WO2022199907A1 - Zierteil mit einem flächenlichtleiter - Google Patents

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WO2022199907A1
WO2022199907A1 PCT/EP2022/051844 EP2022051844W WO2022199907A1 WO 2022199907 A1 WO2022199907 A1 WO 2022199907A1 EP 2022051844 W EP2022051844 W EP 2022051844W WO 2022199907 A1 WO2022199907 A1 WO 2022199907A1
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light guide
light
film
decorative part
flat
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PCT/EP2022/051844
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Hubert Bieder
Eva-Susanne Jaeger
Daniel Betz
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Mercedes-Benz Group AG
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    • G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects

Definitions

  • the invention relates to a decorative part with a flat light guide for actively illuminating a surface section according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • DE 102014 006490 B4 claims a planar lighting element with a light source and a planar light guide as well as a transparent film, with the film and the light guide being made of materials with different refractive indices and the light guide being produced by back-injection molding of the film, i.e. similar to the status mentioned above the technology is trained.
  • US 2007/0 133 935 A1 describes a flexible optical element with a waveguide.
  • DE 102019202 804 A1 describes a light guide film that can be used in a film composite.
  • DE 102013 021 600 A1 also describes a surface light which is made up of different layers.
  • the core is in each case a transparent support structure, which is combined with a light guide made of foils, so that the support structure is formed with a lower refractive index than the foil of the actual light guide. This can also be closed off by a further film with a lower refractive index and decoupling structures in order to decouple light through the transparent carrier structure.
  • An illuminated decorative part is known from DE 102014 112 470 A1.
  • light beams generated by a light source are coupled into a composite film with a light-guiding layer.
  • a very similar decorative part is also known from US 2021/0 055 567 A1.
  • the object of the present invention is therefore to specify an improved decorative part with a flat light guide for actively illuminating a surface section.
  • the decorative part according to the invention with a flat light guide for actively illuminating a surface section and with at least one light source arranged on the front side of the flat light guide now provides that the light source has at least one illuminant connected directly or indirectly to the flat light guide comprises, which is arranged concealed behind a non-translucent surface section in a direction of view of the decorative part and is connected to the flat light guide.
  • the arrangement and coupling of the light source is thus arranged in particular in an area behind a section that is not transparent to light.
  • This section which is designed as an opaque surface section of the decorative part, thus covers the light coupling into the flat light guide as well as the light source itself Its actively illuminated surface enables an extraordinarily homogeneous and even coloring that is easy to design, which allows a great deal of design freedom with a high quality impression either directly or via a corresponding transparent decor placed in front of it.
  • the flat light guide of the decorative part according to the invention comprises three layers comparable to the light guide described in the prior art mentioned at the outset, with two layers designed as foils having a lower refractive index than a light guide layer arranged between them.
  • One of the foils also has decoupling structures for the light, similar to those described in the prior art mentioned at the outset.
  • the layers form a composite film in which the light guide layer is also formed as a film.
  • Such a structure in which the hitherto always made of a solid material, for example a flat material made of polycarbonate or the like or made of such a material produced by injection or back injection, always has a relatively large thickness of typically at least 3 to 5 mm due to the principle and relatively low flexibility.
  • the result is an extraordinarily compact structure, which is easy to implement in practice with a thickness of significantly less than one millimeter, in particular approximately 0.5 mm, of the film composite.
  • the films of the planar light guide are co-extruded, so that simple and efficient production is possible.
  • the films themselves can, for example, consist of two Polymethyl methacrylate (PMMA) films are made, between which a film made of polycarbonate (PC) is inserted as a light-conducting layer.
  • PMMA Polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • the entire structure can be produced simply and efficiently by coextrusion with a very small layer thickness and high mechanical strength in relation to the layer thickness.
  • the light source is formed in the decorative part according to the invention by a coupling light guide with at least one integrated light source.
  • a coupling light guide with at least one integrated light source.
  • the flat light guide consists of a composite film.
  • the flat light guide and the coupling-in light guide can together form a lighting element.
  • the composite film is provided with a protective layer on one or both sides.
  • This protective layer can in turn be a film, for example a further polycarbonate film, but it can also be a lacquer or the like.
  • the protective layers can of course also be dispensed with.
  • a lighting element of the decorative part according to the invention can comprise such a planar light guide as has just been described, as well as a light guide of greater thickness coupled to the composite film.
  • the thickness relates to the comparison to the light-conducting film of the film composite.
  • This light guide which in particular is not formed from a film, is used to couple the light into the light-guiding layer of the planar light guide, which is designed as a film.
  • this light guide of greater thickness is coupled to at least one light source.
  • the coupling can be implemented, for example, on a strip made of polycarbonate in such a way that one or more light sources, in particular LEDs, can be mechanically coupled to the structure.
  • the bulbs, and possibly a Control electronics for these can, however, also be directly integrated into this light guide of greater thickness, for example injected.
  • This light guide of greater thickness which could also be referred to as a coupling light guide, has the task of capturing the light emitted by the lamps and, especially if different colors are used, to homogenize this light within its overall length before it is introduced into the light-conducting film as Light guide layer takes place.
  • multicolored light always requires a certain running length of the light within a light guide until a homogeneous color mixture is created, so that this can also be achieved within the larger light guide before the then homogeneous light is coupled into the corresponding light guide layer of the flat light guide.
  • the light guide with a greater thickness can be glued or welded to the composite film, or it can also be molded directly onto it.
  • this light guide can be conventional, for example made of a single material such as polycarbonate, which is surrounded by an air gap in order to achieve the light-conducting properties, namely total reflection at the interfaces between the material of the light guide and the air.
  • this light guide of greater thickness is surrounded by a coating made of a material with a lower refractive index.
  • This material can, for example, in turn be a film made of PMMA or the like, so that in principle a structure of the light guide of greater thickness can be provided in the form of DE 102019 001 333 A1 from the prior art mentioned at the outset.
  • Alternative coatings for example paints or the like, are of course also conceivable.
  • a further very advantageous embodiment of the decorative part according to the invention can now also provide that the flat light guide is connected to a carrier and a decoration by co-extrusion, calendering and/or back-injection molding.
  • This structure made up of carrier, decoration and flat light guide can then be injection-molded onto the non-light-conducting surface section and the light source or, conversely, these can be injection-molded onto the structure. All in all, this results in an extraordinarily compact and efficient decorative part, particularly when the flat light guide is designed as the composite film described above.
  • planar light guide according to the invention, the lighting element according to the invention and the decorative part according to the invention offer further advantages and configurations, which result in particular from the exemplary embodiments which are described in more detail below with reference to the figures.
  • FIG. 1 shows a basic representation of a possible embodiment of a flat light guide
  • FIG. 2 shows a basic section through a possible decorative part according to the invention with a first embodiment of a lighting element
  • Fig. 3 shows a principle section through a possible decorative part according to the invention with a further embodiment of a lighting element
  • Fig. 4 different ways of connecting the light source to a light guide.
  • a possible structure of a flat light guide 1 made of a film composite 2 is shown in principle.
  • the film composite 2 consists of at least three films.
  • a central light-guiding layer is designed as a light-guiding film 3 . It is implemented, for example, as a polycarbonate film.
  • This light guide foil 3 is enclosed by two foils 4, 5 with a lower refractive index than that of the light guide foil 3.
  • the two foils 4, 5 can be made of PMMA (polymethyl methacrylate), for example.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • These decoupling structures 6 can, for example, by a ground surface, by a Structures introduced by laser processing can be realized via structures printed by screen printing or the like.
  • planar light guide 1 can be adapted to a later curvature or the like of the planar light guide 1 in order to achieve a uniform and homogeneous light output independently of the three-dimensional geometric design of the later structure.
  • the direction in which the light is coupled out is at the top in the illustration in FIG.
  • the structure described here consisting of the three films 3, 4, 5, is completely sufficient for the actual film composite 2 of the planar light guide 1.
  • this structure can be realized with injection-moulded decorative layers, injection-moulded support layers or the like.
  • the structure can also be placed in a corresponding injection molding tool and shaped three-dimensionally before it is completed by back-injection molding with a carrier layer and/or the application of a decorative layer on the upper surface from viewing direction B and is cured in the shape specified by the tool.
  • the film composite 3 shown as an example in FIG. 1 has a thickness of less than 1 mm.
  • the thickness of the structure can be further reduced, so that, for example, a functional, flat light guide can be made from the three Foils 3, 4, 5 can be realized with a layer thickness of about 0.5 mm.
  • the enclosed light-guiding layer of the light-guiding foil 3 is somewhat thicker than the respective layer thickness of the adjacent PMMA foils 4, 5, as is also indicated approximately to scale in the illustration in FIG.
  • the film composite 2 of the planar light guide 1 can therefore preferably be combined with a coupling-in light guide 8 with greater thickness.
  • This is shown in principle in the following representation of FIG.
  • the structure shown there includes a decorative part 10 which has a flat light guide 1 .
  • This is made up of the film composite 2, in particular with the three films 3, 4, 5, whereby in the illustration in Figure 2 of this film composite 2 only the decoupling structures designated 6 are shown again, in order to show the alignment of the film composite 2 of the planar light guide 1 to make recognizable in the representation of Figure 2.
  • the direction of light is directed upwards here, the line of sight B accordingly from top to bottom onto the decorative part 10.
  • This consists of a plastic carrier 11 and a decorative panel, for example made of polycarbonate, wood, aluminum or the like.
  • the surface section 12 that is transparent to the light is also adjoined by an opaque surface section, which is designated here by 13 and is shown with correspondingly changed hatching.
  • This section 13 is impermeable to light and therefore, viewed from the viewing direction B, hides the components lying behind it in the viewing direction B.
  • these are the in-coupling light guide 8 with the greater thickness, which is designed as a conventional light guide and has corresponding out-coupling structures 9 in a manner known per se.
  • This decoupling light guide can be realized, for example, molded onto the film composite 2 of the planar light guide 1, so as light, which in the Light guide 8 is coupled via lamps shown later, pass on in the flat light guide. From viewing direction B, the structure of the light guide 8 and its connection to the film composite 2 is below the non-translucent surface area, so that the coupling of the light and its transmission are not visible through the translucent section 12 of the decorative panel.
  • the decorative part 10 can therefore be realized with a homogeneous illumination of its actively illuminated surface section 12 through the composite film 2 of the planar light guide 1 without the typically inhomogeneously illuminated area of the light coupling point becoming visible.
  • the conventional light guide 8 serves to collect the light from the individual light sources and, due to its greater thickness, can collect the light from these light sources very well, so that a large part of the light reaches the conventional light guide 8 and, via this, the planar light guide 1.
  • different colored light sources or light sources that are able to generate different colors for example RGB LEDs, can be used. Due to the size of the conventional light guide 8, there is a sufficient path for the light to travel so that the colors mix sufficiently and a homogeneous light color reaches the area of the flat light guide 1.
  • the conventional light guide 8 is surrounded by air, so that if it is made of a material such as polycarbonate, it is sufficient.
  • the air surrounding it then forms the environment with a lower refractive index than that of the polycarbonate, so that the light-guiding effect is achieved accordingly and the light can be coupled largely completely into the composite film 2 of the flat light guide 1 .
  • the conventional light guide 8 is molded onto the structure of the film composite 2 on the one hand and onto the structure of the decorative part 10 on the other hand.
  • the structure is formed, for example, with the surface section 13 that is impermeable to light being sprayed.
  • the conventional light guide 8 must be provided with a corresponding coating made of a material with a low refractive index. It can, for example, be surrounded by a film made of PMMA or coated with a corresponding paint with low-index properties.
  • FIG. 4 three different possibilities for coupling light into the conventional light guide 8 are shown.
  • several light sources 14, here RGB LEDs are mechanically coupled to the structure of the light guide in order to supply it with light over a corresponding area and to pass on the light according to the arrow marked 15, in particular to the molded film composite 2 .
  • FIG. 4b An alternative structure is shown in the illustration in FIG. 4b. Instead of several small lamps 14, as shown in FIG. 4a, two larger lamps 16 are each arranged on the end faces of the conventional light guide 8 and couple the light. The light can then be coupled out of the conventional light guide 8 upwards or downwards or towards or away from the viewer, for example, via outcoupling structures not shown here.
  • FIG. 4c A further variant of the conventional light guide 8 can also be seen in the illustration in FIG. 4c.
  • the lighting means 14 are again designed as smaller LEDs than in the illustration in FIG. 4b. Unlike in the previous figures, they are injected directly into the material of the light guide 8, for example into the polycarbonate.
  • this structure would also be conceivable with larger lamps in the area of the end faces as a supplement or as an alternative to the structure shown here.
  • the light coupling of FIGS. 4a and 4b could be combined with one another.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flächigen Lichtleiter (1) mit wenigstens drei Schichten (3, 4, 5, 7), wobei zwei als Folien (4) ausgebildete Schichten einen geringeren Brechungsindex als eine dazwischen angeordnete Lichtleitschicht (3) aufweisen, wobei eine der Folien (4) Auskopplungsstrukturen (6) für das Licht aufweist.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (3, 4, 5, 7) einen Folienverbund (2) ausbilden, in welchem die Lichtleitschicht als Folie (3) ausgebildet ist.Außerdem betrifft die Erfindung ein Leuchtelement mit einem solchen flächigen Lichtleiter (1) und einem angekoppelten Einkopplungslichtleiter (8). Ferner ist ein Zierteil (10) angegeben, bei welchem ein mit dem flächigen Lichtleiter (1) gekoppelte Lichtquelle welche Leuchtmittel (14, 16) und den Einkopplungslichtleiter (8) umfassen so angeordnet sind, dass ein Oberflächenabschnitt aktiv beleuchtet wird und ein nicht-lichtdurchlässiger Oberflächenabschnitt aus einer Blickrichtung (B) gesehen die Lichtquelle und die Ankopplung verdeckt.

Description

Zierteil mit einem Flächenlichtleiter
Die Erfindung betrifft ein Zierteil mit einem flächigen Lichtleiter zum aktiven Beleuchten eines Oberflächenabschnitts nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Flächige Lichtleiter sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die DE 102019001 333 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen flächigen Lichtleiter. Dieser wird aus zwei Folien ausgebildet, welche mit dem eigentlichen Lichtleiter verbunden werden, indem das Material von diesem Lichtleiter, beispielsweise Polycarbonat zwischen die beiden Folien mit geringerem Brechungsindex als dem des Lichtleiters eingespritzt wird. Der gesamte Aufbau lässt sich so relativ flach mit einer Bauteildicke von nur wenigen Millimetern, typischerweise 3 oder mehr Millimeter realisieren. Allerdings erlaubt er keine nennenswerte Flexibilität. Auch dünnere Aufbauten als die genannten 3 mm sind bei den für den Spritzguss typischerweise benötigten Dimensionen nicht realistisch.
Die DE 102014 006490 B4 beansprucht ein flächiges Beleuchtungselement mit einer Lichtquelle und einem flächigen Lichtleiter sowie einer transparenten Folie, wobei die Folie und der Lichtleiter aus Materialien mit unterschiedlichen Brechzahlen hergestellt sind und der Lichtleiter durch ein Hinterspritzen der Folie, also ähnlich wie im oben genannten Stand der Technik ausgebildet wird.
Die US 2007/0 133 935 A1 beschreibt ein flexibles optisches Element mit einem Wellenlichtleiter. Die DE 102019202 804 A1 beschreibt eine Lichtleitfolie die in einem Folienverbund eingesetzt werden kann. Die DE 102013 021 600 A1 beschreibt ferner eine Flächenleuchte, welche aus verschiedenen Schichten aufgebaut ist. Der Kern ist dabei jeweils eine transparente Trägerstruktur, welche mit einem aus Folien ausgebildeten Lichtleiter kombiniert wird, so dass die Trägerstruktur mit geringerem Brechungsindex als die Folie des eigentlichen Lichtleiters ausgebildet ist. Dieser kann ferner von einerweiteren Folie mit geringerem Brechungsindex und Auskopplungsstrukturen abgeschlossen werden um so Licht durch die transparente Trägerstruktur hindurch auszukoppeln.
Ein ähnlicher Aufbau mit einer Lichteinkopplung durch ein Koppelelement oder einen Lichtleiter aus optischen Fasern beschreibt die WO 2007/077 099 A1,
Die DE 102019 112 889 A1 und die DE 102013 010 163 A1 beschreiben beide Lichtleitfolien welche auf Fahrzeugscheiben angeordnet werden können.
Diese zuletzt genannten Aufbauten sind dabei wenig flexibel und tragen relativ stark auf, insbesondere was ihre Dicke angeht.
Ein beleuchtetes Zierteil ist aus der DE 102014 112 470 A1 bekannt. Dabei werden von einem Leuchtmittel erzeugte Lichtstrahlen in einer Verbundfolie mit einer Lichtleitschicht eingekoppelt. Ein sehr ähnliches Zierteil ist auch aus der US 2021/0 055 567 A1 bekannt.
Zum weiteren Stand der Technik kann ferner auf die US 2006/ 0 002 675 A1 sowie die EP 2 157 366 A1 verweisen werden. Diese stammen aus dem Bereich der Beleuchtung bzw. Hinterleuchtung von Bildschirmen und zeigen ebenfalls dünne Lichtleitschichten.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes ein Zierteil mit einem flächigen Lichtleiter zum aktiven Beleuchten eines Oberflächenabschnitts anzugeben.
Das erfindungsgemäße Zierteil mit einem flächigen Lichtleiter zum aktiven Beleuchten eines Oberflächenabschnitts und mit wenigstens einer stirnseitig zu dem flächigen Lichtleiter angeordneten Lichtquelle sieht es nun vor, dass die Lichtquelle wenigstens eine direkt oder mittelbar mit dem flächigen Lichtleiter verbundenes Leuchtmittel umfasst, welches in einer Blickrichtung auf das Zierteil verdeckt hinter einem nicht lichtdurchlässigen Oberflächenabschnitt angeordnet und mit dem flächigen Lichtleiter verbunden ist. Die Anordnung und Kopplung der Lichtquelle wird bei einem derartigen Zierteil also insbesondere in einem Bereich hinter einen für Licht nicht durchlässigen Abschnitt angeordnet. Dieser Abschnitt, welcher als undurchsichtiger Oberflächenabschnitt des Zierteils ausgebildet ist, verdeckt also die Lichteinkopplung in den flächigen Lichtleiter ebenso wie die Lichtquelle selbst. Dadurch werden Inhomogenitäten und besonders hell leuchtende Punkte oder Bereiche wie durch eine Art Blende abgedeckt, so dass das erfindungsgemäße Zierteil im Bereich seiner aktiv beleuchteten Oberfläche eine außerordentlich homogene und gleichmäßige sowie leicht zu gestaltende Farbgebung ermöglicht, welche direkt oder über ein entsprechendes vorgelagertes transparentes Dekor einen großen Gestaltungsspielraum bei hoher qualitativer Anmutung ermöglicht.
Der flächige Lichtleiter des erfindungsgemäßen Zierteils umfasst vergleichbar wie der im eingangs genannten Stand der Technik beschriebene Lichtleiter drei Schichten, wobei zwei als Folien ausgebildete Schichten einen geringeren Brechungsindex als eine dazwischen angeordnete Lichtleiterschicht aufweisen. Eine der Folien weist außerdem Auskopplungsstrukturen für das Licht auf, ähnlich wie im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben. Erfindungsgemäß ist es nun so, dass die Schichten einen Folienverbund ausbilden, in welchem die Lichtleiterschicht ebenfalls als Folie ausgebildet ist. Ein solcher Aufbau, bei welchem die bisher immer aus einem festen Material, beispielsweise einem flächigen Material aus Polycarbonat oder dergleichen oder aus einem durch Anspritzen bzw. Hinterspritzen erzeugten derartigen Material ausgebildet ist, weist prinzipbedingt immer eine relativ große Dicke von typischerweise mindestens 3 bis 5 mm und eine relativ geringe Flexibilität auf. Der erfindungsgemäße Aufbau aus den drei Folien, welche einen Folienverbund ausbilden, wobei die beiden außenliegenden Folien einen geringeren Brechungsindex als die in der Mitte liegende Lichtleiterfolie hat, umgeht all diese Nachteile. Es entsteht ein außerordentlich kompakter Aufbau, welcher in der Praxis mit deutlich weniger als einem Millimeter Dicke, insbesondere ca. 0,5 mm Dicke des Folienverbunds einfach zu realisieren ist.
Die Folien des flächigen Lichtleiters sind koextrudiert, so dass eine einfache und effiziente Herstellung möglich ist. Die Folien selbst können beispielsweise aus zwei Polymethylmethacrylat-(PMMA) Folien bestehen, zwischen welchen als lichtleitende Schicht eine Folie aus Polycarbonat (PC) eingebracht ist. Der gesamte Aufbau lässt sich durch Koextrudieren einfach und effizient bei sehr geringer Schichtdicke und bezogen auf die Schichtdicke hoher mechanischer Festigkeit hersteilen.
Die Lichtquelle ist in dem erfindungsgemäßen Zierteil durch einen Einkopplungslichtleiter mit wenigstens einem integrierten Leuchtmittel ausgebildet. Insbesondere ist dies selbstverständlich dann von Vorteil, wenn der flächige Lichtleiter aus einem Folienverbund besteht. Insbesondere können der flächige Lichtleiter und der Einkopplungslichtleiter dabei gemeinsam ein Leuchtelement.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zierteils kann es außerdem vorgesehen sein, dass der Folienverbund an einer oder an beiden Seiten mit einer Schutzschicht versehen ist. Diese Schutzschicht kann ihrerseits wiederum eine Folie sein, beispielsweise jeweils eine weitere Polycarbonatfolie, sie kann aber auch ein Lack oder dergleichen sein. Bei einem Aufbau, bei dem der flächige Lichtleiter bzw. sein Folienverbund aus den drei Schichten direkt weiterverarbeitet wird, indem beispielsweise auf der einen Seite ein Dekor und auf der anderen Seite ein transparenter oder insbesondere nicht-transparenter Träger aufgespritzt oder angespritzt wird, lässt sich auf die Schutzschichten selbstverständlich auch verzichten.
Ein Leuchtelement des erfindungsgemäßen Zierteils kann einen derartigen Flächenlichtleiter, wie er soeben beschrieben worden ist, sowie einen mit dem Folienverbund gekoppelten Lichtleiter größerer Dicke umfassen. Dabei bezieht sich die Dicke auf den Vergleich zu der lichtleitenden Folie des Folienverbunds. Dieser Lichtleiter, welcher insbesondere nicht aus einer Folie ausgebildet ist, dient zum Einkoppeln des Lichts in die als Folie ausgebildete lichtleitende Schicht des flächigen Lichtleiters.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann es deshalb vorgesehen sein, dass dieser Lichtleiter größerer Dicke mit wenigstens einem Leuchtmittel gekoppelt ist. Die Kopplung kann dabei beispielsweise an einem Streifen aus Polycarbonat derart realisiert sein, dass eine mechanische Ankopplung von einem oder mehreren Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, an den Aufbau erfolgen kann. Die Leuchtmittel, sowie ggf. eine Ansteuerungselektronik für diese können jedoch auch in diesen Lichtleiter größerer Dicke direkt integriert, beispielsweise eingespritzt sein.
Dieser Lichtleiter größerer Dicke, welcher auch als Einkoppellichtleiter bezeichnet werden könnte, hat dabei die Aufgabe, das von den Leuchtmitteln abgegebene Licht entsprechend einzufangen und, insbesondere wenn verschiedene Farben verwendet werden, innerhalb seiner Baulänge dieses Licht zu homogenisieren bevor die Einleitung in die lichtleitende Folie als Lichtleitschicht erfolgt. Damit lässt sich die Lichtausbeute der Leuchtmittel ideal nutzen, was bei der Folie aufgrund ihrer geringen Dicke so nicht unmittelbar möglich wäre. Außerdem benötigt mehrfarbiges Licht bis eine homogene Farbmischung entsteht, immer eine gewisse Lauflänge des Lichts innerhalb eines Lichtleiters, so dass auch dies innerhalb des größeren Lichtleiters erzielt werden kann, bevor das dann homogene Licht in die entsprechende Lichtleitschicht des flächigen Lichtleiters eingekoppelt wird. Der Lichtleiter größerer Dicke kann dabei mit dem Folienverbund verklebt, verschweißt oder an diesen auch unmittelbar angespritzt sein. Dabei kann dieser Lichtleiter herkömmlich ausgebildet sein, also beispielsweise aus einem einzigen Material, wie beispielsweise Polycarbonat, welches von einem Luftspalt umgeben ist, um so die lichtleitenden Eigenschaften, nämlich eine Totalreflexion an den Grenzflächen zwischen dem Material des Lichtleiters und der Luft zu erreichen. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass dieser Lichtleiter größerer Dicke mit einer Beschichtung aus einem Material mit niedrigerem Brechungsindex umgeben ist. Dieses Material kann beispielsweise wiederum eine Folie aus PMMA oder dergleichen sein, so dass prinzipiell ein Aufbau des Lichtleiters größerer Dicke in der aus dem eingangs genannten Stand der Technik in Form der DE 102019 001 333 A1 vorgesehen werden kann. Auch alternative Beschichtungen, beispielsweise durch Lacke oder dergleichen sind natürlich denkbar.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zierteils kann es nun außerdem vorsehen, dass der flächige Lichtleiter mit einem Träger und einem Dekor durch Koextrudieren, Kalandrieren und/oder Hinterspritzen verbunden ist. Dieser Aufbau aus Träger, Dekor und flächigem Lichtleiter kann dann an den nicht-lichtleitenden Oberflächenabschnitt und die Lichtquelle angespritzt sein oder diese können umgekehrt an den Aufbau angespritzt sein. Alles in allem entsteht so ein außerordentlich kompaktes und effizientes Zierteil, insbesondere wenn der flächige Lichtleiter als der oben beschriebene Folienverbund ausgestaltet ist. Innerhalb des Lichtleiters sind die Bauteile dann sehr einfach und effizient miteinander verbunden, so dass auch über eine längere Einsatzdauer, wenn das Zierteil beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt wird, trotz auftretender Vibrationen und in einem Fahrzeug unvermeidlichen Bewegungen von Teilen gegeneinander ein stabiler Aufbau vorliegt, welcher nicht knarzt und bei welchem einzelne Teile nicht gegeneinander schlagen können.
Der erfindungsgemäße flächige Lichtleiter, das erfindungsgemäße Leuchtelement sowie das erfindungsgemäße Zierteil bieten weitere Vorteile und Ausgestaltungen, welche sich insbesondere auch aus den Ausführungsbeispielen ergeben, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines flächigen Lichtleiters;
Fig. 2 einen prinzipmäßigen Schnitt durch ein mögliches Zierteil gemäß der Erfindung mit einer ersten Ausführungsform eines Leuchtelements;
Fig. 3 einen prinzipmäßigen Schnitt durch ein mögliches Zierteil gemäß der Erfindung mit einerweiteren Ausführungsform eines Leuchtelements; und
Fig. 4 verschiedene Möglichkeiten der Anbindung der Leuchtmittel an einen Lichtleiter.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein möglicher Aufbau eines flächigen Lichtleiters 1 aus einem Folienverbund 2 prinzipiell dargestellt. Der Folienverbund 2 besteht aus wenigstens drei Folien. Eine zentrale Lichtleitschicht ist als Lichtleitfolie 3 ausgebildet. Sie wird beispielsweise als Polycarbonatfolie realisiert. Einschlossen ist diese Lichtleitfolie 3 von zwei Folien 4, 5 mit einem geringeren Brechungsindex als der der Lichtleitfolie 3. Die beiden Folien 4, 5 können beispielsweise aus PMMA (Polymethylmethacrylat) hergestellt sein. Eine dieser beiden Folien, hier in der Darstellung der Figur 1 die Folie 5, weist außerdem mit 6 bezeichnete Auskopplungsstrukturen innerhalb der Folie 5 auf. Diese Auskopplungsstrukturen 6 können beispielsweise durch eine angeschliffene Oberfläche, durch über eine Laserbearbeitung eingebrachte Strukturen, über durch Siebdruck aufgedruckte Strukturen oder dergleichen realisiert werden. Sie können insbesondere an eine spätere Krümmung oder dergleichen des flächigen Lichtleiters 1 angepasst werden um unabhängig von der dreidimensionalen geometrischen Ausgestaltung des späteren Aufbaus eine gleichmäßige und homogene Lichtauskopplung zu erreichen. Die Richtung, in der das Licht ausgekoppelt wird, ist dabei in der Darstellung der Figur 1 oben, so dass also hier von oben entsprechend der Blickrichtung B auf den flächigen Lichtleiter l geschaut wird.
Dieser hier beschriebene Aufbau aus den drei Folien 3, 4, 5 reicht für den eigentlichen Folienverbund 2 des flächigen Lichtleiters 1 vollständig aus. Je nach Weiterverarbeitung kann dieser Aufbau mit angespritzten Dekorschichten, angespritzten Trägerschichten oder dergleichen realisiert werden. Insbesondere kann der Aufbau auch in ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug eingelegt und dreidimensional geformt werden, bevor er durch das Hinterspritzen mit einer Trägerschicht und/oder dem Auftrag einer Dekorschicht auf der aus der Blickrichtung B oberen Oberfläche komplettiert und in der durch das Werkzeug vorgegebenen Form ausgehärtet wird.
Unabhängig davon ist es möglich, zusätzlich zu den drei genannten Schichten 3, 4, 5 zwei Schutzschichten 7 beispielsweise in Form dünner Polycarbonatfolien in den Folienverbund 3 mit zu integrieren. Diese optionale Ausgestaltung ist in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen, wobei wie erwähnt die beiden Schutzfolien 7 auch entfallen könnten. Je nach Aufbau kann auch nur eine der beiden Schutzfolien 7 vorgesehen sein, beispielsweise lediglich die auf der Sichtseite, wenn auf der gegenüberliegenden Seite ein Träger angespritzt wird.
Anders als bei einem rein durch Spritzgießen des Lichtleiters herstellbaren Aufbau, beispielsweise dem im eingangs genannten Stand der Technik genannten Aufbau, bei welchem der Lichtleiter zwischen zwei PMMA-Folien eingespritzt wird, ist es hier möglich, den gesamten Folienverbund 3 durch Koextrudieren herzustellen und diesen damit sehr viel dünner auszugestalten. Der in Figur 1 exemplarisch dargestellte Folienverbund 3 weist dabei in der Praxis eine Dicke von weniger als 1 mm auf. Durch einen Verzicht auf einen oder beide Schutzschichten 7 lässt sich der Aufbau noch weiter in seiner Dicke verringern, so dass beispielsweise ein funktionaler flächiger Lichtleiter aus den drei Folien 3, 4, 5 mit einer Schichtdicke von ca. 0,5 mm realisierbar ist. Dabei ist die eingeschlossene Lichtleitschicht der Lichtleitfolie 3 etwas dicker als die jeweilige Schichtdicke der benachbarten PMMA-Folien 4, 5, wie es in der Darstellung der Figur 2 auch in etwa maßstäblich angedeutet ist.
Prinzipiell ist eine Lichteinkopplung von der Stirnseite her in einen solchen Folienverbund 2 denkbar. In der Praxis ist dies jedoch sehr schwierig, da auch kleine Leuchtmittel wie Mikro-LEDs eine gewisse Größe und Breite aufweisen und da sie ihr Licht insbesondere in einem Winkel von typischerweise ca. 120° abstrahlen. Bei einer direkten Anbindung an die Stirnseite des Folienverbunds 2 ginge daher ein nicht unerheblicher Teil des Lichts verloren.
Bevorzugt kann deshalb der Folienverbund 2 des flächigen Lichtleiters 1 mit einem Einkopplungslichtleiter 8 mit größerer Dicke kombiniert werden. Dies ist in der nachfolgenden Darstellung der Figur 2 prinzipiell gezeigt. Der dort gezeigte Aufbau umfasst ein Zierteil 10, welches einem flächigen Lichtleiter 1 aufweist. Dieser ist durch den Folienverbund 2, insbesondere mit den drei Folien 3, 4, 5 aufgebaut, wobei in der Darstellung der Figur 2 von diesen Folienverbund 2 lediglich die mit 6 bezeichneten Auskopplungsstrukturen nochmal dargestellt sind, um die Ausrichtung des Folienverbunds 2 des flächigen Lichtleiters 1 in der Darstellung der Figur 2 erkennbar zu machen. Die Lichtrichtung ist hier nach oben gerichtet, die Blickrichtung B dementsprechend von oben nach unten auf das Zierteil 10. Dieses besteht aus einem Kunststoffträger 11 sowie einer Dekoplatte, beispielsweise aus Polycarbonat, Holz, Aluminium oder dergleichen. Diese wird von dem durch den flächigen Lichtleiter 1 entgegen der Blickrichtung B ausgekoppelten Licht hinterleuchtet. An den für das Licht durchlässigen Oberflächenabschnitt 12 schließt sich außerdem ein undurchsichtiger Oberflächenabschnitt an, welcher hier mit 13 bezeichnet und entsprechend veränderter Schraffur dargestellt ist. Dieser Abschnitt 13 ist für Licht nicht durchlässig und verbirgt daher aus der Blickrichtung B gesehen die in der Blickrichtung B hinter ihm liegenden Bauteile. Dies sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Einkoppellichtleiter 8 mit der größeren Dicke, welcher als konventioneller Lichtleiter ausgebildet ist und dementsprechende Auskopplungsstrukturen 9 in an sich bekannter Art und Weise aufweist. Dieser Auskopplungslichtleiter kann beispielsweise an den Folienverbund 2 des flächigen Lichtleiters 1 angespritzt realisiert sein, um so Licht, welches in den Lichtleiter 8 über später noch gezeigte Leuchtmittel eingekoppelt wird, in den flächigen Lichtleiter weiterzugeben. Aus der Blickrichtung B liegt der Aufbau des Lichtleiters 8 und seiner Verbindung mit dem Folienverbund 2 dabei unterhalb des nicht-lichtdurchlässigen Oberflächenbereichs, so dass die Einkopplung des Lichts und die Weitergabe nicht durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 12 der Dekoplatte hindurch sichtbar sind. Das Zierteil 10 kann also mit einer homogenen Beleuchtung seines aktiv beleuchteten Oberflächenabschnitts 12 durch den Folienverbund 2 des flächigen Lichtleiters 1 realisiert werden, ohne dass die typischerweise inhomogener beleuchteten Bereich der Lichteinkopplungsstelle sichtbar werden.
Der konventionelle Lichtleiter 8 dient dabei zum Sammeln des Lichts der einzelnen Leuchtmittel und kann durch seine größere Dicke das Licht dieser Leuchtmittel sehr gut sammeln, so dass ein Großteil des Lichts in den konventionellen Lichtleiter 8 und über diesen in den flächigen Lichtleiter 1 gelangt. Außerdem können verschiedenfarbige Leuchtmittel oder Leuchtmittel, welche in der Lage sind, verschiedene Farben zu erzeugen, beispielsweise RGB-LEDs eingesetzt werden. Durch die Größe des konventionellen Lichtleiters 8 besteht ein ausreichender Laufweg des Lichts, so dass die Farben sich ausreichend mischen und eine homogene Lichtfarbe im Bereich des flächigen Lichtleiters 1 anlangt.
Der konventionelle Lichtleiter 8 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von Luft umgeben, so dass seine Ausgestaltung aus einem Material, beispielsweise aus Polycarbonat ausreichend ist. Die ihn umgebende Luft bildet dann die Umgebung mit einem niedrigeren Brechungsindex als dem des Polycarbonats, so dass die lichtleitende Wirkung entsprechend erzielt und das Licht weitgehend vollständig in den Folienverbund 2 des flächigen Lichtleiters 1 eingekoppelt werden kann.
Eine alternative Ausgestaltung ist in der Darstellung der Figur 3 zu erkennen. Diese entspricht weitgehend der in Figur 2 gezeigten Darstellung. Dabei ist es jedoch so, dass der konventionelle Lichtleiter 8 an den Aufbau des Folienverbunds 2 einerseits und an den Aufbau des Zierteils 10 andererseits angespritzt ausgebildet ist. Hier ist der Aufbau beispielsweise mit dem für Licht nicht durchlässigen Oberflächenabschnitt 13 verspritzt ausgebildet. Um die Eigenschaft eines Lichtleiters in einem solchen angespritzten oder insbesondere vollständig eingespritzten Aufbau, bei welchem auch der Kunststoffträger 11 den konventionellen Lichtleiter 8 noch umgibt, was hier ebenso denkbar wäre, zu gewährleisten, muss der konventionelle Lichtleiter 8 dabei mit einer entsprechenden Beschichtung aus einem niederbrechenden Material versehen sein. Er kann beispielsweise mit einer Folie aus PMMA umgeben sein oder mit einem entsprechenden Lack mit niederbrechenden Eigenschaften beschichtet werden.
Ansonsten gilt für den in Figur 3 gezeigten Aufbau das im Rahmen der Figur 2 bereits Beschriebene analog.
In der Darstellung der Figur 4 sind nun abschließend drei verschiedene Möglichkeiten zum Einkoppeln von Licht in den konventionellen Lichtleiter 8 gezeigt. In der Darstellung der Figur 4a werden mehrere Leuchtmittel 14, hier RGB-LEDs mechanisch an den Aufbau des Lichtleiters angekoppelt, um diesen entsprechend flächig mit Licht zu versorgen und das Licht gemäß dem eingezeichneten und mit 15 bezeichneten Pfeil weiterzugeben, insbesondere an den angespritzten Folienverbund 2.
In der Darstellung der Figur 4b ist ein alternativer Aufbau gezeigt. Anstelle von mehreren kleinen Leuchtmitteln 14, wie in der Darstellung der Figur 4a sind hier zwei größere Leuchtmittel 16 jeweils an den Stirnseiten des konventionellen Lichtleiters 8 angeordnet und koppeln das Licht ein. Über hier nicht dargestellte Auskopplungsstrukturen lässt sich das Licht dann beispielsweise nach oben oder nach unten bzw. auf den Betrachter zu oder von diesem weg aus dem konventionellen Lichtleiter 8 auskoppeln.
In der Darstellung der Figur 4c ist außerdem eine weitere Variante des konventionellen Lichtleiters 8 zu erkennen. Die Leuchtmittel 14 sind hier wieder als kleinere LEDs als in der Darstellung der Figur 4b ausgeführt. Anders als in den bisherigen Figuren sind sie direkt in das Material des Lichtleiters 8, also beispielsweise in das Polycarbonat eingespritzt. Selbstverständlich wäre dieser Aufbau auch mit größeren Leuchtmitteln im Bereich der Stirnseiten ergänzend oder alternativ zu dem hier dargestellten Aufbau denkbar. Ebenso ließe sich die Lichteinkopplung der Figuren 4a und 4b miteinander kombinieren. Daneben wäre es auch denkbar, Licht einerseits über eingespritzte Leuchtmittel 14, 16 und andererseits ergänzend dazu über weitere lediglich angekoppelte Leuchtmittel 14, 16 in den konventionellen Lichtleiter 8 entsprechend anzukoppeln.

Claims

Patentansprüche
1. Zierteil (10) mit einem flächigen Lichtleiter (1) zur aktiven Beleuchtung eines Oberflächenabschnitts (12) und mit wenigstens einer stirnseitig zu dem flächigen Lichtleiter (1) angeordneten Lichtquelle, wobei der flächige Lichtleiter (1) wenigstens drei Schichten (3, 4, 5, 7) aufweist, wobei zwei als Folien (4) ausgebildete Schichten einen geringeren Brechungsindex als eine dazwischen angeordnete Lichtleitschicht (3) aufweisen, wobei eine der Folien (4) Auskopplungsstrukturen (6) für das Licht aufweist, und wobei die Schichten
(3, 4, 5, 7) einen Folienverbund (2) ausbilden, in welchem die Lichtleitschicht (3) als Folie (3) ausgebildet ist, wobei die Lichtquelle wenigstens ein mittelbar mit dem flächigen Lichtleiter (1) verbundenes Leuchtmittel (14, 16) umfasst, wobei die Lichtquelle in einer Blickrichtung (B) auf das Zierteil (10) verdeckt hinter einem nicht-lichtdurchlässigen Oberflächenabschnitt (13) angeordnet und mit dem flächigen Lichtleiter (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (3, 4, 5, 7) koextrudiert sind, und dass die Lichtquelle durch einen Einkopplungslichtleiter (8) mit wenigstens einem integrierten Leuchtmittel (14, 16) ausgebildet ist.
2. Zierteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienverbund (2) eine Dicke von weniger als 1 mm aufweist.
3. Zierteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienverbund (2) an einer oder an beiden Oberflächen mit einer Schutzschicht, insbesondere einer Schutzfolie (7) versehen ist.
4. Zierteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtleiter (1) und der Einkopplungslichtleiter (8) ein Leuchtelement aus dem flächigen Lichtleiter (1) sowie einen mit dem Folienverbund (2) gekoppelten Lichtleiter (8) größerer Dicke.
5. Zierteil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (8) größerer Dicke mit dem Folienverbund (2) verklebt, verschweißt oder an diesen angespritzt ist.
6. Zierteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Lichtleiter (1) mit einem Träger (11) und einem Dekor (12) durch Koextrudieren, Kalandrieren und/oder Hinterspritzen verbunden ist, wobei dieser Aufbau mit flächigen Lichtleiter (1), dem Träger (11) und dem lichtdurchlässigen Dekor (12) an den nicht-lichtdurchlässigen Oberflächenabschnitt (13) und die Lichtquelle angespritzt ist oder diese an den Aufbau angespritzt sind.
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