WO2012123039A1 - Leuchtelement - Google Patents

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Publication number
WO2012123039A1
WO2012123039A1 PCT/EP2011/071472 EP2011071472W WO2012123039A1 WO 2012123039 A1 WO2012123039 A1 WO 2012123039A1 EP 2011071472 W EP2011071472 W EP 2011071472W WO 2012123039 A1 WO2012123039 A1 WO 2012123039A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
luminous element
element according
emitting
conducting body
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/071472
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ekkehard Gaydoul
Bjoern Bleisinger
Juergen Meinl
Original Assignee
Schott Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott Ag filed Critical Schott Ag
Priority to DE112011105045T priority Critical patent/DE112011105045A5/de
Publication of WO2012123039A1 publication Critical patent/WO2012123039A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/002—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces
    • G02B6/0021—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide, e.g. with collimating, focussing or diverging surfaces for housing at least a part of the light source, e.g. by forming holes or recesses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/006—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to produce indicia, symbols, texts or the like

Definitions

  • the invention relates to a luminous element.
  • the luminous element according to the invention may for example be part of a cladding, such as a window or door trim, a veneer, a formwork, a profile strip or a sealing profile preferably in a water, air or land vehicle or in a building.
  • a cladding such as a window or door trim, a veneer, a formwork, a profile strip or a sealing profile preferably in a water, air or land vehicle or in a building.
  • it may be a contour lighting for decorative purposes or a backlight of controls or lettering.
  • Side-emitting fibers or optical fibers are distinguished by the fact that they are not intended to transmit the coupled-in light radiation from the coupling-in side to the coupling-out side, but rather to radiate the light radiation as homogeneously as possible over its length.
  • Side-emitting fibers or optical fibers are known, for example, from WO 2009/140025 A2, in which core-sheath fibers with scattering particles in the core and sheath, preferably based on polymers, are disclosed. Due to the fiber diameter in the range of a few mm, a polymer-based light guide typically has a single side-emitting fiber and a relatively high minimum bend radius.
  • Side emitting fibers are further known from WO2009 / 100834 based on glass core-sheath fibers, wherein the glass fibers typically have a diameter of 30 ⁇ m to 100 ⁇ m and a side-emitting optical fiber typically comprises a fiber bundle with a plurality of such fibers.
  • a side-emitting optical fiber typically comprises a fiber bundle with a plurality of such fibers.
  • such optical fibers are distinguished, inter alia, by smaller bending radii compared to polymer fibers.
  • contour lighting with a side-emitting light guide as a rule only one light source is required, with which light radiation is coupled into the side-emitting light guide, wherein the side-emitting light guide decouples light radiation along at least part of its length over the lateral surface.
  • Such contour lighting is proposed, for example, in EP 0988179, wherein a side-emitting light guide extends in a light-transmitting hollow part with fastening lugs, so that fastening of the light guide along the contour is made possible.
  • a disadvantage of this solution is that the side-emitting light guide is relatively poorly mechanically protected by the translucent hollow part and can be damaged by force.
  • a further disadvantage is that a uniform contour illumination is only achieved if the light guide uniform over its length shines brightly and does not have brighter or darker areas.
  • punctually brighter areas are not a special feature.
  • polymer fibers with a diameter of a few mm for example, these can be caused by narrow bending radii, unevenly distributed scattering centers or by mechanical damage.
  • broken individual fibers for example, can represent disturbing light spots.
  • the object of the invention is to provide a luminous element, in particular a luminous element with a contour lighting, which overcomes the disadvantages of the prior art and which is characterized by a high uniformity, high robustness to mechanical forces and low maintenance.
  • the lighting element should also be used in fire-protected areas such as an aircraft and also three-dimensionally extending contour lines with very low bending radii of about 5 mm can follow.
  • the luminous element according to the invention comprises an elongated side-emitting optical waveguide and a light-conducting body, wherein the side-emitting optical waveguide has at least one end face for the coupling of light radiation and decouples light radiation in the operating state at least over a portion of its length and wherein the light-conducting body has a surface with an elongated recess for receiving of the side-emitting optical waveguide and with at least one outcoupling region for the outcoupling of light from the light-guiding body, and wherein the side-emitting optical waveguide extends at least in sections in the elongated depression, so that the light radiation emerging from the side-emitting optical waveguide at least partially coupled through the inner surface of the elongated recess in the photoconductive body.
  • light radiation is coupled into the light-conducting body via the side-emitting light guide, which radiation is guided at least partially directly or via one or more reflections to the at least one coupling-out region.
  • the light-conducting body has a multiple function. On the one hand, it has a homogenizing function, since the radiation emerging from the light guide is homogenized within the light-conducting body. Punctually lighter areas of the side emitting light guide can thus generally be avoided in the decoupling area.
  • the light-conducting body has a protective function. The side emitting light guide is protected in the elongated recess from mechanical effects.
  • the light-conducting body may be a separate component of a contour lighting, but the light-conducting body can be particularly advantageously already part of an element with a contour to be illuminated.
  • Interior linings of aircraft windows for example, partially made of transparent, thermoformed plastic sheets of a thickness of about 3 to 5 mm, which are coated on the inside of the cabin and are uncoated on its peripheral side surface.
  • the light-conducting body is to be understood as meaning a body which is transparent at least for a fraction of the coupled-in light radiation. It may be, for example, a transparent or colored glass or plastic disc.
  • the elongated recess for receiving the side-emitting optical fiber is preferably so deep that the side-emitting optical fiber can be completely absorbed by the latter. It may have a rectilinear or curved course and, in accordance with the surface profile of the light-guiding body, may also be three-dimensional.
  • the elongated recess can be introduced either directly in the manufacture of the light-conducting body in these, for example, by extrusion, profile pressing, deep drawing or else subsequently introduced by material-removing methods such as milling, cutting or similar in these.
  • the side-emitting light guide can be any elongate light guide, for example based on polymer or glass fibers.
  • the radiation of a side-emitting light guide is generally caused by a targeted disturbance of the light pipe.
  • scattering particles can be introduced into the light-conducting medium or disturbances of the total reflection caused by deformations of the totally reflecting surfaces.
  • a side emitting light pipe may comprise one or more side emitting fibers.
  • Such fibers typically include a photoconductive core of a high refractive index, photoconductive material and a cladding of a low refractive index material surrounding the core, such that light radiation is directed through the fiber by total reflection at the core / cladding interface.
  • the decoupling may, for example, be caused by scattering centers in the photoconductive core or at the core-cladding interface. With uniform distribution of the scattering gradient density over the optical fiber length, the laterally emitted light quantity per unit length decreases approximately exponentially with the distance from the coupling-in surface.
  • the scatter density can be selected depending on the length of the geometry to be illuminated so that the side-emitting light guide radiates a sufficiently constant amount of light per unit length over its entire length.
  • the light-conducting base material of the optical waveguide of the light-conducting core material must have a sufficiently low attenuation in order to allow sufficient radiation in the sections of the side-emitting optical waveguide remote from the light source and to couple sufficient light into the light-conducting body.
  • the attenuation of the light-conducting base material of the light guide without scattering centers should therefore be at a maximum wavelength of 550 nm 5 dB / m, optimally ⁇ 0.5 dB / m.
  • the base material of the light-conducting body can have a significantly higher attenuation since the light in it is typically transmitted only over a few cm or less to the at least one outcoupling surface.
  • the attenuation may well be in the range of around or below 5 dB / cm, which is usually achieved by transparent plastics and glasses in normal, non-high purity qualities.
  • the use of the side emitting light guide with a low attenuation therefore advantageously allows the combination with inexpensive transparent plastics or glasses whose transparency plays a minor role.
  • the base material of the light-conducting body would have to have a correspondingly lower attenuation.
  • the integration of the light-emitting element into existing claddings of transparent plastic materials would thus not be readily possible, for example, since the plastic materials commonly used in this area generally do not have sufficient transparency.
  • the side-emitting light guide comprises a fiber bundle with a plurality of side-emitting glass fibers, which are surrounded by a tubular, transparent jacket, so that decouples light radiation from the outer surface of the shell in the operating state.
  • Particularly suitable are glass fibers according to the patent application WO
  • the individual fibers preferably have a diameter of 30 to 100 pm.
  • Such glass fibers are distinguished, in contrast to thicker polymer fibers, by very small minimum bending radii in the range of approximately 0.5 to 10 mm, whereby even with narrow bends not significantly more light is coupled out of these fibers, as is the case with polymer fibers.
  • glass fibers have a higher thermal and chemical resistance and are not combustible, which is for use e.g. in plane is of importance.
  • the fiber bundle may typically comprise from about 10 to a few thousand fibers.
  • the diameter of the fiber bundle is typically 0, 1 to 5 mm, depending on the element to be illuminated.
  • the fiber bundle may be surrounded by a tubular transparent jacket, which holds the bundle together and ensures easy mounting of the light guide in the elongated recess of the light-conducting body.
  • the transparent jacket may e.g. Silicone, PTFE or PVC include.
  • the fiber bundle does not have to have a jacket and can also be arranged in the elongated depression without a further protective sheath. The cohesion of the fiber bundle can then be achieved, for example, by twisting the bundle.
  • a transparent, curable potting compound such as epoxy resin or silicone is possible.
  • the side-emitting optical waveguide preferably has at its ends a respective end face into which light radiation can be coupled by means of a light source.
  • the two end faces are combined to form a common end face, so that with a light source on both sides light in the side emitting light guide can be coupled.
  • the uniformity of the radiated light radiation over the optical fiber length can be improved compared to a one-sided light coupling.
  • the light guide comprises a fiber bundle
  • the fibers for light coupling are generally gathered, glued, ground and polished in a sleeve.
  • the light source may be any light source such as a halogen light source, a metal vapor discharge lamp or an LED light source whose radiation can be well focused. Particularly preferably, it is a monochromatic LED light source or an LED light source with white or adjustable light color, so that the color of the light emitting element is variably adjustable.
  • the light source can be integrated into the luminous element or arranged outside the luminous element as a separate, exchangeable unit.
  • the side-emitting light guide is flexible and the light-conducting body is rigid. If the light-conducting body is part of an element with a contour to be illuminated, such as the inner lining of an aircraft window, the light-conducting body usually has a predetermined rigid shape with a two-dimensional contour of any shape or even a three-dimensional shape of any spatial shape. By means of a flexible form of the side-emitting light guide, this can follow an arbitrarily two- or three-dimensionally extending contour and can be easily mounted and fixed in the oblong depression.
  • the elongated recess preferably has a cross-sectional shape corresponding to the side-emitting optical waveguide.
  • the forms of optical fiber and elongated depression must be favorable in terms of manufacturing technology.
  • the optical fiber may have a circular outer geometry and the elongated recess may have a U-shaped cross-sectional shape.
  • the inner surface of the elongated recess preferably has a polished surface quality, thereby avoiding air pockets or layers of air between the light pipe and the inner surface of the recess and undesirable reflections or scattering effects.
  • a transparent medium for reducing reflection losses may be disposed between the inner surface of the elongated recess and the side emitting optical fiber.
  • the side-emitting light guide can be glued with an epoxy resin or a silicone in the elongated recess, which is preferably introduced in front of the light guide in the elongated recess.
  • a mechanical fixation of the light guide in the groove is effected particularly advantageously, so that it is possible to dispense with further fixing means.
  • means for fixing the side-emitting light guide may be provided in the elongated recess, in particular when the light guide is not glued or cast in the elongated recess.
  • the elongated depression can be closed in sections or completely with an adhesive tape which advantageously has a high reflection at its side facing the depression.
  • the cross-sectional profile of the elongated recess may have a constriction at its opening to the surface, so that the light guide can be introduced only under a small force in the light-conducting body and which prevents slipping out.
  • on both sides along the opening of the elongated recess elements may be arranged, which prevent slipping out of the light guide.
  • the light-conducting body preferably has a light-tight coating on subregions of the surface, which is preferably arranged such that the elongated indentation and the side-emitting light guide arranged at least in sections thereof are not visible to an observer in the operating state of the light-emitting element.
  • the elongated recess is disposed in the back of the photoconductive body, which is generally invisible to a viewer, and the front has a light-tight coating that obscures the recess in the back for a viewer.
  • the light-tight coating may be, for example, a color or lacquer layer or also a glued-on foil. It can be white or colored.
  • the light-tight coating may also have a multilayer structure.
  • a white or transparent layer is preferably arranged under the colored layer in order to avoid a color shift of the light radiation reflected within the light-conducting body.
  • the applied on the transparent body color layer preferably has a lower refractive index than the photoconductive body in order to improve the reflection properties and to achieve total light reflection via a light pipe.
  • the light-conducting effect of the light-conducting body can be greatly reduced by contamination of an uncoated surface.
  • the regions of the surface which are not coated with a light-tight coating, in particular the back side of the transparent body, can therefore also have a transparent coating with a low refractive index.
  • the uncoated areas of the surface should be protected from contamination during operation of the light-emitting element in order to avoid a decrease in the brightness of the light-emitting element.
  • the surface of the light-conducting body is preferably uncoated in the at least one decoupling area and has a scattering or smooth surface, so that light radiation can escape.
  • a scattering surface causes a non-directional radiation of light radiation and advantageously prevents insight into the light-conducting body.
  • the scattering surface thus acts uniformly bright from different viewing directions.
  • a smooth surface of the light entry surface is also possible, which allows a preferred emission direction of the luminous element.
  • the light-conducting body may also have a transparent coating in the decoupling area.
  • the light-conducting body is formed flat in a partial region comprising at least the coupling-out region and the elongate depression, and the surface comprises a front side, a rear side and a side surface.
  • the light-conducting body can then also act as a light guide and transport the radiation over relatively short distances and with correspondingly low losses to the at least one decoupling region.
  • the light-conducting body can have any shape and does not necessarily have to have light-conducting properties.
  • the light-conducting body may comprise a planar or spatially shaped plastic plate.
  • plastic panels are often used in vehicle or building interior linings or cladding and can be shaped three-dimensionally, for example by a forming process.
  • they are plastic sheets of a plastic which has an aerospace permit (e.g., LEXAN) and may be used as an interior trim, for example, in an aircraft.
  • an aerospace permit e.g., LEXAN
  • the plastic plate may preferably have a thickness of 1 mm to 10 mm and preferably 2 mm to 5 mm.
  • the thickness of the plastic plate should be about 2 to 5 times the depth of the oblong depression, so that even in the region of the elongated recess of the light-conducting body has sufficient stability.
  • the invention can be used particularly advantageously for contour lighting of the light-conducting body, which is explained in more detail below:
  • the front side of the light-conducting body has a light-tight coating
  • the side surface represents a coupling-out region
  • the elongated depression is arranged in the rear side.
  • the light radiation emerging from the side surface thus represents a contour illumination of the light-conducting body, wherein the illuminated side surface is visible as a luminous contour, but no light source, for a viewer of the front side.
  • the light guide is protected in the back.
  • the cross-sectional profile of the side surface of the sheet-like transparent body may be convex, concave or planar, wherein the side surface is also perpendicular or oblique to the front.
  • the cross-sectional profile of the side surface may, of course, in addition to the basic shapes described always have production-related form deviations and in particular facets or rounded edges.
  • the elongated recess preferably extends at least in sections at a uniform distance from the side surface of the planar transparent body and the distance is between 2 mm and 20 mm and preferably 5 mm to 15 mm. Due to the constant distance a uniformly bright glowing contour is achieved. By the distance of the elongated recess from the side surface is further achieved that the elongated recess and the light guide of the side surface are not visible. Also, for reasons of mechanical stability, the distance of the elongated recess to the side surface should not be too low.
  • the ratio of the elongated recess and side surface to the thickness of the photoconductive body in the region of the elongated recess should be about 1: 3 to 1:10. This ensures that elongated recess and light guide for a viewer of the front are generally not visible and on the other side an efficient illumination of the decoupling region is achieved.
  • the front side comprises a decoupling area, around which a light-tight coating is arranged.
  • the elongate recess is also disposed around this outcoupling area and behind the light-tight coating either in the front or in the back, such that a light guide disposed in the elongated recess is not visible to a viewer of the front.
  • the decoupling region arranged on the front side can comprise one or more subsegments and represent, for example, a lettering or a symbol.
  • the decoupling area is backlit by the circumferential light guide.
  • the surface of the decoupling region can be formed, for example, light-scattering, wherein the back of the photoconductive body can then be uncoated.
  • the decoupling area can be smooth.
  • the backside preferably has a white or colored light-tight coating, so that a viewer of the front side can not see through the luminous element.
  • the lighting element is part of a panel, such as a window or door trim, a veneer, a formwork, a profile strip or a seal, preferably in a water, air or land vehicle or in a building, or in conjunction with a arranged these objects.
  • the lighting element is part of a household or kitchen appliance, a piece of furniture such as a table, a cabinet or a seat, or other interior furnishing object, preferably in a water, air or land vehicle or in a building, or in Connection with one of these items arranged.
  • Figure 1 Cross-sectional view of a luminous element according to the invention
  • Figure 2 Perspective view of a luminous element with a backlit according to the invention lettering
  • FIG. 3 Perspective view of an aircraft window interior trim with an integrated lighting element according to the invention
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view through the edge of the light-conducting body of a luminous element (1) according to the invention, wherein the surface of the flat, light-conducting body (2) has a front side (3), a Rear side (4) and a side surface (5).
  • a side-emitting optical fiber (10) with a round cross section is arranged in a U-shaped elongated recess (7) with an inner surface (8) on the back (4), which is closed with a cover (1 1).
  • the side emitting light guide (10) comprises a bundle of side emitting single fibers (14) and a sheath (15) which encloses the bundle.
  • Light radiation can be coupled from the individual fibers through the sheath (15) and the inner surface (8) of the elongated recess (7) in the photoconductive body (2) and directed by reflections on the front or back or directly to the side surface (5) which represents a decoupling area (16) in the illustrated case.
  • the cross-sectional profile of the side surface (5) is flat and runs slightly obliquely to the front and back, so that for a viewer of the front side surface (5) is visible.
  • the front side has a light-tight coating (17) with a first and a second sub-layer, wherein the layer facing the light-conducting body is white or transparent, and the outer covering layer can also be colored.
  • the back is uncoated in the example shown.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a luminous element (1) according to the invention with a decoupling region (16) comprising a plurality of subsegments in the form of a lettering, which is backlit according to the invention.
  • the light-conducting body (2) has on its front side (3) a light-tight coating (17), the recesses of which represent the multi-segment decoupling region (16).
  • Around the decoupling area runs in the back of the elongated recess (7), in which the side-emitting light guide (10) is arranged. The ends of the light guide are led out together from the light-conducting body (2).
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a luminous element (1) according to the invention. It is a perspective view of an aircraft window interior trim of the operational, not visible to the aircraft occupant back.
  • the light-conducting body (2) comprises a deep-drawn plastic element of a transparent plastic, typically a plastic plate of a thickness of about 5 mm and two optical fiber loops.
  • a light-tight coating (17) is arranged (not shown).
  • first side emitting light guide loop extends in a circumferential elongated recess along the illuminated side surface (5) and a second side emitting light guide loop extends in a second elongated recess which extends around a decoupling area recessed in the light-tight coating (17).
  • a lettering or a symbol can advantageously be illuminated indirectly.
  • the ends of the first and second optical fiber loop are combined in a sleeve (13) and form there a common coupling surface. The entire light-emitting element can thus be illuminated with a single light source, eg an LED.
  • the luminous element according to the invention is distinguished from the prior art by numerous advantages. It allows, for example, a very uniform contour lighting and can be integrated into existing light-conducting elements such as an interior trim.
  • the lighting according to the invention has a very small installation depth and can also be integrated into very thin light-conducting plates made of glass or plastic, to the light-conducting properties of which only very low requirements are made.
  • the light of the light element is freely adjustable in color.
  • the light source can be located spatially at a different location than the light-conducting body, which in turn provides advantages in the installation conditions.
  • the light element is in conjunction with a light source corresponding life maintenance free.
  • the side-emitting light guide may have punctual brighter or darker areas along its length which do not interfere.
  • broken individual fibers in a glass fiber bundle in contrast to a contour lighting with directly visible side emitting light guide no problem.
  • the light itself has no current-carrying parts, which is a safety advantage in many applications.
  • the luminous element according to the invention can also be used for a very homogeneous backlighting, for example, a lettering or symbol, for example, as a backlighting of an advertising lettering.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtelement mit einem länglichen seitenemittierenden Lichtleiter (10) und einem lichtleitenden Körper (2), wobei der längliche, seitenemittierende Lichtleiter (10) zumindest eine Stirnfläche für die Einkopplung von Lichtstrahlung aufweist und im Betriebszustand zumindest über einen Teilabschnitt seiner Länge Lichtstrahlung auskoppelt, wobei der lichtleitende Körper (2) eine Oberfläche mit einer länglichen Vertiefung (7) zur Aufnahme des seitenemittierenden Lichtleiters (10) und mit zumindest einem Auskoppelbereich (16) für die Auskopplung von Licht aus dem lichtleitenden Körper (2) aufweist, und wobei der seitenemittierende Lichtleiter (10) zumindest abschnittweise in der länglichen Vertiefung (7) verläuft, so dass die im Betriebszustand aus dem seitenemittierenden Lichtleiter (10) austretende Lichtstrahlung zumindest teilweise durch die Innenoberfläche (8) der länglichen Vertiefung (7) in den lichtleitenden Körper (2) eingekoppelt wird.

Description

Beschreibung
Leuchtelement
Die Erfindung betrifft ein Leuchtelement. Das erfindungsgemäße Leuchtelement kann beispielsweise Bestandteil einer Verkleidung, beispielsweise einer Fenster- oder Türverkleidung, einer Verblendung, einer Verschalung, einer Profilleiste oder eines Dichtungsprofils vorzugsweise in einem Wasser-, Luft-, oder Landfahrzeug oder auch in einem Gebäude sein. Insbesondere kann es sich um eine Konturbeleuchtung zu dekorativen Zwecken oder um eine Hinterleuchtung von Bedienelementen oder Schriftzügen handeln.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, derartige Konturbeleuchtungen mit kettenförmig aufgereihten Lichtquellen beispielsweise auf der Basis von Leuchtdioden zu realisieren, welche entlang der Kontur verlaufen. Das hat jedoch den Nachteil, dass die Konturbeleuchtung aufgrund der Einzellichtquellen nicht gleichmäßig hell ist und es zudem aufgrund der hohen Anzahl von Einzellichtquellen relativ häufig zu Ausfällen einer Lichtquelle kommt. Hinzu kommt, dass die Reparatur oder der Austausch einer Lichtquelle in der Regel einen hohen Arbeitsaufwand erfordert, da die Lichtquellen in einem öffentlichen Verkehrsraum wie in einem Flugzeug nicht frei zugänglich und damit einfach austauschbar gestaltet werden können.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, derartige Konturbeleuchtungen mit Hilfe von seitenemittierenden Lichtleitern zu realisieren, welche entlang der nachzuzeichnenden Kontur verlaufen. Seitenemittierende Fasern bzw. Lichtleiter zeichnen sich dadurch aus, dass sie die eingekoppelte Lichtstrahlung nicht von der Einkoppelseite zu der Auskoppelseite übertragen sollen, sondern die Lichtstrahlung im Allgemeinen möglichst homogen über ihre Länge abstrahlen sollen. Seitenemittierende Fasern beziehungsweise Lichtleiter sind zum Beispiel aus der WO 2009/140025 A2 bekannt, in welcher Kern-Mantel-Fasern mit Streupartikeln in Kern und Mantel bevorzugt auf der Basis von Polymeren offenbart werden. Aufgrund des Faserdurchmessers im Bereich von einigen mm weist ein Lichtleiter auf Polymerbasis in der Regel eine einzige seitenemittierende Faser und einen relativ hohen minimalen Biegeradius auf.
Seitenemittierende Fasern sind des Weiteren aus der WO2009/100834 auf der Basis von Kern-Mantel-Fasern aus Glas bekannt, wobei die Glasfasern typischerweise einen Durchmesser von 30 pm bis 100 pm aufweisen und ein seitenemittierender Lichtleiter typischerweise ein Faserbündel mit einer Vielzahl derartiger Fasern umfasst. Neben höherer thermischer und chemischer Beständigkeit zeichnen sich derartige Lichtleiter unter anderem durch im Vergleich zu Polymerfasern geringere Biegeradien aus.
Bei einer Konturbeleuchtung mit einem seitenemittierenden Lichtleiter wird in der Regel nur noch eine Lichtquelle benötigt, mit welcher Lichtstrahlung in den seitenemittierenden Lichtleiter eingekoppelt wird, wobei der seitenemittierende Lichtleiter entlang zumindest eines Teilabschnittes seiner Länge über die Mantelfläche Lichtstrahlung auskoppelt. Dadurch können die oben beschriebenen Nachteile einer Konturbeleuchtung aus mehreren Einzellichtquellen vermieden werden. Eine derartige Konturbeleuchtung wird zum Beispiel in der EP 0988179 vorgeschlagen, wobei ein seitenemittierender Lichtleiter in einem lichtdurchlässigen Hohlteil mit Befestigungsfahnen verläuft, so dass eine Befestigung des Lichtleiters entlang der Kontur ermöglicht wird. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der seitenemittierende Lichtleiter durch das lichtdurchlässige Hohlteil nur relativ schlecht mechanisch geschützt ist und bei Krafteinwirkung beschädigt werden kann. Nachteilig ist des Weiteren, dass eine gleichmäßige Konturbeleuchtung nur erreicht wird, wenn der Lichtleiter über seine Länge gleichmäßig hell strahlt und keine punktuell helleren oder dunkleren Bereiche aufweist. Derartige punktuell hellere Bereiche sind jedoch keine Besonderheit. Bei Polymerfasern mit einigen mm Durchmesser können diese beispielsweise durch enge Biegeradien, ungleichmäßig verteilte Streuzentren oder durch mechanische Beschädigungen entstehen. Bei Glasfaserbündeln können beispielsweise gebrochene Einzelfasern störende punktuell hellere Bereiche darstellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Leuchtelementes, insbesondere eines Leuchtelementes mit einer Konturbeleuchtung, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet und welches sich durch eine hohe Gleichmäßigkeit, eine hohe Robustheit gegenüber mechanischen Krafteinwirkungen sowie einen geringen Wartungsaufwand auszeichnet. Das Leuchtelement soll ferner auch in brandgeschützten Bereichen wie einem Flugzeug einsetzbar sein und auch dreidimensional verlaufenden Konturlinien mit sehr geringen Biegeradien von ca. 5 mm folgen können.
Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Anspruch, bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Das erfindungsgemäße Leuchtelement umfasst einen länglichen seitenemittierenden Lichtleiter und einen lichtleitenden Körper, wobei der seitenemittierende Lichtleiter zumindest eine Stirnfläche für die Einkopplung von Lichtstrahlung aufweist und im Betriebszustand zumindest über einen Teilabschnitt seiner Länge Lichtstrahlung auskoppelt und wobei der lichtleitende Körper eine Oberfläche mit einer länglichen Vertiefung zur Aufnahme des seitenemittierenden Lichtleiters und mit zumindest einem Auskoppelbereich für die Auskopplung von Licht aus dem lichtleitenden Körper aufweist, und wobei der seitenemittierende Lichtleiter zumindest abschnittweise in der länglichen Vertiefung verläuft, so dass die aus dem seitenemittierenden Lichtleiter austretende Lichtstrahlung zumindest teilweise durch die Innenoberfläche der länglichen Vertiefung in den lichtleitenden Körper eingekoppelt wird.
Über den seitenemittierenden Lichtleiter wird erfindungsgemäß Lichtstrahlung in den lichtleitenden Körper eingekoppelt, welche direkt oder über eine oder mehrere Reflektionen zumindest teilweise zu dem mindestens einen Auskoppelbereich geführt wird. Der lichtleitende Körper hat dabei eine Mehrfachfunktion. Zum einen hat er eine homogenisierende Funktion, da die aus dem Lichtleiter austretende Strahlung innerhalb des lichtleitenden Körpers homogenisiert wird. Punktuell hellere Bereiche des seitenemittierenden Lichtleiters können in dem Auskoppelbereich so im Allgemeinen vermieden werden. Desweiteren kommt dem lichtleitenden Körper eine Schutzfunktion zu. Der seitenemittierende Lichtleiter ist in der länglichen Vertiefung vor mechanischen Einwirkungen geschützt. Auch wird durch die Positionierung des seitenemittierenden Lichtleiters in der länglichen Vertiefung erreicht, dass ein Großteil der von dem Lichtleiter ausgehenden Lichtstrahlung in den lichtleitenden Körper eingekoppelt wird. Auf eine separate Einkoppeloptik kann daher vorteilhaft verzichtet werden. Der lichtleitende Körper kann separater Bestandteil einer Konturbeleuchtung sein, besonders vorteilhaft kann der lichtleitende Körper jedoch bereits Bestandteil eines Elementes mit einer zu beleuchtenden Kontur sein. Innenverkleidungen von Flugzeugfenstern werden beispielsweise teilweise aus transparenten, tiefgezogenen Kunststoffplatten einer Stärke von ungefähr 3 bis 5 mm hergestellt, welche auf der Kabineninnenseite beschichtet sind und an Ihrer umlaufenden Seitenfläche unbeschichtet sind.
Unter dem lichtleitenden Körper ist erfindungsgemäß ein Körper zu verstehen, welcher zumindest für einen Bruchteil der eingekoppelten Lichtstrahlung transparent ist. Es kann sich beispielsweise um eine transparente oder auch farbige Glas- oder Kunststoffscheibe handeln. Die längliche Vertiefung zur Aufnahme des seitenemittierenden Lichtleiters ist vorzugsweise so tief, dass der seitenemittierende Lichtleiter von dieser vollständig aufgenommen werden kann. Sie kann einen geradlinigen oder kurvigen Verlauf aufweisen und entsprechend dem Oberflächenverlauf des lichtleitenden Körpers auch dreidimensional verlaufen. Die längliche Vertiefung kann entweder direkt bei der Herstellung des lichtleitenden Körpers in diesen eingebracht werden, zum Beispiel durch Extrusion, Profilpressen, Tiefziehen oder aber nachträglich durch Material abtragende Verfahren wie Fräsen, Ausschneiden oder ähnliche in diesen eingebracht werden.
Bei dem seitenemittierenden Lichtleiter kann es sich um einen beliebigen länglichen Lichtleiter z.B. auf Basis von Polymer- oder Glasfasern handeln. Die Ab- strahlung eines seitenemittierenden Lichtleiters wird im Allgemeinen durch eine gezielte Störung der Lichtleitung bewirkt. So können zum Beispiel Streupartikel in das lichtleitende Medium eingebracht werden oder Störungen der Totalreflektion durch Deformationen der totalreflektierenden Oberflächen bewirkt werden. Ein seitenemittierender Lichtleiter kann eine oder mehrere seitenemittierende Fasern umfassen. Derartige Fasern umfassen üblicherweise einen lichtleitenden Kern aus einem hochbrechenden, lichtleitenden Material und einen den Kern umgebenden Mantel aus einem niedrigbrechenden Material, so dass Lichtstrahlung mittels Totalreflektion an der Kern-Mantel-Grenzfläche durch die Faser geleitet wird. Die Auskopplung kann beispielsweise durch Streuzentren in dem lichtleitenden Kern oder an der Kern-Mantel-Grenzfläche hervorgerufen werden. Bei gleichmäßiger Verteilung der Streuzentrendichte über die Lichtleiterlänge nimmt die lateral abgestrahlte Lichtmenge je Längeneinheit mit der Entfernung von der Einkoppelfläche annähernd exponentiell ab. Die Streuzentrendichte kann in Abhängigkeit der Länge zu beleuchtenden Geometrie so gewählt werden, dass der seitenemittierende Lichtleiter über seine gesamte Länge eine hinreichend konstante Lichtmenge je Längeneinheit abstrahlt. Desweiteren muss das lichtleitende Grundmaterial des Lichtleiters des lichtleitenden Kernmaterials einer hinreichend geringe Dämpfung aufweisen, um auch in den von der Lichtquelle entfernten Abschnitten des seitenemittierenden Lichtleiters eine ausreichende Abstrahlung zu ermöglichen und ausreichend Licht in den lichtleitenden Körper einzukoppeln. Das erfordert im Allgemeinen hochreine optische Gläser oder Kunststoffe, wie sie für Lichtleiter verwendet werden. Die Dämpfung des lichtleitenden Grundmaterials des Lichtleiters ohne Streuzentren sollte daher bei einer Wellenlänge von 550 nm maximal 5 dB/m, optimalerweise < 0,5 dB/m betragen.
Das Grundmaterial des lichtleitenden Körpers kann hingegen eine deutlich höhere Dämpfung aufweisen, da das Licht in diesem typischerweise nur über einige cm oder weniger zu der mindestens einen Auskoppelfläche übertragen wird. Die Dämpfung kann zum Beispiel durchaus im Bereich um oder unter 5 dB/cm liegen, was von transparenten Kunststoffen und Gläsern in normalen, nicht hochreinen Qualitäten üblicherweise erreicht wird.
Die Verwendung des seitenemittierenden Lichtleiters mit einer geringen Dämpfung ermöglicht daher vorteilhaft die Kombination mit kostengünstigen transparenten Kunststoffen oder Gläsern, deren Transparenz eine untergeordnete Rolle spielt. Würde die Lichtstrahlung hingegen direkt in den lichtleitenden Körper eingekoppelt und würde über die gesamte Konturlänge geleitet, so müsste das Grundmaterial des lichtleitenden Körpers eine entsprechend geringere Dämpfung aufweisen. Die Integration des Leuchtelementes in vorhandene Verkleidungen aus transparenten Kunststoffmaterialien wäre somit beispielsweise nicht ohne weiteres möglich, da die üblicherweise in diesem Bereich verwendeten Kunststoffmaterialien im Allgemeinen keine ausreichende Transparenz aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der seitenemittierende Lichtleiter ein Faserbündel mit einer Vielzahl seitenemittierender Glasfasern, welche von einem schlauchförmigen, transparenten Mantel umgeben sind, so dass aus der Außenfläche des Mantels im Betriebszustand Lichtstrahlung auskoppelt. Geeignet sind insbesondere Glasfasern gemäß der Patentanmeldung WO
2009/100834 A1 . Die Einzelfasern weisen bevorzugt einen Durchmesser von 30 bis 100 pm auf. Derartige Glasfasern zeichnen sich im Gegensatz zu dickeren Polymerfasern durch sehr geringe minimale Biegeradien im Bereich von ca. 0,5 bis 10 mm aus, wobei auch bei engen Biegungen nicht deutlich mehr Licht aus diesen Fasern ausgekoppelt wird, wie es bei Polymerfasern der Fall ist. Desweiteren weisen Glasfasern eine höhere thermische und chemische Beständigkeit aus und sind nicht brennbar, was für die Verwendung z.B. in Flugzeug von Bedeutung ist. Das Faserbündel kann typischerweise einige 10 bis einige 1000 Fasern umfassen. Der Durchmesser des Faserbündels beträgt in Abhängigkeit des auszuleuchtenden Elementes typischerweise 0, 1 bis 5 mm. Das Faserbündel kann von einem schlauchförmigen transparenten Mantel umgeben sein, welcher das Bündel zusammenhält und eine einfache Montage des Lichtleiters in der länglichen Vertiefung des lichtleitenden Körpers sicherstellt. Der transparente Mantel kann z.B. Silikon, PTFE oder PVC umfassen. Das Faserbündel muss aber keinen Mantel aufweisen und kann auch ohne weiteren Schutzmantel in der länglichen Vertiefung angeordnet sein. Der Zusammenhalt des Faserbündels kann dann beispielsweise durch eine Verdrillung des Bündels erreicht werden. Ebenso ist das Verschließen oder das Ausgießen der länglichen Vertiefung mit einer transparenten, aushärtbaren Vergussmasse wie Epoxydharz oder Silikon möglich.
Bevorzugt weist der seitenemittierende Lichtleiter an seinen Enden je eine Stirnfläche auf, in welche mittels einer Lichtquelle Lichtstrahlung eingekoppelt werden kann. Bevorzugt werden die beiden Stirnflächen zu einer gemeinsamen Stirnfläche zusammengefasst, so dass mit einer Lichtquelle beidseitig Licht in den seitenemittierenden Lichtleiter eingekoppelt werden kann. Dadurch kann die Gleichmäßigkeit der abgestrahlten Lichtstrahlung über die Lichtleiterlänge im Vergleich zu einer einseitigen Lichteinkopplung verbessert werden. Sofern der Lichtleiter ein Faserbündel umfasst, werden die Fasern für die Lichteinkopplung in der Regel in einer Hülse zusammengefasst, verklebt, geschliffen und poliert.
Bei der Lichtquelle kann es sich um eine beliebige Lichtquelle wie eine Halogenlichtquelle, eine Metalldampfentladungslampe oder eine LED-Lichtquelle handeln, deren Strahlung gut fokussiert werden kann. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine monochromatische LED-Lichtquelle oder um eine LED- Lichtquelle mit weißer oder einstellbarer Lichtfarbe, so dass die Farbe des Leuchtelementes variabel einstellbar ist. Die Lichtquelle kann in das Leuchtelement integriert werden oder außerhalb des Leuchtelementes als separate, austauschbare Einheit angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der seitenemittierende Lichtleiter flexibel und der lichtleitende Körper starr. Sofern der lichtleitende Körper Bestandteil eines Elementes mit einer zu beleuchtenden Kontur wie beispielsweise der Innenverkleidung eines Flugzeugfensters ist, weist der lichtleitende Körper in der Regel eine vorgegebene starre Form mit einer zweidimensionalen Kontur beliebiger Form oder sogar eine dreidimensionale Form beliebiger räumlicher Form auf. Durch eine flexible Form des seitenemittierenden Lichtleiters kann dieser einer beliebig zwei- oder dreidimensional verlaufenden Kontur folgen und einfach in der länglichen Vertiefung montiert und fixiert werden.
Die längliche Vertiefung weist bevorzugt eine dem seitenemittierenden Lichtleiter entsprechende Querschnittsform auf. Für die Lichtübertragung des seitenemittierenden Lichtleiters in den lichtleitenden Körpers ist wesentlich, dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Lichtleiter und der Innenoberfläche der Vertiefung erreicht wird, da jede zusätzliche Grenzfläche, die zum Bei- spiel durch dünne Luftschichten entstehen, Reflektionsverluste an den Grenzflächen auftreten. Ferner müssen die Formen von Lichtleiter und längliche Vertiefung fertigungstechnisch günstig sein. Beispielsweise kann der Lichtleiter eine kreisförmige Außengeometrie und die längliche Vertiefung eine U-förmigen Querschnittsform aufweisen. Die Innenoberfläche der länglichen Vertiefung weist bevorzugt eine polierte Oberflächenqualität auf, wodurch Lufteinschlüsse oder Luftschichten zwischen dem Lichtleiter und der Innenoberfläche der Vertiefung und unerwünschte Reflektionen oder Streueffekte vermieden werden.
Ebenfalls zur Reduzierung von Reflektionsverlusten kann zwischen der Innenoberfläche der länglichen Vertiefung und dem seitenemittierenden Lichtleiter ein transparentes Medium zur Reduzierung von Reflektionsverlusten angeordnet sein. So kann der seitenemittierende Lichtleiter mit einem Epoxydharz oder einem Silikon in die längliche Vertiefung eingeklebt sein, welches vorzugsweise vor dem Lichtleiters in die längliche Vertiefung eingebracht wird. Dadurch wird besonders vorteilhaft auch eine mechanische Fixierung des Lichtleiters in der Nut bewirkt, so dass auf weitere Fixierungsmittel verzichtet werden kann.
Des weiteren können Mittel zur Fixierung des seitenemittierenden Lichtleiters in der länglichen Vertiefung vorgesehen sein, insbesondere, wenn der Lichtleiter nicht in der länglichen Vertiefung verklebt oder eingegossen ist. Zum Beispiel kann die längliche Vertiefung abschnittweise oder vollständig mit einem Klebeband verschlossen sein, welches an seiner der Vertiefung zugewandten Seite vorteilhafter Weise eine hohe Reflektion aufweist. Ebenso kann das Querschnittsprofil der länglichen Vertiefung an ihrer Öffnung zu der Oberfläche eine Einengung aufweisen, so dass der Lichtleiter nur unter einer geringen Krafteinwirkung in den lichtleitenden Körper eingebracht werden kann und welche ein Herausrutschen verhindert. Ebenso können beidseitig entlang der Öffnung der länglichen Vertiefung Elemente angeordnet sein, welche ein Herausrutschen des Lichtleiters verhindern. Der lichtleitende Körper weist bevorzugt auf Teilbereichen der Oberfläche eine lichtdichte Beschichtung auf, welche vorzugsweise so angeordnet ist, dass die längliche Vertiefung und der zumindest abschnittweise in ihr angeordnete seitenemittierende Lichtleiter im Betriebszustand des Leuchtelementes für einen Betrachter nicht sichtbar sind. Beispielsweise ist die längliche Vertiefung in der Rückseite des lichtleitenden Körpers angeordnet, die im Allgemeinen von einem Betrachter nicht einsehbar ist, und die Vorderseite weist eine lichtdichte Beschichtung auf, welche die Vertiefung in der Rückseite für einen Betrachter verdeckt. Die lichtdichte Beschichtung kann beispielsweise eine Färb- oder Lackschicht oder auch eine aufgeklebte Folie sein. Sie kann weiß oder auch farbig sein. Die lichtdichte Beschichtung kann auch mehrschichtig aufgebaut sein. Insbesondere im Fall einer farbigen Deckschicht, ist unter der farbigen Schicht bevorzugt eine weiße oder transparente Schicht angeordnet, um eine Farbverschiebung der innerhalb des lichtleitenden Körpers reflektierten Lichtstrahlung zu vermeiden. Die auf dem transparenten Körper aufgebrachte Farbschicht weist bevorzugt eine geringere Brechzahl als der lichtleitende Körper auf, um die Reflektionseigenschaften zu verbessern und über Totalreflektion eine Lichtleitung zu erreichen. Die lichtleitende Wirkung des lichtleitenden Körpers kann durch eine Verunreinigung einer unbeschichteten Oberfläche stark reduziert werden. Auch die nicht mit einer lichtdichten Beschichtung beschichteten Bereiche der Oberfläche, insbesondere die Rückseite des transparenten Körpers, können daher eine transparente Beschichtung mit einer geringen Brechzahl aufweisen. Alternativ sollten die unbeschichteten Bereiche der Oberfläche im Betrieb des Leuchtelementes vor einer Verunreinigung geschützt werden, um eine Rückgang der der Helligkeit des Leuchtelementes zu vermeiden.
Die Oberfläche des lichtleitenden Körpers ist in dem zumindest einen Auskoppelbereich bevorzugt unbeschichtet und weist eine streuende oder glatte Oberfläche auf, so dass Lichtstrahlung austreten kann. Eine streuende Oberfläche bewirkt eine ungerichtete Abstrahlung der Lichtstrahlung und verhindert vorteilhaft eine Einsicht in den lichtleitenden Körper. Die streuende Oberfläche wirkt dadurch aus verschiedenen Blickrichtungen gleichmäßig hell. Ebenso ist aber auch eine glatte Oberfläche der Lichteintrittsfläche möglich, was eine bevorzugte Abstrahlrichtung des Leuchtelementes ermöglicht. Ferner kann der lichtleitende Körper auch in dem Auskoppelbereich eine transparente Beschichtung aufweisen.
Bevorzugt ist der lichtleitende Körper in einem zumindest den Auskoppelbereich und die längliche Vertiefung umfassenden Teilbereich flächig ausgebildet und die Oberfläche umfasst eine Vorderseite, eine Rückseite und eine Seitenfläche. Der lichtleitende Körper kann dann ebenfalls als Lichtleiter wirken und die Strahlung über relativ kurze Strecken und mit entsprechend geringen Verlusten zu dem wenigstens einen Auskoppelbereich transportieren. In größerem Abstand von dem zu beleuchtenden Auskoppelbereich kann der lichtleitende Körper hingegen eine beliebige Form aufweisen und muss auch nicht zwingend lichtleitende Eigenschaften aufweisen.
Vorzugsweise kann der lichtleitende Körper eine plane oder räumlich geformte Kunststoffplatte umfassen. Derartige Kunststoffplatten finden häufig Verwendung in Fahrzeug- oder Gebäude-Innenverkleidungen oder Verschalungen und können zum Beispiel durch einen Umformprozess dreidimensional geformt sein. Vorzugsweise handelt es sich um Kunststoffplatten aus einem Kunststoff, welcher eine Luftfahrtzulassung (z.B. LEXAN) besitzt und als Innenverkleidung zum Beispiel in einem Flugzeug eingesetzt werden darf.
Die Kunststoffplatte kann bevorzugt eine Dicke von 1 mm bis 10 mm und vorzugsweise 2 mm bis 5 mm aufweisen. Die Dicke der Kunststoffplatte sollte ca. 2 bis 5 mal so groß wie die Tiefe der länglichen Vertiefung sein, so dass auch in dem Bereich der länglichen Vertiefung der lichtleitende Körper eine ausreichende Stabilität aufweist.
Die Erfindung kann besonders vorteilhaft für eine Konturbeleuchtung des lichtleitenden Körpers eingesetzt werden, welche im Folgenden näher ausgeführt wird:
In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Vorderseite des lichtleitenden Körpers eine lichtdichte Beschichtung auf, die Seitenfläche stellt einen Auskoppelbereich dar und die längliche Vertiefung ist in der Rückseite angeordnet. Die aus der Seitenfläche austretende Lichtstrahlung stellt somit eine Konturbeleuchtung des lichtleitenden Körpers dar, wobei für einen Betrachter der Vorderseite die beleuchtete Seitenfläche als leuchtende Kontur, jedoch keine Lichtquelle sichtbar ist. Der Lichtleiter ist in der Rückseite geschützt.
Das Querschnittsprofil der Seitenfläche des flächigen transparenten Körpers kann konvex, konkav oder plan verlaufen, wobei die Seitenfläche außerdem senkrecht oder schräg zu der Vorderseite verläuft. Durch diese verschiedenen Ausführungsformen können die Breite der Konturbeleuchtung für einen Betrachter der Vorderseite und die Abstrahlcharakteristik gezielt verändert werden. Das Querschnittprofil der Seitenfläche kann natürlich neben den beschriebenen Grundformen immer auch fertigungsbedingte Formabweichungen sowie insbesondere Facetten oder verrundete Kanten aufweisen.
Die längliche Vertiefung verläuft bevorzugt zumindest abschnittweise in einem gleichmäßigen Abstand zu der Seitenfläche des flächigen transparenten Körpers und der Abstand beträgt zwischen 2 mm und 20 mm und bevorzugt 5 mm bis 15 mm. Durch den konstanten Abstand wird eine gleichmäßig hell leuchtende Kontur erreicht. Durch den Abstand der länglichen Vertiefung von der Seitenfläche wird ferner erreicht, dass die länglichen Vertiefung und der Lichtleiter von der Seitenfläche nicht einsehbar sind. Auch aus Gründen der mechanischen Stabilität sollte der Abstand der länglichen Vertiefung zu der Seitenfläche nicht zu gering sein.
Das Verhältnis des Abstandes von länglicher Vertiefung und Seitenfläche zu der Dicke des lichtleitenden Körpers im Bereich der länglichen Vertiefung sollte ungefähr 1 :3 bis 1 : 10 betragen. Dadurch wird erreicht, dass längliche Vertiefung und Lichtleiter für einen Betrachter der Vorderseite im Allgemeinen nicht sichtbar sind und auf der anderen Seite eine effiziente Ausleuchtung des Auskoppelbereiches erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche mit der Konturbeleuchtung frei kombinierbar ist, umfasst die Vorderseite einen Auskoppelbereich, um welchen eine lichtdichte Beschichtung angeordnet ist. Die längliche Vertiefung ist ebenfalls um diesen Auskoppelbereich herum und hinter der lichtdichten Beschichtung entweder in der Vorderseite oder in der Rückseite angeordnet, so dass ein in der länglichen Vertiefung angeordneter Lichtleiter für einen Betrachter der Vorderseite nicht sichtbar ist.
Der auf der Vorderseite angeordnete Auskoppelbereich kann ein oder mehrere Teilsegmente umfassen und beispielsweise einen Schriftzug oder ein Symbol darstellen.
Der Auskoppelbereich wird durch den umlaufenden Lichtleiter hinterleuchtet. Die Oberfläche des Auskoppelbereiches kann beispielsweise lichtstreuend ausgebildet sein, wobei die Rückseite des lichtleitenden Körpers dann unbeschichtet sein kann. Ebenso kann der Auskoppelbereich glatt sein. In diesem Fall weist die Rückseite vorzugsweise eine weiße oder farbige lichtdichte Beschichtung auf, so dass ein Betrachter der Vorderseite nicht durch das Leuchtelement hindurch sehen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtelement Bestandteil einer Verkleidung, beispielsweise einer Fenster- oder Türverkleidung, einer Verblendung, einer Verschalung, einer Profilleiste oder einer Dichtung, vorzugsweise in einem Wasser-, Luft- oder Landfahrzeug oder in einem Gebäude, oder in Verbindung mit einem dieser Gegenstände angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtelement Bestandteil eines Haushalts- oder Küchengerätes, eines Möbels wie zum Beispiel eines Tisches, eines Schrankes oder eines Sitzmöbels, oder eines sonstigen Inneneinrichtungsgegenstandes, vorzugsweise in einem Wasser-, Luft- oder Landfahrzeug oder in einem Gebäude, oder in Verbindung mit einem dieser Gegenstände angeordnet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand folgender schematischer Figuren erläutert:
Figur 1 : Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Leuchtelementes Figur 2: Perspektivische Ansicht eines Leuchtelementes mit einem erfindungsgemäß hinterleuchteten Schriftzug
Figur 3: Perspektivische Ansicht einer Flugzeugfenster-Innenverkleidung mit einem erfindungsgemäßen integrierten Leuchtelement
Es handelt sich um vereinfachte schematische Darstellungen. Auf eine Darstellung der Lichtbrechung an den optischen Grenzflächen wurde in der schematischen Darstellung verzichtet. Ebenso wurde aus Gründen der Darstellung nur eine geringe Anzahl von Einzelfasern dargestellt.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch den Rand des lichtleitenden Körpers eines erfindungsgemäßen Leuchtelementes (1 ), wobei die Oberfläche des flächigen, lichtleitenden Körpers (2) eine Vorderseite (3), einer Rückseite (4) und einer Seitenfläche (5) umfasst. Ein seitenemittierender Lichtleiter (10) mit rundem Querschnitt ist in einer U-förmigen länglichen Vertiefung (7) mit einer Innenoberfläche (8) auf der Rückseite (4) angeordnet, welche mit einer Abdeckung (1 1 ) verschlossen ist. Der seitenemittierende Lichtleiter (10) umfasst ein Bündel seitenemittierender Einzelfasern (14) und einen Mantel (15), welcher das Bündel umschließt. Lichtstrahlung kann aus den Einzelfasern durch den Mantel (15) und die Innenoberfläche (8) der länglichen Vertiefung (7) in den lichtleitenden Körper (2) eingekoppelt werden und durch Reflektionen an Vorder- oder Rückseite oder direkt zu der Seitenfläche (5) geleitet werden, welche in dem dargestellten Fall einen Auskoppelbereich (16) darstellt. Das Querschnittsprofil der Seitenfläche (5) ist plan und verläuft leicht schräg zu der Vorder- und Rückseite, so dass für einen Betrachter der Vorderseite die Seitenfläche (5) sichtbar ist. Die Vorderseite weist eine lichtdichte Beschichtung (17) mit einer ersten und einer zweiten Teilschicht auf, wobei die dem lichtleitenden Körper zugewandte Schicht weiß oder transparent ist, und die außen liegende Deckschicht auch farbig sein kann. Die Rückseite ist in dem dargestellten Beispiel unbeschichtet.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtelementes (1 ) mit einem mehrere Teilsegmente umfassenden Auskoppelbereich (16) in Form eines Schriftzuges, welcher erfindungsgemäß hinterleuchtet ist. Der lichtleitende Körper (2) weist auf seiner Vorderseite (3) eine lichtdichte Beschichtung (17), deren Aussparungen den mehrsegmentigen Auskoppelbereich (16) darstellen. Um den Auskoppelbereich herum verläuft in der Rückseite die längliche Vertiefung (7), in welcher der seitenemittierende Lichtleiter (10) angeordnet ist. Die Enden des Lichtleiters sind zusammen aus dem lichtleitenden Körper (2) herausgeführt. Aus Darstellungsgründen sind auch die für einen Betrachter der Vorderseite nicht sichtbaren Elemente (7, 10) hinter der lichtdichten Beschichtung (17) der Vorderseite dargestellt. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtelementes (1 ). Es handelt sich um eine perspektivische Ansicht einer Flugzeugfenster-Innenverkleidung von der betrieblichen, für den Flugzeuginsassen nicht sichtbaren Rückseite. Der lichtleitende Körper (2) umfasst ein tiefgezogenes Kunststoffelement aus einem transparenten Kunststoff, typischerweise eine Kunststoffplatte einer Stärke von ca. 5 mm sowie zwei Lichtleiterschleifen. Auf der betrieblichen Vorderseite ist eine lichtdichte Beschichtung (17) angeordnet (nicht dargestellt). In der betrieblichen Rückseite sind längliche Vertiefungen (nicht dargestellt) zur Aufnahme von seitenemittierenden Lichtleitern (10) dargestellt, wobei eine erster seitenemittierende Lichtleiterschleife in einer umlaufenden länglichen Vertiefung entlang der beleuchteten Seitenfläche (5) verläuft und eine zweite seitenemittierende Lichtleiterschleife in einer zweiten länglichen Vertiefung verläuft, welche um einen in der lichtdichten Beschichtung (17) ausgenommenen Auskoppelbereich verläuft. So kann vorteilhaft beispielsweise ein Schriftzug oder ein Symbol indirekt ausgeleuchtet werden. Die Enden der ersten und zweiten Lichtleiterschleife sind in einer Hülse (13) zusammengefasst und bilden dort eine gemeinsame Einkoppelfläche aus. Das gesamte Leuchtelement kann so mit einer einzigen Lichtquelle, z.B. einer LED ausgeleuchtet werden.
Das erfindungsgemäße Leuchtelement zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch zahlreiche Vorteile aus. Es ermöglicht beispielsweise eine sehr gleichmäßige Konturbeleuchtung und kann in bereits vorhandene lichtleitende Elemente wie eine Innenverkleidung integriert werden. Die erfindungsgemäße Beleuchtung weist eine sehr geringe Bautiefe auf und kann auch in sehr dünne lichtleitende Platten aus Glas oder Kunststoff integriert werden, an deren lichtleitende Eigenschaften nur sehr geringe Anforderungen gestellt werden. Unter Verwendung entsprechender Lichtquellen ist das Licht des Leuchtelementes in der Farbe frei einstellbar. Desweiteren kann sich die Lichtquelle räumlich an einer anderen Stelle befinden als der lichtleitende Körper, was wiederum Vorteile bei den Einbaubedingungen verschafft. Das Leuchtelement ist in Verbindung mit einer Lichtquelle entsprechender Lebensdauer wartungsfrei. Aufgrund der Homogenisierungswirkung des lichtleitenden Körpers kann der seitenemittierende Lichtleiter punktuelle hellere oder dunklere Bereiche entlang seiner Länge aufweisen, welche sich nicht störend auswirken. Damit stellen zum Beispiel gebrochene Einzelfasern in einem Glasfaserbündel im Gegensatz zu einer Konturbeleuchtung mit direkt sichtbaren seitenemittierenden Lichtleiter kein Problem dar. Das Leuchtelement selbst weist keinerlei Strom führende Teile auf, was in vielen Anwendungen einen sicherheitstechnischen Vorteil darstellt.
Neben einer Konturbeleuchtung kann das erfindungsgemäße Leuchtelement auch für eine sehr homogene Hinterleuchtung zum Beispiel eines Schriftzugs oder Symbols verwendet werden, beispielsweise als Hinterleuchtung eines Werbeschriftzugs.
Bezugszeichenliste:
1 Leuchtelement
2 Lichtleitender Körper
3 Vorderseite
4 Rückseite
5 Seitenfläche
7 Längliche Vertiefung
8 Innenoberfläche
9 Kunststoffplatte
10 seitenemittierender Lichtleiter
1 1 Abdeckung
13 Endhülse
14 seitenemittierende Einzelfasern
15 Mantel
16 Auskoppelbereich (des lichtleitenden Körpers)
17 lichtdichte Beschichtungen

Claims

Patentansprüche
1 . Leuchtelement umfassend einen länglichen seitenemittierenden Lichtleiter (10) und einen lichtleitenden Körper (2),
wobei der längliche, seitenemittierende Lichtleiter (10) zumindest eine Stirnfläche für die Einkopplung von Lichtstrahlung aufweist und im Betriebszustand zumindest über einen Teilabschnitt seiner Länge Lichtstrahlung auskoppelt,
wobei der lichtleitende Körper (2) eine Oberfläche mit einer länglichen Vertiefung (7) zur Aufnahme des seitenemittierenden Lichtleiters (10) und mit zumindest einem Auskoppelbereich (16) für die Auskopplung von Licht aus dem lichtleitenden Körper (2) aufweist, und
wobei der seitenemittierende Lichtleiter (10) zumindest abschnittweise in der länglichen Vertiefung (7) verläuft, so dass die im Betriebszustand aus dem seitenemittierenden Lichtleiter (10) austretende Lichtstrahlung zumindest teilweise durch die Innenoberfläche (8) der länglichen Vertiefung (7) in den lichtleitenden Körper (2) eingekoppelt wird.
2. Leuchtelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der seitenemittierende Lichtleiter (10) ein Faserbündel (13) mit einer Vielzahl seitenemittierender Fasern (14) umfasst, welche von einem schlauchförmigen, transparenten Mantel (15) umgeben sind, so dass aus der Außenfläche des Mantels (15) im Betriebszustand Lichtstrahlung auskoppelt.
3. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der seitenemittierende Lichtleiter (10) an seinen Enden je eine Stirnfläche aufweist, in welche mittels einer Lichtquelle Lichtstrahlung eingekoppelt werden kann.
4. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der seitenemittierende Lichtleiter (10) flexibel und der lichtleitende Körper (2) starr ist.
5. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die längliche Vertiefung (7) eine dem seitenemittierenden Lichtleiter (10) entsprechende Querschnittsform aufweist und die Innenoberfläche (8) der länglichen Vertiefung (7) eine polierte Oberflächenqualität aufweist.
6. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Innenoberfläche (8) der länglichen Vertiefung (7) und dem seitenemittierenden Lichtleiter (10) ein transparentes Medium zur Reduzierung von Re- flektionsverlusten angeordnet ist.
7. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel zur Fixierung des seitenemittierenden Lichtleiters (10) in der länglichen Vertiefung (7) vorgesehen sind.
8. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der lichtleitende Körper (2) auf Teilbereichen der Oberfläche eine lichtdichte Be- schichtung (17) aufweist, welche vorzugsweise so angeordnet sind, dass die längliche Vertiefung und der zumindest abschnittweise in ihr angeordnete seitenemittierende Lichtleiter (10) im Betriebszustand des Leuchtelementes für einen Betrachter nicht sichtbar sind.
9. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die O- berfläche in dem zumindest einen Auskoppelbereich (16) der Oberfläche des lichtleitenden Körpers (2) unbeschichtet ist und eine streuende oder glatte Oberfläche aufweist, so dass Lichtstrahlung austreten kann.
10. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der lichtleitende Körper (2) in einem zumindest den Auskoppelbereich (18) und die längliche Vertiefung (7) umfassenden Teilbereich flächig ausgebildet ist und die Oberfläche eine Vorderseite (3), eine Rückseite (4) und eine Seitenfläche (5) umfasst.
1 1 . Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der lichtleitende Körper (2) eine plane oder räumlich geformte Kunststoffplatte (9) umfasst.
12. Leuchtelement nach Anspruch 1 1 , wobei die Kunststoffplatte (9) eine Dicke von 1 mm bis 10 mm und vorzugsweise 2 mm bis 5 mm aufweist.
13. Leuchtelement nach den Ansprüchen 10 bis 12, wobei die Vorderseite (3) eine lichtdichte Beschichtung (17) aufweist, die Seitenfläche (5) einen Auskoppelbereich (16) darstellt und die längliche Vertiefung (7) in der Rückseite (4) angeordnet ist.
14. Leuchtelement nach den Ansprüchen 10 bis 13, wobei das Querschnittsprofil der Seitenfläche (5) des flächigen transparenten Körpers (2) konvex, konkav oder plan verläuft und wobei die Seitenfläche außerdem senkrecht oder schräg zu der Vorderseite (3) verläuft.
15. Leuchtelement nach den Ansprüchen 10 bis 14, wobei die längliche Vertiefung (7) zumindest abschnittweise in einem gleichmäßigen Abstand d zu der Seitenfläche (5) des flächigen transparenten Körpers (2) verläuft und der Abstand d zwischen 2 mm und 20 mm beträgt.
16. Leuchtelement nach den Ansprüchen 10 bis 12, wobei die Vorderseite (3) einen Auskoppelbereich umfasst, um welchen eine lichtdichte Beschichtung angeordnet ist, wobei um diesen Auskoppelbereich herum und hinter der lichtdichten Beschichtung eine längliche Vertiefung (7) auf der Vorderseite oder auf der Rückseite angeordnet ist, so dass ein in der länglichen Vertiefung angeordneter Lichtleiter für einen Betrachter der Vorderseite nicht sichtbar ist.
17. Leuchtelement nach Anspruch 16, wobei der Auskoppelbereich ein oder mehrere Teilsegmente umfasst und einen Schriftzug oder ein Symbol darstellt.
18. Leuchtelement nach den Ansprüchen 1 bis 17, wobei das Leuchtelement Bestandteil einer Verkleidung, beispielsweise einer Fenster- oder Türverkleidung, einer Verblendung, einer Verschalung, einer Profilleiste oder einer Dichtung, vorzugsweise in einem Wasser-, Luft- oder Landfahrzeug oder in einem Gebäude, oder in Verbindung mit einem dieser Gegenstände angeordnet ist.
19. Leuchtelement nach den Ansprüchen 1 bis 17, wobei das Leuchtelement Bestandteil eines Haushalts- oder Küchengerätes, eines Möbels, eines Tisches, eines Schrankes, eines Sitzmöbels, oder eines sonstigen Inneneinrichtungsgegenstandes, vorzugsweise in einem Wasser-, Luft- oder Landfahrzeug oder in einem Gebäude, oder in Verbindung mit einem dieser Gegenstände angeordnet ist.
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Citations (4)

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