CN116964378A - 具有面式光导体的装饰件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种面式光导体(1)，其具有至少三个层(3、4、5、7)，其中被构造成薄膜(4)的两个层的折射率低于被设置在其间的光导层(3)的折射率，其中这些薄膜(4)中的一个薄膜具有用于光的耦合输出结构(6)。本发明的特征在于，这些层(3、4、5、7)形成薄膜复合体(2)，在该薄膜复合体中该光导层形成薄膜(3)。此外，本发明涉及一种发光元件，其具有此类面式光导体(1)和被耦合的耦合输入光导体(8)。此外，给出了一种装饰件(10)，其中与面式光导体(1)耦合的、包括照明装置(14、16)和耦合输入光导体(8)的光源被设置如下：表面部分被主动照亮，从观察方向(B)看，不透光的表面部分遮盖该光源和该耦合。

Description

具有面式光导体的装饰件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分详细定义的类型的、具有面式光导体的装饰件，该面式光导体用于表面部分的主动照明。
背景技术
原则上，从现有技术中已知面式光导体。同样，DE 10 2019 001 333 A1描述了一种具有此类面式光导体的照明设备。该面式光导体由两层薄膜构成，通过在两层薄膜之间注入该光导体的材料(例如聚碳酸酯)，使两层薄膜与实际光导体相连，薄膜的折射率低于光导体的折射率。因此，整个结构可以被构造得相对扁平，部件厚度仅为几毫米，通常为3毫米或更厚。然而，该结构并不能带来任何显著的灵活性。对于注塑成型通常所需的尺寸来说，比上述3毫米更薄的结构也是不切合实际的。
DE 10 2014 006 490 B4要求一种具有光源和面式光导体以及透明薄膜的面式照明元件，其中该薄膜和光导体由具有不同折射率的材料制成，并且该光导体通过薄膜的后注塑/背后注塑(Hinterspritzen)形成，即与上述现有技术类似地形成。
US2007/0 133 935A1描述了一种具有光波导的柔性光学元件。DE 102019 202804A1描述了一种可用于薄膜复合体的光导薄膜。
此外，DE 10 2013 021 600 A1描述了一种由不同层构成的面式灯。在每种情况下，核心都是透明的载体结构，其与由薄膜构成的光导体相结合，从而使载体结构的折射率低于实际光导体的薄膜的折射率。此外，核心还可以通过另一种折射率更低的薄膜和耦合输出结构来封闭，从而使穿过透明的载体结构的光耦合输出。
WO 2007/077 099A1描述了一种通过耦合输入元件或光纤制成的光导体进行光耦合输入的类似结构。
DE 10 2019 112 889 A1和DE 10 2013 010 163 A1描述了两种可设置在车窗上的光导薄膜。后者结构柔性低，而且涂覆相对厚重，特别是就其厚度而言。
由DE 10 2014 112 470 A1已知一种照明装饰件。其中，由照明装置产生的光线被耦合输入到具有光导层的复合薄膜中。由US2021/0 055 567A1也已知一种非常相似的照明装饰件。
关于更多现有技术，还可参考US2006/0 002 675A1和EP 2 157 366 A1。这些现有技术源于屏幕的照明或背光领域，也示出了薄的光导层。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的装饰件，该装饰件具有用于表面部分的主动照明的面式光导体。
根据本发明的装饰件，其具有用于表面部分的主动照明的面式光导体和设置在面式光导体端面上的至少一个光源，该装饰件现在设置如下：该光源包括直接或间接地与该面式光导体连接的至少一个照明装置，该照明装置被设置隐藏在该装饰件的观察方向上的不透光的表面部分后方，并且与该面式光导体连接。因此，光源在这种装饰件中的布置和耦合特别设置在不透光的部分后方的区域。该部分被构造成装饰件的不透明的表面部分，从而将光到面式光导体的耦合输入以及光源本身遮盖起来。由此，不均匀性和特别明亮的发光位置或区域就像被盖板所覆盖，从而根据本发明的装饰件可以在其主动发光的表面区域内实现特别均匀、一致以及易于设计的配色，配色可以直接或通过相应的上游透明装饰面实现具有高质量观感的广泛设计空间。
与开头提到的现有技术中描述的光导体类似，根据本发明的装饰件的面式光导体包括三个层，其中被构造成薄膜的两个层的折射率低于被设置在其间的光导层的折射率。此外，这些薄膜中的一个薄膜还具有与开头提到的现有技术类似的光耦合输出结构。根据本发明，现在是这样的情况，各层形成一个薄膜复合体，在该薄膜复合体中光导层也形成薄膜。在这类目前总是由固体材料(例如由聚碳酸酯或类似材料制成的面式材料，或通过注塑或后注塑成型的材料)制成的结构中，原理上地造成薄膜的厚度总是相对较大，通常至少为3至5毫米，柔性相对较低。根据本发明的结构由三个薄膜构成，这些薄膜构成薄膜复合体，其中两个外层薄膜的折射率低于中间的光导薄膜的折射率，从而避免了所有这些缺点。本发明的结构非常紧凑，在实际应用中很容易实现厚度明显小于1毫米，尤其是薄膜复合体的厚度为约0.5毫米的结构。
面式光导体的薄膜采用共挤工艺，因此制造简单高效。例如，薄膜本身可以由两层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜组成，在两层薄膜之间***一层聚碳酸酯(PC)薄膜作为光导层。整个结构可以通过共挤工艺简单而高效地制造出来，同时，层厚度非常小，并且相对于层厚度具有很高的机械强度。
在根据本发明的装饰件中，光源由耦合输入光导体和至少一个集成照明装置构成。当然，尤其有利的是，面式光导体由薄膜复合体组成。特别地，面式光导体和耦合输入光导体可以共同组成一个发光元件。
此外，根据本发明的装饰件的有利的改进方案，还可以在薄膜复合体的一面或两面上设置保护层。该保护层可以是一层薄膜，例如分别是另一层聚碳酸酯薄膜，但也可以是漆或类似材料。如果是直接对面式光导体或由三个层组成的薄膜复合体进行进一步加工的结构，例如在一面喷涂或喷注装饰面，在另一面喷涂或喷注透明或特别是不透明的载体，则当然也可以不应用保护层。
根据本发明的装饰件的发光元件可以包括前面所述的面式光导体，以及与薄膜复合体耦合的厚度更大的光导体。该厚度是指与薄膜复合体的光导薄膜相比。该特别地不是由薄膜构成的光导体的作用是将光耦合输入到面式光导体的被构造为薄膜的光导层中。
因此，根据有利的改进方案，可以设置如下：该厚度较大的光导体可以与至少一个照明装置耦合。例如，该耦合可以在聚碳酸酯条带上实现，使一个或多个照明装置(尤其是LED)机械地耦合到该结构上。然而，照明装置以及可选的照明装置的控制电子元件也可以直接集成(例如注塑)到该厚度较大的光导体中。
该厚度较大的光导体也可称为耦合输入光导体，其任务是捕捉照明装置发出的光(尤其是在使用不同颜色时)，在其结构长度范围内使光在被引入到作为光导层的光导薄膜之前均匀化。这样就能理想地利用照明装置的发光效率，而由于薄膜的厚度较低，这一点在薄膜上是无法直接实现的。此外，多色光总是需要在光导体内经过一定长度的光程，直到形成均匀的颜色混合，因此，在将均匀的光耦合输入到面式光导体的相应光导层之前，也可以在较大的光导体内实现这一点。厚度较大的光导体可以被粘接、焊接或直接注塑到薄膜复合体上。该光导体可以采用传统方式，例如由聚碳酸酯等单一材料制成，其周围有空气间隙，以实现导光特性，即在光导体的材料与空气之间的界面上实现全反射。替代性地，还可以设置如下：该厚度较大的光导体可以由一层折射率较低的材料涂层包围。例如，该材料可以是PMMA或类似材料的薄膜，因此，原则上可以按照开篇提到的现有技术中所述的DE102019 001 333A1的方式，设置厚度更大的光导体结构。当然，也可以采用其他涂层，例如涂漆或类似涂层。
此外，根据本发明的装饰件的另一非常有利的实施方案现在可以设置如下：面式光导体通过共挤出、压延和/或后注塑成型与载体和装饰面相连接。然后，由载体、装饰面和面式光导体构成的结构可以被注塑到不导光的表面部分和光源上，也可以反过来，不透光的表面部分和光源被注塑到该结构上。总之，尤其是当面式光导体被设计成上述薄膜复合体时，这就形成一个非常紧凑和高效的装饰件。在光导体内，各部件之间的连接非常简单、高效，因此，即使经过较长的使用时间，例如当装饰件在车辆中使用时，尽管在车辆中会发生振动和部件之间不可避免的相互移动，但结构仍然稳定，不会吱吱作响，各个部件之间也不会相互碰撞。
本发明的面式光导体、本发明的照明装置和本发明的装饰件具有更多的优点和设计方案，这些优点和设计方案也特别来自于实施例，下面将参照附图对实施例进行更详细的描述。
附图说明
在附图中：
图1示出了面式光导体的可行实施方式的原理示意图；
图2示出了具有发光元件的第一实施方式的根据本发明的可能装饰件的原理剖面图；
图3示出了具有发光元件的另一实施方式的根据本发明的可能装饰件的原理剖面图；并且
图4示出了照明装置与光导体连接的各种可能性。
具体实施方式
在图1的示意图中，原理性地示出了由薄膜复合体2构成的面式光导体1的可能结构。薄膜复合体2由至少三层薄膜构成。中心光导层被构造成光导薄膜3。例如，可以实现为聚碳酸酯薄膜。光导薄膜3由折射率低于光导薄膜3的两层薄膜4、5包围。例如，两层薄膜4、5可以由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)制成。此外，两层薄膜中的一层薄膜，在图1的图示中为薄膜5，在薄膜5内还具有标记为6的耦合输出结构。这些耦合输出结构6可以通过例如抛光的表面、激光加工引入的结构、丝网印刷印制的结构等方式实现。特别地，耦合输出结构可以与面式光导体1的后期曲率等相适应，以实现均匀一致的光耦合输出，而与后期结构的三维几何设计无关。在此，光耦合输出的方向是在图1的图示中向上，因而在此是从上方按照观察方向B看向面式光导体1。
对于面式光导体1的实际薄膜复合体2而言，这里所述的三层薄膜3、4、5的结构是完全足够的。根据进一步加工，这种结构可以被实现成具有注塑的装饰层、注塑的载体层等。特别地，还可以将该结构放入相应的注塑模具中并对其进行三维成型，然后通过后注塑/背部注塑载体层和/或在从观察方向B上看靠上的表面上施加装饰层来完备该结构并且按模具规定的形状固化。
与此无关地，除了上述三个层3、4、5外，还可以将两层保护层7例如以薄的聚碳酸酯薄膜的形式集成到薄膜复合体3中。从图1的图示中可以看出这种可选的设计方案，如前所述，也可以不应用两层保护膜7。根据结构的不同，也可以只设置两层保护膜7中的一层保护膜，例如，可以只在可见侧设置保护膜，而在相对一面注塑载体。
与单纯通过注塑成型制造光导体的结构(例如开篇提到的现有技术中提到的结构，其中光导体注塑在两层PMMA薄膜之间)相比，在此可以通过共挤出工艺制造整个薄膜复合体3，从而使其更薄。在实践中，图1中示例性示出的薄膜复合体3的厚度小于1毫米。通过不应用一层或两层保护层7，结构的厚度可以进一步减小，例如，因此可以实现由三层薄膜3、4、5构成的功能性面式光导体，层厚为约0.5毫米。光导薄膜3的封闭光导层比紧邻的PMMA薄膜4、5的各层稍厚，如也在图2的图示中大致按比例表示地。
原则上可想到，光可以从端面耦合输入到此类薄膜复合体2中。然而在实践中，这非常困难，因为即使是微型LED等小照明装置也有一定的尺寸和宽度，而且它们的发光角度通常为约120°。因此，如果直接连接到薄膜复合体2的端面，则会损失相当一部分光线。
因此，优选地将面式光导体1的薄膜复合体2与厚度更大的耦合输入光导体8结合起来。下面的图2在原理上示出了这一点。图中所示的结构包括装饰件10，该装饰件具有面式光导体1。该面式光导体由薄膜复合体2，尤其是具有三层薄膜3、4、5的薄膜复合体构成，在图2的图示中对该薄膜复合体2只再次显示了标记为6的耦合输出结构，以使得在图2的图示中可识别面式光导体1的薄膜复合体2的取向。在此，光的方向是向上的，而观察方向B则相应地从上到下指向装饰件10。装饰件包括塑料载体11和装饰板，例如由聚碳酸酯、木材、铝或类似材料制成。装饰板被通过面式光导体1向与观察方向B相反的方向耦合输出的光从背后照亮。此外，光可透过的表面部分12还与不透明的表面部分相连接，该表面部分这里用13标记，并且用相应变化的阴影线示出。该部分13是光不可透过的，因此，当从观察方向B看时，不能看见其背后的部件。在此示出的实施例中，这些部件是厚度较大的耦合输入光导体8，其被构造成常规的光导体，并相应地以已知的方式具有相应的耦合输出结构9。例如，该耦合输出光导体可以被注射在面式光导体1的薄膜复合体2上，以便将通过稍后所示的照明装置耦合输入到光导体8的光传输到面式光导体上。从观察方向B看，光导体8的结构及其与薄膜复合体2的连接部位于不透光的表面区域的下方，因此无法通过装饰板的透光部分12看到光的耦合输入和传输。因此，通过面式光导体1的薄膜复合体2，装饰件10的被主动照亮的表面部分12可以得到均匀的照明，而光耦合输入位置的典型不均匀照亮的区域则不可见。
常规光导体8的作用是收集各个照明装置的光线，由于其厚度较大，其能够很好地收集这些照明装置的光线，因此大部分光线都能到达常规光导体8，并通过它到达面式光导体1。此外，还可以使用不同颜色的照明装置或能够产生不同颜色的照明装置，例如RGB-LED。常规光导体8的尺寸使光线有足够的传播路径，因此可以充分混合各种颜色，并且在面式光导体1的区域形成均匀的光色。
在此示出的实施例中，常规光导体8被空气包围，因此其设计只需用例如聚碳酸酯等材料即可。周围的空气会形成比聚碳酸酯折射率更小的环境，从而达到相应的导光效果，并将光线尽可能完全耦合输入到面式光导体1的薄膜复合体2中。
另一替代性设计方案参见图3。这与图2所示的图示基本一致。然而，常规光导体8一方面被注塑在薄膜复合体2的结构上，另一方面被注塑在装饰件10的结构上。例如，这里的结构是喷塑成型的，具有不透光的表面部分13。为了确保在这种注塑结构或特别是完全注塑结构中的光导体的性能——其中塑料载体11还包围常规光导体8(这在这里也是可以想到的)，常规光导体8必须配备相应的低折射材料涂层。例如，其可以被PMMA薄膜包围，或者涂覆有相应的具有低折射特性的漆。
除此之外，图2中的描述也同样适用于图3所示的结构。
最后，图4中的图示出了将光线耦合输入到常规光导体8的三种不同可能性。在图4a的图示中，多个照明装置14(在本例中为RGB-LED)被机械地耦合到光导体的结构上，以在相应的区域内向其提供光线，并且将光线按照标有15的箭头传输到注塑的薄膜复合体2上。
在图4b的图示中，示出了替代性的结构。这里没有图4a中的多个小照明装置14，而是在常规光导体8的端面各设置了两个较大的照明装置16，并且将光耦合输入。然后，光线可以通过耦合输出结构(此处未示出)例如向上或向下，或者朝向或远离观看者从常规光导体8中耦合输出。
此外，在图4c的图示中，可以看出常规光导体8的另一变体。照明装置14在此再次被实施为比图4b的图示中更小的LED。与前几幅附图不同的是，这些照明装置直接注塑到光导体8的材料(例如聚碳酸酯)中。当然，这种结构也可以在端面区域使用更大的照明装置，作为此处所示结构的补充或替代。同样，图4a和图4b的光耦合输入也可以相互结合。此外，还可以想到的是，一方面通过被注塑的照明装置14、16，另一方面附加地通过其他只是耦合的照明装置14、16将光线相应地耦合到常规光导体8中。

Claims (6)

1.一种装饰件(10)，所述装饰件具有用于表面部分(12)的主动照明的面式光导体(1)和设置在面式光导体(1)端面上的至少一个光源，其中所述面式光导体(1)具有至少三个层(3、4、5、7)，其中被构造成薄膜(4)的两个层的折射率低于被设置在其间的光导层(3)的折射率，其中所述薄膜(4)中的一个薄膜具有用于光的耦合输出结构(6)，其中所述层(3、4、5、7)形成薄膜复合体(2)，在所述薄膜复合体中所述光导层(3)形成薄膜(3)，其中所述光源包括间接地与所述面式光导体(1)连接的至少一个照明装置(14、16)，其中所述光源被设置成隐藏在所述装饰件(10)的观察方向(B)上的不透光的表面部分(13)后方，并且与所述面式光导体(1)连接，
其特征在于，
所述薄膜(3、4、5、7)是共挤出的，并且
所述光源由耦合输入光导体(8)和至少一个集成照明装置(14、16)构成。
2.根据权利要求1所述的装饰件(10)，
其特征在于，
所述薄膜复合体(2)的厚度为至少1毫米。
3.根据权利要求1或2所述的装饰件(10)，
其特征在于，
所述薄膜复合体(2)的一个或两个表面上设有保护层，尤其是保护薄膜(7)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装饰件(10)，
其特征在于，
所述面式光导体(1)和所述耦合输入光导体(8)组成由所述面式光导体(1)以及与所述薄膜复合体(2)耦合的厚度较大的光导体(8)组成的发光元件。
5.根据权利要求4所述的装饰件(10)，
其特征在于，
厚度较大的光导体(8)被粘接、焊接或注塑到所述薄膜复合体(2)上。
6.根据权利要求1至6中任一项所述的装饰件(10)，
其特征在于，
所述面式光导体(1)通过共挤出、压延和/或后注塑与载体(11)和装饰面(12)连接，其中，带有面式光导体(1)、所述载体(11)和所述透光装饰面(12)的结构被注塑在所述不透光的表面部分(13)和所述光源上，或所述不透光的表面部分和所述光源被注塑在所述结构上。
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