DE202019100148U1

DE202019100148U1 - Fahrzeug-Lichtbaugruppe

Info

Publication number: DE202019100148U1
Application number: DE202019100148.8U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2019-01-12
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: CN209295012U; US20190219746A1; US10627553B2

Abstract

Fahrzeug-Lichtbaugruppe, gekennzeichnet durch:
ein Gehäuse;
eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Lichtquelle;
eine mit dem Gehäuse gekoppelte Linse, wobei die Linse eine erste Fläche und eine zweite Fläche definiert; und
ein optisches Gitter, das einstückig in zumindest einer aus der ersten und der zweiten Fläche definiert ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Lichtbaugruppen und insbesondere Fahrzeug-Lichtbaugruppen.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge beinhalten eine Vielfalt von Lichtbaugruppen, die rund um das Fahrzeug angeordnet ist. Herkömmliche Lichtbaugruppen bieten lediglich eine zweckdienliche Funktionalität. Dementsprechend können neue Lichtbaugruppen von Vorteil sein, die ästhetische Merkmale bieten.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Offenbarung schließt eine Fahrzeug-Lichtbaugruppe ein Gehäuse ein. Eine Lichtquelle ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Eine Linse ist mit dem Gehäuse gekoppelt. Die Linse definiert eine erste Fläche und eine zweite Fläche. Ein optisches Gitter ist einstückig in zumindest einer aus der ersten und der zweiten Fläche definiert.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Offenbarung schließt eine Fahrzeug-Scheinwerferbaugruppe ein Gehäuse ein. Eine Scheinwerfer-Lichtquelle ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Eine im Wesentlichen transparente Linse ist mit dem sich über die Lichtquelle erstreckenden Gehäuse gekoppelt. Die Linse definiert eine innere Fläche und eine äußere Fläche. Ein optisches Gitter schließt zumindest eines aus einem Beugungsgitter und einem holographischen Gitter ein, das in der inneren Fläche einstückig definiert ist.
Diese und andere Aspekte, Ziele und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden dem Fachmann nach Durchsicht der folgenden Beschreibung, Schutzansprüche und beiliegenden Zeichnungen erkenntlich und verständlich.
Figurenliste
Es folgt eine Beschreibung der Figuren in den beiliegenden Zeichnungen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, und bestimmte Merkmale sowie bestimmte Ansichten der Figuren können zugunsten der Klarheit und Prägnanz vergrößert oder schematisch gezeigt sein.

1A ist eine perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeugs gemäß zumindest einem Beispiel;
1B ist eine perspektivische Rückansicht des Fahrzeugs gemäß zumindest einem Beispiel;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Lichtbaugruppe entlang der Linie II aus 1A gemäß zumindest einem Beispiel;
3A ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIA aus 2 gemäß zumindest einem Beispiel;
3B ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIB aus 2 gemäß zumindest einem Beispiel;
3C ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts IIIC aus 2 gemäß einem Beispiel; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß zumindest einem Beispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Zusätzliche Merkmale und Vorteile des Gebrauchsmusters werden in der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegt und erschließen sich dem Fachmann aus der Beschreibung oder werden durch Praktizieren des in der folgenden Beschreibung beschriebenen Gebrauchsmusters in Verbindung mit den Patentansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Der hier verwendete Begriff „und/oder“ bedeutet, wenn er in einer Liste von zwei oder mehr Gegenständen verwendet wird, dass jeder der angeführten Gegenstände allein oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der angeführten Gegenstände eingesetzt werden kann. Wenn zum Beispiel eine Zusammensetzung so beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung A allein; B allein; C allein; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
In diesem Dokument werden Bezugsbegriffe wie zum Beispiel erste/r/s, zweite/r/s, obere/r/s und untere/r/s und dergleichen nur verwendet, um ein Objekt oder eine Handlung von einem anderen Objekt oder einer anderen Handlung zu unterscheiden, ohne dass notwendigerweise irgendeine derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Objekten oder Handlungen erforderlich oder impliziert ist.
Dem Fachmann und denjenigen, die die Offenbarung fertigen oder verwenden, werden Modifikationen der Offenbarung auffallen. Deshalb versteht es sich, dass die in den Zeichnungen gezeigten und zuvor beschriebenen Ausführungsformen lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und den Schutzumfang der Offenbarung, der durch die folgenden Patentansprüche und deren Auslegung gemäß den Grundsätzen des Patentrechts einschließlich der Äquivalenzdoktrin definiert ist, nicht einschränken sollen.
Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass der Aufbau der beschriebenen Offenbarung und anderer Komponenten nicht auf ein spezifisches Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Ausführungsformen der hier offenbarten Offenbarung können - sofern hier nicht anders beschrieben - aus einer breiten Auswahl von Materialien ausgebildet werden.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt“ (in all seinen Formen: koppeln, koppelnd, gekoppelt etc.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden zweier (elektrischer oder mechanischer) Bauteile miteinander. Ein derartiges Verbinden kann stationärer Natur oder beweglicher Natur sein. Ein derartiges Verbinden kann mit den beiden (elektrischen oder mechanischen) Bauteilen und beliebigen zusätzlichen Zwischengliedern erzielt werden, die miteinander oder mit den beiden Bauteilen einstückig als einzelner, einheitlicher Körper ausgebildet sind. Ein derartiges Verbinden kann - sofern nicht anders angegeben - permanenter Natur sein oder kann entfernbarer oder lösbarer Natur sein.
Der hier verwendete Begriff „etwa“ bedeutet, dass Mengen, Größen, Formulierungen, Parameter und andere Größen und Eigenschaften nicht exakt sind und nicht exakt sein müssen, sondern ungefähr und/oder nach Bedarf größer oder kleiner sein können, wodurch Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Abrundung, Messfehler und dergleichen sowie andere, dem Fachmann bekannte Faktoren Berücksichtigung finden. Wenn der Begriff „etwa“ zur Beschreibung eines Werts oder eines Endpunkts eines Bereichs verwendet wird, sollte die Offenbarung so verstanden werden, dass sie den diesbezüglichen spezifischen Wert oder Endpunkt einschließt. Unabhängig davon, ob ein numerischer Wert oder Endpunkt eines Bereichs in der Beschreibung mit „etwa“ versehen ist, soll der numerische Wert oder Endpunkt eines Bereichs zwei Ausführungsformen einschließen: eine, die durch „etwa“ modifiziert ist, und eine, die nicht durch „etwa“ modifiziert ist. Es versteht sich ferner, dass die Endpunkte jedes der Bereiche sowohl in Bezug auf den anderen Endpunkt als auch unabhängig vom anderen Endpunkt signifikant sind.
Die hier verwendeten Begriffe „wesentlich“, „im Wesentlichen“ und Varianten davon sollen zum Ausdruck bringen, dass ein beschriebenes Merkmal gleich oder ungefähr gleich einem Wert oder einer Beschreibung ist. Zum Beispiel soll eine „im Wesentlichen ebene“ Fläche eine Fläche angeben, die eben oder ungefähr eben ist. Darüber hinaus soll „im Wesentlichen“ angeben, dass zwei Werte gleich oder ungefähr gleich sind. In manchen Ausführungsformen kann „im Wesentlichen“ Werte innerhalb von etwa 10 % voneinander angeben.
Ebenso wichtig ist es zu beachten, dass der Aufbau und die Anordnung der Elemente der Offenbarung, die in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich veranschaulichend sind. Obwohl lediglich einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Neuerungen detailliert in dieser Offenbarung beschrieben werden, wird der Fachmann, der diese Offenbarung begutachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtung etc.), ohne erheblich von den neuen Grundsätzen und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig ausgebildet sein; die Bedienung der Schnittstellen kann umgekehrt oder auf andere Weise variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Glieder oder Verbindungselemente oder anderer Elemente des Systems können variiert werden, und die Natur oder Anzahl von Anpassungspositionen, die zwischen den Elementen bereitgestellt sind, kann variiert werden. Es sollte beachtet werden, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer breiten Vielfalt von Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Langlebigkeit verleihen, in einer beliebigen einer breiten Vielfalt von Farben, Oberflächenstruktur und Kombinationen aufgebaut sein können. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Schutzumfang der vorliegenden Neuerungen eingeschlossen sein. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Vernachlässigungen können an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer, beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Neuerungen abzuweichen.
Nun auf 1A-2 Bezug nehmend, wird ein Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 kann eine oder mehrere Lichtbaugruppen 14 einschließen, die um das Fahrzeug 10 angeordnet sind. Daher kann die Lichtbaugruppe 14 als Fahrzeug-Lichtbaugruppe 14 bezeichnet werden. Die Lichtbaugruppe 14 kann ein Gehäuse 18 und eine innerhalb des Gehäuses 18 angeordnete Lichtquelle 22 einschließen. Eine Linse 26 ist mit dem Gehäuse 18 gekoppelt. Die Linse 26 kann eine erste Fläche 30 und eine zweite Fläche 34 definieren. In den dargestellten Beispielen kann die erste Fläche 30 eine äußere Fläche sein, und die zweite Fläche 34 kann eine innere Fläche sein. Es versteht sich, dass in anderen Beispielen die erste Fläche 30 eine innere Fläche und die zweite Fläche 34 eine äußere Fläche sein kann. Ein optisches Gitter 38 kann einstückig in zumindest einer aus der ersten und zweiten Fläche 30, 34 definiert sein.
Nun auf 1A und 1B Bezug nehmend, ist das Fahrzeug 10 als Personenkraftwagen dargestellt, aber es versteht sich, dass das Fahrzeug 10 ein Lastkraftwagen, ein Van, ein Motorrad, ein Sport Utility Vehicle und/oder ein Crossover sein kann. Das Fahrzeug 10 schließt eine Vielzahl von Lichtbaugruppen 14 ein, die um das Fahrzeug 10 angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Lichtbaugruppe 14 ein Scheinwerfer 50, ein Rücklicht 54, eine Tagfahrleuchte, ein zentrales, höher angebrachtes Bremslicht, ein Innenlicht 58 und/oder andere Lichtbaugruppen 14 sein, die um das Fahrzeug 10 angeordnet sind.
Auf 2 Bezug nehmend, ist die Fahrzeug-Lichtbaugruppe 14 so gezeigt, dass das Gehäuse 18 und die Linse 26 mit dem Gehäuse 18 verbunden sind. Das Gehäuse 18 ist im Allgemeinen auf herkömmliche Weise an der Fahrzeugkarosserie fixiert, und/oder das Gehäuse 18 kann ein Bauteil der Karosserie des Fahrzeugs 10 sein. Das Gehäuse 18 kann aus einem Metall, Keramik, Polymer, Verbundmaterial und/oder Kombinationen daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Beispielen kann das Gehäuse 18 aus einem Polymermaterial bestehen. Das Polymermaterial des Gehäuses 18 kann aus einem Polyethylen geringer Dichte, einem Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Nylon, Teflon, thermoplastischen Polyurethanen, einem Polycarbonat, Silikon, anderen Polymermaterialien und/oder Kombinationen daraus bestehen. Das Gehäuse 18 kann ein oder mehrere (z.B. entweder einstückig definierte oder mechanisch damit gekoppelte) Befestigungsmerkmale einschließen, um das Gehäuse 18 mit der Karosserie des Fahrzeugs 10 zu koppeln.
Innerhalb des Gehäuses 18 und der äußeren Linse 28 sind die Lichtquelle 22, ein Spiegel 66 und eine innere Linse 70 angeordnet. Die Lichtquelle 22 kann eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs), Glühlampen, Halogenlampen, Projektionslichtquellen und/oder andere Licht-Beleuchtungsquellen einschließen. Der Spiegel 66 ist im Allgemeinen angeordnet, um von der Lichtquelle 22 ausgesendetes Licht vor das Fahrzeug 10 durch die innere Linse 70 und die Linse 26 zu reflektieren, um eine Fahrbahn zu beleuchten, die weitgehend vor dem Fahrzeug 10 liegt. Anders gesagt projiziert die Lichtquelle 22 Licht durch die zweite Fläche 34, durch die Linse 26 und durch die erste Fläche 30 in einen Außenbereich des Fahrzeugs 10. Die innere Linse 70 kann aus einem durchsichtigen, lichtdurchlässigen Polymermaterial gefertigt sein. Die Lichtbaugruppe 22 kann als Abblendlichtbaugruppe, Aufblendlichtbaugruppe oder Kombination aus Abblend- und Aufblendlichtbaugruppen konfiguriert sein. Zusätzlich dazu können das Gehäuse 18 und die Linse 26 eine Vielzahl von Lichtquellen 22 für mehrere Funktionen wie z. B. Scheinwerfer-Beleuchtung, Tagfahrleuchten, Blinker, Lichthupen und andere Lichtsignalfunktionen enthalten.
Gemäß verschiedenen Beispielen kann die Linse 26 aus einem Polymermaterial bestehen. Das Polymermaterial der Linse 26 kann aus einem Polyethylen geringer Dichte, einem Polyethylen hoher Dichte, Acryl, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Nylon, Teflon, thermoplastischen Polyurethanen, einem Polycarbonat, Silikon, anderen Polymermaterialien und/oder Kombinationen daraus bestehen. In manchen Beispielen kann die Linse 26 aus mehr als einem Material bestehen, sodass die Linse 26 aus Schichten aufgebaut ist oder auf andere Weise eine segmentierte Struktur hat. Zum Beispiel kann die Linse 26 eine oder mehrere Beschichtungen (z. B. Hartbeschichtungen, Antireflexionsbeschichtungen und/oder dekorative Beschichtungen) einschließen. Die Linse 26 kann durchsichtig, gefärbt, getönt oder auf andere Weise farbig sein, um ihr ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild zu verleihen. Gemäß verschiedenen Beispielen kann die Linse 26 aus einem optisch durchlässigen Polymermaterial bestehen. Zum Beispiel kann die Linse 26 im Wesentlichen durchlässig für die sichtbaren Wellenlängen von Licht sein (z. B. von etwa 400 nm bis etwa 700 nm). In solchen Beispielen kann die Linse 26 konfiguriert sein, um etwa 5 % oder mehr, etwa 10 % oder mehr, etwa 15 % oder mehr, etwa 20 % oder mehr, etwa 25 % oder mehr, etwa 30 % oder mehr, etwa 35 % oder mehr, etwa 40 % oder mehr, etwa 45 % oder mehr, etwa 50 % oder mehr, etwa 55 % oder mehr, etwa 60 % oder mehr, etwa 65 % oder mehr, etwa 70 % oder mehr, etwa 75 % oder mehr, etwa 80 % oder mehr, etwa 85 % oder mehr, etwa 90 % oder mehr, etwa 95 % oder mehr, oder etwa 99 % des Lichts des sichtbaren Wellenlängenbandes zu transmittieren.
Wie oben beschrieben, definiert die Linse 26 die erste Fläche 30 und die zweite Fläche 34. Die erste Fläche 30 kann eine außen liegende, äußere Fläche der Linse 26 sein, während die zweite Fläche 34 eine innen liegende oder innere Fläche der Linse 26 sein kann. Anders gesagt ist die zweite Fläche 34 der Linse 26 näher an der Lichtquelle 22 als die erste Fläche 30. Die erste und/oder zweite Fläche 30, 34 der Linse 26 kann/können flach oder gekrümmt sein. In manchen Beispielen können Teile der ersten und/oder der zweiten Fläche 30, 34 flach und andere Teile gekrümmt sein. Die erste und/oder zweite Fläche 30, 34 der Linse 26 kann/können die optischen Gitter 38 definieren. Wie nachstehend genauer beschrieben, können die optischen Gitter 38 Beugungsgitter, holographische Gitter oder Kombinationen daraus sein. Die optischen Gitter 38 können einstückig durch die erste und/oder zweite Fläche 30, 34 definiert sein. Die optischen Gitter 38 können selbst über die Form der optischen Gitter 38 ein oder mehrere Markenzeichen, Logos, Bilder, alphanumerischen Text oder Kombinationen daraus definieren.
Die optischen Gitter 38 können zumindest eines aus einem holographischen Gitter und einem Beugungsgitter sein. Gemäß verschiedenen Beispielen können eines oder mehrere der optischen Gitter 38 ein holographisches Gitter sein. Die Gitter 38 können ausgebildet werden, indem ein oder mehrere Merkmale definiert werden, die konfiguriert sind, um ein Interferenzmuster auszubilden. Die Merkmale des optischen Gitters 38 können Kanten, Veränderungen der Opazität, der Dichte oder des Oberflächenprofils sein. Umgebungslicht aus der Umgebung des Fahrzeugs 10 und/oder von der Lichtbaugruppe 14, das auf das optische Gitter 38 fällt, wird zu einem Lichtfeld gebeugt, das ein Projektionsbild 100 ausbildet. Das Projektionsbild 100 kann auch als Hologramm bekannt sein. Das Lichtfeld, welches das Projektionsbild 100 ausbildet, kann optische Tiefenstimuli wie z. B. Parallaxe und Perspektive aufweisen, die sich realistisch bei jeder Änderung der Relativposition des Beobachters (z. B. eines Insassen in einem Innenraum des Fahrzeugs 10) ändern. Da das Projektionsbild 100 eine Tiefe aufweist und sich bei Perspektivenänderung des Beobachters ändert, ist das Projektionsbild 100 ein Hologramm. Das Projektionsbild 100 kann so erscheinen, dass es über der Linse 26 „gleitet“ oder „schwebt“. In noch anderen Beispielen kann das Projektionsbild 100 so erscheinen, dass es innerhalb der Linse 26 eingeschlossen ist. Das Projektionsbild 100 kann eine Vielfalt von Konfigurationen annehmen, einschließlich von alphanumerischem Text, Symbolen (z. B. Fahrzeugmarke oder Modellsymbole, Sternmuster etc.) sowie Bildern, Firmenschriftzügen und/oder andere Markenzeichen.
Nun auf 3A und 3B Bezug nehmend, kann das optische Gitter 38 ein Beugungsgitter sein, das konfiguriert ist, um ein schimmerndes Muster zu erzeugen, wenn Licht darauf fällt. Daher kann das optische Gitter 38 als Beugungsgitter 38 bezeichnet werden. Das Beugungsgitter 38 kann sich auf einer flachen, beispielhaften Linse 26 befinden (3A), auf einer gekrümmten Ausführungsform der Linse 26 (3B), oder auf anderen Formen der Linse 26. Zum Beispiel kann das Beugungsgitter 38 konfiguriert sein, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen zu reflektieren. Das Beugungsgitter 38 kann eine Dicke 108 haben, die von etwa 250 nm bis etwa 1000 nm reicht. Die Dicke 108 des Beugungsgitters 38 sollte zum Beispiel gemäß einer Ausführungsform im Bereich von etwa 250 nm bis etwa 1000 nm gehalten sein, um sicherzustellen, dass die Teile der Linse 26, welche die Beugungsgitter 38 einschließen, aufgrund der Lichtbeugung bei Beleuchtung mit direktem Umgebungslicht ein edelsteinähnliches Erscheinungsbild aufweisen, während sie auch bei nicht direkter Umgebungsbeleuchtung einen minimalen Effekt auf die optische Durchsichtigkeit der Linse 26 haben. Die Dicke 108 des Beugungsgitters 38 kann von etwa 390 nm bis 700 nm reichen. In anderen Beispielen reicht die Dicke 108 der Beugungsgitter 38 von etwa 500 nm bis etwa 750 nm. Wie in 3A in beispielhafter Form dargestellt, kann das Beugungsgitter 38 eine Sägezahn- oder Dreiecksform haben. In drei Dimensionen können diese Gitter 38 mit einer Stufen- oder Sägezahnform ohne Winkelmerkmale, einer Pyramidenform oder einer Kombination aus Stufen- und Pyramidenformen erscheinen. Andere Formen des Beugungsgitters 38 schließen hügelförmige Merkmale (z. B. sinusförmige oder gewölbte Merkmale) ein. Das Beugungsgitter 38 kann auch Teilbereiche mit einer Kombination aus dreieckigen und hügelförmigen Merkmalen einschließen. Allgemeiner gesagt sollten die Formen des Gitters 38 so gestaltet sein, dass ein effektiver Blaze-Winkel θ_B von zumindest 15 Grad für einen oder mehrere Teilabschnitte jedes Gitters, jedes Zahns oder jeder Furche des Beugungsgitters 38 vorhanden ist. Der Blaze-Winkel θ_B ist der Winkel zwischen der Stufennormalen (d. h. der Richtung normal auf jede Stufe oder jeden Zahn des Gitters 38) und einer Richtung 112 normal auf die erste und/oder zweite, das Beugungsgitter 38 aufweisende Fläche 30, 34.
Im Allgemeinen ist der Blaze-Winkel θ_B optimiert, um die Effizienz für die Wellenlänge(n) des einfallenden Lichts zu maximieren, die typisches Umgebungssonnenlicht sein können, um sicherzustellen, dass die maximale optische Leistung auf eine oder mehrere Beugungsordnungen konzentriert ist, während die restliche Leistung in anderen Ordnungen minimiert wird (z. B. der nullten Ordnung, die das Umgebungslicht selbst abbildet). Ein Vorteil dessen, dass die Beugungsgitter 38 auf ebenen Teilbereichen oder Aspekten der ersten und/oder der zweiten Fläche 30, 34 der Linse 26 situiert sind, besteht darin, dass ein konstanter Blaze-Winkel θ_B und ein konstanter Gitterlinienabstand 116 dazu führen, dass gleichmäßig reflektiertes und gebeugtes Licht vom Beugungsgitter 38 erzeugt wird.
Das Beugungsgitter 38 der Linse 26 kann durch einen oder mehrere Gitterlinienabstände 116 (in der Standardnomenklatur der Beugungsgitter auch als d bekannt) gekennzeichnet sein. In den meisten Aspekten der Linse 26 ist der Gitterlinienabstand 116 des Beugungsgitters 38 zwischen etwa 50 nm und etwa 5 Mikrometer gehalten. Im Allgemeinen ist die maximale Wellenlänge, die ein bestimmtes Beugungsgitter 38 beugen kann, etwa gleich dem doppelten Gitterlinienabstand 116. Daher kann ein Beugungsgitter 38 mit dem Gitterlinienabstand 116, der zwischen etwa 50 nm und etwa 5 Mikrometer gehalten ist, Licht in einem optischen Bereich von 100 nm bis etwa 10 Mikrometer brechen. In einem konkreten Beispiel ist der Gitterlinienabstand 116 des Beugungsgitters 38 von etwa 150 nm bis etwa 400 nm gehalten, was sicherstellt, dass das Beugungsgitter 38 Licht in einem optischen Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm effizient beugen kann, was grob das sichtbare Spektrum abdeckt.
Einfallendes Licht 120 (üblicherweise Umgebungssonnenlicht) mit einem Einfallswinkel α trifft auf ein sägezahnförmiges Beugungsgitter 38 mit einer Dicke 108, einem Gitterlinienabstand 116 und einem Blaze-Winkel θ_B . Insbesondere wird ein Teil des einfallenden Lichts 120 (vorzugsweise ein kleiner Teil), der in einem Einfallswinkel α auf das Beugungsgitter 38 trifft, als reflektiertes Licht 120r im selben Winkel α reflektiert, und der restliche Teil des einfallenden Lichts 120 wird bei bestimmten Wellenlängen, die dem gebeugten Licht 120_n , 120_n+1 etc. entsprechen, in entsprechenden Beugungswinkeln β_n , β_n+1 etc. gebeugt. Das reflektierte Licht 102r gibt die nullte Ordnung (d. h. n = 0) an, und das gebeugte Licht 120n, 120_n+1 , 120_n+2 gibt die n-te Beugungsordnung gemäß Standardterminologie für Beugungsgitter an, wobei n eine ganze Zahl ist, die bestimmten Wellenlängen des reflektierten oder gebeugten Lichts entspricht.
Nun auf 3C Bezug nehmend, ist ein Beispiel des Beugungsgitters 38 in einer Querschnittsform dargestellt, bei dem variierende Gitterlinienabstände zum Einsatz kommen (das z. B. einen Satz von Gitterlinienabständen einschließt), die in schimmernden Beispielen des optischen Gitters 38 zum Einsatz kommen können. Im dargestellten Beispiel kann das Beugungsgitter 38 zwei oder mehr Sätze von Zähnen oder Furchen haben, die jeweils einen bestimmten Gitterlinienabstand 116 haben, der Licht in eindeutigen oder unterschiedlichen Beugungsordnungen erzeugen kann. Wie gezeigt, ist das Gitter 38 mit drei Gitterlinienabständen konfiguriert: Gitterlinienabstand 116A, Gitterlinienabstand 116B und Gitterlinienabstand 116C. Ein Satz von Zähnen des Beugungsgitters 38 mit einem Gitterlinienabstand 116A kann gebeugtes Licht 120_n und 120_n+1 erzeugen, ein anderer Satz von Zähnen mit einem Gitterlinienabstand 116B kann gebeugtes Licht 120_n+2 und 120_n+3 erzeugen, und ein dritter Satz von Zähnen mit einem Gitterlinienabstand 116C kann gebeugtes Licht 120_n+4 und 120_n+5 erzeugen; all dies aus demselben, einfallenden Licht 120. Infolgedessen kann das Beugungsgitter 38, ob es nun auf der ersten oder der zweiten Fläche 30, 34 (2) der Linse 26 zum Einsatz kommt, vorteilhafterweise edelsteinähnliche Effekte mit stark variierenden Wellenlängen innerhalb verschiedener Regionen der Linse 26 erzeugen. Zum Beispiel können die oben in Verbindung mit der Form der optischen Gitter 38 beschriebenen Markenzeichen, Logos etc. mit einem schimmernden Erscheinungsbild erzeugt werden.
In manchen Aspekten schließt das Beugungsgitter 38 einen variierenden Gitterlinienabstand ein, der zwischen zwei bis 10 diskreten Werten oder noch bevorzugter zwischen zwei bis fünf diskreten Werten über das Beugungsgitter 38 variiert. Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Beugungsgitter 38 mit variierenden Gitterlinienabständen in einem oder mehreren Teilbereichen der ersten und/oder zweiten Fläche 30, 34 der Linse 26 zum Einsatz kommen, und ein oder mehrere Beugungsgitter 38 mit konstantem Gitterabstand kommen in anderen Teilbereichen der ersten und/oder zweiten Fläche 30, 34 der Linse 26 zum Einsatz, um interessante, edelsteinähnliche Erscheinungseffekte zu bewirken, die von der Linse 26 unter Einsatz der Gitter 38 erzeugt werden. In einem weiteren Beispiel schließt das Beugungsgitter 38 einen variierenden Gitterlinienabstand ein, der sich zwischen einer beliebigen Anzahl von Werten ändert, die nur durch die Gesamtlänge des Gitters 38 eingeschränkt ist und/oder durch die Bearbeitungsfähigkeiten, eine derartige Feinabstufung durch genaue Steuerung der Abmessungen der Gussform zu entwickeln. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Vielzahl von Beugungsgittern 38 in einer beabstandeten Konfiguration über die erste und/oder zweite Fläche 30, 34 der Linse 26 angeordnet sein. In einem derartigen Beispiel kann die Vielzahl von Beugungsgittern 38 denselben oder einen anderen Gitterlinienabstand haben. In noch einem weiteren Beispiel können das/die Beugungsgitter 38 im Wesentlichen die erste und/oder zweite Fläche 30, 34 der Linse 26 bedecken. In Beispielen, in denen Beugungsgitter 38 auf der zweiten Fläche 34 vorhanden sind, kann die auf der zweiten Fläche 34 stattfindende Beugung der Linse 26 eine ästhetisch ansprechende „Tiefe“ verleihen.
Nun auf 4 Bezug nehmend, wird ein Verfahren 130 zur Herstellung der Lichtbaugruppe 14 dargestellt. Das Verfahren 120 kann mit einem Schritt 134 des Ausbildens des Gehäuses 18 beginnen. In Beispielen, in denen das Gehäuse 18 aus einem Polymermaterial besteht, kann der Schritt 134 aus dem Ausbilden des Polymergehäuses 18 bestehen. Das Gehäuse 18 kann durch Spritzgießen, Formpressen, Spritzpressen, Blasformen, Extrusion, maschinelle Bearbeitung und/oder andere auf dem Gebiet der Technik bekannte Techniken ausgebildet werden.
Als Nächstes kann ein Schritt 138 des Spritzgießens eines im Wesentlichen transparenten Polymers in eine Gussform, die ein optisches Gittermerkmal definiert, durchgeführt werden. Die Gussform kann aus einem Metall wie z. B Stahl, Eisen, Aluminium, anderen Metallen und Legierungen davon bestehen. Die Gussform kann einen Hohlraum definieren, der im Allgemeinen die Form der Linse 26 hat. Das im Wesentlichen transparente Polymer kann ein beliebiges der zuvor im Zusammenhang mit der Linse 26 beschriebenen Materialien sein. Das optische Gittermerkmal kann eine Vielzahl von Furchen oder Merkmalen sein, die konfiguriert ist, um eine Prägung im Polymer zu bewirken, um das optische Gitter 38 auszubilden. Das optische Gittermerkmal kann optische Details im Nanometerbereich einschließen und gleichzeitig eine hochwertige Oberflächenqualität beibehalten. Ein solches optisches Gittermerkmal kann unter Verwendung eines kurzpulsigen Femtosekundenlasers ausgebildet werden. Kurzpulsige Femtosekundenlaser können Laser einschließen, die gepulste Infrarotstrahlung emittieren (z. B. Licht mit einer Wellenlänge von etwa 700 nm bis etwa 2700 nm) und/oder ultraviolettes Licht (z. B. Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 nm oder weniger) mit einer schnellen Wiederholrate (z. B. 150 × 10^-15 s schnell) emittieren. Ein derartiger Laser kann sehr hohe Spitzenleistungen bei „niedriger“ Energie pro Puls ermöglichen, um eine kleinere Laser-Spotgröße zu erreichen. Der Laser trägt jeweils kleine Mengen von Material ab, um das optische Gittermerkmal auszubilden. Die Verwendung eines solchen Lasers kann insofern von Vorteil sein, als sie ermöglicht, die Gussform kalt ohne Druckaufwand abzutragen, was bedeutet, dass praktisch keine Wärmeeinflusszone und wenige bis gar keine Grate entstehen. Bei diesem Lasertyp können bis zu 100 nm dünne Merkmale mit einer Gauß-, Quadrat- oder Dreiecksform in die Gussform gefräst werden, um das optische Gittermerkmal zu bewirken. Unter Verwendung eines derartigen Lasers kann das optische Gittermerkmal mit einem geritzten holographischen oder gleichmäßig beabstandeten holographischen (sinusförmigen) Beugungsgitter auf die Gussform gefräst oder geätzt werden. In einem konkreten Beispiel kann das optische Gittermerkmal ein geritztes oder holographisches Gitter von etwa 400 nm bis etwa 800 nm haben. Diese Beabstandung bricht weißes Licht in das gesamte sichtbare Lichtspektrum auf. Daher kann das optische Gittermerkmal der Gussform als holographisches Gitter ausgebildet sein, oder das optische Gittermerkmal der Gussform kann als Beugungsgitter ausgebildet sein.
Während des Verfahrens 130 und/oder während des Schritts 138 kann ein Schritt des Erhitzens der Gussform nahe dem optischen Gittermerkmal durchgeführt werden. Herkömmliche Kunststoffe verfügen möglicherweise nicht über die erforderliche Viskosität, um die winzigen Details des optischen Gittermerkmals zu füllen, das mittels Laser in die Gussform eingearbeitet wird. Die meisten Polymere, die in eine Kaltspritzgussform eingespritzt werden, verfestigen sich, bevor sie die winzigen Details des optischen Gittermerkmals vollständig füllen. Um die Viskosität des Polymermaterials niedrig genug zu halten, um das optische Gittermerkmal zu füllen, kann das optische Gittermerkmal erhitzt werden. Das optische Gittermerkmal kann unter Verwendung von Widerstand, Dampf, heißem Öl, Induktion oder anderen Verfahren erhitzt werden, die dazu fähig sind, die Gussform nahe dem optischen Gittermerkmal zu erhitzen.
Als Nächstes wird ein Schritt 142 des Verfestigens des Polymers im optischen Gittermerkmal durchgeführt, um die Linse 26 auszubilden, die das optische Gitter 38 auf einer Fläche definiert. Wenn das Polymermaterial innerhalb der Gussform abkühlt, verfestigt es sich und bildet die Linse 26 aus. Anders gesagt, weil der Hohlraum der Gussform die allgemeine Form der Linse 26 hat, nimmt das Polymermaterial die Form der Linse 26 an, wenn sich das Material innerhalb der Gussform verfestigt. Der Teil des Polymermaterials, der sich innerhalb der Furchen oder Merkmale des optischen Gittermerkmals befindet, verfestigt sich zur Form des optischen Gittermerkmals und bildet das optische Gitter 38 aus. Daher wird das optische Gitter einstückig durch die Linse 26 definiert.
Gemäß verschiedenen Beispielen kann ein Schritt des Ausbildens des optischen Gitters 38 als Markenzeichen durchgeführt werden. Es versteht sich, dass der Schritt zusätzlich oder alternativ zu jedem der zuvor genannten Schritte (z. B. Schritt 142) durchgeführt werden kann. Beispielhafte Markenzeichen des optischen Gitters 38 können als alphanumerischer Text, Symbole, Bilder, Firmenschriftzüge und/oder andere Markenzeichen ausgebildet sein. Ein derartiges Merkmal kann insofern von Vorteil sein, als es nicht nur ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild (z. B. ein Funkeln und/oder das Projektionsbild) erzeugt, sondern auch Informationen übertragen kann (z. B. den Hersteller und/oder das Modell des Fahrzeugs 10).
Als Nächstes wird ein Schritt 146 des Koppelns 26 der Linse mit dem Gehäuse 18 durchgeführt. Die Linse 26 kann durch eine Vielfalt von Techniken einschließlich Vibrationsschweißen, Verschmelzen, mechanischer Kopplung und/oder anderer Techniken mit dem Gehäuse 18 haftverbunden, gekoppelt oder auf andere Weise an dieses angehaftet werden. Ferner kann, bevor oder nachdem die Linse 26 mit dem Gehäuse 18 gekoppelt wird, ein Schritt des Einbauens einer beispielhaften Scheinwerferlichtquelle 22 in das Gehäuse 18 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 22 in den Spiegel 66 eingebaut werden.
Es versteht sich, dass jeder der Schritte des Verfahrens 130 in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden kann, obwohl eine bestimmte Reihenfolge beschrieben ist. Ferner können einer oder mehrere Schritte vernachlässigt oder später durchgeführt werden, ohne von den hier bereitgestellten Lehren abzuweichen.
Die Verwendung der vorliegenden Offenbarung kann eine Vielfalt von Vorteilen bieten. Erstens kann die Verwendung der Beugungsbeispiele der optischen Gitter 38 ermöglichen, dass die Linse 26 weißes Licht wie ein Prisma aufspaltet, es in einen glitzernden, farbigen Regenbogen zerstreut und der Lichtbaugruppe 14 ein Schimmern verleiht. Zweitens können viele Erscheinungsbilder und einzigartige Bildanimationen bereitgestellt werden, indem das geformte Projektionsbild 100 geändert wird, das durch das optische Gitter 38 und/oder dem Tönen der Linse 26 ausgebildet wird. Ein derartiges Merkmal ermöglicht es, dass die Linse 26 einzigartige Erscheinungsbilder überträgt, die auf den ersten Blick versteckt erscheinen und dann bei näherer Betrachtung glitzern und/oder das Projektionsbild 100 ausbilden. Drittens kann die Verwendung holographischer Gitterbeispiele des optischen Gitters 38 die Verwendung herkömmlicher Technologien wie z. B. holographischer Folie verringern, die signifikante zusätzliche Kosten verursachen und die Durchsichtigkeit der Linse 26 verringern können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen schließt eine Fahrzeug-Lichtbaugruppe ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Lichtquelle und eine mit dem Gehäuse gekoppelte Linse ein. Die Linse definiert eine erste Fläche und eine zweite Fläche. Ein optisches Gitter ist einstückig in zumindest einer aus der ersten und der zweiten Fläche definiert. Ausführungsformen der Fahrzeug-Lichtbaugruppe können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale einschließen:

• die Linse ist im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht;
• die erste Fläche ist eine äußere Fläche und die zweite Fläche ist eine innere Fläche;
• das optische Gitter ist einstückig in der zweiten Fläche definiert;
• das optische Gitter ist einstückig in der ersten Fläche definiert;
• das optische Gitter ist zumindest eines aus einem holographischen Gitter und einem Beugungsgitter;
• das optische Gitter ist durch ein holographisches Gitter gekennzeichnet;
• das optische Gitter ist durch ein Beugungsgitter gekennzeichnet; und/oder
• die Lichtquelle ist eine Scheinwerfer-Lichtquelle.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen schließt ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeug-Lichtbaugruppe die folgenden Schritte ein: Ausbilden eines Gehäuses; Spritzgießen eines im Wesentlichen transparenten Polymers in eine Gussform, die ein optisches Gittermerkmal definiert; Verfestigen des Polymers im optischen Gittermerkmal, um eine Linse auszubilden, die auf einer Fläche ein optisches Gitter definiert; und Koppeln der Linse mit dem Gehäuse. Ausführungsformen des Verfahrens können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale einschließen:

• Ausbilden des optischen Gittermerkmals der Gussform als Beugungsgitter;
• Ausbilden des optischen Gittermerkmals unter Verwendung eines Femtosekundenlasers;
• Ausbilden des optischen Gitters als Markenzeichen; und/oder
• Erhitzen der Gussform nahe dem optischen Gittermerkmal.

Dem Fachmann und denjenigen, die die Offenbarung fertigen oder verwenden, werden Modifikationen der Offenbarung auffallen. Deshalb versteht es sich, dass die in den Zeichnungen gezeigten und zuvor beschriebenen Ausführungsformen lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und den Schutzumfang der Offenbarung, der durch die folgenden Patentansprüche und deren Auslegung gemäß den Grundsätzen des Patentrechts einschließlich der Äquivalenzdoktrin definiert ist, nicht einschränken sollen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt“ (in all seinen Formen: koppeln, koppelnd, gekoppelt etc.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden zweier (elektrischer oder mechanischer) Bauteile miteinander. Ein derartiges Verbinden kann stationärer Natur oder beweglicher Natur sein. Ein derartiges Verbinden kann mit den beiden (elektrischen oder mechanischen) Bauteilen und beliebigen zusätzlichen Zwischengliedern erzielt werden, die miteinander oder mit den beiden Bauteilen einstückig als einzelner, einheitlicher Körper ausgebildet sind. Ein derartiges Verbinden kann - sofern nicht anders angegeben - permanenter Natur sein oder kann entfernbarer oder lösbarer Natur sein.
Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird eine Fahrzeug-Lichtanordnung bereitgestellt, mit einem Gehäuse; einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Lichtquelle; einer mit dem Gehäuse gekoppelten Linse, wobei die Linse eine erste Fläche und eine zweite Fläche definiert; sowie einem optischen Gitter, das einstückig in zumindest einer aus der ersten und der zweiten Fläche definiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Linse im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Fläche eine äußere Fläche und die zweite Fläche eine innere Fläche.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Gitter einstückig in der zweiten Fläche definiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Gitter einstückig in der ersten Fläche definiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Gitter zumindest eines aus einem holographischen Gitter und einem Beugungsgitter.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Gitter durch ein holographisches Gitter gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das holographische Gitter konfiguriert, um ein Projektionsbild zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optische Gitter ein Beugungsgitter.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Lichtquelle eine Scheinwerfer-Lichtquelle.
Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird eine Fahrzeug-Scheinwerferbaugruppe bereitgestellt, mit einem Gehäuse; einer Scheinwerfer-Lichtquelle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; einer im Wesentlichen transparenten Linse, die mit dem sich über die Lichtquelle erstreckenden Gehäuse gekoppelt ist, wobei die Linse eine innere Fläche und eine äußere Fläche definiert; sowie einem optischen Gitter, das durch zumindest eines aus einem Beugungsgitter und einem holographischen Gitter gekennzeichnet ist, das einstückig in der inneren Fläche definiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die im Wesentlichen transparente Linse ein Polycarbonat.
Gemäß einer Ausführungsform definiert das optische Gitter ein Markenzeichen.

Claims

Fahrzeug-Lichtbaugruppe, gekennzeichnet durch: ein Gehäuse; eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Lichtquelle; eine mit dem Gehäuse gekoppelte Linse, wobei die Linse eine erste Fläche und eine zweite Fläche definiert; und ein optisches Gitter, das einstückig in zumindest einer aus der ersten und der zweiten Fläche definiert ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Linse im Wesentlichen transparent für sichtbares Licht ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die erste Fläche eine äußere Fläche und die zweite Fläche eine innere Fläche ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das optische Gitter einstückig in der zweiten Fläche definiert ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das optische Gitter einstückig in der ersten Fläche definiert ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das optische Gitter zumindest eines aus einem holographischen Gitter und einem Beugungsgitter ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das optische Gitter durch ein holographisches Gitter gekennzeichnet ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach Anspruch 6, wobei das optische Gitter durch ein Beugungsgitter gekennzeichnet ist.
Fahrzeug-Lichtbaugruppe nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Lichtquelle eine Scheinwerfer-Lichtquelle ist.