DE10304635A1

DE10304635A1 - Eine Zweischalenkonstruktion für einen optischen Lichtverteiler und ein Fertigungsverfahren

Info

Publication number: DE10304635A1
Application number: DE10304635A
Authority: DE
Inventors: I James David Tarne; Edwin Mitchell Sayers
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2023-02-01
Also published as: US6707974B2; DE10304635B4; US20030142935A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines optischen Lichtverteilers, das das Formen einer facettierten Optik, das Formen einer optischen Frontscheibe, das Verbinden der facettierten Optik mit der optischen Frontscheibe zur Bildung eines dazwischenliegenden Hohlraums und das Füllen des Hohlraums mit einem Fluid umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Lichtverteiler und ein Verfahren zur Fertigung eines solchen optischen Lichtverteilers.

Diskussion der einschlägigen Technik

Typische optische Lichtverteiler, die gewöhnlich aus Acryl oder anderen durchlässigen Plastwerkstoffen oder Glas gefertigt werden, sind schwer als einteiliges Produkt zu formen. Glas ist oft zu zerbrechlich und zu schwer, und Plast ist wegen der sehr ungleichen Teildicke, die zum Erreichen der gewünschten optischen Effekte erforderlich ist, nicht leicht formbar.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Eine Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf einen optischen Lichtverteiler, der eine eine Leuchtfläche darstellende optische Frontscheibe mit einem Brechungsindex und eine einen Hohlraum bildende, mit der optischen Frontscheibe verbundene, facettierte Optik mit demselben Brechungsindex umfasst. Im Hohlraum befindet sich ein Fluid.

Eine zweite Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf ein Leuchtsystem, das eine lichtaussendende Lichtquelle und einen zum Empfangen des Lichts von der Lichtquelle angeordneten geformten optischen Lichtverteiler umfasst. Der geformte optische Lichtverteiler enthält eine optische Frontscheibe mit einem Brechungsindex und eine mit der optischen Frontscheibe so verbundene facettierte Optik mit demselben Brechungsindex, dass sich dazwischen ein Hohlraum bildet. Im Hohlraum befindet sich ein Fluid.

Eine dritte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen des optischen Lichtverteilers, das das Formen einer facettierten Optik, das Formen einer Frontscheibe, das Verbinden der facettierten Optik mit der Frontscheibe zum Bilden eines dazwischenliegenden Hohlraums und das Füllen des Hohlraums mit einem Fluid umfasst.

Jede Ausgestaltung der Erfindung bietet den Vorteil höherer Maßstabilität, höherer optischer Leistungsfähigkeit und besserer Produzierbarkeit der optischen Lichtverteiler.

Die Erfindung ist zusammen mit den zugehörigen Zielen und Vorteilen am besten durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Rückansicht in Explosionsdarstellung der Frontscheibenschale und eines facettierten Teils entsprechend der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Vorderansicht der miteinander verbundenen Elemente Frontscheibenschale und facettiertes Teil von Fig. 1 entsprechend der Erfindung.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Lichtverteilers, der sowohl die Frontscheibenschale als auch den facettierten Teil von Fig. 2 und das Fluid umfasst, das sich in dem von Frontscheibenschale und facettiertem Teil gebildeten Hohlraum befindet.
Fig. 4A zeigt schematisch eine Ausgestaltung eines Leuchtsystems, das in einem Heckteil eines Fahrzeugs untergebracht ist und in dem der optische Lichtverteiler von Fig. 3 entsprechend der Erfindung verwendet wird.
Fig. 4B zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung eines Leuchtsystems, das in einem Heckteil eines Fahrzeugs untergebracht ist und in dem der optische Lichtverteiler von Fig. 3 entsprechend der Erfindung verwendet wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Bezug nehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 4 schematisch eine Ausgestaltung eines Leuchtsystems 10 zum Einsatz in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Personenkraftwagen 12 oder einem Lastkraftwagen. Selbstverständlich kann das Leuchtsystem 10 in jeder anderen Art von Fahrzeugen und Erzeugnissen verwendet werden, in denen optische Lichtverteiler eingesetzt werden.
Wie in den Fig. 4A-B gezeigt, enthält das Leuchtsystem 10 eine Lichtquelle, wie z. B. eine Leuchtdiode (LED), die Licht in eine erste Richtung aussendet. Ein geformter optischer Lichtverteiler 16 ist zum Empfangen des von einer Lichtquelle 14 ausgesendeten Lichts in einer Fahrzeugleuchte untergebracht. Der optische Lichtverteiler 16 enthält eine facettierte Optik 18, die von einer Lichtquelle 14 ausgesendetes Licht empfängt und durch eine optische Frontscheibe 20 des optischen Lichtverteilers 16 umleitet, was zum Leuchten einer Leuchtfläche führt. Damit empfängt und streut die facettierte Optik 18 Licht von der Lichtquelle 14.
Der optische Lichtverteiler 16 ist durch Formen der facettierten Optik 18 und die optische Frontscheibe 20 nach einem Spritzgussverfahren gefertigt. Die im Spritzgussverfahren verwendeten Materialien sind vorzugsweise Pellets aus einem optisch klaren Material, wie z. B. Acryl oder Polycarbonat. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die optische Frontscheibe 20 ein einteiliges Material von gleichmäßiger Dicke mit einer Oberseite 22, einer Bodenfläche 24 und einer dazwischenliegenden Stirnseite 26. Oberseite 22 und Bodenfläche 24 sind im Wesentlichen so parallel zueinander, wie es das Fertigungsverfahren der optischen Frontscheibe 20 zulässt. Alternativ können die Flächen 22 und 24 Teil der facettierten Optik 18 anstelle der optischen Frontscheibe 20 sein. Die Stirnseite 26 steht allgemein senkrecht zu Oberseite 22 und Bodenfläche 24 und besitzt eine Form, die von dem bestimmten, durch das Leuchtsystem 10 auszusendenden Leuchtmuster abhängig ist.
Wie in den Fig. 1 und 4A-B gezeigt, besitzt die facettierte Optik 18 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke, ist allgemein L-förmig und enthält einen facettierten Teil 28, eine Zwischenfläche 30 mit einer Öffnung oder einem Loch 32 zum späteren Befüllen und eine Seitenfläche 34, die die Eintrittsfläche des durch eine Lichtquelle ausgesendeten Lichts bildet. Alternativ kann die Eintrittsfläche 34 ebenfalls Teil der optischen Frontscheibe 20 sein. Die facettierte Optik 18 ist zum Schließen einer rückseitigen Längsöffnung 36 und einer Seitenöffnung 38 ausgelegt, die in die optische Frontscheibe 20 geformt sind. Vorzugsweise ist die Dicke der facettierten Optik 18 so dünn wie möglich, wobei sie aber noch gut formbar sein muss.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die optische Frontscheibe 20 und die facettierte Optik 18 direkt nebeneinander platziert und anschließend durch von der Verwendung abhängige Verfahren, wie z. B. Klebe-, Vibrationsschweiß- oder Infrarotschweißverfahren, miteinander verbunden. Wenn sie verbunden sind, bilden die optische Frontscheibe 20 und die facettierte Optik 18 einen Hohlraum 40.
In diesem Zustand wird der Hohlraum 40 durch das Loch 32 mit einem optisch zu den Materialien der optischen Frontscheibe 20 und der facettierten Optik 18 passenden Fluids 42 gefüllt. Zum Beispiel ist das Fluid vorzugsweise ein klares Fluid mit einem Brechungsindex vergleichbar mit dem des geformten Harzes oder Acryls, wie z. B. 1,49. Zusätzlich sollte das Fluid 42 einen niedrigen Gefrierpunkt (unter -40°C) und eine hohe Verdampfungstemperatur (über 85°C) haben. Beispiele von möglichen Fluids sind Mineralöle, Ölschlämme und Silikon. Andere optische Effekte, wie z. B. das Vorhandensein eines größeren Sicht-/Leuchtwinkels, können durch leichte Änderung des Brechungsindex des Fluids 42 unter Beachtung des Brechungsindex von optischer Frontscheibe 20 und facettierter Optik 18 erreicht werden. Das Fluid kann außerdem ein optisch streuendes Fluid sein, das eine Volumendiffusionsfähigkeit aufweist, die den durch die Lichtquelle 14 angeleuchteten optischen Lichtverteiler 16 veranlasst zu strahlen und ein diffuses Aussehen hervorruft. Außerdem kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Verwendung des optischen Lichtverteilers 16 das Fluid phosphoreszierend und/oder ein Gel, wie Glycerin, sein. Im Falle eines phosphoreszierenden Fluids erzeugt der optische Lichtverteiler 16 bei der Anstrahlung mit bestimmten Lichtarten ein verstärktes Strahlen.
Ist das Fluid 42 in den Hohlraum 40 gefüllt, wird die einzige Seitenöffnung (oder das Loch) 32 des Hohlraums 40 entweder durch eine aus Gummi oder einem flexiblen Material gefertigte Dichtscheibe oder durch einen in der Seitenöffnung 32 platzierten und bis zur Verwendung aushärtenden Kleber abgedichtet. Alternativ kann das Loch 32 durch Schmelzen des angrenzenden Materials der Zwischenfläche 30 abgedichtet werden, so dass das Loch 32 mit geschmolzenem Material verschlossen wird, das sich danach abkühlt und verfestigt. Nachdem der Hohlraum abgedichtet ist, befinden sich weder im Fluid 42 noch im Hohlraum 40 Luftblasen.
Der vorstehend beschriebene Fertigungsprozess für den optischen Lichtverteiler 16 ermöglicht im Vergleich zu früheren, wie zuvor beschrieben aus Glas oder Plastwerkstoff geformten optischen Lichtverteilern einen schnelleren und billigeren Prozess. Insbesondere wird beim Spritzgussverfahren weniger Abkühlzeit benötigt und die Durchlaufzeit zum Herstellen eines einzelnen optischen Lichtverteilers liegt bei unter 10% der für Lichtverteiler aus Glas oder Plast.
Ist der zuvor beschriebene optische Lichtverteiler 16 hergestellt, kann er bei Unterbringung in einem Heckteil eines Fahrzeugs, wie in den Fig. 4A-B dargestellt, als Bremsleuchte verwendet werden, wobei Licht, wie in Fig. 1 durch die Pfeile dargestellt, durch eine Seitenfläche 34 in den Verteiler eintritt und durch die Flüssigkeit 42 zur facettierten Optik 18 übertragen wird. Das Licht wird dann von den Facetten der facettierten Optik 18 reflektiert und an die Stirnseite 26 umgeleitet. Danach wird das Licht durch das Fluid 42 und die Stirnseite 26 der optischen Frontscheibe 20 in die umgebende Atmosphäre übertragen. Damit stellt die optischen Frontscheibe 20 eine Leuchtfläche dar, die der Stirnseite 26 entspricht.
Die voranstehende Beschreibung ist zur Darstellung der Erfindung gedacht und nicht als Beschränkung anzusehen. Es können zahlreiche Zusätze, Ergänzungen und andere Änderungen an der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass von ihrem in den nachfolgenden Patentansprüchen definierten Geltungsbereich abgewichen wird. Die Erfindung kann zum Beispiel zum Herstellen einer Linse abgeändert sein. In diesem Fall sind die Facetten der Optik 18 entfernt und die Lichtquelle 14 ist dem Teil 28 zugewandt positioniert, so dass das von der Lichtquelle 14 ausgesendete Licht vom Teil 28 empfangen und Lurch es hindurch übertragen wird. Danach durchdringt das übertragene Licht die Flüssigkeit 42 und wird anschließend durch die Stirnfläche 26 übertragen. Die optischen Eigenschaften der Linsen können durch Variieren der Formen des Teils 28, der Stirnseite 26 und der Flüssigkeit 42 verändert werden.

Claims

1. Ein optischer Lichtverteiler, umfassend:
eine optische Frontscheibe mit einem Brechungsindex,
wobei die optische Frontscheibe eine Leuchtfläche darstellt;
eine facettierte Optik mit dem Brechungsindex,
wobei die facettierte Optik verbunden mit der optischen Frontscheibe zusammen einen Hohlraum bilden;
ein in dem Hohlraum befindliches Fluid.

2. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, wobei das Fluid mit dem Verteiler optisch verträglich ist.

3. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 2, wobei das Fluid eine klares Fluid mit einem Brechungsindex vergleichbar dem des geformten Harzes ist.

4. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 2, wobei das Fluid ein streuendes Fluid ist, das eine Volumendiffusionsfähigkeit aufweist, die den durch eine Lichtquelle angeleuchteten optischen Lichtverteiler veranlasst zu strahlen.

5. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 2, wobei das Fluid solche Eigenschaften besitzt, dass es beim Anleuchten durch eine Lichtquelle wie Phosphor fluoresziert.

6. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 2, wobei das Fluid ein Gel ist.

7. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, wobei die optische Frontscheibe im Wesentlichen von gleichmäßiger Dicke ist.

8. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, wobei die facettierte Optik von gleichmäßiger Dicke ist.

9. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, außerdem umfassend eine an einer Außenfläche der miteinander verbundenen Elemente optische Frontscheibe und/oder facettierte Optik angeordneten abdichtbaren Öffnung.

10. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, wobei die optische Frontscheibe ein Spritzgussteil oder eine auf andere Weise geformte optische Frontscheibe ist.

11. Der optische Lichtverteiler nach Anspruch 1, wobei die facettierte Optik ein Spritzgussteil ist.