EP4363184A1 - Beleuchtungsvorrichtung für fahrzeuge sowie herstellungsverfahren und werkzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für fahrzeuge sowie herstellungsverfahren und werkzeug

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EP4363184A1
EP4363184A1 EP22731664.3A EP22731664A EP4363184A1 EP 4363184 A1 EP4363184 A1 EP 4363184A1 EP 22731664 A EP22731664 A EP 22731664A EP 4363184 A1 EP4363184 A1 EP 4363184A1
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EP
European Patent Office
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optical element
volume
light
lighting device
separating
Prior art date
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Pending
Application number
EP22731664.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Gröne
Carsten Hohmann
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Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella GmbH and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Hella GmbH and Co KGaA filed Critical Hella GmbH and Co KGaA
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Pending legal-status Critical Current

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    • G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for vehicles with a light source and with an optical element for generating a predetermined light distribution, the optical element being designed as a multi-component injection-molded part with a first volume area containing a crystal-clear first material and with a second volume area containing a non-glass-clear second material.
  • the invention relates to a method for producing an optical element according to a lighting device for vehicles with a light source and with an optical element for generating a predetermined light distribution, the optical element being designed as a multi-component injection-molded part with a first volume area containing a crystal-clear first material and with a second volume area containing a non-glass-clear second material and a tool for this according to claim 13.
  • a lighting device for vehicles is known from DE 102011 002340 A1, which has a light source and an optical element for generating a predetermined light distribution.
  • the optical element is designed as a flat light-guiding element with opposite flat sides, on which coupled-in light is totally reflected from a narrow light-coupling surface to an opposite narrow light-coupling surface.
  • the light decoupling surface has a structure in the form of lens segments, so that a predetermined scattering of the decoupled light is ensured in an extension plane of the optical element.
  • the lens segments can be produced by eroding or etching or by laser structuring.
  • the optical element can be designed as a multi-component injection-molded part with a first volume area containing a transparent first material and with a second volume area containing a colored, non-transparent second material.
  • a disadvantage of the production of the multi-component injection molded part is that separate tool mold spaces for the individual components are required, which increases tooling costs.
  • two or more injection molding units are required, sequentially injecting material into a mold cavity. After a first injection molding unit has filled a mold space, the mold space halves must be moved so that the mold cavity for the injection molding of the second injection molding unit can be enlarged.
  • the object of the present invention is therefore to further develop a lighting device for vehicles and a method for producing an optical element in such a way that the production effort can be reduced in a simple manner.
  • the invention in connection with the preamble of patent claim 1 is characterized in that the second volume area has a light-scattering second material, wherein a separating surface and/or a separating line between the first volume area and the second volume area is formed with an arcuate course .
  • the particular advantage of the lighting device according to the invention is that an optical element consisting of a crystal-clear first material and a light-scattering second material can be produced easily, specifically by means of co-injection of the materials from an injection unit into a single cavity of a mold.
  • first volume area which has the crystal-clear first material
  • second volume area which has the light-scattering second material.
  • the first volume area and the second volume area lie directly next to one another, with a separating surface and/or a separating line having a continuous and/or arc-shaped course. Due to the fluidity of the injected materials in the time period between the start of the injection process and until the same has cooled down, there are no edges or cracks on the parting surface and/or on the parting line.
  • the optical element Since the light-scattering second material is not transparent, the optical element has a two-tone appearance, with the second volume area with the light-scattering second material ensuring that the light coupled out by the optical element is coupled out according to a predetermined scattering to generate the light distribution.
  • separating surfaces and/or separating lines have a non-regular course or a non-regular structure.
  • separating surfaces are formed which narrow and widen again, or separating lines which run thread-like through a region of the optical element, for example a first volume region of the optical element formed by the first material.
  • this results in a marbling of the optical element, which ensures a unique appearance of the same without impairing the optical properties.
  • the required scattering of the light does not take place exclusively in a surface area of the optical element, but mainly in an area remote from the surface. ordered inner volume area of the optical element. The scattering effect is therefore not readily recognizable to an observer from the outside.
  • the separating line and/or the separating surfaces between the volume areas form a connecting line or a connecting surface, which results from the integral connection of the first volume area to the second volume area. An artificially generated separation of these two volume areas is not intended.
  • a plurality of first volume areas and a plurality of second volume areas are distributed in the optical element, with a proportion of the second volume area being selected in a total volume of the optical element such that light decoupled at a light decoupling surface of the optical element corresponds to a predetermined opening angle is decoupled in a first and/or in a second direction.
  • a predetermined spread can advantageously be set, for example in a horizontal plane, which is required for a daytime running light function or a brake light function.
  • a surface area of the second volume area on a total surface of the optical element is smaller than a surface area of the first volume area.
  • the forced scattering of the light thus takes place mainly in an interior area of the optical element and not in a surface area of the same.
  • the course of the surface portion and/or a volume portion of the first and/or second volume region is in the form of a smoke plume.
  • the optical element advantageously gives the optical element a marbled appearance (novel design).
  • the optics element is designed as a flat light guide element with a narrow-side light coupling surface and a narrow-side light coupling-out surface and opposite flat sides connecting the same, on which the coupled-in light is totally reflected. If the light is only to be coupled out on the narrow-side light coupling-out surface and not already on a flat side, the flat sides have a smooth surface.
  • the light-guiding element thus has a simple geometric shape.
  • the method according to the invention has the features of patent claim 11 in order to achieve the object.
  • An optical element consisting of a crystal-clear material and a light-scattering material is advantageously produced in a simple manner by the coinjection method according to the invention.
  • the first material and the second material are injected alternately and/or one after the other into the mold or into the mold space in a millisecond cycle. In this way, the distribution of the first material and the second material within the optical element can be influenced.
  • the tool according to the invention has the features of claim 13 .
  • the tool enables a simple structure, since only a single mold space (cavity) has to be provided.
  • the distribution of the materials within the tool can be controlled by activation.
  • FIG. 1 shows a plan view of a lighting device according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of the lighting device.
  • a lighting device for vehicles can be arranged in a front or rear area of a motor vehicle in order to generate a predetermined signal light function, for example daytime running lights, flashing lights or the like.
  • the lighting device comprises a light source 1 and an optics element 2 which is positioned in front of the light source 1 .
  • the light source 1 and the optical element 2 are arranged in a housing (not shown), for example a headlight or a rear light.
  • the light source 1 is designed as a semiconductor-based light source, for example as an LED light source. If necessary, several light sources 1 can also be arranged, preferably on a common carrier 3 (printed circuit board).
  • the optical element 2 is designed as a flat light guide element, which is plate-shaped and has a narrow-sided light coupling surface 4 on a side facing light source 1, a narrow-sided light coupling surface 5 on a side facing away from light source 1 and between the light coupling surface 4 and the light decoupling surface 5 has two opposite flat sides 6 and opposite narrow surfaces 7 .
  • the flat sides 6 are large compared to the narrow-sided light coupling surfaces 4, light decoupling surfaces 5 and narrow surfaces 7.
  • the light-guiding element 2 has a main part 8 and a secondary part 9 that is widened compared to the main part 8 .
  • the side part 9 is arranged on a side facing the light source 1 .
  • the secondary part 9 differs from the main part 8 in that the distances between the opposite flat sides 6 and the distance between the opposite narrow surfaces 7 are greater than in the main part 8 depth tH of the main part 8 running in the same direction.
  • the planar light-guiding element 2 can also have a differently shaped secondary part 9 that is suitable, for example, for collimating the coupled-in light so that it runs more or less parallel in the direction of the light-coupling surface 5 .
  • At least one of the flat sides 6 can be provided with decoupling elements, for example indentations, so that the light striking the same is totally reflected to the opposite flat side and emerges from this opposite flat side 6 .
  • the light emerges from the flat side 6 in addition to or as an alternative to the narrow-sided light decoupling surface 5 .
  • the optical element 2 is designed as a multi-component injection-molded part, which consists of a number of components or materials.
  • the presence of the light-guiding elements 2 consists of two different materials, namely a crystal-clear first material 13 and a second light-scattering material 14.
  • the crystal-clear material 13 is arranged in a first volume region 15 of the optical element 2, while the light-scattering material 14 is in a second Volume region 16 of the optical element 2 is arranged.
  • a total volume of the optical element 2 exists in the present exemplary embodiment of a plurality of first volume areas 15 and a plurality of second volume areas 16.
  • the optical element 2 is produced by means of a co-injection process, with the first material 13 and the second material 14 in liquid form being injected essentially simultaneously into a mold cavity of the tool, with the formation of a parting surface 17 and/or a parting line 18 being bonded to one another in a materially bonded manner .
  • the parting surface 17 and/or the parting line 18 move during the injection process. Only when the first material 13 and the second material 14 have completely cooled down in the mold space are the parting surface 17 and the parting line 18 and the materials 13, 14 solid or fixed.
  • the separating surfaces 17 or separating lines 18 have an arcuate course, at least in sections. They extend without edges and have a continuously differentiable course.
  • a mixing nozzle can be used to inject the first material 13 and the second material 14 .
  • a first nozzle for injecting the first material 13 and a second nozzle for injecting the second material 14 can also be provided.
  • the first material 13 and the second material 14 can be injected alternately and/or one after the other into the mold space at a rate of milliseconds.
  • the tool has only a single mold space, which reduces the manufacturing costs. All that is required is activation of the nozzles for injecting the first material 13 and the second material 14 so that the second volume region 16 filled with the second material 14 has the required proportion of a total volume of the optical element 2 .
  • the second material 14 is designed as a light-scattering material, for example a diffusely acting material PMMA.
  • the coupled-in light 12 striking the second material 14 can be scattered in such a way that at the light-coupling surface 5 a scattering in a plane of extension E of the optical element 2 extending opening angle cp1 and in a perpendicular to the extension plane E extending flat angle of aperture cp2 is radiated.
  • the first opening angle f1 can run, for example, in a horizontal plane, while the second opening angle cp2 runs in a vertical plane.
  • the opening angles cp1, cp2 are in a legally specified range.
  • the proportion of the second volume region 16 (light-scattering material 14) in a total volume of the optical element 2 is selected such that the light is coupled out on the light coupling-out surface 4 in the predetermined opening angles f1, f2.
  • the proportion of the second volume region 16 in the total volume of the optical element 2 is smaller than the proportion of the first volume region 15 in the optical element 2. The same applies to a surface proportion.
  • a surface proportion of the second volume region 15 on a total surface of the optical element 2 is smaller than a surface proportion of the first volume region 15 on the total surface of the optical element 2.
  • the course of the surface portion and/or the volume portion of the first volume region 15 and of the second volume region 16 can be designed at least partially in the shape of a smoke plume.
  • the course of the second volume region 16 gives the optical element 2 the character or the appearance of a marbled luminous element.
  • this marbling or coloring can be recognized by the second material 14 .
  • the first material 13 can be formed, for example, as a crystal-clear PMMA material.
  • the optical element 2 can also have more than two different materials 13, 14 are injected simultaneously in liquid form into a common mold cavity using the co-injection process.
  • the optics element 2 can also have a different shape, for example, be elongate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) und mit einem Optikelement (2) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei das Optikelement (2) als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet ist mit einem ersten Volumenbereich (15) enthaltend ein glasklares erstes Material (13) und mit einem zweiten Volumenbereich (16) enthaltend ein nicht glasklares zweites Material (14), wobei dass der zweite Volumenbereich (16) ein lichtstreuendes zweites Material (14) aufweist, wobei eine Trennfläche (17) und/oder eine Trennlinie (18) zwischen dem ersten Volumenbereich (15) und dem zweiten Volumenbereich (16) gebildet ist mit einem bogenförmigen Verlauf.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie Herstellungsverfahren und
Werkzeug
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem Optikelement zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei das Optikelement als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet ist mit einem ersten Volumenbereich enthaltend ein glasklares erstes Material und mit einem zweiten Volumenbereich enthaltend ein nicht glasklares zweites Material.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Optikelementes gemäß einer Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle und mit einem Optikelement zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei das Optikelement als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet ist mit einem ersten Volumenbereich enthaltend ein glasklares erstes Material und mit einem zweiten Volumenbereich enthaltend ein nicht glasklares zweites Material sowie ein Werkzeug hierfür gemäß Anspruch 13.
Aus der DE 102011 002340 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelle und ein Optikelement zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aufweist. Das Optikelement ist als ein flächiges Lichtleitelement ausgebildet mit gegenüberliegenden Flachseiten, an denen eingekoppeltes Licht von einer schmalen Lichteinkoppelfläche zu einer gegenüberliegenden schmalen Lichtaus- koppelfläche totalreflektiert wird. Die Lichtauskoppelfläche weist eine Strukturierung auf in Form von Linsensegmenten, so dass eine vorgegebene Streuung des ausgekoppelten Lichtes in einer Erstreckungsebene des Optikelementes gewährleistet ist. Die Linsensegmente können durch Erodieren oder Ätzen oder durch Laserstrukturierung hergestellt werden. Das Optikelement kann als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet sein mit einem ersten Volumenbereich enthaltend ein glasklares erstes Material und mit einem zweiten Volumenbereich enthaltend ein farbiges, nicht glasklares zweites Material. Nachteilig an der Herstellung des Mehrkomponentenspritzgießteils ist, dass separate Werkzeugformräume für die einzelnen Komponenten erforderlich sind, was die Werkzeugkosten erhöht. Im Allgemeinen sind zwei oder mehr Spritzgießeinheiten erforderlich, die nacheinander Material in einen Formraum einspritzen. Nachdem eine erste Spritzgießeinheit einen Formraum gefüllt hat, müssen die Formraumhälften verfahren werden, damit das Formnest für das Spritzgießen der zweiten Spritzgießeinheit vergrößert werden kann. Alternativ kann auch sequenziell mit mehreren Werkzeugen auf Standard-Einkomponentenmaschinen gearbeitet werden, indem jeweils Formteile in den nächsten Formraum eingelegt werden und die folgende Komponente aufgespritzt wird. Bekannt ist auch, mit der ersten Spritzgießeinheit eine Teilfüllung des Formraums vorzunehmen und dass die Schmelze der zweiten Einspritzeinheit die Schmelze der ersten Einspritzeinheit aus dem Kernbereich an die Oberfläche des Formteils verdrängt, wobei das fertige Bauteil eine Haut- Kern-Struktur aufweist. Die bekannten Mehrkomponentenspritzgießverfahren sind mit einem erhöhten Werkzeugaufwand verbunden.
Aus der DE 10335590 A1 ist es bekannt, Bedienelemente bestehend aus mehreren Materialien mittels eines Koinjektionsverfahrens herzustellen. Diese Materialien werden mittels einer gemeinsamen Spritzgießeinheit gleichzeitig in den Formraum eingespritzt. Hierdurch kann der Werkzeugaufwand wesentlich reduziert werden. Nachteilig an dem bekannten Herstellungsverfahren ist jedoch, dass eine Fliesbegrenzung in dem Werkzeug integriert sein muss, damit eine Trennung zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material gegeben ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Optikelementes derart weiterzubilden, dass der Herstellungsaufwand auf einfache Weise reduziert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Volumenbereich ein lichtstreuendes zweites Material aufweist, wobei eine Trennfläche und/oder eine Trennlinie zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich gebildet ist mit einem bogenförmigen Verlauf. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung besteht darin, dass ein aus einem glasklaren ersten Material und aus einem lichtstreuenden zweiten Material bestehendes Optikelement einfach herstellbar ist, und zwar mittels Koinjekti- on der Materialien von einer Spritzeinheit in eine einzige Kavität eines Formwerkzeugs. Durch die Koinjektion der beiden Materialien in die gemeinsame Kavität entsteht keine räumliche Trennung zwischen einem ersten Volumenbereich, der das glasklare erste Material aufweist, und dem zweiten Volumenbereich, der das lichtstreuende zweite Material aufweist. Der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich liegen unmittelbar aneinander, wobei eine Trennfläche und/oder eine Trennlinie einen kontinuierlichen und/oder bogenförmigen Verlauf aufweist. Aufgrund der Fließfähigkeit der eingespritzten Materialien in dem Zeitabschnitt zwischen dem Anfang des Einspritzvorgangs bis zum Erkalten derselben entstehen keine Kanten oder Sprünge an der Trennfläche und/oder an der Trennlinie. Da das lichtstreuende zweite Material nicht glasklar ausgebildet ist, entsteht ein zweifarbiges Erscheinungsbild des Optikelementes, wobei der zweite Volumenbereich mit dem lichtstreuenden zweiten Material dafür sorgt, dass das von dem Optikelement ausgekoppelte Licht entsprechend einer vorgegebenen Streuung zur Erzeugung der Lichtverteilung ausgekoppelt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist eine Mehrzahl der Trennflächen und/oder Trennlinien einen nicht regelmäßigen Verlauf bzw. eine nicht regelmäßige Struktur auf. Es entstehen beispielsweise Trennflächen, die sich verjüngen und wieder verbreitern oder Trennlinien, die fadenförmig durch einen Bereich des Optikelementes, beispielsweise einen durch das erste Material gebildete erste Volumenbereich des Optikelementes, verlaufen. Vorteilhaft entsteht hierdurch eine Marmorierung des Optikelementes, was ein eigenartiges Erscheinungsbild desselben gewährleistet, ohne dass die optischen Eigenschaften beeinträchtigt sind. Die erforderliche Streuung des Lichtes erfolgt erfindungsgemäß nicht ausschließlich in einem Oberflächenbereich des Optikelementes, sondern hauptsächlich in einem von der Oberfläche entfernt an- geordneten inneren Volumenbereich des Optikelementes. Die Streuwirkung ist somit für einen Betrachter von außen nicht ohne weiteres erkennbar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bilden die Trennlinie und/oder die Trennflächen zwischen den Volumenbereichen eine Verbindungslinie bzw. eine Verbindungsfläche, was sich aus der stoffschlüssigen Verbindung des ersten Volumenbereiches zu dem zweiten Volumenbereich ergibt. Eine künstlich erzeugte Trennung dieser beiden Volumenbereiche ist nicht vorgesehen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Mehrzahl von ersten Volumenbereichen und eine Mehrzahl von zweiten Volumenbereichen verteilt in dem Optikelement vorgesehen, wobei ein Anteil des zweiten Volumenbereiches an einem Gesamtvolumen des Optikelementes derart gewählt ist, dass an einer Lichtauskoppelfläche des Optikelementes ausgekoppeltes Licht entsprechend einem vorgegebenen Öffnungswinkel in einer ersten und/oder in einer zweiten Richtung ausgekoppelt wird. Vorteilhaft kann hierdurch eine vorgegebene Streuung beispielsweise in einer Horizontalebene eingestellt werden, was für eine Tagfahrlichtfunktion oder Bremslichtfunktion erforderlich ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Oberflächenanteil des zweiten Volumenbereiches an einer Gesamtoberfläche des Optikelementes kleiner als ein Oberflächenanteil des ersten Volumenbereiches. Die erzwungene Streuung des Lichtes erfolgt somit hauptsächlich in einem Innenbereich des Optikelementes und nicht in einem Oberflächenbereich derselben.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Verlauf des Oberflächenanteils und/oder eines Volumenanteils des ersten und/oder zweiten Volumenbereichs rauchschwadenförmig ausgebildet. Vorteilhaft erhält das Optikelement hierdurch ein marmoriertes Erscheinungsbild (neuartiges Design). Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Optikelement als ein flächiges Lichtleitelement ausgebildet mit einer schmalseitigen Lichteinkoppelfläche und einer schmalseitigen Lichtauskoppelfläche und mit dieselben verbindenden gegenüberliegenden Flachseiten, an denen das eingekoppelte Licht totalreflektiert wird. Wenn das Licht lediglich an der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche und nicht bereits an einer Flachseite ausgekoppelt werden soll, weisen die Flachseiten eine glatte Oberfläche auf.
Das Lichtleitelement weist somit eine einfache geometrische Form auf.
Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 11 auf.
Vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Koinjektionsverfahren auf einfache Weise ein Optikelement bestehend aus einem glasklaren Material und einem lichtstreuenden Material hergestellt.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das erste Material und das zweite Material in einem Millisekunden-Takt wechselweise und/oder nacheinander in das Werkzeug bzw. in den Formraum eingespritzt. Hierbei kann auf die Verteilung des ersten Materials und des zweiten Materials innerhalb des Optikelementes Einfluss genommen werden.
Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Werkzeug die Merkmale des Patentanspruchs 13 auf.
Vorteilhaft ermöglicht das Werkzeug einen einfachen Aufbau, da lediglich ein einziger Formraum (Kavität) vorgesehen sein muss. Durch Ansteuerung zweier Einspritzdüsen oder lediglich einer einzigen Mischdüse kann die Verteilung der Materialien innerhalb des Werkzeugs durch Ansteuerung gesteuert werden.
Ein Ausführungsbeispiele der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung und Fig. 2 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung.
Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann in einem Bug- oder Heckbereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein zur Erzeugung einer vorgegebenen Signallichtfunktion, beispielsweise Tagfahrlicht, Blinklicht oder dergleichen.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle 1 und ein Optikelement 2, das der Lichtquelle 1 vorgelagert ist. Die Lichtquelle 1 und das Optikelement 2 sind in einem nicht dargestellten Gehäuse, beispielsweise eines Scheinwerfers oder einer Heckleuchte, angeordnet.
Die Lichtquelle 1 ist als eine halbleiterbasierte Lichtquelle, beispielsweise als eine LED-Lichtquelle, ausgebildet. Gegebenenfalls können auch mehrere Lichtquellen 1 vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger 3 (Leiterplatte) angeordnet sein.
Das Optikelement 2 nach der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist als ein flächiges Lichtleitelement ausgebildet, das plattenförmigen ausgebildet ist und auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Seite eine schmalseitige Lichteinkoppelfläche 4, auf einer der Lichtquelle 1 abgewandten Seite eine schmalseitige Lichtauskoppelflä- che 5 und zwischen der Lichteinkoppelfläche 4 und der Lichtauskoppelfläche 5 zwei gegenüberliegende Flachseiten 6 sowie gegenüberliegende Schmalflächen 7 aufweist. Die Flachseiten 6 sind großflächig im Vergleich zu den schmalseitigen Lichteinkoppelflächen 4, Lichtaukoppelflächen 5 und Schmalflächen 7.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Lichtleitelement 2 einen Hauptteil 8 und einen gegenüber dem Hauptteil 8 verbreiterten Nebenteil 9 auf. Der Nebenteil 9 ist auf einer der Lichtquelle 1 zugewandten Seite angeordnet. Der Nebenteil 9 unterscheidet sich von dem Hauptteil 8 dadurch, dass die Abstände der gegenüberliegenden Flachseiten 6 sowie der Abstand der gegenüberliegenden Schmalflächen 7 größer sind als im Hauptteil 8. Eine in Lichtführungsrichtung 10 des Lichtleitelementes 2 verlaufende Tiefe tN des Nebenteils 9 ist wesentlich kleiner als eine in gleiche Richtung verlaufende Tiefe tH des Hauptteils 8.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das flächige Lichtleitelement 2 auch einen anders geformten Nebenteil 9 aufweisen, der beispielsweise dazu geeignet ist, das eingekoppelte Licht zu kollimieren, so dass es quasi parallel in Richtung der Lichtauskoppelfläche 5 verläuft.
Oberflächen 11 der Flachseiten 6 sind glatt ausgebildet bzw. weisen keine Strukturierung auf. Die Flachseiten 6 dienen somit ausschließlich zur Totalreflexion des eingekoppelten Lichtes 12, das an der Lichteinkoppelfläche 4 eintritt und an der gegenüberliegenden Lichtauskoppelfläche 5 austritt.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann zumindest eine der Flachseiten 6 mit Auskoppelelementen, beispielsweise Einbuchtungen, versehen sein, so dass das auf dieselben treffende Licht hin zur gegenüberliegenden Flachseite totalreflektiert und an dieser gegenüberliegenden Flachseite 6 austritt. Bei dieser Variante tritt das Licht zusätzlich oder alternativ zu der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche 5 an der Flachseiten 6 aus.
Das Optikelement 2 ist als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet, das aus mehreren Komponenten bzw. Materialien besteht. Das Vorliegen der Lichtleitelemente 2 besteht aus zwei unterschiedlichen Materialien, nämlich zum einen aus einem glasklaren ersten Material 13 und einem zweiten lichtstreuenden Material 14. Das glasklare Material 13 ist in einem ersten Volumenbereich 15 des Optikelementes 2 angeordnet, während das lichtstreuende Material 14 in einem zweiten Volumenbereich 16 des Optikelementes 2 angeordnet ist. Ein Gesamtvolumen des Optikelementes 2 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Mehrzahl von ersten Volumenbereichen 15 und einer Mehrzahl von zweiten Volumenbereichen 16.
Das Optikelement 2 wird mittels eine Koinjektionsverfahrens hergestellt, wobei das erste Material 13 und das zweite Material 14 in flüssiger Form im Wesentlichen gleichzeitig in einen Formraum des Werkzeugs eingespritzt werden, wobei sie unter Bildung einer Trennfläche 17 und/oder einer Trennlinie 18 stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Trennfläche 17 und/oder die Trennlinie 18 bewegen sich während des Einspritzvorgangs. Erst wenn das erste Material 13 und das zweite Material 14 in dem Formraum vollständig abgekühlt sind, sind die Trennfläche 17 und die Trennlinie 18 sowie die Materialien 13, 14 fest bzw. fixiert.
Die Trennflächen 17 bzw. Trennlinien 18 weisen zumindest abschnittsweise einen bogenförmigen Verlauf auf. Sie erstrecken sich kantenlos und weisen einen stetig differenzierbaren Verlauf auf.
Zum Einspritzen des ersten Materials 13 und des zweiten Materials 14 kann zum einen eine Mischdüse verwendet werden. Zum anderen kann auch eine erste Düse zum Einspritzen des ersten Materials 13 und eine zweite Düse zum Einspritzen des zweiten Materials 14 vorgesehen sein. Insbesondere bei Vorliegen der Mischdüse kann das erste Material 13 und das zweite Material 14 im Millisekunden-Takt wechselweise und/oder nacheinander in den Formraum eingespritzt werden. Vorteilhaft weist das Werkzeug lediglich einen einzigen Formraum auf, was die Herstellungskosten reduziert. Erforderlich ist lediglich eine Ansteuerung der Düsen zum Einspritzen des ersten Materials 13 und des zweiten Materials 14, so dass der mit dem zweiten Material 14 gefüllte zweite Volumenbereich 16 den erforderlichen Anteil an einem Gesamtvolumen des Optikelementes 2 aufweist.
Da das zweite Material 14 als ein lichtstreuendes Material ausgebildet ist, beispielsweise ein diffus wirkendes Material PMMA. Das auf das zweite Material 14 treffende eingekoppelte Licht 12 kann so gestreut werden, dass an der Lichtauskoppelfläche 5 eine Streuung in einer Erstreckungsebene E des Optikelementes 2 verlaufender Öffnungswinkel cp1 und in einer senkrecht zur Erstreckungsebene E verlaufende ebene Öffnungswinkel cp2 abgestrahlt wird. Der erste Öffnungswinkel f1 kann beispielsweise in einer Horizontalebene verlaufen, während der zweite Öffnungswinkel cp2 in einer Vertikalebene verläuft. Die Öffnungswinkel cp1 , cp2 sind in einem gesetzlich vorgegebenen Bereich.
Der Anteil des zweiten Volumenbereiches 16 (lichtstreuende Material 14) an einem Gesamtvolumen des Optikelementes 2 ist derart gewählt, dass an der Lichtauskoppel- fläche 4 das Licht in den vorgegebenen Öffnungswinkeln f1 , f2 ausgekoppelt wird.
Aus den Figuren ist ersichtlich, dass der Anteil des zweiten Volumenbereichs 16 an dem Gesamtvolumen des Optikelementes 2 kleiner ist als der Anteil des ersten Volumenbereichs 15 an dem Optikelement 2. Dasselbe gilt für einen Oberflächenanteil.
Ein Oberflächenanteil des zweiten Volumenbereichs 15 an einer Gesamtoberfläche des Optikelementes 2 ist kleiner als ein Oberflächenanteil des ersten Volumenbereichs 15 an der Gesamtoberfläche des Optikelementes 2.
Aus den Figuren ist es ersichtlich, dass der Verlauf des Oberflächenanteils und/oder des Volumenanteils des ersten Volumenbereichs 15 und des zweiten Volumenbereichs 16 zumindest teilweise rauchschwadenförmig ausgebildet sein kann. Insbesondere durch den Verlauf des zweiten Volumenbereichs 16 erhält das Optikelement 2 den Charakter bzw. das Erscheinungsbild eines marmorierten Leuchtkörpers. Insbesondere im Kaltzustand des Optikelementes 2 kann diese Marmorierung bzw. die Farbgebung durch das zweite Material 14 erkannt werden.
Das erste Material 13 kann beispielsweise als ein glasklares PMMA-Material ausgebildet sein.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Optikelement 2 auch mehr als zwei unterschiedliche Materialien 13, 14 aufweisen, die im Koinjektionsverfahren in flüssiger Form in einen gemeinsamen Formraum gleichzeitig eingespritzt werden.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann das Optikelement 2 auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise langgestreckt ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste
1 Lichtquelle
2 Optikelement
3 Träger
4 Lichteinkoppelfläche
5 Lichtauskoppelfläche
6 Flachseiten
7 Schmalflächen
8 Hauptteil
9 Nebenteil
10 Lichtführungsrichtung
11 Oberflächen
12 Licht
13 1. Material
14 2. Material
15 1. Volumenbereich
16 2. Volumenbereich
17 Trennflächen
18 Trennlinie
E Erstreckungsebene tN.tH Tiefe
F1 ,cp2 Öffnungswinkel

Claims

P08023 Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie Herstellungsverfahren undWerkzeug Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1 ) und mit einem Optikelement (2) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei das Optikelement (2) als ein Mehrkomponentenspritzgießteil ausgebildet ist mit einem ersten Volumenbereich (15) enthaltend ein glasklares erstes Material (13) und mit einem zweiten Volumenbereich (16) enthaltend ein nicht glasklares zweites Material (14), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Volumenbereich (16) ein lichtstreuendes zweites Material (14) aufweist, wobei eine Trennfläche (17) und/oder eine Trennlinie (18) zwischen dem ersten Volumenbereich (15) und dem zweiten Volumenbereich (16) gebildet ist mit einem bogenförmigen Verlauf.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Trennflächen (17) und/oder Trennlinien (18) in dem Optikelement (2) angeordnet sind, wobei die Trennflächen (17) und/oder die Trennlinien (18) einen nicht regelmäßigen Verlauf aufweisen.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (13) und das zweite Material (14) an den Trennflächen (17) und/oder den Trennlinien (18) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von ersten Volumenbereichen (15) und eine Mehrzahl von zweiten Volumenbereichen (16) vorgesehen sind, wobei ein Anteil des zweiten Volumenbereichs (16) an einem Gesamtvolumen des Optikelementes (2) derart gewählt ist, dass an der Lichtauskoppelfläche (5) Licht (12) mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel (f1 , f2) ausgekoppelt wird.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenanteil des zweiten Volumenbereichs (16) kleiner ist als ein Volumenanteil des ersten Volumenbereichs (15) an dem Optikelement (2).
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenanteil des zweiten Volumenbereichs (16) an einer Gesamtoberfläche des Optikelementes (2) kleiner ist als ein Oberflächenanteil des ersten Volumenbereichs (15).
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf des Oberflächenanteils und/oder des Volumenanteils des ersten Volumenbereichs (15) und/oder des zweiten Volumenbereichs (16) rauchschwadenförmig ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2) als ein Leuchtkörper ausgebildet ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement (2) als ein flächiges Lichtleitelement ausgebildet ist mit einer schmalseitigen Lichteinkoppelfläche (4) und mit einer schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (5) und mit denselben verbindenden zwei gegenüberliegenden Flachseiten (6).
10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachseiten (6) des Optikelementes (2) glatte Oberflächen aufweisen, so dass an der schmalseitigen Lichteinkoppelfläche (4) eingekoppeltes Licht (12) an den Flachseiten (6) totalreflektiert wird in Richtung der schmalseitigen Lichtauskoppelfläche (5).
11. Verfahren zur Herstellung eines aus Kunststoff bestehenden Optikelementes (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche mittels Spritzgießen eines ersten Materials (13) und eines zweiten Materials (14) in einem Formwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (13) und das zweite Material (14) im Wesentlichen gleichzeitig in dasselbe Formwerkzeug eingespritzt wird, wobei das erste Material (13) und das zweite Material (14) noch nicht vollständig abgekühlt sind, so dass sich das erste Material (13) und das zweite Material (14) unter Bildung einer bogenförmigen Trennfläche (17) und/oder einer bogenförmigen Trennlinie (18) beim Einspritzen miteinander stoffschlüssig verbindet.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material (13) und das zweite Material (14) im Millisekunden-Takt wechselweise und/oder nacheinander in den Werkzeugformraum eingespritzt wird.
13. Werkzeug zur Herstellung eines aus Kunststoff bestehenden Optikelementes (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mittels Spritzgießen aus einem ersten Material (13) und einem zweiten Material (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug lediglich einen einzigen Formraum zur Aufnahme des ersten Materials (13) und des zweiten Materials (14) einerseits und eine einzige Mischdüse zum Einspritzen des ersten Materials (13) und des zweiten Materials (14) oder zwei benachbart zueinander angeordnete Einspritzdüsen zum Einspritzen des ersten Materials (13) und des zweiten Materials (14) andererseits aufweist.
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