WO2023012046A1 - Beleuchtungsbauteil, verkehrsmittel und verfahren zur herstellung eines beleuchtungsbauteils - Google Patents

Beleuchtungsbauteil, verkehrsmittel und verfahren zur herstellung eines beleuchtungsbauteils Download PDF

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WO2023012046A1
WO2023012046A1 PCT/EP2022/071299 EP2022071299W WO2023012046A1 WO 2023012046 A1 WO2023012046 A1 WO 2023012046A1 EP 2022071299 W EP2022071299 W EP 2022071299W WO 2023012046 A1 WO2023012046 A1 WO 2023012046A1
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light
layer
lighting component
guiding element
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PCT/EP2022/071299
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Andreas Lang
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • 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
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • 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
    • G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects

Definitions

  • the present invention relates to a lighting component for a means of transport, a means of transport with the lighting component and a method for producing the lighting component.
  • Means of transport in particular vehicles, for example ground vehicles, aircraft and watercraft, are provided with a lighting device for better visibility in the dark or in bad weather.
  • the lighting device includes vehicle lights, usually in the form of front, rear and side lights.
  • a vehicle light known from the prior art is disclosed in the document DE 10 2004 028 970 A1.
  • the light is designed as a signal light and essentially consists of a light guide element, a light source and a coating.
  • the light guide element has a light exit surface on its front side arranged in the emission direction and a reflection surface on its rear side. Light coupled into the light-guiding element via a light-coupling surface is forwarded by means of total reflection in the light-guiding element, light impinging on the reflection surface being deflected toward the light exit surface and exiting therein in the emission direction.
  • a lighting component which can be produced relatively simply, efficiently and inexpensively and which can be flexibly integrated into the means of transport during the development of the means of transport. Furthermore, it is an object to provide a means of transport with such a lighting component and a method for producing the lighting component. This object is achieved by a lighting component having the features of patent claim 1, a means of transport according to patent claim 10 and a method for producing a lighting component according to patent claim 11.
  • the lighting component comprises a carrier layer arrangement which is translucent at least in sections and has a first layer and at least one light-guiding element made of polyurethane on a first surface of the first layer.
  • the first layer has a first index of refraction and the light guide element has a second index of refraction.
  • the second index of refraction is greater than the first index of refraction.
  • the light-guiding element has a coupling-in section for coupling light from a light source into the light-guiding element and is set up to guide the coupled-in light along the first layer, in particular by means of total reflection.
  • the lighting component has a decoupling section which is set up to decouple the light from the light-guiding element at least partially in the direction of the carrier layer arrangement.
  • the lighting component according to the invention can be designed in a comparatively simple and free/flexible manner and can therefore be designed during the development of the means of transport.
  • the lighting component can be produced in particular by means of multi-component injection molding.
  • the carrier layer arrangement can be formed first and can provide a basis for a light-guiding element that can be configured extremely flexibly.
  • the liquid which reacts to form polyurethane in the cavity of the injection mold, can flow onto the carrier layer arrangement and even into fine depression structures (e.g. on the tool surface) in order to form comparatively sharp-edged structures in the light-guiding element.
  • this opens up new design freedom in terms of shaping, for example in the area of the outer skin of the body or in the interior of the means of transport/vehicle.
  • this can reduce the effort both in the production of the lighting component and the means of transport and in the repair of the means of transport. It may even be conceivable to use comparatively large components such as a bumper cover as an integrated to design les lighting component.
  • the decoupling section can be realized comparatively easily in the polyurethane material.
  • a further synergy effect is that the lighting component can easily be designed to be free of imperfections for vehicle sensors, such as radar sensors or infrared sensors, so that such sensors can be covered by the lighting component.
  • the word “on” in connection with the layer arrangement is preferably to be understood as directly (immediately) and/or essentially over the entire surface. Substantially over the whole surface can mean that a layer is in contact with the neighboring layer with its entire surface facing a neighboring layer, apart from manufacturing tolerances.
  • the light-guiding element can be formed directly on the first layer. The light guide element can be in direct contact with the first layer along its surface facing the first layer, even along its entire surface facing the first layer.
  • the word "on” is understood as indirectly (indirectly), for example via an intermediate layer.
  • the light-guiding element made of polyurethane, the first layer and/or the second layer of the carrier layer arrangement, which is explained in more detail below, are preferably each formed as a solid material (so-called “bulk” material). Apart from any manufacturing tolerances, the material of these layers can thus be formed essentially free of air inclusions or other scattering points.
  • the light-guiding element preferably makes contact with the first layer.
  • the light-guiding element and the first layer can be connected to one another directly and/or in a cohesive manner.
  • the light-guiding element can be molded/cast onto the first layer, so that the polyurethane material of the light-guiding element can adjoin the material of the first layer.
  • polyurethane is a plastic or synthetic resin that is produced from the polyaddition reaction of polyol (particularly dialcohol) with polyisocyanate. While polyurethane is basically a duroplastic, thermoplastic or elastomer can be formed, the polyurethane of the light guide element is preferably a duroplastic material, alternatively a thermoplastic material.
  • the interior of the light-guiding element is preferably transparent (clear or colored).
  • the first and/or the second layer of the carrier layer arrangement (clear or colored) are preferably also transparent.
  • the geometry of the light guide element can be freely selected.
  • the light-guiding element can be structured in sections or completely in a planar, linear or strip-shaped, sculptural and/or three-dimensional manner. If the light-guiding element comprises a flat light-guiding layer (so-called flat light guide) on the first layer or is designed as such, its extension along an interface to the first layer in two mutually orthogonal directions can be greater than, in particular at least twice or three times as large as, the layer thickness of the light guide element.
  • the light-guiding element can be configured at least in sections as an elongated and/or straight light-guiding strip that extends along the first surface of the first layer.
  • one or more further light guide elements can be formed on the first surface of the first layer.
  • Each of the additional light-guiding elements or each associated light source can have any features of the light-guiding element described in more detail here or the light source described in more detail here.
  • the light-guiding element can be designed as a planar light guide and a first further light-guiding element can be designed as a light strip on the first surface of the first layer.
  • the coupling-in section is preferably formed on a side end of the light-guiding element along the first layer.
  • the coupling-in section is preferably made from the same polyurethane as the light-guiding element.
  • the coupling section can be formed monolithically with the rest of the light-guiding element.
  • the thickness of the light-guiding element in the region of the coupling section can increase towards the edge of the light-guiding element. This enables light from the light source to be coupled more easily into the light-guiding element and at the same time to keep attenuation losses due to the material of the light-guiding element comparatively low.
  • the backing layer arrangement may further comprise a second layer.
  • the second layer can be formed on the first layer, in particular directly on a second surface of the first layer opposite the light guide element.
  • the light-guiding element, the first layer and the second layer preferably form a cohesive layer structure.
  • the second layer is preferably designed as a carrier layer and has a higher rigidity, hardness and/or strength than the first layer.
  • the first and/or the second layer is/are preferably formed as a thermoset or thermoplastic.
  • the first layer can be formed as a film on the second layer, with the layer thickness of the first layer being less than the layer thickness of the second layer.
  • the material of the second layer can be polycarbonate, for example.
  • the layer thickness of the first layer can be, for example, at most one fifth or at most one tenth of the layer thickness of the second layer.
  • the refractive indices of the light-guiding element and the first layer are selected in such a way that the light can be coupled into the light-guiding element quite easily and can propagate efficiently in the light-guiding element with total reflection.
  • the first refractive index is preferably at least 0.05 or at least 0.1 or at least 0.15 or at least 0.2 less than the second refractive index.
  • the first refractive index is preferably between 1.3 and 1.4, for example 1.35.
  • the second refractive index is preferably greater than 1.4 or greater than 1.45. Most preferably, the second refractive index is between 1.4 and 1.6, for example 1.5.
  • the second layer preferably has a third refractive index that is greater than the first refractive index and/or greater than the second refractive index.
  • the third refractive index can be between 1.5 and 1.7.
  • a cover layer which can be translucent or opaque (impermeable to light), is formed on the first surface of the first layer.
  • the cover layer can practically serve as a screen, behind which the light source, optionally together with any control electronics of the light source, can be hidden from the side of the carrier layer arrangement.
  • the light source is preferably on arranged on a side of the covering layer opposite to the first layer.
  • the lighting component can contain a heating layer.
  • the cover layer preferably borders on the light-guiding element, in particular on the coupling-in section.
  • the backing sheet assembly may have one or more portions that are visually distinguishable from the rest of the backing sheet assembly.
  • These sections can, for example, have a different light transmission, light reflection and/or light absorption characteristic than the rest of the carrier layer arrangement. In particular, they can differ from the rest of the carrier layer arrangement in terms of color or their reflectivity in order to form a pattern, image or symbol.
  • the sections mentioned are preferably translucent or opaque (impermeable to light).
  • the light source (or light sources) can be part of the lighting component.
  • the light sources are preferably aligned in such a way that they emit the light adjacent to the coupling-in section of the light-guiding element along the first layer in the direction of the associated coupling-in section.
  • the/each light source can have a main emission direction, which is aligned along the first layer.
  • Each light source can include one or more light-emitting diodes or lasers, in particular single-color or multi-colored, in particular laser diodes.
  • the decoupling section can be formed on a first surface of the light-guiding element facing the carrier layer arrangement or on a second surface of the light-guiding element facing away from the carrier layer arrangement, in particular in one piece with the light-guiding element.
  • the decoupling section can be light-scattering.
  • the decoupling section preferably contains scattering structures, for example in the form of small balls, prisms, a fine grain or increased surface roughness (Ra value for example up to 0.2 mm or up to 0.1 mm).
  • the decoupling section is made from the same material as the light-guiding element.
  • the decoupling section is formed monolithically (in one piece) with the light-guiding element.
  • the decoupling section is arranged on the second surface of the light-guiding element, it can advantageously be designed as a surface structure in the polyurethane material.
  • a decoupling section can be produced quickly and easily during injection molding, in particular during a reaction injection molding process in which the cavity of the injection mold is flooded with the reactants for the polyurethane in liquid form and the reactants react to form polyurethane by means of polyaddition.
  • the liquid mixture of the reactants can be comparatively thin, so that even the finest surface structures can be produced using reaction injection molding.
  • the lighting component can be designed to be radar-transparent, ie it can at most dampen radar waves in the propagation direction to a negligible extent.
  • the light coupled into the light-guiding element by means of the coupling section can propagate under total reflection on the first surface of the light-guiding element or the second surface of the light-guiding element along the carrier layer arrangement, in particular the first layer. At the interface with the first layer, total reflection occurs due to the difference between the first refractive index and the second refractive index.
  • the second surface of the light-guiding element is preferably uncovered (at least in the area in which total reflection is desired), so that total reflection can be realized here by the difference between the second refractive index and the refractive index of the surrounding medium (in particular air).
  • the light propagating in the light-guiding element hits the decoupling section, it is preferably deflected by scattering in such a way that it hits the first surface of the light-guiding element/the first surface of the first layer at an angle of incidence (relative to the surface normal) that is smaller than that the limit angle of total reflection (so-called critical angle).
  • the light/light beam propagates directly through the first layer material, the interface between the first layer and the second layer, and through the second layer material to exit the lighting component.
  • the means of transport proposed here can be a vehicle, in particular a motor vehicle, and comprises at least one lighting component as described in detail above.
  • the carrier layer arrangement is preferably arranged on an outside of the vehicle and the light-guiding element is arranged on an inside of the vehicle. In this way, the light coupled out of the light guide element in the direction of the carrier layer arrangement can propagate through the carrier layer arrangement into the environment of the means of transport.
  • the lighting component of the means of transport comprises the light-guiding element described and one or more of the other light-guiding elements, which are also made of polyurethane on the first layer.
  • a light source is assigned to each of the other light guide elements.
  • the first light guide element can be designed as a surface light guide which is arranged, for example, to cover a sensor (in particular an electromagnetic sensor or a radar sensor) of the means of transport.
  • One of the other light-guiding elements can be part of a vehicle lamp, for example a rear lamp, turning signal lamp or a vehicle headlight.
  • the lighting component can be arranged in the area of a front of the means of transport, in particular centrally or as part of a bumper covering, in the area of a side wall of the means of transport, or in the area of a rear section of the means of transport.
  • the proposed method is intended for the production of a lighting component as described in detail above.
  • it comprises the following steps: injecting a molding compound into a cavity of a first injection mold while the first injection mold is closed in order to form the carrier layer arrangement with the first layer; providing the carrier layer arrangement in a cavity of a second injection molding tool; Flooding the cavity of the second injection mold with a mixture, in particular a liquid mixture, for producing polyurethane in a reaction injection molding process, with the light-guiding element being formed from the polyurethane on the first layer.
  • the liquid mixture and/or the polyurethane can contain additives.
  • a dynamic viscosity (at standard conditions) of the liquid mixture is preferably less than 100 mPas, less than 20 mPas or less than 5 mPas, most preferably less than 2.5 mPas.
  • the cavity of the second injection mold is preferably flooded after the (liquid-tight) carrier layer arrangement has been formed.
  • the light-guiding element made of the polyurethane can thus be injection molded onto the carrier layer arrangement.
  • a receiving structure for receiving on a housing for the lighting component can be formed in a further method step by means of injection molding on the component produced as described above.
  • the receiving structure is preferably made of a thermoplastic.
  • the terms “comprising,” “having,” “having,” and the like are not intended to be exhaustive.
  • the term “comprising a/e” in this context means “comprising at least one/e”, i.e. “comprising a/e” does not exclude that further corresponding elements are present. Rather, the plural (including several) is also disclosed herein.
  • the terms “comprising a light-guiding element”, “comprising a light source”, and “comprising a coupling-in section” are to be understood in such a way that the lighting component can have one or more light-guiding elements, one or more light sources, or one or more coupling-in sections.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a lighting component in a cross-sectional view, the light-guiding element being designed as a planar light guide
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a lighting component in a cross-sectional view, the light-guiding element being designed as a light strip along the contour of the lighting component;
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a lighting component in a cross-sectional view, wherein a plurality of light-guiding elements are provided, each with an associated light source;
  • FIG. 4 shows an embodiment of a means of transport with the lighting component, the lighting component being arranged in the area of the front of the means of transport;
  • Figure 5 shows an embodiment of a method for manufacturing the lighting component.
  • FIG. 1 shows a lighting component 10, which is provided here, for example, at the front of a means of transport 100 in front of a sensor of the vehicle (here radar sensor 102).
  • the lighting component 10 comprises a carrier layer arrangement 20 on a front side of the lighting component 10 arranged at the top in FIG. 1 and a light guide element 30 in the form of a planar light guide and a light source 40 on a rear side of the lighting component 10 arranged at the bottom in FIG. 1.
  • the carrier layer arrangement 20 comprises a (rear) first layer 22 and a (front) second layer 26.
  • the lighting component 10 also contains a cover layer 60 for optically concealing/hiding the light source 40.
  • the visible side of the lighting component 10, on which the light from the light source 40 leaves the lighting component 10 as intended, is the front.
  • the second layer 26 is designed as an in particular transparent thermoplastic molded part, in this variant made of polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA) or polyamide, and serves functionally as a carrier layer for all other parts of the lighting component 10, in particular for the first layer 22, the light guide element 30 and the light source 40.
  • the second layer 26 can be provided with a protective layer, not shown in the figures, in particular a so-called hard coat layer.
  • the first layer 22 is formed directly onto the second layer 26 over a surface area and with a material connection and is essentially designed as a film, with the first layer 22 having a first surface 23 facing away from the second layer 26 (interface with the second layer 26) and one of the second layer 26 facing second surface 24 has.
  • the first layer 22 (so-called low refractive index, low-n, layer) has the lowest refractive index in order to transport light inside the (material of) the light-guiding element 30 by means of total reflection ensure.
  • the light guide element 30 is integrally formed at least in sections directly (i.e., without an intermediate layer).
  • the light guide element 30 is in the form of a (here duroplastic) polyurethane.
  • the polyurethane has a second index of refraction that is greater than a first index of refraction of the first layer 22 .
  • the first refractive index of the first layer 22 is 1.35
  • the second refractive index of the light-guiding element is 1.5
  • a third refractive index of the second layer 26 is 1.58.
  • the opaque cover layer 60 is formed here on the first surface 23 of the first layer 22 and is made of a thermoplastic, in particular a polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA) or polyamide.
  • the cover layer 60 borders on the light guide element 30.
  • the light source 40 is arranged on a side of the cover layer 60 opposite the first layer 22, so that the light source 40 is essentially invisible from the visible side.
  • the light source 40 is arranged in such a way that it emits light 42 along the first surface 23 of the first layer 22 facing the light-guiding element 30 .
  • the main emission direction of the light source 40 here runs parallel to the first layer 22. This enables a compact design and a precise delimitation of the light-emitting area of the lighting component 10
  • the light guide element 30 has a coupling section 32 that tapers linearly in the main emission direction of the light source 40 and adjoins the cover layer 60. wherein the light 42 enters/is coupled into the light-guiding element 30 in the region of a boundary between the coupling-in section 32 and the cover layer 60 . The light 42 then propagates generally under total reflection on a first surface 33 of the light-guiding element 30 facing the first layer 22 and a second surface 34 of the light-guiding element 30 facing away from the first layer 22 with an increasing distance from the light source 40 . Since a coupling-out section 50 is formed on the second surface of the light-guiding element 30 , the light 42 is coupled out of the light-guiding element 32 along the light-guiding element 30 in the direction of the carrier layer arrangement 20 (visible side). The decoupling section 50 extends (over an area in this variant) over the second surface 34 of the light-guiding element 30 and is designed as a surface structure in the polyurethane material of the light-guiding element 30 .
  • the first layer 22 is provided on its second surface 24 with a plurality of sections 28 forming a mask, in which light 42 exiting the light guide element 30 is more strongly attenuated (absorbed, scattered or reflected) than in the rest of the first layer 22.
  • the Sections 28 have a higher light absorption than the rest of the first layer 22, than the light guide element 30 and/or than the second layer 26.
  • the sections 28 together produce an image, pattern or symbol which is visible from the viewing side. They can be designed as a print on the first layer.
  • a lighting component 10 from FIG. 2 differs from the lighting component 10 according to FIG.
  • the light guide strip is arranged in a recess 62 in the cover layer 60 .
  • the material of the cover layer 60 thus adjoins the latter at the coupling-in section 32 and at an end of the light-guiding element 30 opposite the coupling-in section 32 .
  • the sections 28 are not formed here by way of example.
  • the lighting component 10 from FIG. 2 has all the features of the lighting component 10 from FIG. In particular, the light guide element 30 runs along the first surface 23 of the first layer 22. Another lighting component 10 from FIG.
  • the three-dimensional structure can represent a three-dimensional pattern, a three-dimensional symbol, or a three-dimensional image.
  • the decoupling section is formed in the polyurethane material on the second surface 34 of the light-guiding element 30 .
  • lighting component 10 comprises a further light-conducting element 70 and a further light source 72, with the further light-conducting element 70 and the further light source 72 also having any, in particular all, features of light-conducting element 30 or , of the light source 40 may have.
  • the further light source 72 differs from the light source 40 here, for example, only in the color of the light emitted by it.
  • the light source 40 can emit yellow light for use as a turning signal light and the other light source 72 can emit red or white light for use as a front or rear light of a means of transport.
  • the light-guiding element 30 and the further light-guiding element 70 are arranged in associated recesses in the cover layer 60 . Otherwise, the lighting component 10 from FIG. 3 has all the features of the lighting component 10 from FIG.
  • the means of transport 100 (vehicle) shown highly diagrammatically in FIG. 4 includes a lighting component 10 according to one of FIGS. 1 to 3, which is mounted on the front of the means of transport 100.
  • the lighting component 10 is arranged in such a way that the visible side A/front faces outwards, in this case to the front relative to the means of transport.
  • the light 42 emitted by the light source 40 is thus emitted forwards out of the lighting component 10 relative to the means of transport 100 .
  • the lighting component 10 can cover one or more sensors (e.g. the radar sensor 102), the light source 40 being relative to the Means of transport 100 can be offset laterally, so that the radar waves from the radar sensor 100 propagate past the light source 40 through the lighting component 10 when you leave the means of transport 100 .
  • the lighting component 10 according to one of FIGS. 1 to 3 can be produced in particular by means of a method 200 shown schematically in FIG. 5, which comprises a (simple) injection molding process and a reactive injection molding process.
  • a first molding compound is injected into a cavity of a first injection molding tool while the first injection molding tool is closed, a second molding compound being injected into the cavity at the same time as the first molding compound.
  • the carrier layer arrangement 20 with the first layer 22 and the second layer 26 is formed.
  • the first molding compound becomes the first layer 22 (as a film) and the second molding compound is primary formed into the second layer 26 .
  • the carrier layer arrangement 20 is provided in a cavity of a second injection molding tool. This can be done, for example, by relocating the carrier layer arrangement 20 .
  • the cavity of the second injection mold is flooded with a liquid mixture, in particular containing polyol and polyisocyanate, for the production of polyurethane in a reaction injection molding process, with the light guide element 30 being formed from the polyurethane on the first layer 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungsbauteil (10) für ein Verkehrsmittel, umfassend eine zumindest abschnittsweise lichtdurchlässige Trägerschichtanordnung (20) mit einer ersten Schicht (22), wobei die erste Schicht (22) einen ersten Brechungsindex aufweist, und mindestens ein Lichtleitelement (30) aus Polyurethan auf einer ersten Oberfläche (23) der ersten Schicht (22), wobei das Lichtleitelement (30) einen zweiten Brechungsindex aufweist, der größer als der erste Brechungsindex ist, wobei das Lichtleitelement (30) einen Einkoppelabschnitt (32) zum Einkoppeln von Licht (42) aus einer Lichtquelle (40) in das Lichtleitelement (30) aufweist und dazu eingerichtet ist, das eingekoppelte Licht (42) entlang der ersten Schicht (22) zu leiten, und wobei das Beleuchtungsbauteil (10) ferner einen Auskoppelabschnitt (50) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, das Licht (42) aus dem Lichtleitelement (30) zumindest teilweise in Richtung der Trägerschichtanordnung (20) auszukoppeln. Ferner betrifft die Erfindung ein Verkehrsmittel mit dem Beleuchtungsbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung des Beleuchtungsbauteils.

Description

BELEUCHTUNGSBAUTEIL, VERKEHRSMITTEL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BELEUCHTUNGSBAUTEILS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungsbauteil für ein Verkehrsmittel, ein Verkehrsmittel mit dem Beleuchtungsbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung des Beleuchtungsbauteils.
Verkehrsmittel, insbesondere Fahrzeuge, beispielsweise Bodenfahrzeuge, Luftfahrzeuge, und Wasserfahrzeuge, sind zur besseren Erkennbarkeit bei Dunkelheit oder schlechter Witterung mit einer Beleuchtungseinrichtung versehen. Bei bekannten Kraftfahrzeugen umfasst die Beleuchtungseinrichtung Fahrzeugleuchten, üblicherweise in Form von Front-, Heck- und Seitenleuchten.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Fahrzeugleuchte ist in dem Dokument DE 10 2004 028 970 A1 offenbart. Die Leuchte ist als Signalleuchte ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem Lichtleitelement, einer Lichtquelle und einer Beschichtung. Das Lichtleitelement weist auf seiner in Abstrahlrichtung angeordneten Vorderseite eine Lichtaustrittsfläche und auf seiner Rückseite eine Reflexionsfläche auf. Über eine Lichteinkoppelfläche in das Lichtleitelement eingekoppeltes Licht wird mittels Totalreflexion in dem Lichtleitelement weitergeleitet, wobei auf die Reflexionsfläche auftreffendes Licht zur Lichtaustrittsfläche hin umgelenkt wird und aus dieser in der Abstrahlrichtung austritt.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungsbauteil bereitzustellen, welches relativ einfach, effizient und kostengünstig herstellbar ist und bei der Entwicklung eines Verkehrsmittels flexibel in das Verkehrsmittel integriert werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe, ein Verkehrsmittel mit einem derartigen Beleuchtungsbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung des Beleuchtungsbauteils bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Beleuchtungsbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein Verkehrsmittel gemäß Patentanspruch 10 und ein Verfahren zur Herstellung eines Beleuchtungsbauteils gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Das Beleuchtungsbauteil umfasst eine zumindest abschnittsweise lichtdurchlässige Trägerschichtanordnung mit einer ersten Schicht und mindestens ein Lichtleitelement aus Polyurethan auf einer ersten Oberfläche der ersten Schicht. Die erste Schicht weist einen ersten Brechungsindex auf und das Lichtleitelement weist einen zweiten Brechungsindex auf. Der zweite Brechungsindex ist größer als der erste Brechungsindex. Das Lichtleitelement hat einen Einkoppelabschnitt zum Einkoppeln von Licht aus einer Lichtquelle in das Lichtleitelement und ist dazu eingerichtet, das eingekoppelte Licht, insbesondere mittels Totalreflexion, entlang der ersten Schicht zu leiten. Darüber hinaus weist das Beleuchtungsbauteil einen Auskoppelabschnitt auf, welcher dazu eingerichtet ist, das Licht aus dem Lichtleitelement zumindest teilweise in Richtung der Trägerschichtanordnung auszukoppeln.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungsbauteil lässt sich vergleichsweise einfach und frei/flexibel gestalten und somit bei der Entwicklung des Verkehrsmittels ausgestalten. Das Beleuchtungsbauteil kann insbesondere mittels Mehrkomponenten- Spritzgießen hergestellt werden. Die Trägerschichtanordnung kann dabei zuerst ausgebildet werden und eine Basis für ein äußerst flexibel gestaltbares Lichtleitelement bieten.
Da das Lichtleitelement aus einem Polyurethan hergestellt ist, kann die Flüssigkeit, welche in der Kavität des Spritzgießwerkzeugs zu Polyurethan reagiert, auf die Trägerschichtanordnung und selbst in feine Vertiefungsstrukturen (etwa an der Werkzeugoberfläche) einfließen, um vergleichsweise scharfkantige Strukturen im Lichtleitelement auszubilden. Dies eröffnet einerseits neuen Gestaltungsspielraum bei der Formgebung, beispielsweise im Bereich der Karosserieaußenhaut oder im Interieur des Verkehrsmittels/Fahrzeugs. Andererseits kann dadurch der Aufwand sowohl bei der Herstellung des Beleuchtungsbauteils und des Verkehrsmittels als auch bei der Reparatur des Verkehrsmittels verringert werden. Es kann sogar denkbar sein, vergleichsweise große Bauteile wie eine Stoßfängerverkleidung als integra- les Beleuchtungsbauteil auszugestalten. Als zusätzlicher, aus dem Zusammenspiel von Trägerschichtanordnung und Lichtleitelement resultierender Synergieeffekt kann der Auskoppelabschnitt vergleichsweise einfach im Polyurethanmatenal realisiert werden. Ein weiterer Synergieeffekt besteht darin, dass das Beleuchtungsbauteil leicht frei von Störstellen für Fahrzeugsensoren, wie beispielsweise Radarsensoren oder Infrarotsensoren, ausgebildet werden kann, sodass solche Sensoren mittels des Beleuchtungsbauteils abgedeckt werden können.
Im Kontext dieser Offenbarung ist das Wort „auf“ in Zusammenhang mit der Schichtanordnung vorzugsweise als direkt (unmittelbar) und/oder im Wesentlichen vollflächig auf zu verstehen. Im Wesentlichen vollflächig kann hierbei bedeuten, dass eine Schicht abgesehen von Fertigungstoleranzen mit ihrer gesamten einer benachbarten Schicht zugewandten Oberfläche mit der benachbarten Schicht in Kontakt steht. Insbesondere kann das Lichtleitelement unmittelbar auf der ersten Schicht ausgebildet sein. Dabei kann das Lichtleitelement entlang seiner der ersten Schicht zugewandten Oberfläche, sogar entlang seiner gesamten der ersten Schicht zugewandten Oberfläche, in direktem Kontakt mit der ersten Schicht stehen. Alternativ ist es denkbar, dass das Wort „auf“ als indirekt (mittelbar), etwa über eine Zwischenschicht, auf verstanden wird. Vorzugsweise sind das Lichtleitelement aus Polyurethan, die erste Schicht und/oder die unten näher erläuterte zweite Schicht der Trägerschichtanordnung jeweils als Vollmaterial (sogenanntes „Bulk“ Material) ausgebildet. Abgesehen von etwaigen Fertigungstoleranzen kann das Material dieser Schichten somit im Wesentlichen frei von Lufteinschlüssen oder anderen Streustellen ausgebildet sein.
Vorzugsweise kontaktiert das Lichtleitelement die erste Schicht. Das Lichtleitelement und die erste Schicht können dabei unmittelbar und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Insbesondere kann das Lichtleitelement an die erste Schicht ange- formt/angegossen sein, sodass das Polyurethanmaterial des Lichtleitelements an das Material der ersten Schicht angrenzen kann. Bei Polyurethan handelt es sich definitionsgemäß um einen Kunststoff oder ein Kunstharz, der/das aus der Polyadditionsreaktion von Polyol (insbesondere Dialkohol) mit Polyisocyanat entsteht. Während Polyurethan grundsätzlich als Duroplast, Thermoplast oder Elastomer ausgebildet sein kann, handelt es sich bei dem Polyurethan des Lichtleitelements vorzugsweise um ein duroplastisches, alternativ um ein thermoplastisches, Material. Das Lichtleitelement ist in seinem Inneren vorzugsweise (klar oder farbig) transparent. Bevorzugt sind auch die erste und/oder die zweite Schicht der Trägerschichtanordnung (klar oder farbig) transparent.
Die Geometrie des Lichtleitelements ist grundsätzlich frei wählbar. Insbesondere kann das Lichtleitelement abschnittsweise oder vollständig flächig, linien- oder streifenförmig, skulptural und/oder dreidimensional strukturiert ausgestaltet sein. Wenn das Lichtleitelement eine flächige Lichtleitschicht (sogenannter Flächenlichtleiter) auf der ersten Schicht umfasst oder als eine solche ausgebildet ist, kann seine Erstreckung entlang einer Grenzfläche zur ersten Schicht in zwei zueinander orthogonalen Richtungen größer als, insbesondere mindestens doppelt oder dreimal so groß wie, die Schichtdicke des Lichtleitelements sein. Alternativ kann das Lichtleitelement zumindest abschnittsweise als länglicher und/oder geradliniger Lichtleitstreifen ausgebildet sein, der sich entlang der ersten Oberfläche der ersten Schicht erstreckt. Darüber hinaus können ein oder mehrere weitere Lichtleitelemente mit jeweils einer oder mehreren zugehörigen Lichtquelle/n auf der ersten Oberfläche der ersten Schicht ausgebildet sein. Jedes der weiteren Lichtleitelemente bzw. jede zugehörige Lichtquelle kann dabei beliebige Merkmale des hier näher beschriebenen Lichtleitelements bzw. der hier näher beschriebenen Lichtquelle aufweisen. Beispielsweise kann das Lichtleitelement als Flächenlichtleiter und ein erstes weiteres Lichtleitelement als Lichtstreifen auf der ersten Oberfläche der ersten Schicht ausgebildet sein.
Der Einkoppelabschnitt ist vorzugsweise an einem entlang der ersten Schicht seitlichen Ende des Lichtleitelements ausgebildet. Vorzugsweise ist der Einkoppelabschnitt aus demselben Polyurethan hergestellt wie das Lichtleitelement. Der Einkoppelabschnitt kann monolithisch mit dem Rest des Lichtleitelements ausgebildet sein. Außerdem kann die Dicke des Lichtleitelements im Bereich des Einkoppelabschnitts zum Rand des Lichtleitelements hin größer werden. Dies ermöglicht, Licht aus der Lichtquelle leichter in das Lichtleitelement einzukoppeln und gleichzeitig Dämpfungsverluste aufgrund des Materials des Lichtleitelements vergleichsweise gering zu halten. Die Trägerschichtanordnung kann ferner eine zweite Schicht umfassen. Die zweite Schicht kann auf der ersten Schicht, insbesondere direkt auf einer dem Lichtleitelement entgegengesetzten zweiten Oberfläche der ersten Schicht, ausgebildet sein. Vorzugsweise bilden das Lichtleitelement, die erste Schicht und die zweite Schicht eine stoffschlüssige Schichtstruktur. Die zweite Schicht ist vorzugsweise als Trägerschicht ausgebildet und weist eine höhere Steifigkeit, Härte und/oder Festigkeit auf als die erste Schicht. Vorzugsweise sind die erste und/oder die zweite Schicht als Duroplast oder Thermoplast ausgebildet. Die erste Schicht kann als Folie auf der zweiten Schicht ausgebildet sein, wobei die Schichtdicke der ersten Schicht geringer ist als die Schichtdicke der zweiten Schicht. Das Material der zweiten Schicht kann beispielsweise Polycarbonat sein. Die Schichtdicke der ersten Schicht kann beispielsweise höchstens ein Fünftel oder höchstens ein Zehntel der Schichtdicke der zweiten Schicht betragen.
Die Brechungsindizes des Lichtleitelements und der ersten Schicht sind derart gewählt, dass sich das Licht recht einfach in das Lichtleitelement einkoppeln lässt und effizient unter Totalreflexion im Lichtleitelement ausbreiten kann. Vorzugsweise ist der erste Brechungsindex hierzu um mindestens 0,05 oder mindestens 0,1 oder mindestens 0,15 oder mindestens 0,2 kleiner als der zweite Brechungsindex. Der erste Brechungsindex beträgt vorzugsweise zwischen 1 ,3 und 1 ,4, beispielsweise 1 ,35. Der zweite Brechungsindex ist vorzugsweise größer als 1 ,4 oder größer als 1 ,45. Höchstvorzugsweise beträgt der zweite Brechungsindex zwischen 1 ,4 und 1 ,6, beispielsweise 1 ,5. Die zweite Schicht weist vorzugsweise einen dritten Brechungsindex auf, der größer als der erste Brechungsindex und/oder größer als der zweite Brechungsindex ist. Der dritte Brechungsindex kann zwischen 1 ,5 und 1 ,7 betragen.
In einer bevorzugten Variante ist auf der ersten Oberfläche der ersten Schicht eine Deckschicht ausgebildet, die transluzent oder opak (lichtundurchlässig) sein kann. Die Deckschicht kann hierbei praktisch als Blende dienen, hinter der die Lichtquelle, optional samt etwaiger Ansteuerelektronik der Lichtquelle, von der Seite der Trägerschichtanordnung her versteckt sein kann. Somit ist die Lichtquelle bevorzugt auf einer der ersten Schicht entgegengesetzten Seite der Deckschicht angeordnet. Zusätzlich kann das Beleuchtungsbauteil eine Heizschicht enthalten.
Vorzugsweise grenzt die Deckschicht an das Lichtleitelement, insbesondere an den Einkoppelabschnitt, an. Darüber hinaus kann die Trägerschichtanordnung einen oder mehrere Abschnitte aufweisen, die optisch gegenüber dem Rest der Trägerschichtanordnung unterscheidbar sind. Diese Abschnitte können beispielsweise eine andere Lichttransmissions-, Lichtreflexions- und/oder Lichtabsorptionscharakteristik aufweisen, als der Rest der Trägerschichtanordnung. Sie können sich insbesondere farblich oder hinsichtlich ihrer Reflektivität von dem Rest der Trägerschichtanordnung unterscheiden, um ein Muster, Bild oder Symbol zu bilden. Bevorzugt sind die genannten Abschnitte transluzent oder opak (lichtundurchlässig).
Die Lichtquelle (bzw. die Lichtquellen) können Teil des Beleuchtungsbauteils sein. Vorzugsweise sind die Lichtquellen derart ausgerichtet, dass sie das Licht benachbart zum Einkoppelabschnitt des Lichtleitelements jeweils entlang der ersten Schicht in Richtung des zugehörigen Einkoppelabschnitts ausstrahlen. Mit anderen Worten kann die/jede Lichtquelle eine Hauptabstrahlrichtung aufweisen, die entlang der ersten Schicht ausgerichtet ist. Jede Lichtquelle kann eine oder mehrere, insbesondere ein- oder mehrfarbige, Leuchtdioden oder Laser, insbesondere Laserdioden, umfassen.
Der Auskoppelabschnitt kann an einer der Trägerschichtanordnung zugewandten ersten Oberfläche des Lichtleitelements oder an einer von der Trägerschichtanordnung abgewandten zweiten Oberfläche des Lichtleitelements, insbesondere einstückig mit dem Lichtleitelement, ausgebildet sein. Der Auskoppelabschnitt kann lichtstreuend sein. Bevorzugt enthält der Auskoppelabschnitt Streustrukturen, beispielsweise in Form von Kügelchen, Prismen, einer feinen Nahrung oder einer erhöhten Oberflächenrauheit (Ra-Wert beispielsweise bis zu 0,2 mm oder bis zu 0,1 mm). Insbesondere ist es denkbar, dass der Auskoppelabschnitt aus demselben Material hergestellt ist wie das Lichtleitelement. In einer besonders bevorzugten Variante ist der Auskoppelabschnitt monolithisch (aus einem Guss) mit dem Lichtleitelement ausgebildet. Wenn der Auskoppelabschnitt an der zweiten Oberfläche des Lichtleitelements angeordnet ist, kann er vorteilhafterweise als Oberflächenstruktur im Polyurethanmatenal ausgebildet sein. Ein derartiger Auskoppelabschnitt kann schnell und einfach während des Spritzgießens, insbesondere während eines Reaktionsspritzgussvorgangs, bei dem die Kavität des Spritzgießwerkzeugs mit den Reaktionspartnern für das Polyurethan in flüssiger Form geflutet wird und die Reaktionspartner mittels Polyaddition zu Polyurethan reagieren, erzeugt werden. Das flüssige Gemisch aus den Reaktionspartnern kann vergleichsweise dünnflüssig sein, sodass selbst feinste Oberflächenstrukturen mittels des Reaktionsspritzgießens erzeugt werden können. Das Beleuchtungsbauteil kann radartransparent ausgebildet sein, d. h. es kann Radarwellen in Ausbreitungsrichtung höchstens in vernachlässigbarem Maße dämpfen.
Das mittels des Einkoppelabschnitts in das Lichtleitelement eingekoppelte Licht kann sich unter Totalreflexion an der ersten Oberfläche des Lichtleitelements bzw. der zweiten Oberfläche des Lichtleitelements entlang der Trägerschichtanordnung, insbesondere der ersten Schicht, ausbreiten. An der Grenzfläche zur ersten Schicht erfolgt die Totalreflexion aufgrund des Unterschieds zwischen dem ersten Brechungsindex und dem zweiten Brechungsindex. Die zweite Oberfläche des Lichtleitelements ist (zumindest in dem Bereich, in dem die Totalreflexion gewünscht ist) vorzugsweise unbedeckt, sodass die Totalreflexion hier durch den Unterschied zwischen dem zweiten Brechungsindex und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums (insbesondere Luft) realisiert werden kann. Wenn das sich im Lichtleitelement ausbreitende Licht auf den Auskoppelabschnitt trifft, wird es vorzugsweise derart durch Streuung umgelenkt, dass es unter einem Einfallswinkel (relativ zur Flächennormale) auf die erste Oberfläche des Lichtleitelements/die erste Oberfläche der ersten Schicht auftrifft, der kleiner ist als der der Grenzwinkel der Totalreflexion (sogenannter kritischer Winkel). In der Folge breitet sich das Licht/der Lichtstrahl direkt durch das Material der ersten Schicht, die Grenzfläche zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht sowie durch das Material der zweiten Schicht aus, um aus dem Beleuchtungsbauteil auszutreten. Das hier vorgeschlagene Verkehrsmittel kann ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sein und umfasst mindestens ein vorstehend im Detail beschriebenes Beleuchtungsbauteil. Die Trägerschichtanordnung ist vorzugsweise auf einer Außenseite des Fahrzeugs und das Lichtleitelement auf einer Innenseite des Fahrzeugs angeordnet. Auf diese Weise kann sich das aus dem Lichtleitelement in Richtung der Trägerschichtanordnung ausgekoppelte Licht durch die Trägerschichtanordnung hindurch in die Umgebung des Verkehrsmittels ausbreiten.
In einer bevorzugten Variante umfasst das Beleuchtungsbauteil des Verkehrsmittels das beschriebene Lichtleitelement sowie ein oder mehrere der weiteren Lichtleitelemente, die ebenfalls aus Polyurethan auf der ersten Schicht ausgebildet sind. Den weiteren Lichtleitelementen ist jeweils eine Lichtquelle zugeordnet. Hierbei kann das erste Lichtleitelement als Flächenlichtleiter ausgebildet sein, der beispielsweise zur Abdeckung eines Sensors (insbesondere eines elektromagnetischen Sensors oder eines Radarsensors) des Verkehrsmittels angeordnet ist. Eines der weiteren Lichtleitelemente kann Teil einer Fahrzeugleuchte, beispielsweise einer Rückleuchte, Abbiegesignalleuchte oder eines Fahrzeugscheinwerfers, sein. Das Beleuchtungsbauteil kann im Bereich einer Front des Verkehrsmittels, insbesondere zentral oder als Teil einer Stoßfängerverkleidung, im Bereich einer Seitenwand des Verkehrsmittels, oder im Bereich eines Heckabschnitts des Verkehrsmittels angeordnet sein.
Das vorgeschlagene Verfahren ist zur Herstellung eines vorstehend im Detail beschriebenen Beleuchtungsbauteils vorgesehen. Es umfasst insbesondere die folgenden Schritte: Einspritzen einer Formmasse in eine Kavität eines ersten Spritzgießwerkzeugs, während das erste Spritzgießwerkzeug geschlossen ist, um die Trägerschichtanordnung mit der ersten Schicht auszubilden; Bereitstellen der Trägerschichtanordnung in einer Kavität eines zweiten Spritzgießwerkzeugs; Fluten der Kavität des zweiten Spritzgießwerkzeugs mit einem, insbesondere flüssigen, Gemisch zur Herstellung von Polyurethan in einem Reaktionsspritzgussvorgang, wobei das Lichtleitelement aus dem Polyurethan auf der ersten Schicht ausgebildet wird. Das flüssige Gemisch und/oder das Polyurethan können Zusätze (sogenannte Additive) aufweisen. Eine dynamische Viskosität (bei Normalbedingungen) des flüssigen Gemischs beträgt bevorzugt weniger als 100 mPas, weniger als 20 mPas oder weniger als 5 mPas, höchstvorzugsweise weniger als 2,5 mPas. Das Fluten der Kavität des zweiten Spritzgießwerkzeugs erfolgt vorzugsweise nach dem Ausbilden der (flüssigkeitsdichten) Trägerschichtanordnung. Das Lichtleitelement aus dem Polyurethan kann somit an die Trägerschichtanordnung angespritzt werden.
Zusätzlich kann eine Aufnahmestruktur (Aufnahmeelement/e, beispielsweise ein Schraubdome) zur Aufnahme an einem Gehäuse für das Beleuchtungsbauteil in einem weiteren Verfahrensschritt mittels Spritzgießen an dem wie vorstehend beschrieben hergestellten Bauteil ausgebildet werden. Die Aufnahmestruktur ist vorzugsweise aus einem Thermoplast hergestellt.
Die in dieser Offenbarung verwendeten Begriffe „umfassend“, „aufweisend“, „mit“ und Ähnliche sind als nicht abschließend zu verstehen. Insbesondere bedeutet der Begriff „umfassend ein/e“ in diesem Kontext „umfassend mindestens ein/e“, d.h. „umfassend ein/e“ schließt nicht aus, dass weitere entsprechende Elemente vorhanden sind. Vielmehr ist der Plural (umfassend mehrere) hier ebenfalls offenbart. Zum Beispiel sind die Begriffe „umfassend ein Lichtleitelement“, „umfassend eine Lichtquelle“, und „umfassend einen Einkoppelabschnitt“, so zu verstehen, dass das Beleuchtungsbauteil ein oder mehrere Lichtleitelemente, eine oder mehrere Lichtquellen, beziehungsweise einen oder mehrere Einkoppelabschnitte aufweisen können.
Bevorzugte Ausführungsformen eines Beleuchtungsbauteils für ein Verkehrsmittel, des Verkehrsmittels und eines Verfahrens zur Herstellung des Beleuchtungsbauteils werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen, nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen erläutert, wobei
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Beleuchtungsbauteils in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei das Lichtleitelement als Flächenlichtleiter ausgebildet ist; Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines Beleuchtungsbauteils in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei das Lichtleitelement als Lichtstreifen entlang der Kontur des Beleuchtungsbauteils ausgebildet ist;
Figur 3 eine dritte Ausführungsform eines Beleuchtungsbauteils in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei mehrere Lichtleitelemente mit jeweils einer zugehörigen Lichtquelle vorgesehen sind;
Figur 4 eine Ausführungsform eines Verkehrsmittels mit dem Beleuchtungsbauteil zeigt, wobei das Beleuchtungsbauteil im Bereich der Front des Verkehrsmittels angeordnet ist; und
Figur 5 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des Beleuchtungsbauteils zeigt.
Die Figur 1 zeigt ein Beleuchtungsbauteil 10, das hier beispielhaft an der Front eines Verkehrsmittels 100 vor einem Sensor des Fahrzeugs (hier Radarsensor 102) vorgesehen ist. Das Beleuchtungsbauteil 10 umfasst eine Trägerschichtanordnung 20 an einer in Figur 1 oben angeordneten Vorderseite des Beleuchtungsbauteils 10 sowie ein Lichtleitelement 30 in Form eines Flächenlichtleiters und eine Lichtquelle 40 an einer in Figur 1 unten angeordneten Rückseite des Beleuchtungsbauteils 10. Die Trägerschichtanordnung 20 umfasst eine (rückseitige) erste Schicht 22 und eine (vorderseitige) zweite Schicht 26. Das Beleuchtungsbauteil 10 enthält darüber hinaus eine Deckschicht 60 zum optischen Kasch ierenA/erstecken der Lichtquelle 40. Die Sichtseite des Beleuchtungsbauteils 10, an der Licht aus der Lichtquelle 40 das Beleuchtungsbauteil 10 bestimmungsgemäß verlässt, ist die Vorderseite.
Die zweite Schicht 26 ist als, insbesondere transparentes, Thermoplast-Formteil, in dieser Variante aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyamid, ausgebildet und dient funktionell als Trägerschicht für alle anderen Teile des Beleuchtungsbauteils 10, insbesondere für die erste Schicht 22, das Lichtleitelement 30 und die Lichtquelle 40. Auf seiner der ersten Schicht 22 entgegengesetzten Oberflä- ehe kann die zweite Schicht 26 mit einer in den Figuren nicht gezeigten Schutzschicht, insbesondere einer sogenannten Hardcoat-Schicht, versehen sein. Die erste Schicht 22 ist flächig sowie stoffschlüssig direkt an die zweite Schicht 26 angeformt und im Wesentlichen als Folie ausgebildet, wobei die erste Schicht 22 eine von der zweiten Schicht 26 abgewandte erste Oberfläche 23 (Grenzfläche zur zweiten Schicht 26) und eine der zweiten Schicht 26 zugewandte zweite Oberfläche 24 aufweist. Von der ersten Schicht 22, der zweiten Schicht 26 und dem Lichtleitelement 30 hat die erste Schicht 22 (sog. Low Refractive Index, low-n, Schicht) den niedrigsten Brechungsindex, um den Lichttransport im Inneren des (Materials des) Lichtleitelements 30 mittels Totalreflexion sicherzustellen.
An der ersten Oberfläche 23 der ersten Schicht 22 ist das Lichtleitelement 30 zumindest abschnittsweise direkt stoffschlüssig (d.h., ohne eine Zwischenschicht) angeformt. Das Lichtleitelement 30 ist in Form eines (hier duroplastischen) Polyurethans ausgebildet. Das Polyurethan hat einen zweiten Brechungsindex, der größer als ein erster Brechungsindex der ersten Schicht 22 ist. In diesem konkreten Fall beträgt der erste Brechungsindex der ersten Schicht 22 1 ,35, der zweite Brechungsindex des Lichtleitelements 1 ,5 und ein dritter Brechungsindex der zweiten Schicht 26 1 ,58.
Die opake Deckschicht 60 ist hier auf der ersten Oberfläche 23 der ersten Schicht 22 angeformt und aus einem Thermoplast, insbesondere einem Polycarbonat, Polyme- thylmethacrylat (PMMA) oder Polyamid, ausgebildet. Die Deckschicht 60 grenzt an das Lichtleitelement 30. Die Lichtquelle 40 ist auf einer der ersten Schicht 22 entgegengesetzten Seite der Deckschicht 60 angeordnet, sodass die Lichtquelle 40 von der Sichtseite her im Wesentlichen unsichtbar ist. Die Lichtquelle 40 ist derart angeordnet, dass sie Licht 42 entlang der dem Lichtleitelement 30 zugewandten ersten Oberfläche 23 der ersten Schicht 22 abstrahlt. Die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 40 verläuft hier parallel zur ersten Schicht 22. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und eine genaue Abgrenzung des Licht abstrahlenden Bereichs des Beleuchtungsbauteils 10
Das Lichtleitelement 30 hat einen sich in der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 40 linear verjüngenden Einkoppelabschnitt 32, der an die Deckschicht 60 angrenzt, wobei das Licht 42 im Bereich einer Grenze zwischen dem Einkoppelabschnitt 32 und der Deckschicht 60 in das Lichtleitelement 30 eintritt/eingekoppelt wird. Anschließend breitet sich das Licht 42 allgemein unter Totalreflexion an einer der ersten Schicht 22 zugewandten ersten Oberfläche 33 des Lichtleitelements 30 und einer von der ersten Schicht 22 abgewandten zweiten Oberfläche 34 des Lichtleitelements 30 mit wachsendem Abstand von der Lichtquelle 40 aus. Da an der zweiten Oberfläche des Lichtleitelements 30 ein Auskoppelabschnitt 50 ausgebildet ist, wird das Licht 42 längs des Lichtleitelements 30 in Richtung der Trägerschichtanordnung 20 (Sichtseite) aus dem Lichtleitelement 32 ausgekoppelt. Der Auskoppelabschnitt 50 erstreckt sich (in dieser Variante flächig) über die zweite Oberfläche 34 des Lichtleitelements 30 und ist als Oberflächenstruktur im Polyurethanmatenal des Lichtleitelements 30 ausgebildet.
Die erste Schicht 22 ist an ihrer zweiten Oberfläche 24 mit mehreren, eine Maskierung bildenden Abschnitten 28 versehen, in denen aus dem Lichtleitelement 30 hinausgetretenes Licht 42 stärker gedämpft (absorbiert, gestreut oder reflektiert) wird als im Rest der ersten Schicht 22. Insbesondere können die Abschnitte 28 eine höhere Lichtabsorption aufweisen als der Rest der ersten Schicht 22, als das Lichtleitelement 30 und/oder als die zweite Schicht 26. Die Abschnitte 28 ergeben zusammen ein Bild, Muster oder Symbol, welches von der Sichtseite her sichtbar ist. Sie können als Druck auf die erste Schicht ausgebildet sein.
Ein Beleuchtungsbauteil 10 aus Figur 2 unterscheidet sich dadurch von Beleuchtungsbauteil 10 gemäß Figur 1 , dass das Lichtleitelement 30 anstatt als Flächenlichtleiter als Lichtleitstreifen ausgebildet ist, der sich hier beispielhaft entlang einer Kontur des Beleuchtungsbauteils 10 erstreckt. Der Lichtleitstreifen ist in einer Aussparung 62 der Deckschicht 60 angeordnet. In der Querschnittsansicht aus Figur 2 grenzt das Material der Deckschicht 60 somit am Einkoppelabschnitt 32 sowie an einem dem Einkoppelabschnitt 32 entgegengesetzten Ende des Lichtleitelements 30 an letzteres an. Ferner sind die Abschnitte 28 hier beispielhaft nicht ausgebildet. Im Übrigen weist das Beleuchtungsbauteil 10 aus Figur 2 alle Merkmale des Beleuchtungsbauteils 10 aus Figur 1 auf. Insbesondere verläuft das Lichtleitelement 30 entlang der ersten Oberfläche 23 der ersten Schicht 22. Ein weiteres Beleuchtungsbauteil 10 aus Figur 3 unterscheidet sich dadurch vom Beleuchtungsbauteil 10 gemäß Figur 2, dass das Lichtleitelement 30 anstatt als Lichtleitstreifen als Lichtleitblock ausgebildet ist, der an seiner zweiten Oberfläche 34 mit einer dreidimensionalen Struktur ausgebildet ist, die eine Strukturtiefe von mehr als 1 mm oder mehr als 2 Millimeter oder mehr als 5 mm aufweist und somit von der Sichtseite her als dreidimensionale Struktur erkannt werden kann. Die dreidimensionale Struktur kann ein dreidimensionales Muster, ein dreidimensionales Symbol oder ein dreidimensionales Bild darstellen. Der Auskoppelabschnitt ist auch hier im Polyurethanmatenal an der zweiten Oberfläche 34 des Lichtleitelements 30 eingeformt.
Darüber hinaus umfasst das Beleuchtungsbauteil 10 ein weiteres Lichtleitelement 70 sowie eine weitere Lichtquelle 72, wobei das weitere Lichtleitelement 70 und die weitere Lichtquelle 72 hinsichtlich deren Struktur und Funktion auch relativ zu den anderen Teilen des Beleuchtungsbauteils beliebige, insbesondere alle, Merkmale des Lichtleitelement 30, bzw. der Lichtquelle 40 aufweisen können. Die weitere Lichtquelle 72 unterscheidet sich hier beispielhaft von der Lichtquelle 40 lediglich in der Farbe des von ihr ausgestrahlten Lichts. Beispielsweise kann die Lichtquelle 40 gelbes Licht zur Verwendung als Abbiegesignalleuchte und die weitere Lichtquelle 72 rotes oder weißes Licht zur Verwendung als Front- bzw. Rücklicht eines Verkehrsmittels emittieren. Bei dieser Variante sind das Lichtleitelement 30 und das weitere Lichtleitelement 70 in zugehörigen Aussparungen in der Deckschicht 60 angeordnet. Im Übrigen weist das Beleuchtungsbauteil 10 aus Figur 3 alle Merkmale des Beleuchtungsbauteils 10 aus Figur 2 auf.
Das in Figur 4 stark schematisiert dargestellte Verkehrsmittel 100 (Fahrzeug) umfasst ein Beleuchtungsbauteil 10 gemäß einer der Figuren 1 bis 3, das frontseitig am Verkehrsmittel 100 montiert ist. Die das Beleuchtungsbauteil 10 ist so angeordnet, dass die SichtseiteA/orderseite nach außen, hier relativ zum Verkehrsmittel nach vorne, weist. Das von der Lichtquelle 40 emittierte Licht 42 wird somit relativ zum Verkehrsmittel 100 nach vorne aus dem Beleuchtungsbauteil 10 abgestrahlt. Insbesondere kann das Beleuchtungsbauteil 10 einen oder mehrere Sensoren (beispielsweise den Radarsensor 102) abdecken, wobei die Lichtquelle 40 relativ zum Verkehrsmittel 100 seitlich versetzt sein kann, sodass sich die Radarwellen aus dem Radarsensor 100 an der Lichtquelle 40 vorbei durch das Beleuchtungsbauteil 10 ausbreiten, wenn Sie das Verkehrsmittel 100 verlassen.
Das Beleuchtungsbauteil 10 gemäß einer der Figuren 1 bis 3 kann insbesondere mittels eines in Figur 5 schematisch gezeigten Verfahrens 200 hergestellt werden, das einen (einfachen) Spritzgießvorgang und einen reaktiven Spritzgießvorgang umfasst. In einem ersten Schritt 202 wird eine erste Formmasse in eine Kavität eines ersten Spritzgießwerkzeugs eingespritzt, während das erste Spritzgießwerkzeug geschlossen ist, wobei gleichzeitig mit der ersten Formmasse eine zweite Formmasse in die Kavität eingespritzt wird. Dadurch wird die Trägerschichtanordnung 20 mit der ersten Schicht 22 und der zweiten Schicht 26 ausgebildet. Die erste Formmasse wird dabei zur ersten Schicht 22 (als Folie) und die zweite Formmasse wird dabei zur zweiten Schicht 26 urgeformt. Anschließend wird die Trägerschichtanordnung 20 in einem Schritt 204 in einer Kavität eines zweiten Spritzgießwerkzeugs bereitgestellt. Dies kann beispielsweise durch Umsetzen der Trägerschichtanordnung 20 erfolgen. Sodann wird in einem Schritt 206 die Kavität des zweiten Spritzgießwerkzeugs mit einem flüssigen, insbesondere Polyol und Polyisocyanat enthaltenden, Gemisch zur Herstellung von Polyurethan in einem Reaktionsspritzgussvorgang geflutet, wobei das Lichtleitelement 30 aus dem Polyurethan auf der ersten Schicht 22 ausgebildet wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Beleuchtungsbauteil (10) für ein Verkehrsmittel (100), umfassend eine zumindest abschnittsweise lichtdurchlässige Trägerschichtanordnung (20) mit einer ersten Schicht (22), wobei die erste Schicht (22) einen ersten Brechungsindex aufweist, und mindestens ein Lichtleitelement (30) aus Polyurethan auf einer ersten Oberfläche (23) der ersten Schicht (22), wobei das Lichtleitelement (30) einen zweiten Brechungsindex aufweist, der größer als der erste Brechungsindex ist, wobei das Lichtleitelement (30) einen Einkoppelabschnitt (32) zum Einkoppeln von Licht (42) aus einer Lichtquelle (40) in das Lichtleitelement (30) aufweist und dazu eingerichtet ist, das eingekoppelte Licht (42) entlang der ersten Schicht (22) zu leiten, und wobei das Beleuchtungsbauteil (10) ferner einen Auskoppelabschnitt (50) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, das Licht (42) aus dem Lichtleitelement (30) zumindest teilweise in Richtung der Trägerschichtanordnung (20) auszukoppeln.
2. Beleuchtungsbauteil (10) nach Anspruch 1 , wobei die Trägerschichtanordnung (20) ferner eine zweite Schicht (26) auf einer dem Lichtleitelement (30) entgegengesetzten zweiten Oberfläche (24) der ersten Schicht (22) aufweist, wobei die zweite Schicht (26) vorzugsweise einen dritten Brechungsindex aufweist, der größer als der erste Brechungsindex und/oder größer als der zweite Brechungsindex ist, und/oder wobei die zweite Schicht (26) vorzugsweise als Thermoplast, insbesondere als Polycarbonat, ausgebildet ist.
3. Beleuchtungsbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Brechungsindex kleiner als 1 ,45 und/oder der zweite Brechungsindex größer als 1 ,45 ist.
4. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtleitelement (30) zumindest abschnittsweise als flächige Lichtleitschicht auf der ersten Schicht (22) ausgebildet ist, und/oder wobei das Lichtleitelement (30) zumindest abschnittsweise als länglicher Lichtleitstreifen ausgebildet ist, der sich entlang der ersten Oberfläche (23) der ersten Schicht (22) erstreckt.
5. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zum Lichtleitelement (30) benachbarte transluzente oder opake Deckschicht (60) auf einem Abschnitt der ersten Oberfläche (23) der ersten Schicht (22), wobei die Lichtquelle (40) vorzugsweise auf einer der ersten Schicht (22) entgegengesetzten Seite der Deckschicht (60) angeordnet ist.
6. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (22) mit einem oder mehreren im Wesentlichen lichtundurchlässigen Abschnitten (28) versehen ist.
7. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Lichtquelle (40), wobei die Lichtquelle (40) vorzugsweise derart ausgerichtet ist, dass sie das Licht (42) benachbart zum Einkoppelabschnitt (32) des Lichtleitelements (30) entlang der ersten Schicht (22) in Richtung des Einkoppelabschnitts (32) ausstrahlt.
8. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auskoppelabschnitt (50) an einer der Trägerschichtanordnung (20) zugewandten ersten Oberfläche (33) des Lichtleitelements (30) oder an einer von der Trägerschichtanordnung (20) abgewandten zweiten Oberfläche (34) des Lichtleitelements (30) ausgebildet ist. und/oder wobei der Auskoppelabschnitt (50) als Oberflächenstruktur des Lichtleitelements (30) ausgebildet ist.
9. Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - 17 - wobei der Auskoppelabschnitt (50) aus demselben Material hergestellt ist wie das Lichtleitelement (30), und/oder wobei der Auskoppelabschnitt (50) einstückig oder monolithisch mit dem Lichtleitelement (30) ausgebildet ist.
10. Verkehrsmittel (100), insbesondere Fahrzeug, umfassend mindestens ein Beleuchtungsbauteil (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Trägerschichtanordnung (20) auf einer Außenseite des Verkehrsmittels (100) und das Lichtleitelement (30) auf einer Innenseite des Verkehrsmittels (100) angeordnet sind.
11 . Verfahren (200) zur Herstellung eines Beleuchtungsbauteils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte:
Einspritzen (202) einer Formmasse in eine Kavität eines ersten Spritzgießwerkzeugs, während das erste Spritzgießwerkzeug geschlossen ist, um die Trägerschichtanordnung (20) mit der ersten Schicht (22) auszubilden;
Bereitstellen (204) der Trägerschichtanordnung (20) in einer Kavität eines zweiten Spritzgießwerkzeugs;
Fluten (206) der Kavität des zweiten Spritzgießwerkzeugs mit einem Gemisch zur Herstellung von Polyurethan in einem Reaktionsspritzgussvorgang, wobei das Lichtleitelement (30) aus dem Polyurethan auf der ersten Schicht (22) ausgebildet wird.
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