DE202021104561U1

DE202021104561U1 - Flachbauende Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE202021104561U1
Application number: DE202021104561.2U
Authority: DE
Original assignee: Gemeinnuetzige Kimw Forschungs GmbH; Gemeinnuetzige Kimw Forschungs-Gmbh; Boe La Siebdrucktechnik GmbH
Current assignee: Gemeinnuetzige Kimw Forschungs GmbH; Gemeinnuetzige Kimw Forschungs-Gmbh; Boe La Siebdrucktechnik GmbH
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2031-08-26

Abstract

Flachbauende Beleuchtungseinrichtung mit einer Decklage (2), mit zumindest einem folienartigen Lichtleiter (3, 3.1), mit Mitteln zur Lichtleitung (10, 10.1) von in den Lichtleiter (3, 3.1) eingekoppeltem Licht, mit Mitteln zum Lichtlenken zum Zwecke des Auskoppelns von Licht aus einer Flachseite des Lichtleiters (3, 3.1) und mit zumindest einer Lichtquelle (13), angeordnet zum Einkoppeln von Licht in eine Stirnfläche (15) des Lichtleiters (3, 3.1), dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Lichtleitung an der Lichtaustrittsseite und/oder an seiner der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters (3, 3.1) eine stoffschüssig mit dem Lichtleiter verbundene Lichtleitbeschichtung (10, 10.1) aus einem transparentem oder transluzentem Material vorgesehen ist, das eine geringere optische Dichte hat als das Material des Lichtleiters (3, 3.1), und dass als Mittel zur Lichtlenkung an der der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtleiters lichtreflektierende Streuzentren (11) in denjenigen Flächenbereichen angeordnet sind, die einem Flächenbereich an der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters (3, 3.1) gegenüber liegen, aus dem bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (1) Licht austritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung mit einer Decklage, mit zumindest einem folienartigen Lichtleiter, mit Mitteln zur Lichtleitung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht, mit Mitteln zum Lichtlenken zum Zwecke des Auskoppelns von Licht aus einer Flachseite des Lichtleiters und mit zumindest einer Lichtquelle, angeordnet zum Einkoppeln von Licht in eine Stirnfläche des Lichtleiters.
Bei derartigen flachbauenden Beleuchtungseinrichtungen kann es sich beispielsweise um selbsttragende oder in eine Verkleidung integrierte Hinweisschilder ebenso handeln, wie beispielsweise um Displays von Schalt- und/oder Bedieneinrichtungen, Hintergrundbeleuchtungen von Dekorations- und/oder Zierblenden, Ambientebeleuchtungseinrichtungen oder dergleichen. Die Decklage ist transparent oder transluzent und ist durch die Auskoppelseite des Lichtleiters bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung hinterleuchtet. Die Decklage, beispielsweise als Dekorfolie ausgeführt, ist an ihrer zum Lichtleiter weisenden Seite mit derjenigen Grafik bedruckt, die nutzer- bzw. sichtseitig in Erscheinung treten soll. Derartige flachbauende Beleuchtungseinrichtungen können auch als Flächenleuchten verwendet werden. Dann ist die Decklage typischerweise nicht bedruckt.
Von Besonderheit bei derartigen flachbauenden Beleuchtungseinrichtungen ist, dass von einer Lichtquelle Licht über eine Stirnseite in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Der Lichtleiter selbst ist folienartig ausgelegt, d.h.: dieser weist nur eine geringe Materialstärke auf. Seine flächige Erstreckung ist um ein Vielfaches größer als seine Materialstärke. Aus diesem Grunde kann ein solcher Lichtleiter als folienartig angesprochen werden. Die Materialstärken derartiger Folienleiter können beispielsweise 500 µm betragen. Eingesetzt werden auch Lichtleiter mit deutlich größerer Materialstärke.
Eine solche flachbauende Beleuchtungseinrichtung ist aus WO 2011/095504 A1 bekannt. Diese vorbekannte flachbauende Beleuchtungseinrichtung ist eine Leuchtanzeigeanordnung. Der Lichtleiter dieser Beleuchtungseinrichtung ist an seinen beiden Flachseiten zur Lichtlenkung innerhalb des Lichtleiters und somit zur Vermeidung einer unerwünschten Lichtauskopplung mit Spiegelschichten ausgerüstet. Auf der Sichtseite ist die Spiegelschicht in demjenigen Flächenbereich unterbrochen und durch ein Motiv ersetzt, welches bei einem Betrieb dieser Beleuchtungseinrichtung in Erscheinung treten soll. Als Lichtquelle dient bei dieser Beleuchtungseinrichtung eine LED-Lichtquelle, die mittels Klemmstegen an vorbestimmten Positionen an eine Schmalseite des Lichtleiters angeschlossen ist. Die Lichtabgabe erfolgt von der LED-Lichtquelle in die benachbarte Stirnfläche des Lichtleiters. Aufgrund der Spiegelschichten verbleibt das eingekoppelte Licht innerhalb des Lichtleiters. Zum Auskoppeln von Licht in dem Bereich des zu hinterleuchtenden Motivs ist an der dem Motiv gegenüberliegenden Seite ein Reflektionsraster in der Spielgelschicht vorgesehen. Das Reflektionsraster bewirkt, dass darauf auftreffendes Licht diffus reflektiert wird und somit auch in Querrichtung zur Lichtleitrichtung im Lichtleiter. Infolge dessen tritt Licht durch das Motiv an der Lichtauskoppelseite der Leuchtanzeigeanordnung aus. Das Motiv ist daher hinterleuchtet, obwohl das Licht seitlich in den Lichtleiter eingekoppelt worden ist.
Bekannt ist auch, dass zum Auskoppeln von Licht aus einem solchen Lichtleiter in das Material des Lichtleiters ein Streumitteladditiv fein verteilt angeordnet ist, wie dieses in DE 20 2018 003 184 U1 beschrieben ist. Nachteilig bei derartigen Lichtleitern ist, dass das Streumitteladditiv während der Herstellung der Kunststoffmasse, aus der der Lichtleiter hergestellt ist, beigemengt ist. Daher ist eine Auskopplung von Licht nur beschränkt auf gewisse Flächenbereiche nicht möglich. Aufgrund des Streumitteladditivs ist zudem eine Helligkeitsabnahme bereits auf relativ kurzer Strecke ausgehend von der Lichtquelle visuell wahrnehmbar.
Ausgehend von dem vorstehend diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung, sei es als Leuchtanzeige oder als Leuchte dergestalt weiterzubilden, dass nicht nur eine auf bestimmte Flächenbereiche beschränkte Lichtauskopplung möglich ist, sondern auch die An- und Verwendungsmöglichkeiten durch ein weiteres Feld an Gestaltungsmöglichkeit vergrößert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße flachbauende Beleuchtungseinrichtung, bei der als Mittel zur Lichtleitung an der Lichtaustrittsseite und/oder an seiner der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters eine stoffschlüssig mit dem Lichtleiter verbundene Lichtleitbeschichtung aus einem transparentem oder transluzentem Material vorgesehen ist, das eine geringere optische Dichte hat als das Material des Lichtleiters, und dass als Mittel zur Lichtlenkung an der der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtleiters Licht reflektierende Streuzentren in denjenigen Flächenbereichen angeordnet sind, die einem Flächenbereich an der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters gegenüber liegen, aus dem bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung Licht austritt.
Bei dieser Beleuchtungseinrichtung werden als Mittel zur Lichtlenkung Lichtleitbeschichtungen verwendet, die stoffschlüssig mit dem Lichtleiter verbunden sind. Eine solche Lichtleitbeschichtung findet sich an derjenigen Seite des Lichtleiters, an der dieser stoffschlüssig mit anderen Materialien verbunden werden soll. Dieser stoffschlüssige Verbund erfolgt sodann unter Zwischenschaltung der Lichtleitbeschichtung. Bei diesen anderen Materialien kann es sich beispielsweise um Farbe, Kunststoffspritzgießmasse oder dergleichen handeln. Bei einer Ausgestaltung, bei der nur einseitig an den Lichtleiter ein anderes Material, beispielsweise ein Trägersubstrat, eine Dekorfolie oder dergleichen stoffschlüssig angeschlossen werden soll, wird eine Lichtleitbeschichtung nur an dieser Seite des Lichtleiters benötigt. Bei einer Ausgestaltung, bei der der Lichtleiter beidseitig stoffschlüssig beschichtet werden soll, beispielsweise auf der einen Seite mit einem Trägersubstrat durch Hinterspritzen und auf der anderen Seite mit einer Dekorfolie oder einer Bedruckung, ist der Lichtleiter an seinen beiden Flachseiten mit einer solchen Lichtleitbeschichtung ausgerüstet. Bei diesen Lichtleitbeschichtungen handelt es sich um optische Beschichtungen. Diese Beschichtungen weisen eine optische Dichte auf, die geringer ist als die optische Dichte des Materials des Lichtleiters. Der Unterschied in der optischen Dichte einer solchen Lichtleitbeschichtung gegenüber der optischen Dichte des Lichtleiters ist typischerweise um einen Wert von zumindest 0,05 geringer als diejenige des Lichtleiters. Aufgetragen werden kann eine solche Beschichtung auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise im Wege eines Druckverfahrens, eines Tauchverfahrens oder letztendlich mit jedem weiteren Auftragsverfahren, mit dem sich eine Lichtleitbeschichtung flächig auf einer Flachseite des Lichtleiters auftragen lässt, wie etwa durch Lackieren. Aufgrund der typischerweise deutlich geringeren optischen Dichte der Lichtleitbeschichtung gegenüber derjenigen des Lichtleiters wird das in eine Stirnfläche des Lichtleiters eingekoppelte Licht, welches aufgrund der Einkopplung in die Stirnseite mit geringem Winkel an die Grenzfläche zwischen Lichtleiter und Lichtleitbeschichtung gelangt, totalreflektiert. Ausgenutzt wird hierbei auch die folienartige Auslegung des Lichtleiters mit einer typischerweise nur geringen Dicke von etwa nur etlichen 100 µm, beispielsweise 300 µm bis 700 µm. Auf diese Weise verbleibt das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht in diesem. Von besonderem Vorteil bei derartigen Lichtleitbeschichtungen ist, dass diese transparent oder transluzent sind, sodass eine solche Lichtleitbeschichtung das äußere Erscheinungsbild des Lichtleiters anders als bei Vorsehen einer metallisierten Spiegelschicht, sollte dieser sichtseitig erkennbar sein, nicht beeinträchtigt. Aus diesem Grunde ist es auch ohne Weiteres möglich, eine solche Beleuchtungseinrichtung so auszulegen, dass Licht aus beiden Flachseiten, insgesamt oder in bestimmten Flächenbereichen, ausgekoppelt wird. Die Beleuchtungseinrichtung ist dann in zwei Richtungen wirkend konzipiert.
Zum Auskoppeln von Licht dienen lichtreflektierende Streuzentren, die auf der Oberfläche des Lichtleiters in denjenigen Flächenbereichen angeordnet sind, die denjenigen Flächenbereichen gegenüberliegen, aus dem oder aus denen Licht ausgekoppelt werden soll. Bei diesen lichtreflektierenden Streuzentren kann es sich beispielsweise um Farbpunkte, typischerweise nach Art eines Rasters angeordnet, handeln. Vorteilhaft ist, dass über die Wahl der Farbe der Farbpunkte auch Einfluss auf die Farbe des ausgekoppelten Lichtes genommen werden kann. Soll beispielsweise weißes Licht ausgekoppelt werden, wird man weiße Farbpunkte aus Streuzentren verwenden. Zur Beeinflussung der Lichtfarbe des an den Streuzentren reflektierten Lichtes können diese - insgesamt oder auch nur von einer Teilmenge derselben - auch als Farbpunkte mit einer Farbe ausgeführt sein, mit der das darauf auftretende Licht beeinflusst werden soll. Somit kann auf diese Weise auch der von der flachbauenden Beleuchtungseinrichtung abgegebene Farbton an spezifizierte Vorgaben angepasst werden. Die Streuzentren werden auf der Oberfläche des Lichtleiters, typischerweise durch einen Druckprozess, aufgebracht, bevor diese Seite des Lichtleiters mit der Lichtleitbeschichtung beschichtet wird. An jedem Streuzentrum ist die ansonsten bei dem Lichtleiter an seiner Flachseite eintretenden Totalreflektion aufgehoben. Auf ein solches Streuzentrum auftreffendes Licht wird an diesem diffus reflektiert, sodass dieses zumindest anteilig an der einem solchen Streuzentrum gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters ausgekoppelt wird. Bei einer Beleuchtungseinrichtung, bei der ein solcher Lichtleiter zweiseitig Licht abgibt, liegen die in bestimmten Flächenbereichen vorgesehenen Streuzentren in jeweils versetzt zueinander angeordneten Flächenbereichen oder die Rasterung der einzelnen Streuzentren an beiden Flachseiten des Lichtleiters sind versetzt zueinander.
Die Geometrie der Streuzentren in ihrer flächigen Erstreckung auf dem Lichtleiter wird man in vielen Fällen mit kreisrund wählen. Durchaus kann die diesbezügliche Erstreckung der Streuzentren auch eine andere Geometrie aufweisen, auch solche Formen, die eine Vorzugsrichtung haben, wie beispielsweise eine ovale Form. Die Langachse einer solchen Streuzentrengeometrie kann dann in Lichtleitrichtung ausgerichtet sein.
Die Sichtseite der Beleuchtungseinrichtung ist durch eine Decklage gebildet. Diese ist typischerweise als Dekor- bzw. Designfolie ausgelegt. Zum Darstellen einer Grafik, eines Symbols, eines Motivs oder dergleichen kann dieses auf die zu dem zumindest einen Lichtleiter weisende Rückseite der Decklage beispielsweise durch Siebdruck aufgebracht werden. Das durch die Beleuchtungseinrichtung Darzustellende ist dann durch die Decklage geschützt. Selbstverständlich kann auch die Vorderseite der Decklage, also beispielweise der Dekor- bzw. Designfolie mit einer Grafik, einem Symbol, einem Motiv oder dergleichen versehen sein. Die Decklage kann auch beidseitig bedruckt sein, wobei bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung die auf der Rückseite und der Vorderseite aufgebrachten Darstellungen sich ergänzen. Die diesbezüglichen Designmöglichkeiten sind quasi unbegrenzt.
Der eine oder die mehreren Lichtleiter sind in Bezug auf die zu hinterleuchtenden Symbole, Grafiken oder dergleichen hinsichtlich ihrer Größe und/oder ihrer Geometrie entsprechend ausgelegt und werden auf der Rückseite der Decklage montiert, beispielsweise durch einen Klebeprozess. Die vorstehenden Ausführungen lassen deutlich werden, dass der Herstellungsprozess der optischen Baugruppe einer solchen Beleuchtungseinrichtung mit einfachen Schritten realisierbar ist.
Die Sichtseite der Decklage kann zum Schutz vor chemischen und/oder mechanischen Einflüssen mit einer Schutzbeschichtung, beispielsweise einem Schutzlack, beschichtet sein.
Eine Lichtquelle oder Lichtquelleneinheit kann in an sich bekannter Weise seitlich an die Baugruppe aus Dekorlage und dem oder den Lichtleitern angeklemmt werden. Bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die eine oder die mehreren Lichtquellen in den Aufbau der optischen Baugruppe integriert sind. Dies bedeutet, dass die zumindest eine Lichtquelle ebenso wie der zumindest eine Lichtleiter auf der Rückseite der Decklage angeordnet ist. Die bei einer solchen Ausgestaltung auf der Decklage befindliche Lichtquelle befindet sich dann mit ihrer Lichtabgabeseite in der Ebene des Lichtleiters. Die Anbindung der Lichtquelle oder Lichtquelleneinheit an die Decklage hat zum Vorteil, dass dann die Lichtquelle, da mit der Dekorlage verbunden, inhärenter Teil der Beleuchtungseinrichtung ist. Dieses hat zum Vorteil, dass bei einem Einsatz einer derartigen Beleuchtungseinrichtung in einer vibrierenden Umgebung die Raumlage der Lichtquelle zum Lichtleiter unverändert bleibt und Vibrationen auch keinen Einfluss auf den elektrischen Anschluss und damit den Betrieb der Lichtquelle, typischerweise einer LED oder einer LED-Anordnung hat. Zudem sind Klappergeräusche, wie diese mitunter bei an den Lichtleiter aufgesteckten Lichtquellen vorkommen, vermieden. Die Integration der zumindest einen Lichtquelle in die optische Baugruppe reduziert auch den Raumbedarf, sodass derartige Beleuchtungseinrichtungen besonders kleinbauend ausgelegt werden können. Die Integration der Lichtquelle in die optische Baugruppe trägt ebenfalls nicht zu einer Erhöhung der Dicke einer solchen flachbauenden Beleuchtungseinrichtung bei.
Als elektrische Kontaktflächen dienen vorzugsweise auf die Rückseite der Dekorlage aufgedruckte elektrische Leiter. Diese elektrischen Leiter umfassen die Kontaktflächen zum Anschließen einer Lichtquelle oder einer Lichtquelleneinheit ebenso wie Kontaktflächen zum elektrischen Anschließen der Beleuchtungseinrichtung an eine Spannungsquelle. Durchaus können auch kapazitive Kontaktflächen zum Bereitstellen einer sogenannten Touch-Funktionalität ausgebildet werden. Die Lichtabgabeseite einer solchen Beleuchtungseinrichtung kann dann auch als Eingabeterminal genutzt werden. Es versteht sich, dass derartige Kontaktflächen an eine entsprechende Steuereinrichtung angeschlossen sind. Auch das Aufdrucken anderer elektrischer bzw. elektronischer Komponenten ist möglich.
Die Decklage der flachbauenden Beleuchtungseinrichtung kann auch durch eine entsprechende Beschichtung des Lichtleiters bzw. seiner Lichtleitbeschichtung vorgenommen werden. Dieses gilt sowohl für das Darzustellende, wie beispielsweise das Symbol, eine Grafik, ein Motiv oder dergleichen als auch für die vorzugsweise aufgedruckten elektrischen Leiter. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Lichtquelle oder die Lichtquelleneinheit dann vorzugsweise an dem Lichtleiter befestigt. Eine transparente oder transluzente Schutzbeschichtung, beispielsweise realisiert durch einen Schutzlack, schützt die vorbeschriebene Bedruckung des Lichtleiters und bildet bei einer solchen Ausgestaltung die Decklage.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verfügt ein solcher Lichtleiter über eine Lichtquellenaussparung, in die eine oder mehrere Lichtquellen, beispielsweise eine oder mehrere LEDs, eingesetzt sind. Die Lichtquellen sind dann durch den diese zumindest teilweise einfassenden Lichtleiter geschützt. Vorteilhaft ist, wenn eine solche Lichtquellenaussparung umfänglich von dem Lichtleiter eingefasst ist. Ein solcher Lichtleiter kann durchaus mehrere Lichtquellenaussparungen aufweisen. Beispielsweise können bei einem recht langen Lichtleiter Lichtquellenaussparungen an den beiden in Längserstreckung des Lichtleiters gegenüberliegenden Randbereich vorgesehen sein. Bei einem ringförmigen Lichtleiter können in eine Lichtquellenaussparung eine oder mehrere Lichtquellen eingesetzt sein, um Licht in Umfangsrichtung in beide Richtungen abzugeben und damit in den Lichtleiter einzukoppeln.
Die Auslegung des Lichtleiters mit einer Lichtquellenaufnahme erlaubt ein Hinterspritzen der Decklage mit einem Kunststoffmaterial zum Ausbilden eines Trägersubstrates. In vielen Fällen wird bei einer solchen Beleuchtungseinrichtung gewünscht, dass diese aus Folien bestehende Baugruppe auf einem steifen oder steiferen Träger angeordnet ist. Sind der oder die Lichtquellen in einer solchen Lichtquellenausnehmung angeordnet, kann bzw. können diese vor dem Hinterspritzen mit einer transparenten oder transluzenten Masse vergossen werden. Dieses schützt zum einen die Lichtquellen vor der für das Hinterspritzen verwendeten Kunststoffmasse. Der Verguss der zumindest einen Lichtquelle in einer solchen Lichtquellenaussparung kann zum anderen auch die Einkopplung des von einer solchen Lichtquelle abgegebenen Lichtes in eine Stirnseite des Lichtleiters verbessern. Die optische Dichte der Vergussmasse ist vorzugsweise geringer als die optische Dichte des Lichtleiters. Dann wird das mitunter etwas diffus in der Vergussmasse durch die Lichtquelle eingekoppelte Licht beim Einkoppeln in den Lichtleiter zum Lot hin und somit in Lichtleitrichtung gebrochen. Dies unterstützt das durch die seitliche Lichteinkopplung Gewünschte, namentlich dass die eingekoppelten Lichtstrahlen zum Bewirken einer Totalreflektion nur mit einem geringen Winkel an die Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter und der Lichtleitbeschichtung auftreffen. Durchaus möglich ist es auch, zwischen der Lichtquelle oder einer Lichtquellenanordnung und der Stirnfläche optische Mittel einzubauen, durch die in die Stirnseite des Lichtleiters paralleles oder quasi paralleles Licht eingekoppelt wird.
Zur Kompensation der nachlassenden Lichtintensität an der Lichtabgabeseite mit der Entfernung von der Lichtquelle ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, bei dem eine Helligkeitsabnahme über die Erstreckung der darzustellenden Grafik in Lichtleitrichtung nicht wahrnehmbar sein soll, dass der Durchmesser der Streuzentren an der Oberfläche des Lichtleiters mit entsprechend größer werdendem Abstand von der Lichtquelle in Lichtleitrichtung zunimmt. Der Mittelpunktsabstand der Streuzentren voneinander bleibt konstant. Durch diese Maßnahme reduziert sich somit auch der Abstand der Streuzentren voneinander in Lichtleitrichtung. Dadurch wird pro Flächeneinheit mehr diffuses Licht innerhalb des Lichtleiters erzeugt.
Bei der flachbauenden Beleuchtungseinrichtung handelt es sich um einen zumindest eine beschichtete Folien aufweisenden Schichtkörper. Dieser kann, muss jedoch keine ebene Erstreckung aufweisen. Dieser Schichtkörper kann ebenso gut gekrümmt oder eine dreidimensional konturiert sein.
Wenn die Beleuchtungseinrichtung ein Trägersubstrat aufweisen soll, kann dieses, wie bereits vorstehend beschrieben, durch Hinterspritzen der optischen Baugruppe bereitgestellt werden. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Trägersubstrat transparent ist und die Decklage bildet. Möglich ist auch, dass ein solchermaßen konzipiertes Trägersubstrat sich zwischen der Decklage, wenn als Folie ausgeführt, und dem einen oder den mehreren Lichtleitern befindet.
Die Einsatzmöglichkeiten einer solchermaßen konzipierten flachbauenden Beleuchtungseinrichtung sind zahlreich. Diese reichen von der Ausbildung einer Flächenleuchte oder einer Leuchte mit ein oder mehreren flächenartigen Lichtaustrittsflächen über die Möglichkeit der Etablierung von Anzeigen, wie Hinweisschilder bis zu einer Verwendung in Schalt- und/oder Bedieneinrichtungen, wie beispielsweise Schalter zum Anzeigen der möglichen Schaltstellungen. Diese Aufzählung ist nicht beschränkend, sondern beispielhaft zu verstehen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: Einen Querschnitt durch eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung konzipiert als Leuchtanzeige,
2: eine Draufsicht auf die Beleuchtungseinrichtung der 1, dargestellt ohne hinterspritztem Trägersubstrat,
3: eine Schnittdarstellung der 2 entlang der Schnittlinie A - B,
4: die flachbauende Beleuchtungseinrichtung der 1 mit hinterspritztem Trägersubstrat in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie A - B der 2 und
5: die flachbauende Beleuchtungseinrichtung der 1 mit hinterspritztem Trägersubstrat in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie C - D der 2.

Eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst eine transluzente Dekorfolie 2 als Decklage. Bei der Dekorfolie 2 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine thermoplastische Polycarbonatfolie. Diese weist eine Materialstärke von 500 µm auf.
Die Dekorfolie 2 ist rückseitig mit zwei Lichtleitern 3, 3.1 kaschiert. Bei den Lichtleitern 3, 3.1 handelt es sich um Polymethylmethacrylat-Folien, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Stärke von etwa 500 µm haben. Die Rückseite der Dekorfolie 2 ist vor ihrer Kaschierung mit den Lichtleitern 3, 3.1 bedruckt worden. Die diesbezügliche Auftragsschicht ist in den Figuren mit den Bezugszeichen 4 kenntlich gemacht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Auftragsschicht 4 im Wege eines Siebdruckes aufgebracht worden. Bei der Auftragsschicht handelt es sich um eine Farbschicht. Diese ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schwarz und damit opak. Mit der Auftragsschicht 4 werden Symbole 5, 5.1 auf der Rückseite der Dekorfolie 2 aufgebracht. Es versteht sich, dass anstelle der Symbole 5, 5.1 auch Motive, Grafiken oder dergleichen vorgesehen sein können. Auf die Auftragsschicht 4 oder in durch den Siebdruck freigehaltenen Flächen sind elektrische Leiterbahnen gedruckt worden. Diese umfassen Lichtquellenkontakte 6 zum Anschließen einer Lichtquelle, Anschlusskontakte 7 zum elektrischen Kontaktieren der Beleuchtungseinrichtung 1 und Leiterbahnen 8 zum Verbinden der Anschlusskontakte 7 mit den Lichtquellenkontakten 6 (s. 2). Die optische Baugruppe der Beleuchtungseinrichtung 1 umfasst die Dekorfolie 2 und die auf der Schicht 4 befindlichen Lichtleiter 3, 3.1. Zum Ausbilden eines Trägersubstrates 9 ist die optische Baugruppe hinterspritzt. Bei dem für die Ausbildung des Trägersubstrates 9 verwendeten Kunststoff kann es sich um Polycarbonat oder auch einen ABS-Kunststoff handeln. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde ein ABS-Kunststoff verwendet. Es versteht sich, dass anstelle eines ABS-Kunststoffes auch jedes andere Material oder eine Materialkombination möglich ist, die sich zur Ausbildung eines solchen Trägersubstrates eignet. Das Trägersubstrat 9 dient zum Aussteifen der optischen Baugruppe. Das Trägersubstrat 9 kann Halte- und/oder Befestigungsorgane aufweisen, um die flachbauende Beleuchtungseinrichtung 1 zu befestigen. Das Trägersubstrat 9 kann auch eine größere Erstreckung aufweisen als die optische Baugruppe.
Die Lichtauskopplung aus der Beleuchtungseinrichtung 1 ist mit einem Blockpfeil kenntlich gemacht.
Nachfolgend ist der Lichtleiter 3 beschrieben. Der Lichtleiter 3.1 ist identisch aufgebaut, weshalb diese Ausführungen ebenfalls für den Lichtleiter 3.1 gelten. Der Lichtleiter 3 trägt an seinen beiden Flachseiten jeweils eine Lichtleitbeschichtung 10, 10.1. Bei dieser Lichtleitbeschichtung 10, 10.1 handelt es sich um eine transparente Beschichtung aus einem Kunststoff mit einer optischen Dichte, die zumindest um einen Wert von 0,05 geringer ist als die optische Dichte des Lichtleiters 3. Der Lichtleiter 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels hat eine optische Dichte von etwa 1,49. Die optische Dichte der Lichtleitbeschichtungen 10, 10.1 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 1,32. Aufgrund dieses Unterschiedes in der optischen Dichte (0,17) ist der Grenzwinkel zwischen in eine Stirnseite in den Lichtleiter 3 eingekoppelten Lichtes so bemessen, dass dieses eingekoppelte Licht mit geringem Winkel auf die Grenzfläche des Lichtleiters 3 trifft und infolge der daran befindlichen Lichtleitbeschichtung 10, 10.1 mit deutlich geringerer optischen Dichte daran totalreflektiert wird. Auf diese Weise verbleibt das in den Lichtleiter 3 stirnseitig eingekoppelte Licht in diesem. Auf diese Weise kann darin eingekoppeltes Licht auch mit größerem Abstand von der Lichtquelle aus einer Flachseite ausgekoppelt werden, ohne dass die Lichtintensität gegenüber einer Auskopplung mit geringerem Abstand zur Lichtquelle erkennbar abgenommen hat. Von besonderem Vorteil ist, dass im Unterschied zum Stand der Technik die Lichtleitbeschichtung 10, 10.1 nicht opak, sondern transparent ausgestaltet ist. Eine transluzente Ausgestaltung ist ebenfalls möglich. Damit ist ein solcher Lichtleiter 3 universal einsetzbar, ohne dass in besonderer Weise auf opake Spiegelschichten, wie dieses beim Stand der Technik der Fall ist, Rücksicht genommen werden müsste. Dieses gilt vor allem für die Lichtauskoppelseite des Lichtleiters 3. An dieser Seite kann an jeder beliebigen Stelle Licht ausgekoppelt werden, ohne dass die auf dieser Seite des Lichtleiters 3 befindliche Lichtleitbeschichtung 10.1 hierfür in besonderer Weise vorbereitet sein müsste.
Die Lichtleitbeschichtung kann auch aus einem anderen Material als Kunststoff hergestellt sein, solange dieses den vorbeschriebenen optischen Voraussetzungen genügt. Als Materialien sind diesbezüglich beispielsweise SiO₂- oder MgF-Beschichtungen möglich.
Zum Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter 3 dienen Streuzentren 11. Bei den Streuzentren 11 des dargestellten Ausführungsbeispiels handelt es sich um weiße Farbpunkte, aufgebracht im Wege eines Siebdruckverfahrens, bevor die Lichtleitbeschichtung 10 aufgetragen worden ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine an sich bekannte Siebdruckfarbe handeln, die auch für andere Folienhinterspritztechniken eingesetzt wird. Die Streuzentren 11 befinden sich auf der Außenseite desjenigen Flächenbereiches des Lichtleiters 3, der demjenigen Flächenbereich gegenüberliegt, aus dem Licht ausgekoppelt werden soll. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel soll mit dem Lichtleiter 3 das Symbol 5 hinterleuchtet werden. Damit stellt dieser, zu der Dekorfolie 2 weisende Flächenbereich des Lichtleiters 3 denjenigen Flächenbereich dar, aus dem Licht ausgekoppelt werden soll. Um eine über die Fläche des Symbols 5 gleichmäßige Hinterleuchtung zu gewährleisten, ist derjenige Bereich, in dem sich die Streuzentren 11 befinden, etwas größer gewählt als die Größe des Symbols 5. Die Streuzentren 11 selbst sind nach Art eines Rasters auf die diesbezügliche Außenseite des Lichtleiters 3 aufgetragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Raster so gewählt, dass die Streuzentrenmittelpunkte äquidistant zueinander angeordnet sind, und zwar sowohl in Querrichtung des Lichtleiters (s. 1) als auch in Längsrichtung des Lichtleiters (s. 3).
An den Streuzentren 11 ist die ansonsten durch die Lichtleitbeschichtung 10 bereitgestellte Totalreflektion unterbrochen, sodass das auf die Streuzentren 11 auftreffende Licht diffus an diesen reflektiert wird. Über die Größe der Streuzentren 11, d.h. ihr Durchmesser auf der Oberfläche des Lichtleiters 3, ist die Lichtmenge einrichtbar, die an der gegenüberliegenden Seite zum Hinterleuchten des Symbols 5 ausgekoppelt werden soll. Da die Lichtleitbeschichtung 10.1 auf der gegenüberliegenden Flachseite des Lichtleiters 3 über die gesamte Fläche transparent ist, wird der Bereich der Lichtauskopplung allein durch die Lage der Streuzentren 11 und deren Anordnung auf der gegenüberliegenden Flachseite des Lichtleiters 3 bestimmt.
2 zeigt eine Draufsicht auf die optische Baugruppe der Beleuchtungseinrichtung 1 mit der Dekorfolie 2, ihrer rückseitig aufgebrachten Auftragsschicht 4, in die die elektrischen Leiter 6, 7, 8 integriert sind. Diese liegen von der Rückseite der Dekorfolie 2 wegweisend frei. Die Lichtleiter 3, 3.1 sind beispielsweise durch Kleben auf die Rückseite der Dekorfolie 2 aufkaschiert. Durchaus möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei der der Kleber die Funktion der zur Dekorfolie 2 weisenden Lichtleitbeschichtung bildet. Dann ist dessen optische Dichte entsprechend geringer als diejenige des Lichtleiters 3.
Die Lichtleiter 3, 3.1 verfügen jeweils über eine Lichtquellenaussparung 12, 12.1. Auch diesbezüglich sind die Lichtleiter 3, 3.1 identisch aufgebaut. Die nachfolgenden Ausführungen zu dem Lichtleiter 3 gelten somit ebenfalls für den Lichtleiter 3.1. Die Lichtquellenaussparung 12 dient zum Anordnen einer oder mehrere LEDs. Im letzten Fall sind diese zu einer LED-Lichtquellenanordnung zusammengefasst. Angeschlossen wird eine solche Lichtquelle an den beiden in der Lichtquellenaussparung 12 vorhandenen Lichtquellenkontakten 6.
3 zeigt in einem Längsschnitt den Lichtleiter 3 mit seinen beiden Lichtleitbeschichtungen 10, 10.1 auf der Rückseite der Dekorfolie 2 in einem Längsschnitt (Schnittlinie A - B der 2). Die LED-Lichtquelle, eingesetzt in die Lichtquellenaussparung 12, ist in dieser Figur mit dem Bezugszeichen 13 kenntlich gemacht. Diese ist an die Lichtquellenkontakte 6 elektrisch angeschlossen. Über die Leiterbahn 8 ist jeder Lichtquellenkontakt 6 an einen Anschlusskontakt 7 geführt. Diese befinden sich im Randbereich der Dekorfolie 2 und liegen oberflächlich frei, sind mithin nicht von dem Trägersubstrat 9 bedeckt.
4 zeigt die flachbauende Beleuchtungseinrichtung 1 in einem Längsschnitt (ebenfalls Schnittlinie A - B der 2) mit dem Trägersubstrat 9. Die Lichtquellenausnehmung 12.1 ist vor dem Hinterspritzen mit dem das Trägersubstrat 9 bildenden Kunststoff mit einer transparenten Vergussmasse 14 ausgefüllt. Schließlich soll beim Hinterspritzen der optischen Baugruppe die Lichteinkopplung in die Stirnseite des Lichtleiters 3 und auch die LED-Lichtquelle 13 hiervon unbeeinflusst sein. Die optische Dichte der Vergussmasse 14 ist geringer als diejenige des Lichtleiters 3. Dieses wirkt sich positiv auf eine wenig divergierende Lichtausbreitung innerhalb des Lichtleiters 3 aus. Eingekoppelt wird das von der LED-Lichtquelle 13 abgegebene Licht über die Stirnseite 15 der Lichtquellenaussparung 12 des Lichtleiters 3. Ausgehend von der Stirnseite 15 folgt die Lichtleitrichtung der Längserstreckung des Lichtleiters 3.
In Richtung der Längserstreckung des Lichtleiters 3 sind die dem durch den Blockpfeil kenntlich gemachten Lichtauskoppelbereich gegenüberliegenden Streuzentren 11 äquidistant, jedoch in dieser Richtung - der Lichtleitrichtung - mit unterschiedlicher Größe vorgesehen. Die Streuzentren 11 sind mit größer werdendem Abstand von der LED-Lichtquelle 13 zunehmend größer konzipiert. Kompensiert wird hiermit die sich mit der Entfernung von der Lichtquelle abnehmende Lichtintensität. Das Symbol 5 ist aus diesem Grunde über seine gesamte Erstreckung in Längserstreckung des Lichtleiters 3 und somit in Lichtleitrichtung gleichmäßig hinterleuchtet.
Die Kapselung der Lichtleiter 3, 3.1 innerhalb des opaken Trägersubstrates 9 sorgt dafür, dass an anderer Stelle kein Licht austritt.
Das Freiliegen der Anschlusskontakte 7 ist dem Längsschnitt der 5 zu entnehmen. Mittels beispielsweise eines Schiebers kann beim Hinterspritzen dieser Anschlusskontaktbereich gegenüber der zugeführten, das Trägersubstrat bildenden Kunststoffmasse freigehalten werden. Zur elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 7 und somit zum Ansteuern der LED-Lichtquellen 13 bzw. derer Stromversorgung können beispielsweise Lötkontakte ebenso verwendet werden, wie Kontakte, die mit einer vordefinierten federbelasteten Andrückkraft an den Anschlusskontakten 7 zur Anlage gebracht werden. Dieses sind nur beispielhaft mögliche Kontaktierungen der Anschlusskontakte 7.
Die Lichtquelle 13 ist bei einer solchen flachbauenden Beleuchtungseinrichtung in die optische Baugruppe integriert.
Die Darstellung des Ausführungsbeispiels in den Figuren ist nicht maßstäblich, sondern dient lediglich der Erläuterung der Funktionalität des jeweiligen Layers. Auch die angegebenen Materialien zum Realisieren der einzelnen Komponenten sind beispielhaft. Selbstverständlich können anstelle dieser auch andere Komponenten verwendet werden.
Neben einer Ausgestaltung, wie der Einfachheit halber in den Figuren anhand einer ebenen Auslegung der Beleuchtungseinrichtung 1 gezeigt, kann diese auch dreidimensional geformt ausgelegt sein, wie dieses beispielsweise aus In-Mold-Verfahren bekannt ist.
Eine flachbauende Beleuchtungseinrichtung, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, kann auch auf einem Trägersubstrat aufgebaut sein. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die eine oder die mehreren Lichtquellen oder Lichtquelleneinheiten, wenn nicht am Lichtleiter befestigt, auf dem Trägersubstrat montiert und nicht auf der Rückseite der Decklage, wie dieses zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert worden ist. Damit erfolgt der Schichtaufbau bei einer solchen Auslegung von dem Trägersubstrat aus.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten diese im Rahmen der Ansprüche umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen im Einzelnen näher erläutert werden müsste.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungseinrichtung
2: Dekorfolie
3, 3.1: Lichtleiter
4: Auftragsschicht
5, 5.1: Symbol
6: Lichtquellenkontakt
7: Anschlusskontakt
8: Leiterbahn
9: Trägersubstrat
10, 10.1: Lichtleitbeschichtung
11: Streuzentrum
12, 12.1: Lichtquellenaussparung
13: LED-Lichtquelle
14: Vergussmasse
15: Stirnseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/095504 A1 [0004]
DE 202018003184 U1 [0005]

Claims

Flachbauende Beleuchtungseinrichtung mit einer Decklage (2), mit zumindest einem folienartigen Lichtleiter (3, 3.1), mit Mitteln zur Lichtleitung (10, 10.1) von in den Lichtleiter (3, 3.1) eingekoppeltem Licht, mit Mitteln zum Lichtlenken zum Zwecke des Auskoppelns von Licht aus einer Flachseite des Lichtleiters (3, 3.1) und mit zumindest einer Lichtquelle (13), angeordnet zum Einkoppeln von Licht in eine Stirnfläche (15) des Lichtleiters (3, 3.1), dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Lichtleitung an der Lichtaustrittsseite und/oder an seiner der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters (3, 3.1) eine stoffschüssig mit dem Lichtleiter verbundene Lichtleitbeschichtung (10, 10.1) aus einem transparentem oder transluzentem Material vorgesehen ist, das eine geringere optische Dichte hat als das Material des Lichtleiters (3, 3.1), und dass als Mittel zur Lichtlenkung an der der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtleiters lichtreflektierende Streuzentren (11) in denjenigen Flächenbereichen angeordnet sind, die einem Flächenbereich an der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters (3, 3.1) gegenüber liegen, aus dem bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (1) Licht austritt.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Dichte der Lichtleitbeschichtung (10, 10.1) zumindest um einen Wert von 0,05 geringer ist als diejenige des Lichtleiters (3, 3.1).
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Lichtleitbeschichtungen (10, 10.1) Streuzentren (11) in denjenigen Flächenbereichen angeordnet sind, die einem Flächenbereich an der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters (3, 3.1) gegenüberliegen, aus dem bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (1) Licht austritt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuzentren (11) in einem Flächenbereich nach Art eines Rasters mit Abstand zueinander auf der Oberfläche des Lichtleiters (3, 3.1) aufgetragene lichtreflektierende Farbpunkte sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Streuzentren (11) auf der Oberfläche des Lichtleiters (3, 3.1) mit größer werdendem Abstand von der Lichtquelle (13) in Lichtleitrichtung zunimmt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitbeschichtung (10, 10.1) an der Seite des Lichtleiters (3, 3.1) zur Decklage (2) ein transluzenter Haftvermittler zum Verbinden des Lichtleiters mit der Decklage (2) ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtleiter (3, 3.1) eine Lichtleiterfolie, insbesondere mit einer Dicke von 250 µm - 2.000 µm ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lichtleiter (3, 3.1) wenigstens eine Lichtquellenaussparung (12, 12.1) aufweist, in der zumindest eine Lichtquelle (13), etwa eine LED, zum Einkoppeln von Licht in eine durch die Lichtquellenaussparung bereitgestellte Stirnseite (15) des Lichtleiters (3, 3.1) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenaussparung (12, 12.1) umfänglich von dem Lichtleiter eingefasst ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rückseite der Decklage (2) Lichtquellenkontakte (6) zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen Lichtquelle (13) angeordnet sind, die ihrerseits über Leiterbahnen (8) mit Abstand zu einer Stirnfläche des Lichtleiters (3, 3.1) angeordneten Anschlusskontakten (7) zum elektrischen Anschließen der Beleuchtungseinrichtung (1) verbunden sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Decklage (2) zum Bereitstellen einer bei einem Betrieb der Beleuchtungseinrichtung (1) hinterleuchteten Grafik an der Lichtauskoppelseite der Beleuchtungseinrichtung (1) mit einer Auftragsschicht (4) bedruckt ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zum Lichtleiter (3, 3.1) weisenden Oberseite der Decklage (2) die Lichtquellenkontakte (6), die Leiterbahnen (8) und die Anschlusskontakte (7) als aufgedruckte elektrische Leiter realisiert sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklage eine transparente oder transluzente Dekorfolie (2) ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (1) ein Trägersubstrat (9) umfasst.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (9) durch Hinterspritzen der Decklage (2) mit dem zumindest einen darauf rückseitig angeordneten Lichtleiter (3) bereitgestellt ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 15 in Rückbezug auf Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle (13) in der wenigstens einen Lichtquellenaussparung (12, 12.1) des zumindest einen Lichtleiters (3, 3.1) in der Lichtquellenaussparung (12, 12.1) mit einer transparenten Masse (14) vergossen ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14 in Rückbezug auf einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklage das Trägersubstrat ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beleuchtungseinrichtung um ein Hinweisschild handelt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung Teil einer Schalt- oder Bedieneinrichtung ist.