DE102021117156A1 - LIGHT GUIDE FOR VEHICLES WITH PROTECTIVE SHEATH - Google Patents
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Abstract
Erfindungsgemäß wird ein Lichtleiter 1 für Fahrzeuge geschaffen, der durch eine teilweise oder vollständige Ummantelung 4 geschützt ist. Die Ummantelung 4 wird am Lichtleiter 1 über Abstandshalter 3 gehalten und schützt den Lichtleiter 1 sowohl vor als auch während der Montage und im eingebauten Zustand vor Beschädigung. Zudem kann die Ummantelung auch Dichtfunktionen übernehmen. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung des Lichtleiters 1 und der Ummantelung 4 erläutert. According to the invention, a light guide 1 for vehicles is created, which is protected by a partial or complete sheath 4. The casing 4 is held on the light guide 1 via spacers 3 and protects the light guide 1 from damage both before and during assembly and in the installed state. In addition, the casing can also assume sealing functions. In addition, a method of manufacturing the optical fiber 1 and the cladding 4 will be explained.
Description
Die Erfindung geht aus von Lichtleitern, insbesondere in Fahrzeugen, die zu Designzwecken über eine gewisse Länge gleichmäßig Licht aussenden sollen.The invention is based on light guides, particularly in vehicles, which are intended to emit light evenly over a certain length for design purposes.
Früher war (Signal-) Beleuchtung am Fahrzeug - abgesehen von Armaturenbrettern und „Kartenleseleuchten“ oder ähnlicher Nutzbeleuchtung im Innenraum - relativ stark auf die Scheinwerfer / Leuchten selbst begrenzt. In letzter Zeit wächst nun der Designaspekt, so dass Licht auch in Karosserieteile wandert. Typischerweise werden hierfür nun Leuchten hinter den Karosserieteilen verbaut. Exemplarisch seien hier der Peugeot 208 (Modell 2020) mit einer Art „Säbelzahn“ als vertikale Erweiterung der Signatur im Hauptscheinwerfer oder der VW Golf GTI (Modell 2020) mit waagerecht unterhalb der Motorhaube verlaufenden leuchtenden Elementen genannt.In the past, (signal) lighting on the vehicle - apart from dashboards and "map reading lights" or similar useful lighting in the interior - was relatively limited to the headlights / lights themselves. Recently, the design aspect has been growing, so that light also migrates into body parts. Typically, lights are installed behind the body parts for this purpose. Examples include the Peugeot 208 (2020 model) with a kind of "saber tooth" as a vertical extension of the signature in the main headlight or the VW Golf GTI (2020 model) with luminous elements running horizontally below the bonnet.
Die Ausgestaltung der Lichtfunktion einer solchen linienförmigen „Designleuchte“, kann zwar über in einem Band angeordnete LEDs erfolgen, wird aber kostengünstiger häufig als Lichtleiter realisiert. Dazu wird ein Kunststoffstab (meist aus PC, Polycarbonat, oder dem landläufig auch als „Plexiglas“ bekannten PMMA, Polymethylmethacrylat,) von einer Seite von einer Lichtquelle (meist einer LED) beleuchtet. Der Stab lenkt das Licht über Auskoppelstrukturen auf seiner Rückseite (in Fahrtrichtung) um bzw. koppelt es dadurch (zur Vorderseite hin) aus.The design of the light function of such a line-shaped "design lamp" can take place via LEDs arranged in a band, but is often implemented more cost-effectively as light guides. For this purpose, a plastic rod (usually made of PC, polycarbonate, or PMMA, polymethyl methacrylate, also commonly known as “Plexiglas”) is illuminated from one side by a light source (usually an LED). The rod deflects the light via decoupling structures on its back (in the direction of travel) or couples it out (towards the front).
Lichtleiter benötigen für ihre ideale Funktion des Lichtleitens ein transparentes Material (möglichst ohne Störstellen) und ein sie umgebendes Medium mit geringerem Brechungsindex, so dass am Übergang (der auch graduell / stufig erfolgen kann, z.B. bei Lichtleitung in Gradientenfasern) aufgrund des Brechungsindexunterschiedes Totalreflexion auftritt (sogenannte TIR - total internal reflection). Natürlich könnte man die Grenzfläche auch mit einem „Spiegel“ beschichten. Allerdings weist ein solcher keine 100% Reflexionsgrad auf, sondern - zumindest bei großindustriell wirtschaftlichen Herstellverfahren - typischerweise gerade einmal 80% - 90%. Damit ist Licht nach 10 Grenzflächenkontakten (bzw. einer Weglänge von geometrieabhängig wenigen Zenti- oder Millimetern) auf 10% seiner ursprünglichen Intensität geschrumpft, nach 20 Kontakten gar auf nur noch gut 1%. Eine Lichtleitung ist so nicht effektiv möglich.Light guides require a transparent material (if possible without imperfections) and a medium with a lower refractive index surrounding them for their ideal light-guiding function, so that total reflection occurs at the transition (which can also be gradual / staged, e.g. when light-guiding in gradient fibers) due to the difference in refractive index ( so-called TIR - total internal reflection). Of course, one could also coat the interface with a “mirror”. However, such a reflection does not have a 100% degree of reflection, but - at least in the case of large-scale industrially economical production processes - typically just 80% - 90%. This means that light has shrunk to 10% of its original intensity after 10 interface contacts (or a path length of a few centimeters or millimeters, depending on the geometry), and to just over 1% after 20 contacts. A light guide is not effectively possible.
Typische Licht(wellen)leiter in der Kommunikationstechnik, beispielsweise Glasfasern, werden daher aus zwei transparenten Gläsern und/oder Kunststoffen mit unterschiedlichen Brechzahlen hergestellt. Das Licht klingt im Verlauf der äußeren Schicht („Cladding“) nach außen hin ab („Evaneszente Wellen“), so dass an der Außenseite keine Energie ankommt. In diesem Fall werden die Glasfasern typischerweise zusätzlich mit einer nichttransparenten Schutzschicht ummantelt.Typical light (wave) conductors in communication technology, for example glass fibers, are therefore made from two transparent glasses and/or plastics with different refractive indices. In the course of the outer layer (“cladding”), the light decays towards the outside (“evanescent waves”), so that no energy arrives on the outside. In this case, the glass fibers are typically additionally coated with a non-transparent protective layer.
Im Automobilbereich kommt es im Gegensatz zur Datenübertragung auf hohe Lichtmengen an. Im Gegenzug sind nur kürzere Distanzen von Relevanz. Daher sind dort höhere Brechungsunterschiede hilfreich. Ein hoher Brechungsindexunterschied lässt sich einfach(er) realisieren, wenn das umgebende Material einen möglichst kleinen Brechungsindex hat, wie zum Beispiel Luft (n-1). Allerdings muss der Lichtleiter dann durch ein Gehäuse vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt werden. Ein solcher typischer Lichtleiter aus dem Stand der Technik (der Einfachheit halber in gerader Ausführung) ist in
Licht wird beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) LED am einen Ende (hier links bzw. im Vordergrund) des Lichtleiters 1 eingekoppelt. Spezielle Auskoppelstrukturen 2 (hier prismenförmig auf der Unterseite) lenken das im Lichtleiter geführte Licht (hier nach oben) um, so dass es zur gezielten Auskopplung kommt. Die Oberseite kann noch entsprechend geformt sein, um das Licht etwas gezielter in die entsprechenden Richtungen zu lenken. Hier ist die Oberfläche beispielhaft zylinderlinsenartig ausgebildet Durch die individuell geformten (i.A. größer werdenden) Auskoppelstrukturen 2 (hier auf der Unterseite) wird auf der Auskoppelseite (hier oben) eine gleichmäßige Leuchtdichte erreicht.Light is coupled in, for example, by an LED (not shown) at one end (here on the left or in the foreground) of the
Die
Ein Nachteil derartiger Anordnungen im Fahrzeugbereich ist, dass dafür jeweils eigene Leuchten, d.h. insbesondere Leuchtengehäuse notwendig sind, um die Lichtleiter vor äußeren Einflüssen, wie z.B. Schmutz zu schützen. Dies ist relativ aufwändig und kostenintensiv.A disadvantage of such arrangements in the vehicle sector is that they each require their own lights, i.e. in particular light housings, in order to protect the light guides from external influences such as dirt. This is relatively complicated and expensive.
Die im Folgenden vorgestellte Ausgestaltung reduziert den Aufwand für ein Leuchtengehäuse, spart somit Teile und Kosten und reduziert den nötigen Bauraum (und damit nochmals die Kosten). Natürlich kann diese Ausgestaltung auch (ganz oder teilweise) innerhalb von Leuchten verwendet werden und ist nicht auf reine Designelemente beschränkt.The configuration presented below reduces the outlay for a lamp housing, thus saving parts and costs and reducing the necessary installation space (and thus the costs again). Of course, this configuration can also be used (in whole or in part) within luminaires and is not limited to pure design elements.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Aufwand für ein Leuchtengehäuse zu reduzieren, indem Teile und Kosten gespart werden und der nötige Bauraum (der ebenfalls Kosten verursacht) sowie das Gewicht verkleinert wird. Natürlich kann diese Ausgestaltung auch wie in der
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System aus Lichtleiter und Ummantelung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen und ein Verfahren zur Herstellung des Systems mit den in Anspruch 12 aufgeführten Merkmalen.This object is achieved by a system of light guide and sheathing having the features listed in
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous configurations can be found in the dependent claims.
Die Erfindung betrifft ein System aus einem Lichtleiter und einer Schutzummantelung. An einem Grundkörper des Lichtleiters, in dem Licht durch Totalreflexion weiterleitbar ist, wird mindestens eine Einkoppelseite, an der Licht in den Lichtleiter einkoppelbar ist, eine Oberseite, die dazu fähig ist, Licht auszusenden, und eine Rückseite unterschieden, auf der Auskoppelstrukturen vorgesehen sind, um Licht zur Oberseite zu lenken. Am Lichtleiter sind einstückig angeformte, nicht zum Grundkörper zählende Strukturen vorgesehen (nachstehend meist kurz als „Abstandshalter“ bezeichnet), die als Abstandshalter zwischen dem Grundkörper des Lichtleiters und der Schutzummantelung dienen und an denen die Schutzummantelung befestigbar ist. Licht wird an der Einkoppelseite in den Lichtleiter eingekoppelt und entweder weitestgehend an der Oberseite abgegeben oder teilweise an einer Lichtweitergabeseite an einen nächsten Lichtleiter oder ein vergleichbares Element abgegeben. Natürlich ist auch ein Einkoppeln und die Weitergabe von Licht an mehr als einem Ort möglich, beispielsweise durch einen „Y“-förmigen Aufbau mit zwei (oder auch mehr) Einkoppel- und/oder Lichtweitergabeorten. Ein Weitergeben von zu einer „Lichtweitergabeseite“ durchgehendem Licht ist zudem nicht unbedingt nötig; das Licht kann auch vollständig oder zum großen Teil im Lichtleiter „verbraucht“ bzw. über die Auskoppelstrukturen und die Oberseite abgegeben werden. Geringe Anteile von nicht genutztem „Restlicht“ können zudem an beliebigen Orten austreten, an denen das Erscheinungsbild nicht gestört wird, oder sie werden (beispielsweise durch entsprechende dunkle Flächen) absorbiert. Hier wird vereinfachend im Folgenden dennoch von (je) einem Einkoppelort und einem Lichtweitergabeort gesprochen. Durch die Abstandshalter wird die Schutzummantelung von den freien Flächen des Lichtleiters entfernt gehalten, so dass an diesen freien Flächen Totalreflexion auftreten kann.The invention relates to a system made up of an optical fiber and a protective sheath. On a base body of the light guide, in which light can be transmitted by total reflection, a distinction is made between at least one coupling side, on which light can be coupled into the light guide, an upper side that is capable of emitting light, and a rear side, on which coupling structures are provided, to direct light to the top. Structures that are formed in one piece and are not part of the base body are provided on the light guide (hereinafter usually referred to as “spacers” for short), which serve as spacers between the base body of the light guide and the protective sheathing and to which the protective sheathing can be attached. Light is coupled into the light guide on the in-coupling side and either emitted as far as possible on the upper side or partially emitted on a light transmission side to a next light guide or a comparable element. Of course, it is also possible to couple and transmit light at more than one location, for example by means of a "Y"-shaped structure with two (or more) coupling and/or light transmission locations. In addition, it is not absolutely necessary to transmit light passing through to a “light transmission side”; the light can also be “consumed” completely or for the most part in the light guide or emitted via the decoupling structures and the top. In addition, small portions of unused "residual light" can escape at any location where the appearance is not disturbed, or they are absorbed (e.g. by corresponding dark areas). Here, for the sake of simplicity, reference is made below to (each) a coupling location and a light transmission location. The spacers keep the protective sheathing away from the free surfaces of the light guide, so that total reflection can occur on these free surfaces.
Vorzugsweise sind die Abstandshalter zwischen der Ober- und der Rückseite des Grundkörpers vorgesehen. Üblicherweise soll Licht an der Oberseite austreten, und an der gegenüberliegenden Rückseite sind daher wie bei der Erläuterung des Standes der Technik erwähnt Strukturen wie Prismen vorgesehen, die das Licht hin zur Oberseite umleiten. An der Oberseite können zwangsläufig nur begrenzt Abstandshalter vorgesehen sein, da sie die Auskopplung und/oder Abstrahlung behindern oder vom Design nicht in das Konzept passen können. Ebenso beeinträchtigen Abstandshalter an der Rückseite die Umlenkung des Lichts.The spacers are preferably provided between the top and the rear of the base body. Normally, light should exit at the top, and structures such as prisms are therefore provided on the opposite rear side, as mentioned in the explanation of the prior art, which redirect the light to the top. Spacers can inevitably only be provided to a limited extent on the upper side, since they impede the decoupling and/or radiation or cannot fit into the concept in terms of design. Likewise, spacers on the back impair the deflection of the light.
Das Profil des Lichtleiters ist vorzugsweise kreisförmig, elliptisch, polygonal oder ein Schlüssellochprofil. Das Profil ist mit anderen Worten weitgehend frei wählbar, kann also auch eine sogenannten Freiform aufweisen. Es kann sich zudem im Verlauf des Lichtleiters ändern. Um jedoch eine gute Lichtleitung mittels Totalreflexion zu erhalten sowie eine wirtschaftliche Fertigung, beispielsweise durch Extrudieren eines Kunststofflichtleiters zu ermöglichen, sind die aufgezählten Profilarten zu bevorzugen.The profile of the light guide is preferably circular, elliptical, polygonal or a keyhole profile. In other words, the profile can be largely freely selected, ie it can also have a so-called free form. It can also change in the course of the light guide. However, in order to obtain good light conduction by means of total reflection and to enable economical production, for example by extruding a plastic light guide, the profile types listed are to be preferred.
Die Auskoppelstrukturen an der Rückseite des Lichtleiters umfassen beispielsweise Strukturen aus Prismen, Kugelkalotten und/oder einer aufgerauten Fläche. Die Kugelkalotten sind so gestaltet, dass sie auftreffende Lichtstrahlen ablenken. Diese Auskoppelstrukturen dienen dazu, auf sie auftreffendes Licht durch Totalreflexion und/oder Streuung so zur Oberseite zu leiten, dass es dort austritt und nicht mehr reflektiert wird. Dazu müssen die auftreffenden Lichtstrahlen idealerweise ungefähr in einem rechten Winkel zur Richtung des Einkoppelns umgeleitet werden (plus/minus einige zehn Winkelgrade; genau genommen muss der umgelenkte Lichtstrahl in einem Winkel zur Normalen auf die Austrittsfläche treffen, der spitzer als der Grenzwinkel der Totalreflexion an dieser Fläche ist). Dies kann mit den genannten Mitteln erreicht werden.The decoupling structures on the back of the light guide include, for example, structures made of prisms, spherical caps and/or a roughened surface. The spherical caps are designed in such a way that they deflect incident light rays. These decoupling structures are used to guide light impinging on them through total reflection and/or scattering to the upper side in such a way that it exits there and is no longer reflected. For this purpose, the incident light beams must ideally be deflected approximately at a right angle to the direction of coupling (plus/minus a few tens of angular degrees; strictly speaking, the deflected light beam must impinge on the exit surface at an angle to the normal that is more acute than the critical angle of total reflection at this area is). This can be achieved with the means mentioned.
Die Abstandshalter sind weiter vorzugsweise kontinuierlich am Lichtleiter angeformt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann man den Lichtleiter mit den angeformten Abstandshaltern sehr wirtschaftlich, z.B. durch Extrusion, fertigen und anschließend auf die gewünschte Länge kürzen, sowie eventuell anschließend weitere Bearbeitungsschritte wie Biegen usw. vornehmen, um zu einer gewünschten Form des Lichtleiters zu kommen.The spacers are further preferably formed continuously on the light guide. With such a configuration, the light guide with the molded spacers can be manufactured very economically, e.g. by extrusion, and then shortened to the desired length, and further processing steps such as bending etc. can then be carried out in order to achieve the desired shape of the light guide.
Die Abstandshalter können alternativ periodisch alternierend am Lichtleiter angeformt sein. Diese Ausgestaltung lässt ein Extrudieren zwar nur als einen Schritt der Fertigung des Lichtleiters zu, auf den ein weiterer Schritt subtraktiver (wegschneidender) oder additiver (beispielsweise ankleben, anschweißen etc. der angeformten Strukturen) folgen muss, hat aber den Vorteil, dass weniger Licht am Übertritt zwischen dem Lichtleiter und den Strukturen verloren geht, die als Abstandshalter dienen, also weniger Licht an unerwünschten Stellen aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird.Alternatively, the spacers can be formed on the light guide in a periodically alternating manner. This configuration only allows extrusion as a step in the production of the light guide, which is followed by a further subtractive (cutting away) or additive step (for example gluing, welding, etc. of the structures formed). but has the advantage that less light is lost at the transition between the light guide and the structures that serve as spacers, i.e. less light is coupled out of the light guide at undesired points.
Das vorstehend dargelegte System kann weiter vorzugsweise eine Ummantelung des Lichtleiters aufweisen, die auf den Strukturen, die als Abstandshalter dienen, aufliegt oder daran befestigbar ist. Vorzugsweise ist die Ummantelung an den Abstandshaltern befestigbar, beispielsweise mittels Clips, oder an die Abstandshalter geklebt oder direkt daran anextrudiert. Die Ummantelung kann dabei die Oberseite frei lassen, also nur rückseitig am Lichtleiter vorgesehen sein.The system set out above can further preferably have a sheathing of the light guide which rests on or can be fastened to the structures which serve as spacers. The casing can preferably be fastened to the spacers, for example by means of clips, or glued to the spacers or extruded directly onto them. The cladding can leave the top free, ie it can only be provided on the back of the light guide.
Die Ummantelung kann mindestens teilweise transparent sein und um den gesamten Lichtleiter umlaufen. Eine derartige Ummantelung schützt den Lichtleiter entweder „nur“ rückseitig zum Einbauraum hin oder umhüllt bzw. ummantelt ihn vollständig. Die Vorderseite des Lichtleiters ist typischerweise deutlich weniger anfällig auf Umwelteinflüsse (da nicht so filigran ausgeformt) und / oder häufig sowieso durch eine Abdeckscheibe geschützt. Statt der Abdeckscheibe oder zusätzlich kann jedoch auch eine vollständige Ummantelung vorgesehen sein, die teilweise (vor der Oberfläche) transparent ist.The cladding may be at least partially transparent and wrap around the entire light guide. Such a cladding either protects the light guide “only” on the back towards the installation space or envelops or encases it completely. The front side of the light guide is typically significantly less susceptible to environmental influences (since it is not so filigreely shaped) and/or is often protected by a cover pane anyway. However, instead of or in addition to the cover plate, a complete casing can also be provided which is partially (in front of the surface) transparent.
Die Ummantelung bzw. ihr transparenter Teil kann zumindest teilweise aus entsprechenden Kunststoffen wie beispielsweise PMMA oder PC (Polycarbonat), COC/COP (Cycloolefin-Copolymere bzw. Cycloolefin-Polymere), Durabio, SAN (Styrol-Acrylnitril-Coppolymere), Silikon oder Glas bestehen. Bei einer „weichen“ vollständigen Ummantelung kann auch die Montage des Lichtleiters sowie der Transport und die Lagerung vor der Montage vereinfacht werden, da eine solche Ummantelung den eigentlichen Lichtleiter gegen Kratzer und dergleichen schützt, sofern sie direkt nach oder bei der Fertigung des Lichtleiters hergestellt wird. Selbst wenn die Ummantelung härter ist und somit auch Kratzer oder dergleichen aufweisen könnte, sind solche an Seiten außer der Oberseite, durch die Licht aus der Ummantelung austreten soll, unbeachtlich, so dass ein einfacher Schutz dieser Oberseite ausreicht. Ein nichttransparenter Teil der Ummantelung kann aus geeigneten Kunststoffen wie PC, PMMA, ABS, PA, PBT oder Kombinationen derselben, auch mit Faserwerkstoffen oder anderen Kunststoffen, bestehen. Die große Bandbreite an einsetzbaren Materialien ermöglicht es, je nach Anwendungsfall eine optimale Kombination zu finden. Der nichttransparente Teil kann entsprechend (z.B. weiß) eingefärbt sein, um ein rückseitig vorhandenes Streulicht zu „recyclen“ und oder das farbliche Erscheinungsbild des i.d.R. transparent ausgeführten Lichtleiters im unbeleuchteten/ beleuchteten Zustand anzupassen.The casing or its transparent part can be made at least partially from appropriate plastics such as PMMA or PC (polycarbonate), COC/COP (cycloolefin copolymers or cycloolefin polymers), Durabio, SAN (styrene-acrylonitrile copolymers), silicone or glass consist. With a "soft" complete jacket, the assembly of the light guide as well as the transport and storage prior to assembly can also be simplified, since such a jacket protects the actual light guide against scratches and the like, provided that it is produced directly after or during the manufacture of the light guide . Even if the casing is harder and could therefore also have scratches or the like, those on sides other than the top through which light is intended to exit the casing are irrelevant, so that simple protection of this top is sufficient. A non-transparent part of the sheathing can consist of suitable plastics such as PC, PMMA, ABS, PA, PBT or combinations thereof, also with fiber materials or other plastics. The wide range of materials that can be used makes it possible to find an optimal combination depending on the application. The non-transparent part can be colored accordingly (e.g. white) in order to "recycle" any scattered light on the back and/or to adapt the color appearance of the light guide, which is usually transparent, in the unlit/illuminated state.
Das erfindungsgemäße System kann zudem an den Einkoppel- und Lichtweitergabeseiten Optiken für das Einkoppeln und die Weitergabe von Licht an der Ein-und/oder Austrittsfläche des Lichtleiters umfassen. Licht wird typischerweise seitlich in einen derartigen Lichtleiter eingekoppelt. Bei bestimmten Gestaltungen kann es zweckmäßig sein, die Lichtleiter in einer bestimmten Konfiguration aus mehreren Stücken zu fertigen, um die Montage zu erleichtern. Zwischen solchen Stücken können auch mehrere Einkoppelflächen und Lichtweitergabeflächen beispielsweise an den Seiten vorgesehen sein.The system according to the invention can also include optics on the in-coupling and light transmission sides for the in-coupling and transmission of light at the entry and/or exit surface of the light guide. Light is typically coupled laterally into such a light guide. In certain designs, it may be desirable to fabricate the light guides in a particular configuration from multiple pieces to facilitate assembly. Several coupling surfaces and light transmission surfaces can also be provided between such pieces, for example on the sides.
Um einen vorstehend beschriebenen Lichtleiter zu fertigen, kann erfindungsgemäß ein Kunststoffprofil als Lichtleiter extrudiert und gleichzeitig ein Kunststoffprofil als Ummantelung anextrudiert werden. Alternativ werden Lichtleiter und Kunststoffprofil getrennt extrudiert, beispielsweise in den benötigten Längen geschnitten und dann entweder zusammenmontiert und zur weiteren Montage vorbereitet oder je einzeln zur Montage gebracht und erst beim bzw. kurz vor dem Einbau zusammenmontiert.In order to manufacture a light guide as described above, according to the invention a plastic profile can be extruded as a light guide and at the same time a plastic profile can be extruded on as a sheath. Alternatively, light guide and plastic profile are extruded separately, for example cut to the required lengths and then either assembled and prepared for further assembly, or brought together individually for assembly and only assembled during or shortly before installation.
Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
-
1 einen typischen Lichtwellenleiter aus dem Stand der Technik; -
2 einen erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter nach einer ersten Ausführungsform; -
3 den erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter nach der ersten Ausführungsform mit einer Ummantelung nur an der Rückseite; -
4a und4b den erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter mit einer kompletten Ummantelung, die teilweise bzw. vollständig transparent ist; -
5 den erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter nach einer anderen Ausführungsform; -
6 den erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter in einer Draufsicht nach einer noch anderen Ausführungsform; -
7a und7b eine weitere bevorzugte Ausführungsform in perspektivischer Darstellung und in Draufsicht; und -
8a und8b eine Variante der in7a und7b gezeigten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung und in Draufsicht.
-
1 a typical prior art optical fiber; -
2 an optical waveguide according to the invention according to a first embodiment; -
3 the optical waveguide according to the invention according to the first embodiment with a cladding only on the back; -
4a and4b the optical waveguide according to the invention with a complete cladding that is partially or completely transparent; -
5 the optical waveguide according to the invention according to another embodiment; -
6 the optical waveguide according to the invention in a plan view according to yet another embodiment; -
7a and7b a further preferred embodiment in a perspective view and in a plan view; and -
8a and8b a variant of the in7a and7b embodiment shown in a perspective view and in plan view.
Dadurch fällt dieser Anteil des Lichts unter einem steilen Winkel (z.B. näherungsweise senkrecht) auf die hier zylinderförmige Oberfläche, so dass der Grenzwinkel der Totalreflexion (zum Lot auf dieser Oberfläche) unterschritten wird und das Licht austritt. Da dies je nach den Einkoppelwinkeln des einfallenden Lichts gleichmäßig verteilt auf der Oberfläche geschieht, was durch die entsprechende Ausgestaltung der prismatischen Strukturen 2 (wie vorstehend erwähnt werden die Strukturen im Verlauf des Lichtwegs größer) gefördert wird, wird auf der Auskoppelseite (oben in
Allerdings weisen reale Lichtleiter im Gegensatz zum idealisierten Lichtleiter aus
Diese Abstandshalter 3 mit den Vorsprüngen 5 können zur Befestigung des Lichtleiters 1 bei der Montage genutzt werden. Beispielsweise können die Vorsprünge 5 als Halter genutzt werden, an denen eine Platine mit einer LED zur Einkopplung von Licht befestigbar (oder zumindest ausrichtbar) ist.These
Da die Abstandshalter 3 in einer Höhe zwischen der Oberseite und den prismatischen Strukturen 2 liegen, behindern sie die Auskopplung des Lichts kaum, da sie nicht in der Auskoppelrichtung (und auch nicht in der Lichtweitergaberichtung) wirken und daher nicht direkt sichtbar werden. Der Großteil des eingekoppelten Lichts wird unabhängig von den erfindungsgemäßen Strukturen weiterhin nach einigen Reflexionen an der Unterseite umgelenkt und an der Oberseite ausgekoppelt.Since the
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäß am Lichtleiter 1 vorgesehenen Abstandshalter 3 genutzt, um an ihnen eine Ummantelung zu befestigen. Beispiele dafür zeigen die
In
Die Ummantelung 4 umfasst im Fall von
In
Die
Wie in
In
Die Ummantelung kann dabei nicht nur wie in den
Sowohl die Halbschale als auch die Vollummantelung können aufgrund des Extrusionsprozesses und der Materialauswahl kostengünstig (weitere) Geometrien enthalten, die eine Befestigung und zugleich eine Abdichtung (z.B. über Material mit geringerer Shore-Härte für anextrudierte Dichtlippen 43) in einer zugehörigen Baugruppe ermöglichen.Due to the extrusion process and the choice of material, both the half-shell and the full casing can contain (additional) geometries at low cost, which enable attachment and at the same time sealing (e.g. using material with a lower Shore hardness for extruded sealing lips 43) in an associated assembly.
Der Extrusionsprozess ermöglicht es durch Verwendung unterschiedlicher Komponenten (2K/3K/...) außerdem, den Bereich unter den Lichtauskoppelstrukturen in einer anderen Farbe herzustellen, als den die Vorderseite des Lichtleiters abdeckenden Bereich. So kann z.B. eine Vollummantelung mit einer weißen Unterschale und einer gleichzeitig diffus oder klar ausgeführten Oberschale hergestellt werden, ähnlich wie in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lichtleiterlight guide
- 22
- Auskoppelstrukturendecoupling structures
- 33
- Abstandshalterspacers
- 44
- Ummantelungsheathing
- 55
- Vorsprünge (Referenzierung)Protrusions (referencing)
- 4141
- Intransparenter Teil der UmmantelungNon-transparent part of the casing
- 4242
- Transparenter Teil der UmmantelungTransparent part of the sheath
- 4343
- Dichtlippesealing lip
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102018000304 A1 [0008, 0011]DE 102018000304 A1 [0008, 0011]
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|---|---|---|---|---|
| WO2025078540A1 (en) * | 2023-10-12 | 2025-04-17 | Valeo Vision | Optical structure with a light guide |
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2021
- 2021-07-02 DE DE102021117156.3A patent/DE102021117156A1/en active Pending
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