WO2024094396A1 - Fahrzeugscheibe mit lichtquelle und lichtleiterschicht - Google Patents

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WO2024094396A1
WO2024094396A1 PCT/EP2023/078142 EP2023078142W WO2024094396A1 WO 2024094396 A1 WO2024094396 A1 WO 2024094396A1 EP 2023078142 W EP2023078142 W EP 2023078142W WO 2024094396 A1 WO2024094396 A1 WO 2024094396A1
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Julian Schlarb
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Definitions

  • Vehicle window with light source and light guide layer
  • the invention relates to a vehicle window with the features of the preamble of patent claim 1.
  • Such a vehicle window is known from practice and can be used in particular in the area of a vehicle roof.
  • the vehicle window can form a fixed roof element or a cover element of a roof opening system, by means of which a roof opening can be optionally closed or opened.
  • the known vehicle window comprises a window body which can be curved and is provided with a light guide layer.
  • the light guide layer serves in particular aesthetic aspects within the vehicle and at the same time ensures that the vehicle is illuminated inside.
  • the known vehicle window has a light source whose light can be coupled into the light guide layer. The coupling usually takes place via an edge or (window) edge of the light guide layer.
  • the light guide layer can form the visible surface of the vehicle window from the vehicle interior, so that when the light source is activated, the light guide layer creates a light element in the vehicle window, which can be used to illuminate the vehicle interior.
  • the light guide layer in the known vehicle window has smaller dimensions than the window body, on the inside of which the light guide layer is arranged, so that light emitted by the light source can be coupled in via the edge of the light guide layer. This type of coupling is often expensive and requires either a small-sized window or the light source to be mounted in a wet area of the vehicle.
  • the known coupling of light from a light source into a light guide layer repeatedly results in light losses, which on the one hand negatively affect the light quality or light intensity of the light later coupled out of the light guide layer. On the other hand, these light losses may have to be compensated for by using stronger or brighter light sources and/or by an increased number of light sources, which does not result in additional costs.
  • the known light coupling the light rays originating from the light source are not only coupled into the light guide layer via a light coupling surface and remain in the light guide layer until they are coupled out, particularly due to multiple total reflections within the light guide layer.
  • the coupled light rays pass through the light guide layer and enter, for example, a connecting layer above it and/or even a tinted window outer body. This light is no longer available for the light coupling out of the light guide layer. Such light losses occur particularly in the edge area of the vehicle window, which is used for the light coupling.
  • one object of the invention is to further develop a vehicle window designed according to the type mentioned in the introduction in such a way that optical light losses can at least be reduced.
  • a vehicle window comprises a window body arrangement with a window outer body, which has an outer side facing the vehicle environment, and with a window inner body, which has an inner side facing the vehicle interior and which defines a light guide layer.
  • the vehicle window further comprises at least one light source, the light of which can be coupled into the light guide layer via a light coupling surface defined on the inner side.
  • the window outer body is connected to the window inner body by at least one connecting layer.
  • a light coupling structure is arranged on an outer side of the window inner body opposite the inner side, through which the light coupled into the light guide layer can be coupled out in the direction of the vehicle interior.
  • a reflection layer is also arranged on the outer side of the window inner body, which is at least partially opposite the light coupling surface.
  • the vehicle window is preferably a laminated glass pane and/or a laminated safety glass (VSG).
  • the light generated by the light source is coupled in via the inside of the inner pane body, which functions as the main coupling surface.
  • the reflection layer is arranged opposite the light coupling surface, so that the light coupling surface and the reflection layer are preferably spaced apart by the light guide layer formed by the inner pane body.
  • the outer pane body and/or the inner pane body can preferably have a material thickness of a few millimeters each.
  • the outer pane body can preferably be transparent, partially transparent and/or tinted.
  • the light-outcoupling structure can be applied, for example, using a digital printing process.
  • the light-outcoupling structure can be designed, for example, such that the light coupled out by the light-outcoupling structure forms a pattern that can be perceived by a vehicle occupant in the vehicle interior, in particular in the roof area.
  • the light-outcoupling layer can, for example, be blackened at least in regions or in patterns and at least in regions be transparent, so that the light guided within the light guide layer can only be coupled out or emerge from the light guide layer at predetermined locations.
  • the light-outcoupling layer can, for example, comprise a large number of frits that can, for example, be printed and/or vapor-deposited.
  • ink and/or varnish for example with scattering particles, can also be applied to a side opposite the inside of the inner pane body and/or between the connecting layer and the inner pane body.
  • the light coupling layer can comprise a print on the light guide layer and/or a prism structure and/or a dot structure and/or a co-extruded scattering material, which is/are arranged on the light guide layer or integrated into it.
  • the inner pane body which can have the same dimensions as the outer pane body or can be smaller, is basically made of any material that can be used as a light guide.
  • the inner pane body is made of a material that includes glass and/or polycarbonate and/or another plastic.
  • a connecting layer between the individual pane bodies is preferably made of a material that includes PVB, EVA and/or TPU.
  • the connecting layer can be clear or transparent or also colored.
  • the connecting layer is made of a particularly transparent polyvinyl butyral film (PVB film).
  • the at least one connecting layer is, for example, The connecting layer is preferably arranged over the entire surface between the outer pane body and the inner pane body in order to connect them to one another.
  • the connecting layer is preferably a particularly transparent hot-melt adhesive film, particularly preferably a transparent PVB hot-melt adhesive film, which is already used in existing vehicle windows.
  • the pane body arrangement comprises the outer pane body and the inner pane body, which is connected to the outer pane body via a connecting layer.
  • the inner pane body forms the light guide layer.
  • an additional light guide layer can be applied to the inner pane body, into which the light from the at least one light source can be coupled directly or indirectly.
  • the solution according to the invention has the advantage that light losses are effectively reduced by providing the reflective layer in an area opposite the light coupling surface. In this way, it is possible to have less light losses due to unwanted light coupling out of the light guide layer in the direction of the outside of the outer pane body compared to the prior art, while maintaining a constant amount of light or light intensity.
  • the reflective layer prevents light from being coupled out into the connecting layer and/or the outer pane body via the outside of the inner pane body opposite the inside, and thus no longer being usable for transmission within the light guide layer.
  • the light previously coupled out in an unwanted way in the direction of the outside of the vehicle is, according to the invention, preferably reflected back into the light guide layer by the reflective layer.
  • the light reflected by the reflective layer preferably follows the optical principles of total reflection, so that, for example, an angle of incidence of the light on the reflective layer is equal to an angle of reflection of the light reflected by the reflective layer, insofar as no differences in different refractive indices need to be taken into account.
  • a light intensity and/or light conduction can be improved during the light extraction from the optical fiber layer. This means that a The lighting provided for a vehicle interior can be improved or made more efficient.
  • a reflection layer which differs in particular from a diffuser layer or a scattering layer.
  • a refraction layer can be provided between the light guide layer and the reflection layer.
  • This refraction layer can cause a targeted deflection or redirection of light which would otherwise impinge steeply on the reflection layer.
  • the deflection can be selected by selecting a difference in the refractive index between the outside of the light guide layer and the refractive layer, so that even light that would otherwise be coupled back out via the light coupling surface at a steep angle of incidence remains within the light guide layer.
  • the difference in the refractive index can be determined by a suitable selection of material.
  • the refractive index of this intermediate layer can be selected so that deflection occurs even at an angle of incidence of up to 90°, so that the light remains within the light guide layer.
  • the reflection layer is designed to be substantially congruent and/or of the same area as the light coupling surface.
  • the reflection layer can also be designed to be larger or smaller in area than the light coupling surface.
  • the reflection layer can therefore, for example, overlap the light coupling surface in area.
  • the reflection layer and/or the light coupling surface is provided at least in an edge region and/or an edge region of the vehicle window.
  • light coupling preferably takes place in the edge region and/or the edge region of the vehicle window via the inside.
  • the at least one light source is preferably also provided in the edge region and/or the edge region.
  • the at least one light source comprises at least one light strip with a plurality of light sources, particularly preferably with a plurality of LEDs.
  • the reflective layer has a metallic layer and/or a chrome layer and/or a silver layer.
  • other metals and/or materials can also be used to produce the reflective layer, which are preferably designed to produce a surface that is as smooth and reflective as possible.
  • the reflective layer can also be provided, for example, by applying a reflective ink.
  • the reflection layer and/or the light extraction structure is/are printed and/or laminated and/or vapor-deposited on the outside of the inner pane body.
  • Other attachment and/or application methods are also possible.
  • the reflection layer and/or the light extraction structure is/are printed and/or applied on a carrier film, wherein the carrier film is preferably laminated and/or glued to the outside of the inner pane body.
  • the adhesive layer can preferably be the aforementioned refraction layer.
  • the light extraction structure can therefore comprise a printed area. This can be a print, in particular a digital print, on the outside of the inner pane body. Alternatively or additionally, it can also be a printed carrier film. This carrier film can comprise the reflection layer on the edge area.
  • the reflection layer and/or the light extraction structure can also be printed on the outside of the inner body of the window, insofar as this is advantageous for some vehicle windows, for example, because a carrier film is to be dispensed with.
  • the reflection layer is designed to reflect the light coupled in via the light coupling surface within the light guide layer in such a way that the light remains within the light guide layer.
  • the at least one light source is arranged directly or indirectly on the inside of the inner pane body.
  • the at least one light source By arranging the at least one light source directly, it is possible, for example, to enable light to be coupled into the light guide layer without light being deflected by means of a prism.
  • the at least one light source used has a predetermined beam angle, which is particularly preferably chosen to be as large as possible.
  • the light is emitted from the light source in a light cone whose axis of symmetry corresponds to a main beam direction of the at least one light source. This main beam direction and/or the axis of symmetry extends, for example, perpendicular to the inside, in particular to the edge and/or border area of the inside.
  • the light source based on the main beam direction of the light source, to be arranged on the inside of the inner pane body in such a way that the light source is aligned essentially perpendicular to the light guide layer.
  • the at least one light source can also be arranged indirectly on the inside.
  • a prism can be arranged between the light source and the inner pane body. This prism allows the light from the light source to be redirected.
  • the main beam direction and/or the axis of symmetry of the The light source then extends, for example, horizontally to the inside, in particular to the edge and/or border area of the inside.
  • the light source with respect to its main radiation direction, to be arranged on the inside of the inner pane body in such a way that the light source is aligned substantially horizontally to the light guide layer.
  • light coupling purely perpendicular to the inside of the inner pane body is only slightly preferred, since this light would be reflected by the reflective layer by means of total reflection. Since in this case the angle of incidence and angle of reflection would be approximately 90°, light coupled in this way would be immediately coupled out again via the inside of the inner pane body without being distributed in the light guide layer. To prevent this, it is preferred that the coupled light hits the reflective layer at an angle in order to be held within the light guide layer. Coupling via a prism or another coupling element or optical element is therefore recommended.
  • a coupling element is arranged on the inside of the pane body arrangement, which couples light emitted by the light source into the light guide layer.
  • the coupling element is particularly preferably attached to the side of the pane inner body facing away from the pane outer body, in particular glued to it.
  • the coupling element is a material body that is transparent to the light from the light source and is designed in the form of a strip and/or has a wedge-shaped or trapezoidal cross-section.
  • the coupling element is preferably arranged close to the edge on the inside of the pane body arrangement. Light can then be coupled into the light guide layer of the pane body arrangement via the extension of the coupling element designed in the form of a strip.
  • the coupling element can be designed as an optical prism, for example.
  • the coupling element is preferably made of a material that includes PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PA (polyamide), COC (cycloolefin copolymer) or COP (cycloolefin polymer).
  • a refractive index of the coupling element is in particular adapted to the refractive index of the adjacent light guide layer and preferably has a value between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48. and 1.59.
  • the coupling element is preferably manufactured using an extrusion process or an injection molding process.
  • the coupling element can be made of resin and/or transparent polyurethane and preferably arranged on the pane body arrangement.
  • the coupling element can be provided with a reflective coating that can comprise metals such as aluminum or silver and can be applied using a vapor deposition or sputtering process.
  • an additional deflection structure is arranged between the coupling element and the pane body arrangement in an advantageous embodiment of the vehicle pane according to the invention.
  • the additional deflection structure can change the angle of incidence of the light on the light guide layer by appropriate refraction in order to increase the internal reflection in the light guide layer.
  • the additional deflection structure can comprise a series of asymmetrical prisms that have dimensions in the millimeter range or in the micrometer range and are arranged as a three-dimensional array or in a line, as is the case with a Fresnel lens array, for example.
  • the additional deflection structure can be formed in one piece with the coupling element and can be formed directly during the manufacture of the same, for example in an extrusion process or an injection molding process. It is also conceivable that the additional deflection structure represents a coating of the coupling element, for example in the form of a separate, structured film.
  • the coupling element is bonded to the pane body, in particular to the inside, via an adhesive layer.
  • the adhesive layer which preferably has a refractive index between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48 and 1.56, can be made of any optically suitable adhesive.
  • the materials selected preferably have refractive indices that minimize refraction of the light rays at the interfaces and optimize the coupling efficiency under ideal angular conditions.
  • the refractive index of a pane inner body made of glass is in particular 1.52, whereas the refractive indices of the preferred coupling element and the preferred adhesive by means of which the coupling element is connected to the pane inner body can vary depending on the material selected. If PMMA is used for the coupling element, the refractive index is 1.49. The adhesive then has a refractive index of 1.52, for example. If a coupling element made of polycarbonate is used, the refractive index is 1.58, for example, whereas the refractive index of the adhesive used is 1.56. If the coupling element is made of COP, its refractive index is 1.52. The adhesive by means of which the coupling element is connected to the glass inner body then preferably also has a value of 1.52.
  • the light source is arranged on a side surface of the coupling element. This allows a location and/or positioning of the light source to be selected, particularly independently of the installation space, depending on the design preference for the vehicle window.
  • the light source is an LED strip.
  • the at least one light source preferably comprises a high-power LED module and/or an LED strip with a plurality of LEDs and/or an LED strip with a plurality of LEDs.
  • the vehicle window comprises a light shielding element which is arranged directly or indirectly in a region of the light source, in particular on the inside of the window inner body.
  • a light shielding element which is arranged directly or indirectly in a region of the light source, in particular on the inside of the window inner body.
  • the vehicle window comprises a reflector in a region of the light source, which reflects light and is aligned towards the light source and is designed to reflect light into the light guide layer.
  • the reflector comprises, for example, aluminum, which is preferably applied as an adhesive tape.
  • the reflector is preferably arranged between the inner pane body and the light source and particularly preferably on the inside of the pane arrangement.
  • the reflector preferably comprises at least one inlet opening for light.
  • the at least one inlet opening is preferably dimensioned depending on a dimensioning and/or a beam angle of the at least one light source.
  • the at least one inlet opening is preferably designed to allow the light of the at least one light source to penetrate.
  • the remaining, reflective surface of the reflector is preferably designed to reflect back the light that is not reflected internally in the light guide layer so that it is scattered several times within the light guide layer. This can increase the proportion of light that remains within the light guide layer.
  • a cover can be arranged on the inside of the disk body arrangement, which conceals the coupling element.
  • the light source and, if applicable, the light guide, by means of which the light is coupled into the coupling element can also be located behind the cover.
  • the housing can be glued to the disk body arrangement.
  • the vehicle window according to the invention can in principle be arranged at any location on a motor vehicle, in particular on a vehicle roof, and can be designed for different purposes.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a vehicle roof with a vehicle window according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic section through the vehicle window according to a first embodiment
  • Figure 3 is a schematic view of a carrier film with a reflection layer and a light coupling structure
  • Figure 4 shows a schematic section through the vehicle window according to a further embodiment.
  • FIG 1 shows a vehicle roof 10 of a motor vehicle that is otherwise not shown in detail.
  • the vehicle roof 10 is a panoramic roof that has an adjustable cover element 12 and a fixed roof element 14 that is firmly or immovably connected to the vehicle body.
  • Both the cover element 12 and the fixed roof element 14 each comprise a vehicle window 15.
  • the vehicle window 15 is in the present case designed as laminated safety glass (VSG), which is provided with an ambient light functionality.
  • VSG laminated safety glass
  • the structure of the cover element 12 corresponds to that of the fixed roof element 14.
  • Such a structure of the vehicle window 15 is shown in more detail in two different, exemplary versions in Figures 2 to 4.
  • the outer window body 16 is formed from a curved glass plate, which is made, for example, from a colored soda-lime glass. It is also conceivable to form the outer window body 16 from a plastic element, for example a polycarbonate element.
  • the inner window body 18 can also be made from an inorganic glass, such as a soda-lime glass, or a polymer, for example a polycarbonate.
  • the inner window body 18 in the present context forms a light guide layer 19, in the volume of which coupled-in light spreads.
  • the outer pane body 16 and the inner pane body 18 are connected to one another via at least one lamination layer or connecting layer 20, which can be made of a material such as PVB, EVA or TPU.
  • the connecting layer 20 can be clear or fully transparent or even colored.
  • the connecting layer 20 has a thickness of less than one millimeter, but can also have a different thickness.
  • the pane body arrangement 13 is provided on both sides with a lighting device 22 relative to a vertical roof longitudinal center plane, by means of which the ambient light functionality is realized.
  • the lighting devices 22 each extend in a vehicle longitudinal direction x (see Figure 1) and are arranged on the respective lateral edge of the cover element 12 or the fixed roof element 14.
  • the lighting devices 22 are arranged, for example, directly on the inner side 23 of the pane body arrangement 13 and, for example, glued to the inner side 23 (not shown) and/or arranged indirectly on, in particular at a distance from, the inner side 23, see Figures 2 and 4.
  • the lighting devices 22 each comprise at least one light source 24, which comprises an LED arrangement, in particular an LED bar and/or an LED strip.
  • the at least one light source 24 can be arranged, for example, on an end face of a light guide (not shown in detail), which is formed from a rod or a cord and comprises, for example, a PMMA material and/or a polycarbonate material.
  • the lighting devices 22 can comprise a strip-like coupling element 28, which extends, for example, over the length of the respective lighting device 22 and in the present case has a wedge-shaped or triangular cross-section (see Fig. 2 and 4).
  • the coupling elements 28 thus each form a prismatic body. This is preferably made from a plastic material using an extrusion process or an injection molding process, whereby PMMA, PC, PA, COC and/or COP in particular can be used as materials, the refractive indices of which are between 1.48 and 1.59.
  • the coupling element 28 can be fixed to the pane body arrangement 13, for example, via an adhesive layer 26.
  • a pressure-sensitive adhesive, an optically clear liquid adhesive, EVA, PVB, TPU, an epoxy adhesive or an acrylic adhesive can be used as the material for the adhesive layer.
  • the at least one light source 24 can also be arranged laterally, in particular with a main beam direction 30 parallel to the inner side 23 (see Fig. 2 and 4).
  • the light of the at least one light source 24 is redirected, for example, via the coupling element 28, in relation to the main emission direction 30, and coupled into the light guide layer 19 via a light coupling surface 27 defined on the inner side 23 in order to spread therein.
  • a reflection layer 32 is arranged on an outer side 29 of the inner pane body 18, which is at least partially opposite the light coupling surface 27, see Fig. 2 and 4.
  • a light coupling-out structure 34 is arranged on the outer side 29 of the inner pane body 18, through which the light coupled into the light guide layer 19 can be coupled out in the direction of a vehicle interior.
  • the reflection layer 32 in Fig. 2 is larger than the light coupling surface 27.
  • the reflection layer 32 in Fig. 4 is congruent with the light coupling surface 27.
  • the reflection layer 32 has, for example, a metallic layer and/or a chrome layer and/or a silver layer.
  • the reflection layer 32 and/or the light coupling structure 34 is/are, for example, printed and/or laminated and/or vapor-deposited onto the outside 29 of the pane inner body 18.
  • the reflection layer 32 and/or the light coupling structure 34 is/are printed and/or applied to a carrier film 36, wherein the carrier film is preferably laminated to the outside 29 of the inner pane body 18.
  • a carrier film 36 is shown by way of example in Fig. 3.
  • the carrier film 36 together with the reflection layer 32 and the light coupling structure 34 can be advantageous in terms of production, since the carrier film 36 can already be prefabricated and then only needs to be laminated to the outside 29 of the inner pane body in one work step.
  • Figures 2 and 4 show an example of a light path 38 starting from the at least one light source 24. Of course, a large number of different light paths 38 run within the light guide layer 19.

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Abstract

Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Au- ßenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahr- zeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat und der eine Lichtleiterschicht definiert, und umfassend mindestens eine Lichtquelle (24), deren Licht über eine an der Innenseite (23) definierte Lichteinkopplungsfläche (27) in die Lichtleiter- schicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch min- destens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) ange- bunden ist, wobei an einer der Innenseite (23) gegenüberliegenden Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (34) ange- ordnet ist, durch die das in die Lichtleiterschicht (19) eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Reflexions- schicht (32) angeordnet ist, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungs- fläche (27) gegenüberliegt.

Description

Fahrzeugscheibe mit Lichtquelle und Lichtleiterschicht
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Praxis bekannt und insbesondere im Bereich eines Fahrzeugdachs einsetzbar. Die Fahrzeugscheibe kann hier ein Festdachelement o- der auch ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems ausbilden, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geschlossen oder freigegeben werden kann. Die bekannte Fahrzeugscheibe umfasst einen Scheibenkörper, der gewölbt ausgebildet sein kann und mit einer Lichtleiter schicht versehen ist. Die Lichtleiter schicht bedient insbesondere ästhetische Aspekte innerhalb des Fahrzeuges und sorgt zugleich für eine Fahrzeuginnenbeleuchtung. Des Weiteren ist bei der bekannten Fahrzeugscheibe eine Lichtquelle vorgesehen, deren Licht in die Lichtleiterschicht einkoppelbar ist. Die Einkopplung erfolgt zumeist über einen Rand bzw. eine (Scheiben-)Kante der Lichtleiterschicht. Die Lichtleiterschicht kann die vom Fahrzeuginnenraum sichtbare Sichtfläche der Fahrzeugscheibe bilden, so dass durch die Lichtleiterschicht bei aktivierter Lichtquelle ein Leuchtelement der Fahrzeugscheibe realisiert ist, durch das ggf. ein Fahrzeuginnenraum ausleuchtbar ist. Die Lichtleiter schicht hat bei der bekannten Fahrzeugscheibe kleinere Abmessungen als der Scheibenkörper, an dessen Innenseite die Lichtleiter schicht angeordnet ist, damit über den Rand der Lichtleiterschicht von der Lichtquelle abgegebenes Licht einkoppelbar ist. Diese Art der Einkopplung ist oftmals kostspielig und benötigt entweder eine klein dimensionierte Scheibe oder erfordert eine Anbringung der Lichtquelle in einem Nassbereich des Fahrzeuges.
Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Licht einer Lichtquelle unter Verwendung eines Prismas oder eines sonstigen Einkopplungselements in die Lichtleiterschicht einzukoppeln. Die Verwendung eines Prismas oder eines Einkopplungselements ermöglicht eine freiere Auswahl bei der Platzierung der Lichtquelle, da diese dann nicht mehr unmittelbar im Randbereich der Lichtleiterschicht angeordnet sein muss. Diese Designfreiheit hat den Vorteil, dass dadurch die Lichtquelle, anders als bei der Anordnung unmittelbar im Kantenbereich der Lichtleiterschicht, nicht mehr in dem Nassbereich angeordnet ist, sondern auch in einem Trockenbereich, der vor Feuchtigkeit geschützt ist, vorgesehen sein kann. Hierdurch kann auf Dichtungen und/oder einen Nässeschutz verzichtet werden. Beispielsweise ist es durch den Einsatz eines Prismas, das beispielsweise auf einer Innenseite einer innenliegenden Lichtleiterschicht aufgebracht ist, möglich, eine Lichtquelle seitlich unterhalb des Kantenbereiches der Lichtleiterschicht, insbesondere versetzt zu dem Kantenbereich, anzuordnen.
Bei der bekannten Lichteinkopplung von Licht einer Lichtquelle in eine Lichtleiterschicht kommt es immer wieder zu Lichtverlusten, durch die zum einen die Lichtqualität bzw. Lichtstärke des später aus der Lichtleiter schicht ausgekoppelten Lichtes negativ beeinflusst wird. Zum anderen müssen diese Lichtverluste ggf. durch einen Einsatz von stärkeren bzw. helleren Lichtquellen und/oder durch eine erhöhte Anzahl an Lichtquellen ausgeglichen werden, wodurch kein Kostenmehraufwand entsteht. Beispielsweise werden bei der bekannten Lichteinkopplung die Lichtstrahlen ausgehend von der Lichtquelle nicht nur über eine Lichteinkopplungsfläche der Lichtleiterschicht in diese eingekoppelt und verbleiben bis zur Auskopplung insbesondere aufgrund mehrfacher Totalreflexion innerhalb der Lichtleiterschicht in dieser. Vielmehr durchtritt zumindest ein Teil der eingekoppelten Lichtstrahlen die Lichtleiter schicht und tritt beispielsweise in eine darüber liegende Verbindungsschicht und/oder sogar in einen getönten Scheibenaußenkörper ein. Dieses Licht steht nicht mehr für die Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht zur Verfügung. Derartige Lichtverluste kommen insbesondere im Randbereich der Fahrzeugscheibe vor, der für die Lichteinkopplung genutzt wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist aufgrund des vorstehend Genannten darin zu sehen, eine gemäß der einleitend genannten Gattung ausgebildete Fahrzeugscheibe derart weiterzuentwickeln, dass optische Lichtverluste zumindest reduziert werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu der Fahrzeugscheibe gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Fahrzeug beziehen, ohne dass sie für dieses redundant genannt werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
Gemäß der Erfindung wird eine Fahrzeugscheibe vorgeschlagen. Die Fahrzeugscheibe umfasst eine Scheibenkörperanordnung mit einem Scheibenaußenkörper, der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite hat, und mit einem Scheibeninnenkörper, der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite hat und der eine Lichtleiterschicht definiert. Ferner umfasst die Fahrzeugscheibe mindestens eine Lichtquelle, deren Licht über eine an der Innenseite definierte Lichteinkopplungsfläche in die Lichtleiterschicht einkoppelbar ist. Der Scheibenaußenkörper ist durch mindestens eine Verbindungsschicht an den Scheibeninnenkörper angebunden. Zudem ist an einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des Scheibeninnenkörpers eine Lichtauskopplungsstruktur angeordnet, durch die das in die Lichtleiterschicht eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist. An der Außenseite des Scheibeninnenkörpers ist ferner eine Reflexionsschicht angeordnet, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche gegenüberliegt.
Bei der Fahrzeugscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Verbundglasscheibe und/oder um ein Verbundsicherheitsglas (VSG). Erfindungsgemäße erfolgt also die Lichteinkopplung des von der Lichtquelle erzeugten Lichtes über die als Haupteinkopp- lungsfläche fungierende Innenseite des Scheibeninnenkörpers. Die Reflexionsschicht ist gegenüberliegend zu der Lichteinkopplungsfläche angeordnet, so dass die Lichtein- kopplungsfläche und die Reflexionsschicht vorzugsweise durch die durch den Scheibeninnenkörper gebildete Lichtleiter schicht beabstandet sind. Der Scheibenaußenkörper und/oder der Scheibeninnenkörper kann/können vorzugsweise eine Materialdicke von jeweils einigen Millimetern umfassen. Der Scheibenaußenkörper kann vorzugsweise transparent, teiltransparent und/oder getönt sein. Die Lichtauskopplungsstruktur kann beispielsweise durch einen Digitaldruckprozess aufgebracht sein. Die Lichtauskopplungsstruktur kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass durch das durch die Lichtauskopplungsstruktur ausgekoppelte Licht ein Muster gebildet wird, das von einem Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum, insbesondere im Dachbereich, wahrnehmbar ist. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise zumindest bereichsweise oder musterweise geschwärzt und zumindest bereichsweise durchlässig sein, so dass das innerhalb der Lichtleiterschicht geleitete Licht nur an vorbestimmten Stellen aus der Lichtleiter schicht ausgekoppelt werden kann bzw. austreten kann. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise eine Vielzahl von Fritten umfassen, die beispielsweise aufgedruckt und/oder aufgedampft sein können. Alternativ oder ergänzend zu Fritten kann/können auch Tinte und/oder Lack, beispielsweise mit Streupartikeln an einer der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht und dem Scheibeninnenkörper aufgebracht sein. Hierdurch ist eine individuelle Mustergebung ermöglicht. Die Lichtauskopplungsschicht kann eine Bedruckung der Lichtleiter schicht und/oder eine Prismastruktur und/oder eine Punktstruktur und/oder ein koextrudiertes Streumaterial umfassen, die bzw. das an der Lichtleiterschicht angeordnet oder in dieser integriert ist/sind.
Der Scheibeninnenkörper, der die gleichen Abmessungen wie der Scheibenaußenkörper haben kann oder auch kleiner ausgebildet sein kann, ist grundsätzlich aus einem beliebigen als Lichtleiter nutzbaren Werkstoff gefertigt. Beispielsweise ist der Scheibeninnenkörper aus einem Werkstoff gefertigt, der Glas und/oder Polycarbonat und/oder einen sonstigen Kunststoff umfasst. Bei einer als Verbundsicherheitsglas ausgebildeten Scheibenkörperanordnung ist eine Verbindungsschicht zwischen den einzelnen Scheibenkörpern vorzugsweise aus einem Werkstoff gebildet, der PVB, EVA und/oder TPU umfasst. Die Verbindungsschicht kann klar bzw. transparent oder auch gefärbt sein.
Vorzugsweise ist die Verbindungsschicht aus einer insbesondere transparenten Polyvi- nylbutyral-Folie (PVB-Folie). Die mindestens eine Verbindungsschicht ist beispiels- weise flächendeckend zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper angeordnet, um diese miteinander zu verbinden. Die Verbindungsschicht ist vorzugsweise eine insbesondere transparente Schmelzklebefolie, besonders bevorzugt eine transparente PVB-Schmelzklebefolie, die bereits bei bestehenden Fahrzeugscheiben eingesetzt ist. Insbesondere bei einem Verbundsicherheitsglas umfasst die Scheibenkörperanordnung den Scheibenaußenkörper und den Scheibeninnenkörper, der über eine Verbindungsschicht an den Scheibenaußenkörper angebunden ist. Vorliegend bildet der Scheibeninnenkörper die Lichtleiterschicht. Alternativ kann an dem Scheibeninnenkörper eine zusätzliche Lichtleiter schicht aufgebracht sein, in welche das Licht der mindestens einen Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar einkoppelbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst den Vorteil, dass durch das Vorsehen der Reflexionsschicht in einem Bereich, der der Lichteinkopplungsfläche gegenüberliegt, effektiv Lichtverluste verringert werden. So ist es möglich, bei gleichbleibend starker Lichtmenge bzw. Lichtstärke gegenüber dem Stand der Technik weniger Lichtverluste durch ungewünschte Lichtauskopplung aus der Lichtleiter schicht in Richtung der Außenseite des Scheibenaußenkörpers zu haben. Insbesondere wird durch die Reflexionsschicht verhindert, dass Licht über die der Innenseite gegenüberliegende Außenseite des Scheibeninnenkörpers in die Verbindungsschicht und/oder den Scheibenaußenkörper ausgekoppelt wird, und dadurch nicht mehr für die Weiterleitung innerhalb der Lichtleiterschicht nutzbar ist. Das zuvor ungewünscht in Richtung eines Fahrzeugäußeren ausgekoppelte Licht wird nämlich erfindungsgemäß vorzugsweise an der Reflexionsschicht gerichtet zurück in die Lichtleiter schicht reflektiert. Dabei folgt das an der Reflexionsschicht reflektierte Licht vorzugsweise den optischen Prinzipien der Totalreflexion, so dass beispielsweise ein Einfallswinkel des Lichtes auf die Reflexionsschicht gleich einem Ausfall swinkel des an der Reflexionsschicht reflektierten Lichtes ist, insofern keine Unterschiede verschiedener Brechungsindizes zu berücksichtigen sind. Derart kann durch die Reflexionsschicht mehr Licht innerhalb der Lichtleiterschicht verbleiben, so dass auch mehr Licht für die durch die Lichtauskopplungsstruktur eingeleitete Lichtauskopplung zur Verfügung steht. Im Ergebnis kann somit erfindungsgemäß eine Lichtstärke und/oder Lichtleitung bei der Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht verbessert werden. Hierdurch wird eine durch die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe bereitzustellende Beleuchtung für einen Fahrzeuginnenraum verbessert bzw. effizienter gestaltet werden.
Erfindungsgemäß ist also eine Reflexionsschicht vorgesehen, die sich insbesondere von einer Diffusorschicht bzw. einer Streuschicht unterscheidet. Anders als eine Streuschicht wird das Licht an der Reflexionsschicht nämlich vorzugsweise vollständig und insbesondere gerichtet reflektiert, so dass im Regelfall das physikalische Grundprinzip Einfallswinkel = Ausfall swinkel, ggf. unter Berücksichtigung von Brechungsindexunterschieden an der Grenzschicht zwischen der Reflexionsschicht und der Lichtleiterschicht, gilt. Insbesondere bei steilen Auftreffwinkeln von Licht auf der Reflexionsschicht, beispielsweise zwischen 70° und 90°, bei denen im Normalfall eine Wiederauskopplung des Lichtes aufgrund der Totalreflexion erfolgen würde, kann zwischen der Lichtleiterschicht und der Reflexionsschicht noch eine Brechungsschicht vorgesehen sein. Durch diese Brechungsschicht kann eine gezielte Ablenkung bzw. Umrichtung eines ansonsten steil auf die Reflexionsschicht auftreffenden Lichtes hervorgerufen werden. Die Ablenkung kann durch eine Auswahl eines Brechungsindexunterschiedes zwischen der Außenseite der Lichtleiter schicht und der Brechungsschicht gewählt werden, so dass selbst Licht innerhalb der Lichtleiter schicht verbleibt, das ansonsten bei einem steilen Auftreffwinkel wieder zurück über die Lichteinkopplungsfläche ausgekoppelt werden würde. Der Brechungsindexunterschied kann durch eine geeignete Materialauswahl bestimmt sein. Der Brechungsindex dieser Zwischenschicht kann dabei so gewählt sein, dass selbst bei einem Einfallswinkel von bis zu 90° eine Ablenkung erfolgt, so dass das Licht innerhalb der Lichtleiter schicht verbleibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht insbesondere im Wesentlichen deckungsgleich und/oder flächengleich mit der Lichteinkopplungsfläche ausgebildet. Alternativ oder ergänzend kann die Reflexionsschicht auch flächenmäßig größer oder kleiner als die Lichteinkopplungsfläche ausgebildet sein. Die Reflexionsschicht kann also beispielsweise die Lichteinkopplungsfläche flächenmäßig überlappen. Durch die deckungsgleiche oder größere Ausgestaltung der Reflexionsschicht relativ zu der Lichteinkopplungsfläche ist es möglich, den Anteil an Lichtverlusten weiter zu mini- mieren, da insbesondere zuvor ungewünscht über die Außenseite des Scheibeninnenkörpers ausgekoppeltes Licht an der Reflexionsschicht im gesamten Bereich der Lichteinkopplungsfläche reflektierbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht und/oder die Lichteinkopplungsfläche zumindest in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe vorgesehen. Eine Lichteinkopplung findet erfindungsgemäß vorzugsweise in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe über die Innenseite statt. Somit ist die mindestens eine Lichtquelle vorzugsweise ebenfalls in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens einen Lichtstreifen mit einer Vielzahl von Lichtquellen, besonders bevorzugt mit einer Vielzahl von LEDs.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reflexionsschicht eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht auf. Grundsätzlich können auch andere Metalle und/oder Materialien zur Herstellung der Reflexionsschicht dienen, die vorzugsweise dazu eingerichtet sind, eine möglichst glatte und reflektierende Oberfläche zu erzeugen. Die Reflexionsschicht kann beispielsweise auch durch das Aufbringen einer reflektierenden Tinte vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft. Auch andere Anbringungs- und/oder Aufbringungsarten sind möglich. Bevorzugt ist/sind die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers laminiert und/oder geklebt ist. Bei der Klebeschicht kann es sich dabei vorzugsweise um die zuvor erwähnte Brechungsschicht handeln. Die Lichtauskopplungsstruktur kann also einen gedruckten Bereich umfassen. Dieser kann ein Aufdruck, insbesondere ein Digitaldruck, auf der Außenseite des Scheibeninnenkörpers sein. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um eine bedruckte Trägerfolie handeln. Diese Trägerfolie kann an dem Randbereich die Reflexionsschicht umfassen. Derart kann nur eine Folienbahn vorproduziert sein, auf der sowohl die Lichtauskopplungsstruktur als auch die Reflexionsschicht aufgebracht ist. Diese Trägerfolie kann dann in einem Fertigungsschritt auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers laminiert werden. Dies hat fertigungsseitig einen großen Vorteil, da bei der Fertigstellung der Fahrzeugscheibe nicht die Lichtauskopplungsstruktur und die Reflexionsschicht in zwei unterschiedlichen Arbeitsschritten auf die Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgebracht werden müssen. Alternativ oder ergänzend kann die Reflexionsschicht und/oder die Lichtauskopplungsstruktur jedoch auch auf der Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgedruckt sein, insofern dies beispielsweise bei manchen Fahrzeugescheiben von Vorteil ist, da beispielsweise auf eine Trägerfolie verzichtet werden soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsschicht dazu eingerichtet, das über die Lichteinkopplungsfläche eingekoppelte Licht derart innerhalb der Lichtleiterschicht zu reflektieren, dass das Licht innerhalb der Lichtleiter schicht verbleibt.
Dadurch können gegenüber dem Stand der Technik Lichtverluste in Richtung der Außenseite des Scheibenaußenkörpers verringert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet. Durch eine unmittelbare Anordnung der mindestens einen Lichtquelle ist es beispielsweise möglich, eine Lichteinkopplung in die Lichtleiterschicht ohne eine Lichtumlenkung mittels eines Prismas zu ermöglichen. Es versteht sich, dass die verwendete mindestens eine Lichtquelle einen vorbestimmten Ab strahl winkel umfasst, der besonders bevorzugt möglichst groß gewählt ist. Die Li chtab Strahlung erfolgt ausgehend von der Lichtquelle in einem Lichtkegel, dessen Symmetrieachse einer Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle entspricht. Diese Hauptabstrahlrichtung und/oder die Symmetrieachse erstreckt sich beispielsweise senkrecht zu der Innenseite, insbesondere zu dem Rand- und/oder Kantenbereich der Innenseite. Mit anderen Worten ist es in einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Lichtquelle, bezogen auf die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle, derart an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet ist, dass die Lichtquelle im Wesentlichen senkrecht zu der Lichtleiter schicht ausgerichtet ist. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle auch mittelbar an der Innenseite angeordnet sein. So kann beispielsweise ein Prisma zwischen der Lichtquelle und dem Scheibeninnenkörper angeordnet sein. Über dieses Prisma ist eine Lichtumlenkung des Lichtes der Lichtquelle möglich. Die Hauptab Strahlrichtung und/oder die Symmetrieachse der Lichtquelle erstreckt sich dann beispielsweise waagerecht zu der Innenseite, insbesondere zu dem Rand- und/oder Kantenbereich der Innenseite. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Lichtquelle, bezogen auf ihre Hauptabstrahlrichtung, derart an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet ist, dass die Lichtquelle im Wesentlichen waagerecht zu der Lichtleiterschicht ausgerichtet ist.
Erfindungsgemäß ist eine Lichteinkopplung rein senkrecht zu der Innenseite des Scheibeninnenkörpers nur wenig bevorzugt, da dieses Licht an der Reflexionsschicht mittels Totalreflexion reflektiert werden würde. Da in diesem Fall Einfallswinkel und Ausfallswinkel ca. 90° wären, würde derartig eingekoppeltes Licht unmittelbar wieder über die Innenseite des Scheibeninnenkörpers ausgekoppelt werden, ohne sich in der Lichtleiterschicht zu verteilen. Um dies zu verhindern, ist es bevorzugt, dass das eingekoppelte Licht unter einem Winkel auf die Reflexionsschicht trifft, um derart innerhalb der Lichtleiterschicht gehalten zu werden. Daher bietet sich die Einkopplung über ein Prisma o- der ein sonstiges Einkopplungselement bzw. optisches Element an.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung ein Einkoppelelement angeordnet, das von der Lichtquelle abgegebenes Licht in die Lichtleiter schicht einkoppelt. Besonders bevorzugt ist das Einkoppelelement an der dem Scheibenaußenkörper abgewandten Seite des Scheibeninnenkörpers befestigt, insbesondere mit diesem verklebt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement ein für das Licht der Lichtquelle transparenter Materialkörper, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise randnah an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung angeordnet. Über die Erstreckung des leistenartig ausgebildeten Einkoppelelements kann dann Licht in die Lichtleiterschicht der Scheibenkörperanordnung eingekoppelt werden. Das Einkoppelelement kann beispielsweise als optisches Prisma ausgebildet sein. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der PMMA (Polymethylme- thacrylat), PC (Polycarbonat), PA (Polyamid), COC (Cycloolefm-Copolymer) oder COP (Cycloolefm-Polymer) umfasst. Ein Brechungsindex des Einkoppelelements ist insbesondere an den Brechungsindex der angrenzenden Lichtleiter schicht angepasst und hat vorzugsweise einen Wert zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,59. Eine Herstellung des Einkoppelelements erfolgt vorzugsweise nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren. Alternativ oder ergänzend kann das Einkoppelelement aus Harz und/oder aus transparentem Polyurethan ausgebildet und vorzugsweise an der Scheibenkörperanordnung angeordnet sein. Um eine innere Reflexion zu verbessern, kann das Einkoppelelement mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, die Metalle wie Aluminium oder Silber umfassen kann und nach einem Aufdampf- oder Sputterprozess aufgebracht sein kann. Um das Einkoppelverhalten des Lichts in die Lichtleiter schicht weiter zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung zwischen dem Einkoppelelement und der Scheibenkörperanordnung eine Zusatzumlenkstruktur angeordnet. Durch die Zusatzumlenkstruktur kann der Einfallswinkel des Lichts auf die Lichtleiterschicht durch entsprechende Brechung verändert werden, um die innere Reflexion in der Lichtleiterschicht zu erhöhen. Die Zusatzumlenkstruktur kann eine Reihe von asymmetrischen Prismen umfassen, die Abmessungen im Millimeterbereich oder im Mikrometerbereich haben und als dreidimensionales Array oder linienartig angeordnet sind, wie es beispielsweise bei einem Fresnel-Linsen- Array der Fall ist. Die Zusatzumlenkstruktur kann in einstückiger Weise mit dem Einkoppelelement ausgebildet sein und direkt bei der Fertigung desselben, beispielsweise bei einem Extrusionsprozess oder einem Spritzgießprozess, ausgebildet werden. Denkbar ist es auch, dass die Zusatzumlenkstruktur eine Beschichtung des Einkoppelelements darstellt, beispielsweise in Form eines separaten, strukturierten Films.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement über eine Klebeschicht mit dem Scheibenkörper, insbesondere mit der Innenseite, verklebt. Die Klebeschicht, die vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,56 hat, kann aus einem beliebigen, optisch geeigneten Kleber gebildet sein. Beispielsweise ist die Klebeschicht aus einem drucksensitiven Kleber, einem optisch klaren Flüssigkleber (LOCA = liquid optically clear adhesive), EVA (Ethylen-Vi- nylacetat), PVB (Polyvinylbutyral), TPU (thermoplastischem Polyurethan), einem Epoxy-Kleber oder einem Acrylat-Kleber gebildet. Die gewählten Werkstoffe haben vorzugsweise Brechungsindizes, die eine Brechung der Lichtstrahlen an den Grenzflächen minimieren und die Einkoppeleffizienz bei den idealen Winkelbedingungen opti- mieren. Der Brechungsindex eines aus Glas gefertigten Scheibeninnenkörpers beträgt insbesondere 1,52, wohingegen die Brechungsindizes des bevorzugten Einkoppelelements und des bevorzugten Klebstoffs, mittels dessen das Einkoppelelement an den Scheibeninnenkörper angebunden ist, in Abhängigkeit von dem gewählten Werkstoff variieren können. Bei Einsatz von PMMA für das Einkoppelelement beträgt der Brechungsindex 1,49. Der Klebstoff hat dann beispielsweise einen Brechungsindex von 1,52. Bei Einsatz eines Einkoppelelements aus Polycarbonat beträgt der Brechungsindex beispielsweise 1,58, wohingegen der Brechungsindex des eingesetzten Klebstoffes 1,56 beträgt. Wenn das Einkoppelelement aus COP gefertigt ist, beträgt dessen Brechungsindex 1,52. Vorzugsweise hat dann der Klebstoff, über den das Einkoppelelement an den Glasinnenkörper angebunden ist, ebenfalls einen Wert von 1,52.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle an einer Seitenfläche des Einkoppelelements angeordnet. Hierdurch kann je nach Designvorliebe bei dem Design der Fahrzeugscheibe eine Lage und/oder Positionierung der Lichtquelle insbesondere bauraumunabhängig gewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine LED-Leiste. Die mindestens eine Lichtquelle umfasst vorzugsweise ein Hochleistungs-LED-Modul und/oder eine LED-Leiste mit einer Vielzahl von LEDs und/oder einen LED-Streifen mit einer Vielzahl von LEDs.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe ein Lichtabschirmelement, das in einem Bereich der Lichtquelle, insbesondere an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers, unmittelbar oder mittelbar angeordnet ist. Derart kann Streulicht, das ggf. von der Lichtquelle erzeugt, jedoch nicht in die Lichtleiterschicht eingekoppelt wird, davon abgehalten werden, eine vorbestimmte Li chtab Strahlung bzw. Lichtauskopplung aus der Lichtleiter schicht, insbesondere auf optisch negative Weise, zu beeinflussen und/oder zu stören.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe in einem Bereich der Lichtquelle einen Reflektor, der lichtreflektierend zu der Lichtquelle ausgerichtet und dazu eingerichtet ist, Licht in die Lichtleiter schicht zu reflektieren. Der Reflektor umfasst beispielsweise Aluminium, das vorzugsweise als Kleberband aufgebracht ist. Der Reflektor ist vorzugsweise zwischen dem Scheibeninnenkörper und der Lichtquelle und besonders bevorzugt auf der Innenseite der Scheibenanordnung angeordnet. Der Reflektor umfasst vorzugsweise mindestens eine Einlassöffnung für Licht. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise in Abhängigkeit einer Dimensionierung und/oder eines Ab strahl winkel s der mindestens einen Lichtquelle dimensioniert. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Licht der mindestens einen Lichtquelle eindringen zu lassen. Die restliche, reflektierende Oberfläche des Reflektors ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Licht, das nicht intern in der Lichtleiterschicht reflektiert wird, zurück zu reflektieren, so dass es mehrfach innerhalb der Lichtleiter schicht gestreut wird. Hierdurch kann ein Anteil an Licht erhöht werden, der innerhalb der Lichtleiter schicht verbleibt.
Des Weiteren kann an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung eine Abdeckung angeordnet sein, welche das Einkoppelelement verblendet. Bei diesen hohen optischen Anforderungen genügenden Ausführungsformen können zusätzlich die Lichtquelle und gegebenenfalls der Lichtleiter, mittels dessen das Licht in das Einkoppelelement eingekoppelt wird, hinter der Abdeckung liegen. Das Gehäuse kann mit der Scheibenkörperanordnung verklebt sein.
Die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugdaches, angeordnet sein und für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sein.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne dass sie jeweils separat genannt werden.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einer Fahrzeugschreibe nach der Erfindung;
Figur 2 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 3 eine schematische Ansicht einer Trägerfolie mit einer Reflexionsschicht und einer Lichtauskopplungsstruktur;
Figur 4 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In Figur 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Fahrzeugdach 10 ist ein Panoramadach, das ein verstellbares Deckelelement 12 und ein Festdachelement 14 aufweist, welches fest bzw. unbeweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Sowohl das Deckelelement 12 als auch das Festdachelement 14 umfassen jeweils eine Fahrzeugscheibe 15. Die Fahrzeugscheibe 15 ist vorliegend jeweils als Verbundsicherheitsglas (VSG) ausgebildet, welches mit einer Ambient-Light-Funktionalität versehen ist. Diesbezüglich entspricht der Aufbau des Deckelelements 12 demjenigen des Festdachelements 14. Ein derartiger Aufbau der Fahrzeugscheibe 15 ist in zwei unterschiedlichen, beispielhaften Ausführungen in den Figuren 2 bis 4 näher dargestellt.
Die jeweils als Fahrzeugscheibe 15 ausgebildeten Dachelemente 12 und 14 umfassen jeweils eine Scheibenkörperanordnung 13, die einen Scheibenaußenkörper 16 und einen Scheibeninnenkörper 18 umfasst. Der Scheibenaußenkörper 16 ist aus einer gewölbten Glasplatte gebildet, die beispielsweise aus einem gefärbten Kalk-Natron-Glas gefertigt ist. Denkbar ist es auch, den Scheibenaußenkörper 16 aus einem Kunststoffelement, beispielsweise einem Polycarbonat-Element, auszubilden. Der Scheibeninnenkörper 18 kann ebenfalls aus einem anorganischen Glas, wie einem Kalk-Natron-Glas, oder einem Polymer, beispielsweise einem Polycarbonat, gefertigt sein. Des Weiteren bildet der Scheibeninnenkörper 18 im vorliegenden Zusammenhang eine Lichtleiter schicht 19, in deren Volumen sich eingekoppeltes Licht ausbreitet. Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18 sind über mindestens eine Laminierungsschicht bzw. Verbindungsschicht 20 miteinander verbunden, welche aus einem Werkstoff wie PVB, EVA oder TPU gebildet sein kann. Zudem kann die Verbindungsschicht 20 klar bzw. volltransparent oder auch gefärbt sein. Die Verbindungsschicht 20 hat im vorliegenden Fall eine Dicke von unter einem Millimeter, kann aber auch eine andere Dicke haben.
Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18, die im vorliegenden Fall jeweils eine Dicke von einigen Millimetern haben, bilden die Scheibenkörperanordnung 13 mit einer der Fahrzeugumgebung zugewandten Außenseite 21 und einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite 23. An der Innenseite 23 ist die Scheibenkörperanordnung 13, bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittelebene, beidseits jeweils mit einer Beleuchtungseinrichtung 22 versehen, durch die die Ambient-Light-Funktio- nalität realisiert ist.
Die Beleuchtungseinrichtungen 22 erstrecken sich vorliegend jeweils in einer Fahrzeuglängsrichtung x (siehe Figur 1) und sind am jeweiligen seitlichen Rand des Deckelelements 12 bzw. des Festdachelements 14 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 sind beispielsweise unmittelbar an der Innenseite 23 der Scheibenkörperanordnung 13 angeordnet und beispielsweise mit der Innenseite 23 verklebt (nicht gezeigt) und/oder mittelbar an, insbesondere beabstandet von der Innenseite 23 angeordnet, siehe Figuren 2 und 4. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 umfassen jeweils mindestens eine Lichtquelle 24, die eine LED-Anordnung, insbesondere eine LED-Leiste und/oder einen LED-Streifen, umfasst. Die mindestens eine Lichtquelle 24 kann beispielsweise an einer Stirnseite eines nicht näher dargestellten Lichtleiters angeordnet sein, der aus einem Stab oder einer Schnur gebildet ist und beispielsweise einen PMMA- Werkstoff und/oder einen Polycarbonat-Werkstoff umfasst.
In einer beispielhaften Ausführungsform können die Beleuchtungseinrichtungen 22 ein insbesondere leistenartiges Einkoppelelement 28 umfassen, welches sich beispielsweise über die Länge der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung 22 erstreckt und vorliegend einen keilförmigen bzw. dreieckigen Querschnitt hat (siehe Fig. 2 und 4). Die Einkoppelelemente 28 bilden also jeweils einen prismatischen Körper. Dieser ist vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren gefertigt, wobei als Werkstoffe insbesondere PMMA, PC, PA, COC und/oder COP zum Einsatz kommen können, deren Brechungsindizes zwischen 1,48 und 1,59 liegen. Das Einkoppelelement 28 kann beispielsweise über eine Klebeschicht 26 an der Scheibenkörperanordnung 13 fixiert sein. Als Werkstoff für die Klebeschicht kann ein drucksensitiver Kleber, ein optisch klarer Flüssigkleber, EVA, PVB, TPU, ein Epoxy- Kleber oder ein Acryl at-Kleb er zum Einsatz kommen. Durch ein derartiges Einkoppelelement 28 kann die mindestens eine Lichtquelle 24 auch seitlich, insbesondere mit einer Hauptab Strahlrichtung 30 parallel zu der Innenseite 23 angeordnet sein (siehe Fig. 2 und 4).
Erfindungsgemäß wird das Licht der mindestens einen Lichtquelle 24 beispielhaft über das Einkoppelelement 28, bezogen auf die Hauptabstrahlrichtung 30, umgerichtet und über eine an der Innenseite 23 definierte Lichteinkopplungsfläche 27 in die Lichtleiterschicht 19 eingekoppelt, um sich in dieser auszubreiten. An einer Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 ist eine Reflexionsschicht 32 angeordnet, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche 27 gegenüberliegt, siehe Fig. 2 und 4. Ferner ist an der Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 eine Lichtauskopplungsstruktur 34 angeordnet, durch die das in die Lichtleiter schicht 19 eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist.
Die Reflexionsschicht 32 ist in Fig. 2 größer als die Lichteinkopplungsfläche 27 ausgebildet. Hingegen ist die Reflexionsschicht 32 in Fig. 4 deckungsgleich mit der Lichtein- kopplungsfläche 27 ausgebildet. Die Reflexionsschicht 32 weist beispielhaft eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht auf. Die Reflexionsschicht 32 und/oder die Lichtauskopplungsstruktur 34 ist/sind beispielhaft auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft.
In alternativen Ausführungen ist/sind die Reflexionsschicht 32 und/oder die Lichtauskopplungsstruktur 34 auf einer Trägerfolie 36 aufgedruckt und/oder aufgebracht, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers 18 laminiert ist. Eine derartige Trägerfolie 36 ist beispielhaft in Fig. 3 gezeigt. Die Trägerfolie 36 mitsamt der Reflexionsschicht 32 und der Lichtauskopplungsstruktur 34 kann fertigungsseitig vorteilhaft sein, da die Trägerfolie 36 bereits vorgefertigt sein kann und dann lediglich in einem Arbeitsschritt auf die Außenseite 29 des Scheibeninnenkörpers laminiert werden muss. In den Figuren 2 und 4 ist ein beispielhafter Lichtpfad 38 ausgehend von der mindestens einen Lichtquelle 24 dargestellt. Selbstverständlich verläuft eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtpfaden 38 innerhalb der Lichtleiterschicht 19.
Bezugszeichenliste
10 Fahrzeugdach
12 Deckelelement
13 S cheib enkörperanordnung
14 Festdachelement
15 Fahrzeugscheibe
16 S cheib enaußenkörper
18 S cheib eninnenkörper
19 Lichtleiter schicht
20 Verbindungsschicht
21 Außenseite
22 Beleuchtungseinrichtung
23 Innenseite
24 Lichtquelle
26 Klebeschicht
27 Lichteinkopplungsfläche
28 Einkoppelelement
29 Außenseite
30 Hauptab strahl ri chtung
32 Reflexionsschicht
33 Randbereich
34 Lichtauskopplungsstruktur
36 Trägerfolie
38 Lichtpfad x F ahrzeuglängsri chtung y F ahrzeugbreitenri chtung

Claims

Patentansprüche Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat und der eine Lichtleiter schicht definiert, und umfassend mindestens eine Lichtquelle (24), deren Licht über eine an der Innenseite (23) definierte Lichteinkopplungsfläche (27) in die Lichtleiter schicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch mindestens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) angebunden ist, wobei an einer der Innenseite (23) gegenüberliegenden Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Lichtauskopplungsstruktur (34) angeordnet ist, durch die das in die Lichtleiter schicht (19) eingekoppelte Licht in Richtung eines Fahrzeuginnenraums auskoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) eine Reflexionsschicht (32) angeordnet ist, die zumindest bereichsweise der Lichteinkopplungsfläche (27) gegenüberliegt. Fahrzeugscheibe (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) deckungsgleich mit der Lichteinkopplungsfläche (27) oder flächenmäßig größer als die Lichteinkopplungsfläche (27) ausgebildet ist. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichteinkopplungsfläche (27) mindestens in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe (15) vorgesehen ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) eine metallische Schicht und/oder eine Chromschicht und/oder eine Silberschicht aufweist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichtauskopplungsstruktur (34) auf die Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) aufgedruckt und/oder auflaminiert und/oder aufgedampft ist/sind. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) und/oder die Lichtauskopplungsstruktur (34) auf einer Trägerfolie aufgedruckt und/oder aufgebracht ist/sind, wobei die Trägerfolie vorzugsweise auf die Außenseite (29) des Scheibeninnenkörpers (18) laminiert ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (32) dazu eingerichtet ist, das über die Lichteinkopplungsfläche (27) eingekoppelte Licht derart innerhalb der Lichtleiterschicht (19) zu reflektieren, dass das Licht innerhalb der Lichtleiter schicht (19) verbleibt. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (23) der Scheibenkörperanordnung (13) ein Einkoppelelement (28) angeordnet ist, das von der Lichtquelle (24) abgegebenes Licht in die Lichtleiter schicht (19) einkoppelt. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) ein für das Licht der Lichtquelle (24) transparenter Materialkörper ist, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) über eine Klebeschicht an der Scheibenkörperanordnung (13) befestigt ist. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) an einer Seitenfläche des Einkoppelelements (28) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) eine LED-Leiste umfasst. Fahrzeugdach (10), umfassend mindestens eine Fahrzeugscheibe (15) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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