der Lichtleiter koppelt Licht zur Seite aus, welches durch eine Öffnung im Montageelement austritt.
-
Geeignete Lichtleiter dieser Bauart werden in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 208 810 A2 beschrieben. Ein derartiger Lichtleiter besteht aus einem Glasstab welcher eine Seele aus Farbglas, insbesondere eine Seele aus weißem Farbglas umfasst. Der Glasstab umfasst ein Hüllmaterial (cladding) mit einer niedrigeren Brechzahl als der Glasstab selbst, so dass es an den Wänden des Glasstabs zu Totalreflektionen kommt, was die Weiterleitung von Licht ermöglicht. Die in dem Glasstab befindliche Seele aus Farbglas wirkt als Streuzentrum und koppelt zur Seite hin Licht aus.
-
Generell weisen seitenemittierende Lichtleiter keine gerichtete Abstrahlung auf. Auch ist deren Aussehen im ausgeschalteten Zustand, sofern der Lichtleiter sichtbar eingebaut ist, mehr oder weniger festgelegt. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einerseits die Lichtabstrahlung weiter kontrollieren zu können und andererseits auch die Möglichkeiten der optischen Gestaltung zu erweitern. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Demgemäß sieht die Erfindung eine linienförmige Lichtquelle vor, umfassend einen Lichtleiter, in welchem im Betriebszustand an zumindest einem Ende des Lichtleiters eingekoppeltes Licht zumindest einer Lichtquelle durch Totalreflexion entlang der Längsrichtung des Lichtleiters geführt wird, wobei der Kern zumindest ein Streuelement enthält, welches die Ausbreitungsrichtung des im Kern geführten Lichts ändert, wobei die Lichtquelle weiterhin zumindest ein Leuchtelement umfasst, um Licht in eines der Enden des Lichtleiters einzukoppeln, wobei auf der Mantelfläche des Lichtleiters zumindest teil- oder abschnittsweise eine lichtblockende Beschichtung aufgebracht ist, wobei die lichtblockende Beschichtung zumindest abschnittsweise so strukturiert ist, dass der Lichtleiter an zumindest einem Abschnitt der Mantelfläche zumindest teil- oder abschnittsweise lichtdurchlässig ist, so dass das an den Streuelementen gestreute und auf den lichtdurchlässigen Abschnitt der Mantelfläche treffende Licht teilweise aus dem Lichtleiter austreten kann. Die lichtblockende Beschichtung ist also für Licht, welches seitlich auf den lichtdurchlässigen Abschnitt trifft und den Lichtleiter seitlich durchquert und auf die Beschichtung trifft, weniger lichtdurchlässig, als der als Lichtaustrittsfenster dienende Bereich und verdeckt so für den Betrachter den hinter der Rückseite des Lichtleiters liegenden Bereich. Unter einer linienförmigen Lichtquelle wird nicht nur eine geradlinige Lichtquelle verstanden, vielmehr kann der Lichtleiter in einer beliebigen Form verlaufen. Vorzugsweise ist die Lichtdurchlässigkeit der Beschichtung für sichtbares Licht kleiner als 10 %, besonders bevorzugt kleiner als 5%.
-
Mit der zumindest abschnittsweisen Beschichtung kann die Leuchtdichte in Auskoppelrichtung erhöht werden, wenn die Beschichtung reflektierend ausgebildet ist. Hierdurch bestehen außerdem geringere Anforderungen an die Oberflächengüte und das Material eines den Lichtleiter aufnehmenden Vorrichtung, beispielsweise eines Profils, zu dessen Integration und/oder Montage in und/oder an einen Einbauort, da dieses somit nicht sichtbar ist und keine optische Funktion übernehmen muss, bspw. nicht als Reflektor wirken muss.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die lichtblockende Beschichtung eine Farbschicht oder farbig wirkende Schicht umfassen. Diese kann mit einer reflektierenden Beschichtung kombiniert werden. Eine solche Farbschicht kann auch alleine bereits opak sein, um den seitlichen Durchblick durch das Lichtleitelement hindurch zu verhindern. Eine opake oder auch halbdurchlässige Farbschicht kann geschaffen werden, indem Pigmente in der Farbschicht verwendet werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist dazu vorgesehen, dass die Beschichtung eine mit Pigmenten versehene Lackschicht umfasst. Eine solche Schicht kann auch lichtreflektierende Pigmente umfassen, um beispielsweise einen Metallic- oder Perlglanz-Effekt zu erzielen. Solche Pigmente sind als Effektpigmente bekannt. Diese können Metall-Flakes oder als dielektrischer Spiegel wirkende, beschichtete Pigmentplättchen umfassen.
-
Ebenso denkbar, dass zumindest eine der Schichten auch phosphoreszierende und/oder fluoreszierende Pigmente, beziehungsweise Leuchtstoffe enthält und somit selbstleuchtend und/oder nachleuchtend, je angeregt durch das eingekoppelte Licht und/oder das Umgebungslicht, ausgelegt werden können
-
In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die lichtblockende Beschichtung eine Metallbeschichtung. Diese kann besonders lichtundurchlässig ausgebildet werden, so dass im beschichteten Abschnitt kein oder zumindest kaum Licht aus dem Lichtleiter austreten kann. Auf diese Weise kann der Lichtaustritt gut gesteuert werden, um beispielsweise zu erreichen, dass das Licht gezielt aus der Öffnung eines Einbauschlitzes oder Profils, in das der Lichtleiter eingelegt ist, austritt und rückseitigen Wände des Schlitzes möglichst nicht beleuchtet werden. Eine weitere besonders vorteilhafte Eigenschaft ist, dass mit einem metallisch reflektierenden Film Metallleisten als Designelemente nachempfunden werden können. So kann der Lichtleiter einen optischen Eindruck ähnlich zu einer Chromleiste erhalten.
-
Somit kann ein mit einer erfindungsgemäßen der Lichtquelle ausgestattetes Objekt ein hochwertiges und einheitliches oder gezielt differenziertes Erscheinungsbild zu erhalten.
-
Für gute lichtleitende Eigenschaften ist es günstig, wenn das oder die lichtstreuenden Elemente nicht gleichmäßig verteilt im transparenten Material vorliegen. Bei einer Gleichverteilung würde sich eine leichte Trübung des transparenten Materials ergeben.
-
Vielmehr kann ein Streuelement durch einen sich in Längsrichtung des Lichtleiters erstreckenden linien- oder fadenförmigen lichtstreuenden Bereich gebildet werden. Dies hat unter anderem den weiteren Vorteil, dass die streuenden Strukturen auf diese Weise optisch weniger auffällig sind. Der linienförmige lichtstreuende Bereich mag zwar bei seitlicher Betrachtung sogar gut sichtbar sein, verläuft aber in axialer Richtung und damit parallel zu Reflexen äußerer Lichtquellen auf der Mantelfläche und ist damit optisch nicht auffällig. Zudem erscheint der linienförmige lichtstreuende Bereich als lichtabstrahlendes, beziehungsweise leuchtendes Element, das in vorteilhafter Ausführung sehr dünn ist. Damit lassen sich im Hinblick auf das ästhetische Design sehr ansprechende Effekte erzielen.
-
Generell kann die erfindungsgemäße Lichtquelle so ausgebildet werden, dass sie im ausgeschalteten Zustand nicht als Funktionselement, also als Leuchte erkennbar ist. Die Beschichtung kann an das Design einer Oberfläche eines Objekts, beziehungsweise einer Vorrichtung angepasst, beziehungsweise gezielt differenziert werden, in welches die Lichtquelle integriert ist, oder kann gestaltendes Designelement dieser Oberfläche sein. Ein erstes Beispiel ist eine farbliche Anpassung der Beschichtung auf dem Lichtleiter an die Farbe der an den Lichtleiter angrenzenden Oberfläche. Allgemein kann dazu die lichtblockende Beschichtung im Extremfall auch schwarz sein. Eine solche schwarze Beschichtung kann im Wesentlichen voll absorbierend, oder auch wie eine glatte Lackschicht trotz der bspw. schwarzen Farbe teilreflektierend sein. Andererseits kann sich die Lichtquelle auch farblich oder in Bezug auf das optische Erscheinungsbild von der umgebenden Oberfläche gezielt unterscheiden. Ein Beispiel ist eine Lichtquelle, die aufgrund einer metallisch spiegelnd reflektierenden Beschichtung ein optisches Erscheinungsbild ähnlich zu einer Chromleiste hat.
-
Die Mantelfläche im lichtdurchlässigen Abschnitt kann dabei vorteilhaft auch beschichtet sein. Es soll lediglich die Möglichkeit für den Lichtaustritt geschaffen sein. So ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass sich die opake Beschichtung in den lichtdurchlässigen Abschnitt der Mantelfläche hinein erstreckt, dort aber so strukturiert und/oder gradiert ausgebildet ist, dass die Beschichtung wenigstens teildurchlässig für das Licht ist.
-
Der Übergang vom lichtdurchlässigen Abschnitt zum opaken Abschnitt mit der lichtblockenden Beschichtung kann entlang sich in Längsrichtung des Lichtleiters verlaufenden definierten Grenzlinie verlaufen. Es ist aber auch möglich, einen graduellen Übergang bereitzustellen. Dies ist unter anderem möglich, eine lichtblockende Beschichtung vorzusehen, deren Schichtdicke in azimutaler Richtung, beziehungsweise entlang des Umfangs in ihrer Schichtdicke abnimmt und so von einer opaken oder allgemeiner lichtblockenden Beschichtung in den lichtdurchlässigen Abschnitt übergeht. Auch kann eine mehrlagige Beschichtung vorgesehen werden, um optische Effekte zu erzielen, wie etwa die Kombination einer Metallschicht und einer Lackschicht. Die Lackschicht kann vor der Metallschicht aufgebracht werden, um etwa einen bestimmten Farbeindruck zu erzielen. Auch eine nachträgliche Beschichtung ist möglich, unter anderem, um die opake Beschichtung zu schützen. Die Beschichtung kann sich dabei jeweils in den lichtdurchlässigen Abschnitt hinein erstrecken.
-
Als zusätzliche Beschichtungen kommen unter anderem Sol-Gel-Schichten, sowie auch mit Vakuum-Abscheideverfahren abgeschiedene Schichten in Betracht. In beiden Fällen können die Schichtdicken sehr genau kontrolliert werden, so dass die Schichten auch gezielte interferenzoptische Eigenschaften aufweisen können. So kann eine dichroitisch wirkende Beschichtung hergestellt werden, welche als Entspiegelung oder umgekehrt als Verspiegelung oder auch als dichroitische Farbschicht wirkt.
-
Die lichtblockende Beschichtung kann zumindest teil- oder abschnittsweise in Längsrichtung beispielsweise streifenförmig (mit Unterbrechungen) ausgeführt werden. Hierdurch wird die Leuchtdichte und Homogenität, beispielsweise bezüglich Leuchtdichte und Farbe oder Farbtemperatur in Längsrichtung partiell eingestellt. Für lange Lichtleiter, insbesondere mit Längen größer als einem Meter kann hierdurch die Homogenität der Lichtabstrahlung in Auskoppelrichtung verbessert werden. Dies gilt insbesondere für eine sogenannte indirekte Beleuchtung. Allgemein ist in einer Weiterbildung der Erfindung daher vorgesehen, dass die lichtblockende Beschichtung mehrere in Längsrichtung, beziehungsweise axialer Richtung beabstandete und voneinander getrennte Längsabschnitte aufweist.
-
Um eine gerichtete Abstrahlung mit hoher Effizienz zu erreichen, kann ein linienförmiger lichtstreuender Bereich vorgesehen werden, welcher im Querschnitt des Lichtleiters exzentrisch angeordnet ist. Der linienförmige lichtstreuende Bereich wirkt wie eine dünne, fadenförmige Lichtquelle. Deren Position innerhalb des Lichtleiters kann die Lichtabstrahlung deutlich beeinflussen. Demgemäß kann das zumindest eine Streuelement oder der lichtstreuende Bereich exzentrisch, d.h. beabstandet von der Achse des Lichtleiters in axialer Richtung angeordnet sein. Insbesondere kann es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung günstig sein, wenn der linienförmige lichtstreuende Bereich im Querschnitt näher an der lichtblockenden Beschichtung als am lichtdurchlässigen Abschnitt liegt. Mit anderen Worten ist ein linienförmiger lichtstreuender Bereich vorgesehen, welcher sich in Längsrichtung des Lichtleiters im transparenten Material erstreckt, wobei der linienförmige lichtstreuende Bereich von der Mitte des Lichtleiters aus zum dem lichtdurchlässigen Abschnitt gegenüberliegenden Abschnitt oder Teil der Mantelfläche hin versetzt ist. Betrachtet man die lichtblockende und lichtreflektierende Beschichtung als zylindrischen, beziehungsweise allgemeiner als einachsig fokussierenden Reflektor, ist durch die vorstehend genannte Maßnahme die Position des linienförmigen lichtstreuenden Bereichs von der Mitte in Richtung auf den Brennpunkt hin versetzt. Gemäß einer Ausführungsform die vom linienförmigen lichtstreuenden Bereich zur lichtreflektierenden Beschichtung gestreuten Lichtanteile in der Querschnittebene als Parallelstrahl in Richtung auf den lichtdurchlässigen Abschnitt zurückgeworfen. Allgemein kann der linienförmige lichtstreuende Bereich so im Querschnitt des Lichtleiters positioniert sein, dass das abgestrahlte Licht durch die Wirkung der gewölbten reflektierenden Beschichtung im Zusammenwirken mit der Brechung des Lichts beim seitlichen Austritt aus dem Lichtleiter kollimiert wird. Anhand dieser Ausführungsform der Erfindung wird deutlich, dass sich besondere Vorteile aus einer Kombination einer lichtstreuenden Faser und einer spiegelnd reflektierenden Beschichtung ergeben, da die Faser wie eine kleine Lichtquelle und damit wie eine Lichtquelle mit hoher Etendue wirkt. Damit kann mit einer geeigneten Ausbildung einer spiegelnd oder gerichtet reflektierenden lichtblockenden Beschichtung der Abstrahlwinkel des Lichtleiters gut und effizient je nach Anforderung ausgelegt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
In 1 ist eine linienförmige Lichtquelle in schematischer Ansicht gezeigt.
-
2 stellt eine Variante mit einem Kern-Mantel-Lichtleiter dar.
-
3 zeigt in Querschnitten Beispiele von Lichtleitern einer Lichtquelle mit verschiedenen Arten von lichtstreuenden Elementen.
-
4 zeigt eine Variante des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.
-
5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher sich die eine lichtblockende Beschichtung in einen lichtdurchlässigen Bereich hinein erstreckt.
-
6 stellt eine Variante der in 5 gezeigten Ausführungsform mit einem mehrschichtigen Aufbau dar.
-
In 7 ist eine Ausführungsform mit einer in mehrere Abschnitte geteilten lichtblockenden Beschichtung gezeigt.
-
8 zeigt eine Vorrichtung mit einer in dessen Oberfläche integrierten Lichtquelle.
-
9 stellt einen Lichtleiter der Lichtquelle dar, der mit einem Montageelement in einem Schlitz fixiert ist.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung und der Figuren
-
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer linienförmigen Lichtquelle nach der Erfindung. Die linienförmige Lichtquelle 1, umfasst einen langgestreckten Lichtleiter 3 aus transparentem Material 5. Glas ist als transparentes Material unter anderem aufgrund seiner Langzeitstabilität besonders bevorzugt. Auch ist Glas sehr gut und haltbar mit reflektierenden und/oder spiegelnden und/oder anderweitig lichtblockenden Beschichtungen beschichtbar. Neben Glas kann aber auch Kunststoff als transparentes Material 8 verwendet werden. Allgemein, auch abhängig vom verwendeten Material und den Dimensionen des Lichtleiters 3 kann dieser flexibel oder starr sein. Der Lichtleiter kann geradlinig oder auch gebogen verbaut sein.
-
Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist der Lichtleiter 3 als Einzelleiter mit einem einzelnen lichtleitenden Element ausgeführt. Das an einem Ende 30 eingekoppelte Licht einer oder mehrerer Lichtquellen 11 wird entlang der Längsrichtung 7 des Lichtleiters 3 geführt. Bei dem dargestellten Beispiel sind nur an einem Ende 30 Leuchtelemente 11 vorgesehen. Es können ebenso aber auch an beiden Enden 30, 31 des Lichtleiters 3 Leuchtelemente 11 vorhanden sein.
-
Der Lichtleiter 3 der Variante gemäß 2 ist als Kern-Mantel-Leiter ausgebildet. Ein Mantel 6 umgibt dementsprechend den Kern mit dem transparenten Material 8. Die Materialien von Kern und Mantel unterscheiden sich hinsichtlich der Brechungsindizes. Dabei weist der Kern 5 allgemein, ohne Beschränkung auf das in 1 gezeigte Beispiel vorteilhaft einen höheren Brechungsindex als der Mantel auf, so dass eine Totalreflexion des geführten Lichts an der Grenzfläche von Kern und Mantel erfolgt. Damit nun das Licht nach und nach abgegeben wird, enthält das transparente Material 5 zumindest ein Streuelement 9. Das am Streuelement 9 gestreute Licht ändert durch die Streuung seine Richtung, so dass der Totalreflexionswinkel überschritten sein kann und das Licht dann durch die Mantelfläche 13 hindurchtritt.
-
Auf der Mantelfläche 13 des Lichtleiters 3 ist teil- oder abschnittsweise eine lichtblockende Beschichtung 15 aufgebracht. Die Beschichtung 15 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie durch den Mantel 6 hindurchtretende Lichtstrahlen zumindest teilweise reflektiert oder zurückstreut.
-
Die Beschichtung 15 kann auch spiegelnd ausgebildet sein, so dass sie Lichtstrahlen an der Mantelfläche 13 wie ein Spiegel reflektiert, also auch entsprechend glatt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die lichtblockende Beschichtung diffus reflektierend ausgebildet. Dazu kann die lichtblockende Beschichtung 15 beispielsweise eine mit Pigmenten versehene Lackschicht sein.
-
Die lichtblockende Beschichtung 15 ist weiterhin strukturiert, indem Teile der Mantelfläche 13 beschichtet, andere Teile der Mantelfläche unbeschichtet sind. Im Speziellen ist der Lichtleiter 3 an zumindest einem Abschnitt 16 der Mantelfläche 13 lichtdurchlässig, so dass das an den Streuelementen 9 gestreute und auf den lichtdurchlässigen Abschnitt 16 der Mantelfläche 13 treffende Licht aus dem Lichtleiter 3 austreten kann. Es ist aber auch eine andere Art der Strukturierung denkbar. Beispielsweise kann der lichtdurchlässige Abschnitt 16 auch mit der lichtblockenden Beschichtung 15 versehen sein, dort allerdings so, dass die Beschichtung 15 zumindest teildurchlässig für das aus dem Lichtleiter 3 austretende Licht ist, beispielsweise durch angepasste, reduzierte Schichtdicke der Beschichtung 15
-
Die lichtblockende Beschichtung 15 ist besonders bevorzugt als Metallbeschichtung ausgeführt oder umfasst eine Metallbeschichtung und ist dadurch lichtreflektierend. Ebenfalls denkbar ist der Einsatz einer dielektrischen Beschichtung, in Form eines spiegelnd wirkenden Interferenzschichtsystems. Auch können aber dielektrische Schichten mit einer Metallbeschichtung kombiniert werden, etwa, wenn ein bestimmter Farbeindruck im ausgeschalteten Zustand erzielt oder das abgestrahlte Lichtspektrum gegenüber der ursprünglichen Lichtfarbe der Lichtquellen 11 geändert werden soll.
-
3 zeigt Ausführungsbeispiele von Querschnitten durch Lichtleiter
3 einer erfindungsgemäßen Lichtquelle
1. Besonders bevorzugt ist der Lichtleiter
3 als Einzelleiter ausgebildet, setzt sich also aus einem einzelnen lichtleitenden Element zusammen. Bei der in Teilbild (a) dargestellten Ausführungsform liegen die Streuelemente
9 entlang eines sich in Längsrichtung des Lichtleiters erstreckenden linien- faden- oder faserförmigen lichtstreuenden Bereichs
17. Ein solcher Lichtleiter
3 kann hergestellt werden, indem eine Vorform aus zwei oder mehr Glasstäben gebildet wird. Dabei enthalten einer oder mehrere der Glasstäbe lichtstreuende Partikel. Die Partikel können dem Glas zugesetzt sein, oder auch aus Entmischung oder Phasentrennung im Glas bestehen und/oder aus dem Glas gebildet werden. Beim Ausziehen einer solchen Vorform wird dann ein Lichtleiter
3 erhalten, wobei aus einem Glasstab mit den lichtstreuenden Partikeln ein linienförmiger lichtstreuender Bereich gebildet wird. Die Herstellung und verschiedene Konfigurationen von Lichtleitern ist in der
DE 10 2012 208 810 A1 beschrieben, deren Inhalt diesbezüglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
-
Teilbild (b) zeigt eine Variante, in der mehrere linienförmige lichtstreuende Bereiche 17 im Lichtleitern 3 angeordnet sind. Die Anordnung kann, wie auch im dargestellten Beispiel regelmäßig sein. Hier liegen mehrere lichtstreuende linienförmige Bereiche 17 nebeneinander und können beispielsweise den Eindruck eines leuchtenden Bands erzeugen.
-
Auch Blasen können als Streuelemente im Glas dienen. Diese können mit geeigneten Verfahren auch gezielt, beispielsweise an bestimmten Positionen eingebracht werden. Wie auch andere Typen von Streuelementen, beispielsweise zwischen den Glasstäben eingelagerte Partikel oder Blasen können diese in geregelter Anordnung oder unregelmäßig verteilt im transparenten Material 8 vorhanden sein.
-
Bei dem in Teilbild (c) der 3 dargestellten Beispiel ist eine zufällige Verteilung von lichtstreuenden Elementen 9 im transparenten Material 8 des Lichtleiters 3 gegeben. Bei diesen lichtstreuenden Elementen kann es sich beispielsweise um Blasen oder auch Partikel, allgemein um lokalisierte Bereiche mit vom umgebenden Material abweichenden Brechungsindex handeln. Allgemein können lichtstreuende Elemente 9 als punkt- oder linienförmige Bereiche auch an der Grenzfläche zwischen Kern 5 und Mantel 6 vorhanden sein. Weiterhin weisen alle in 3 gezeigten Ausführungsbeispiele einen Mantel 6 auf. Es ist aber auch möglich in gleicher Weise einen mantellosen Lichtleiter 3 vorzusehen.
-
Auf der Mantel-, beziehungsweise Außenfläche 13 des Lichtleiters 3 ist eine lichtblockende Beschichtung 15, beispielsweise wie bereits erwähnt in Form einer Metallschicht oder einer Metallisierung abgeschieden. Die Beschichtung 15 kann auch als Farbschicht ausgebildet sein, oder eine Farbschicht umfassen. Die Beschichtung 15 bedeckt einen Sektor des Umfangs, so dass die Beschichtung 15 einen sich auf der Mantelfläche in axialer Richtung erstreckenden Streifen bildet. Der übrige, nicht von der Metallschicht bedeckte Sektor bildet einen lichtdurchlässigen Abschnitt 16 der Mantelfläche 13.
-
Das im transparenten Material 5 des Lichtleiters 3 geleitete Licht wird durch Totalreflexion geleitet. Dabei trifft es gelegentlich auf den lichtstreuenden linienförmigen Bereich 17. Dort wird die Richtung des Lichts durch Streuung an den lichtstreuenden Elementen 9 geändert, so dass diese zumindest teilweise nicht mehr die Bedingung der Totalreflexion erfüllt und das Licht durch die Mantelfläche 13 austreten kann. Dabei ist in einer typischen Einbausituation allerdings nur ein Abschnitt der Mantelfläche nutzbar, nämlich derjenige, welcher dem zu beleuchtenden Raum zugewandt ist. Der Lichtleiter 3 kann nun aber so eingebaut werden, dass der lichtdurchlässige Abschnitt 16 dem zu beleuchtenden Raum zugewandt ist. Licht, welches gegenüberliegend auf die Mantelfläche 13 trifft, kann dort nicht austreten, sondern wird an der lichtblockenden, beispielsweise spiegelnd oder diffus reflektierenden Beschichtung 15 zurückgeworfen, so dass es schließlich nach Durchqueren des Lichtleiters 3 wieder auf den lichtdurchlässigen Abschnitt 16 trifft und dort austreten kann.
-
4 zeigt im Querschnitt durch den Lichtleiter 3 eine Variante der Ausführungsform der 3. Bei dieser Variante ist der linienförmige lichtstreuende Bereich 17 exzentrisch angeordnet. Mit einer solchen Anordnung kann die Winkelverteilung des austretenden Lichts beeinflusst werden. Im Speziellen ist in einer Weiterbildung der Erfindung wie dargestellt vorgesehen, dass der linienförmige lichtstreuende Bereich 17 sich in Längsrichtung des Lichtleiters 3 im transparenten Material 5 erstreckt und von der Mitte 33 des Lichtleiters 3 aus zum dem lichtdurchlässigen Abschnitt 16 gegenüberliegenden Abschnitt 18 der Mantelfläche 13 hin versetzt ist. Der Abschnitt 18 ist der mit der lichtblockenden Beschichtung 15 versehene Abschnitt der Mantelfläche 13. Um zu verdeutlichen, wie die Positionierung des linienförmigen lichtstreuenden Bereichs 17 die Winkelverteilung beeinflusst, ist ein Lichtstrahl 25 eingezeichnet. Dieser geht vom linienförmigen lichtstreuenden Bereich 17 aus und trifft zunächst auf den mit der spiegelnd reflektierenden Beschichtung 15 versehenen Abschnitt 18 der Mantelfläche. Der linienförmige lichtstreuende Bereich 17 kann wie im dargestellten Beispiel im Fokus der als zylindrischer Hohlspiegel wirkenden Beschichtung 15 liegen, wodurch das Licht in Richtung mehr oder weniger parallel zur Verbindungslinie von Mitte 33 zur Position des linienförmigen lichtstreuenden Bereichs 17 zurückgeworfen und in Richtung auf den lichtdurchlässigen Bereich 16 gerichtet wird. Ebenso beeinflusst die Brechung an der Mantelfläche die räumliche Lichtabstrahlung. Auch hier führt eine Versetzung des linienförmigen lichtstreuenden Bereichs dazu, dass Lichtstrahlen bevorzugt in die Richtung entgegengesetzt zur Verschiebung des lichtstreuenden Bereichs gebrochen werden. Ein ähnlicher Effekt kann auch durch Verschiebung des lichtstreuenden Bereichs weg von der Beschichtung 15 erreicht werden. Allgemein zeigt dieses Beispiel, wie durch Kombination der Positionierung von lichtstreuenden Elementen und der lichtblockenden Beschichtung 15 die Lichtauskopplung beeinflusst werden kann. Ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist daher vorgesehen, dass der linienförmige lichtstreuende Bereich 17 so exzentrisch im Lichtleiter angeordnet ist, dass durch Brechung an der Mantelfläche 13 und/oder Reflexion an der lichtblockenden Beschichtung 15 das vom Lichtleiter 3 abgestrahlte Licht kollimiert wird. Die Kollimierung bedeutet dabei nicht, dass ausschließlich ein Parallelstrahl erzeugt wird, sondern allgemeiner, dass eine Konzentration der Lichtverteilung auf die durch die Mittenachse 33 und den linienförmigen Bereich 17 hindurchgehende Ebene 19 erfolgt.
-
In 5 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. Diese Variante basiert allgemein darauf, dass die lichtblockende Beschichtung 15 sich in den lichtdurchlässigen Abschnitt 16 der Mantelfläche 13 hinein erstreckt, und in diesem lichtdurchlässigen Abschnitt 16 so strukturiert ist, dass die lichtblockende Beschichtung 15 teildurchlässig für das Licht ist. Wiederum kann die Beschichtung 15 als metallische, spiegelnd reflektierende Schicht ausgebildet sein. Allgemein kann die Strukturierung zur Erzielung einer Teildurchlässigkeit im Bereich 16 derart sein, dass die Schichtdicke der Beschichtung 15 hinreichend gering ist, so dass ein Teil des Lichts die Beschichtung 15 durchdringen kann. Wie anhand von 5 zu erkennen ist, weist hier die Beschichtung 15 eine über den Umfang kontinuierlich abnehmende Schichtdicke auf. Dementsprechend muss keine scharfe Grenze zwischen dem lichtdurchlässigen Bereich 16 und dem Bereich, in dem die Beschichtung 15 opak ist, vorhanden sein.
-
Eine solche Beschichtung 15 kann in einfacher Weise hergestellt werden, indem diese mittels einer mehr oder weniger gerichteten Abscheidequelle auf der Mantelfläche 13 des Lichtleiters 3 aufgebracht wird. Als Beispiel sei das Aufsputtern oder Aufdampfen einer Metallschicht genannt.
-
Anders als in 5 dargestellt kann allgemein aber auch eine lichtblockende Beschichtung in zwei Schritten aufgetragen werden, so dass eine lichtblockende Beschichtung 15 dort erhalten wird, wo beiden Schichten vorhanden sind und wobei der lichtdurchlässigen Bereich 16 nur von einer dieser beiden Schichten bedeckt wird. Eine solche Variante ist in 6 gezeigt. Allgemein kann, wie auch bei dem in 6 gezeigten Beispiel die opake Beschichtung 15 einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Dabei können die Schichten gleichartig sein, oder sich auch hinsichtlich ihres Materials unterscheiden. Im gezeigten Beispiel ist die lichtblockende Beschichtung 15 zweischichtig. Beide Schichten 151, 152 können metallisch sein, so dass die lichtblockende Beschichtung 15 insgesamt eine Metallbeschichtung darstellt. In diesem Fall ist bei dem dargestellten Beispiel die innere Schicht 151 so dünn, dass sie für das an der lichtstreuenden Struktur 9 herausgestreute Licht teiltransparent ist.
-
Um eine Metallbeschichtung als lichtblockende Beschichtung 15 einsetzen zu können und auf diese Weise hinter dem Lichtleiter liegende Strukturen sicher zu verdecken, ist es allgemein von Vorteil, wenn die Schichtdicke der Metallbeschichtung mindestens 100 nm beträgt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Beschichtung 15 beispielsweise mit einer mindestens 100 Nanometer dicken Chrom-Schicht realisiert.
-
Weiterhin kann gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung eine mehrschichtige Beschichtung 15 eine innere, transparente Farbschicht und eine auf der Farbschicht aufgebrachte reflektierende Schicht umfassen. Die reflektierende Schicht kann wiederum eine Metallbeschichtung sein. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel wäre dementsprechend die Schicht 151 die innere Farbschicht und die Schicht 152 eine darauf aufgebrachte Metallbeschichtung. Mit einer solchen Kombination können beispielsweise ein farbig, spiegelnd reflektierender Eindruck geschaffen werden. Auf diese Weise kann etwa in Kombination mit einer gelben Farbschicht der Eindruck einer Gold-Leiste erhalten werden. Die Schichten 151, 152 können weiterhin auch, anders als in 6 dargestellt, an einer gemeinsamen Grenze enden und der lichtdurchlässige Bereich 16 dann insbesondere unbeschichtet sein.
-
7 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar. Bei dieser Ausführungsform ist die lichtblockende Beschichtung 15 in mehrere Abschnitte untergliedert. Insbesondere ist vorgesehen, dass die lichtblockende Beschichtung 15 wie dargestellt mehrere in Längsrichtung des Lichtleiters 3 beabstandete und voneinander getrennte Längsabschnitte 150 aufweist. Wie dargestellt können die Abstände zwischen den Längsabschnitten 150 auch variieren, um die Lichtabgabe steuern und das optische Erscheinungsbild anpassen zu können. Diese Abschnitte 150 können auch in sich, wie auch die Beschichtung 15, in sich strukturiert, beispielsweise gerastert, ausgeführt sein.
-
8 zeigt ein Objekt, beziehungsweise eine Vorrichtung 2 mit einer erfindungsgemäßen Lichtquelle 1. Allgemein, ohne Beschränkung auf die Darstellung der 8 weist die Vorrichtung eine Oberfläche 21 auf, entlang derer der Lichtleiter 3 der linienförmigen Lichtquelle 1 verläuft, wobei der lichtdurchlässige Abschnitt 16 der Mantelfläche 13 des Lichtleiters 3 so in Bezug auf die Oberfläche 21 angeordnet, beziehungsweise orientiert ist, dass das aus dem lichtdurchlässigen Abschnitt 16 austretendes Licht von der Oberfläche 21 der Vorrichtung 2 weg gestrahlt wird. Im Allgemeinen wird dazu die lichtblockende Beschichtung 15 zur Vorrichtung 2 hinweisend ausgerichtet.
-
Um den Lichtleiter 3 vor Beschädigungen zu schützen und auch, um diesen gut verankern zu können, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weiterhin vorgesehen, dass die Oberfläche 21 der Vorrichtung einen Schlitz 22 aufweist, in welchem der Lichtleiter 3 verläuft. Der Schlitz 22 kann wie dargestellt ein geschlossenes Profil aufweisen. Ebenso möglich ist aber auch, dass die Oberfläche 21 durch eine Platte gebildet wird, die durch den Schlitz durchbrochen wird, wobei der Lichtleiter 3 innenseitig in den Schlitz 22 eingesetzt oder hinter dem Schlitz 22 angeordnet ist. Jedenfalls verbirgt die lichtblockende Beschichtung 15 Strukturen im oder hinter dem Schlitz gelegene Strukturen, wie etwa dort hineingeratene Verschmutzungen oder Technik-Elemente der Vorrichtung.
-
Ist die lichtblockende Beschichtung als metallische, spiegelnd reflektierende Schicht ausgebildet, kann der in der Oberfläche 21 verbaute Lichtleiter 3 im ausgeschalteten Zustand ähnlich wie eine Metall-Leiste, wie beispielsweise eine Chromleiste erscheinen. Durch eine zusätzliche Farbschicht kann außerdem das Erscheinungsbild der Leiste angepasst werden, beispielsweise durch eine gelbe Farbschicht, mit der die Leiste golden erscheint, oder mit einer roten Farbschicht, welche dem Lichtleiter die Anmutung eines kupfernen Streifens gibt.
-
Die lichtblockende Beschichtung aber auch als pigmentierte Farb- oder Lackschicht ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Lichtleiter farblich an die Farbe der Oberfläche 21 angepasst sein. Beispielsweise könnte eine schwarze oder rote Lackschicht als lichtblockende Beschichtung 15 in eine schwarz oder rot gefärbte Oberfläche 21 eingesetzt sein. Allgemein kann eine solche lichtblockende Beschichtung auch Effektpigmente enthalten. Solche Pigmente können einen Metallic- oder einen Perlglanz-Effekt hervorrufen. Ebenso können auch Leuchtstoffe als Pigmente vorgesehen sein. Auch bei der oben genannten zusätzlich zu einer Metallschicht vorhandenen Farbschicht können Effektpigmente eingebettet sein.
-
Generell kann der Lichtleiter 3 mittels der Erfindung im ausgeschalteten Zustand optisch unauffällig gestaltet werden und sich in das ästhetische Design der Vorrichtung einpassen. Umgekehrt kann er aber auch bewusst optisch hervorgehoben sein, obschon der Lichtleiter im ausgeschalteten Zustand vorzugsweise nicht als Lichtleiter zu erkennen ist. Allgemein kann der Lichtleiter also im ausgeschalteten Zustand als Designelement und beim Einschalten der Lichtquelle als Anzeige, Konturbeleuchtung oder Orientierungshilfe dienen.
-
Um den Lichtleiter 3 der Lichtquelle einfach einsetzen zu können, ist gemäß einer Ausführungsform und anders als in der vereinfachenden Darstellung der 8 vorgesehen, dass der Lichtleiter 3 mit einem Montageprofil 27 im Schlitz 22 fixiert wird. Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt 9. Das Montageprofil 27 kann mit Rastelementen 28, 29 ausgestattet sein, mit welchen das Profil 27 im Schlitz 22 einerseits und der Lichtleiter 3 im Montageprofil 27 andererseits verankert wird. Als Montageprofil 27 eignet sich beispielsweise ein Kunststoffprofil. Durch die punktuelle Verrastung des Lichtleiters 3 ergeben sich im Allgemeinen auch entsprechende Zwischenräume 26 zwischen Lichtleiter 3 und Montageprofil 27. In diesen Zwischenräumen 26 können sich Verschmutzungen ansammeln. Durch die lichtblockende Beschichtung 15 wird verhindert, dass diese Verschmutzungen durch den Lichtleiter 3 hindurch sichtbar werden.
-
Bevorzugte Anwendungen der Lichtquelle und entsprechende Vorrichtungen sind Konturbeleuchtungen von Kraftfahrzeugen, sowohl außen, als auch im Innenraum. Hier können die Lichtquellen die Konturen von Armaturen, Armaturenbrettern, Sitzen, Karosseriesäulen, sowie von Scheinwerfern, Rücklichten, Kühlergrills und allgemein Karosserieteilen hervorheben. In Flugzeugen können die Lichtquellen allgemein als Sitzplatzbeleuchtungen und zur Markierung von Rettungswegen dienen. Reizvolle Anwendungen gibt es auch bei Haushalts- und Küchengeräten. Hier können solche Lichtquellen unter anderem dazu dienen, den Betriebszustand anzuzeigen, also etwa, ob die Maschine in Betrieb ist. Weiterhin können auch Möbel, Möbelteile oder Wohnungs-Innenräume, sowie auch im Innen- oder Außenbereich von Gebäuden mit den Lichtquellen als Beleuchtung oder Orientierungslicht ausgestattet werden.
-
Eine weitere Verwendung des erfindungsgemäßen Lichtleiters ist die Positionsbeleuchtung von Flugzeugen, Schiffen und/oder Zügen. Ebenfalls können Landebahnen für Luftfahrzeuge, beispielsweise Flugzeuge, Hubschrauber, Luftschiffe etc. mit der Lichtquelle beleuchtet werden. Wird die erfindungsgemäße Lichtquelle entlang der Landebahnen und/oder auch in deren Mitte angeordnet, wird eine linienförmige leuchtende Struktur erzeugt, welche die Lage der Landebahn bei Dunkelheit und/oder schlechten Sichtverhältnissen markiert. Die Beleuchtungsquelle kann das Licht in die Lichtleiter an wenigen zentralen Stellen einkoppeln, die sich bei der Ankopplung des Glaselements durch weitere Lichtleiter nicht einmal in unmittelbarer Nähe der Landebahn befinden müssen. Ebenso können Anlegestellen für Wasserfahrzeuge und deren Anlegestellen, z.B. Fährenterminals beleuchtet werden.
-
Eine weitere mögliche Anwendung der Lichtquelle ist die Beleuchtung und/oder Hintergrundbeleuchtung von Displays. Displays können Anzeigeeinrichtungen aller Art sein, bevorzugt aber Flachbildschirme, beispielsweise Computermonitore, Tablet-Computern, Flachbildfernseher und die Displays von Mobiltelefonen.
-
Weiterhin ist auch an Konturbeleuchtungen von medizinischen Einrichtungen und Geräten gedacht. So kann die linienförmige Lichtquelle dazu ausgebildet sein, mit Signalfarben Bereiche oder Zustände im medizinischen Bereich zu kennzeichnen. Eine Konturbeleuchtung etwa an einem Fenster oder einer Tür oder an einem Gerät selbst kann als Anwendungsbeispiel signalisieren, ob eine Röntgenquelle, ein Diagnosegerät oder Behandlungsgerät in Betrieb ist und/oder in welchem Betriebszustand es sich befindet. Bei Betrieb der Röntgenquelle kann die Lichtquelle 1 rotes Licht, bei ausgeschalteter Röntgenstrahlung grünes Licht abstrahlen oder auch ausgeschaltet bleiben.
-
Eine weitere Anwendung ist die Kennzeichnung steriler und nicht steriler Bereiche. Mit der Lichtquelle können solche Bereiche in Form von leuchtenden Umrandungen gekennzeichnet werden. Eine solche Kennzeichnung ist gut sichtbar und leicht zu erfassen, ohne die Umgebung stark beleuchten zu müssen. Dies kann etwa in abgedunkelten Operationssälen von Vorteil sein. Bezugszeichenliste
| 1 | Linienförmige Lichtquelle |
| 2 | Vorrichtung |
| 3 | Lichtleiter |
| 5 | Kern |
| 6 | Mantel |
| 7 | Längsrichtung des Lichtleiters 3 |
| 8 | Transparentes Material |
| 9 | Streuelement |
| 11 | Leuchtelement |
| 13 | Mantelfläche von 3 |
| 15 | lichtblockende Beschichtung |
| 16 | lichtdurchlässiger Abschnitt von 13 |
| 17 | linienförmiger lichtstreuender Bereich |
| 18 | Abschnitt von 13, gegenüberliegend zu 16 |
| | Ebene durch 17 und 33 |
| 20 | Steuerungsschaltung |
| 21 | Oberfläche von 2 |
| 22 | Schlitz, Aussparung in 21 |
| 25 | Lichtstrahl |
| 26 | Zwischenraum |
| 27 | Montageprofil |
| 28, 29 | Rastelement |
| 30, 31 | Enden des Lichtleiters 3 |
| 33 | Mitte von 3 |
| 150 | Längsabschnitt von 15 |
| 151, 152 | Schichten von 15 |
-
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
-
- DE 102015115265 [0003]
- DE 102012208810 A2 [0004]
- DE 102012208810 A1 [0037]
