DE102011016392A1

DE102011016392A1 - Dachbeleuchtung für ein Fahrzeug, Verfahren zur Bereitstellung der Dachbeleuchtung im Fahrzeug und Fahrzeug mit der Dachbeleuchtung

Info

Publication number: DE102011016392A1
Application number: DE102011016392A
Authority: DE
Inventors: Ralf Wilfert
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-10-11

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dachbeleuchtung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Beleuchtung des Innenraums des Fahrzeuges ermöglicht. Es wird eine Dachbeleuchtung 2 für ein Fahrzeug vorgeschlagen, mit mindestens einem Auskopplungsbereich 9 zur Beleuchtung und/oder Illumination des Fahrzeuginnenraums, wobei sich die Dachbeleuchtung 2 in dem Fahrzeug über einen Großteil der Flache des Fahrzeugdachs 1 erstreckt, mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung 6a, b, c; 7, wobei die Beleuchtungseinrichtung 6a, b, c; 7 mindestens eine Lichtquelle 7 zur Erzeugung von Licht und mindestens einen Lichtleiter 6a, b, c umfasst, in welchen das Licht einkoppelbar ist, wobei der Lichtleiter 6a, b, c dazu ausgebildet ist, das Licht in dem mindestens einen Auskopplungsbereich 9 flachig auszukoppeln, wobei die Dachbeleuchtung mehrere Segmente 5a, b, c aufweist, welche selektiv und/oder unabhangig voneinander beleuchtbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dachbeleuchtung fur ein Fahrzeug.
In Fahrzeugen ist in der Regel eine Vielzahl von verschiedenen Innenraumbeleuchtungen vorhanden. So ist es mittlerweile üblich, neben einer zentralen Beleuchtung am Fahrzeugdach zwischen Fahrersitz und Beifahrersitz auch Leselampen für die hinteren Sitzreihen, Fußbodenbeleuchtungen, Handschuhkastenbeleuchtungen etc. einzusetzen. Diese Innenraumbeleuchtungen haben zum einen funktionale Aufgaben, namlich zum Beispiel das Lesen im Fahrzeug in der Dunkelheit zu ermöglichen, zum anderen erfullen die Innenraumbeleuchtungen auch wichtige Komfortfunktionen. So ist es für einen Fahrer deutlich angenehmer und sicherer, in ein Fahrzeug einzusteigen, wenn dieses „einladend” ausgeleuchtet ist.
Die Druckschrift DE 101 23 263 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, betrifft ein Lichtsystem im Bereich der Innenverkleidung des Fahrzeugdaches, wobei das System einen Lichtleiter umfasst, der als flachiger Lichtleiter ausgebildet ist und ermoglicht, Licht aus dem Lichtleiter großflachig und homogen in den Innenraum des Fahrzeuges auszukoppeln. Damit dient das Lichtsystem als großflachige und blendfreie Aufhellung der Dachverkleidung im Überkopfbereich der Fahrzeuginsassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dachbeleuchtung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Beleuchtung des Innenraums des Fahrzeuges ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Dachbeleuchtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch ein Verfahren zur Bereitstellung der Dachbeleuchtung im Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelost. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefugten Figuren.
Die Erfindung betrifft somit eine Dachbeleuchtung fur ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug bevorzugt als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet ist. Bei anderen Ausfuhrungsformen der Erfindung kann das Fahrzeug auch als ein Lastkraftwagen, ein Bus, insbesondere ein Reisebus, oder ein anderes Mobil ausgebildet sein.
Die Dachbeleuchtung weist mindestens einen Auskopplungsbereich auf, welcher zur Auskopplung von Licht zur Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums ausgebildet ist. Durch die Beleuchtung kann der Fahrzeuginnenraum funktionell erhellt werden, um z. B. ausreichend Licht zum Lesen in dem Fahrzeuginnenraum zu schaffen, oder illuminiert werden, um gezielt kunstlerische oder dekorative Effekte zu schaffen. Der mindestens eine Auskopplungsbereich kann sich uber die Sichtseite der Dachbeleuchtung vollflachig erstrecken, bei abgewandelten Ausführungsformen können auch mehrere Auskopplungsbereiche in der Dachbeleuchtung vorgesehen sein.
Die Dachbeleuchtung ist in dem Fahrzeug oberhalb oder im Überkopfbereich der Fahrzeuginsassen angeordnet und erstreckt sich flächig im Bereich des Fahrzeugdachs oder bildet das Fahrzeugdach. Die Dachbeleuchtung erstreckt sich uber einen Großteil der Fläche des Fahrzeugdachs, insbesondere bedeckt die Dachbeleuchtung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% und im speziellen mindestens 80% der Flache des Fahrzeugdachs. Insbesondere erstreckt sich die Dachbeleuchtung in dem Fahrzeug uber mindestens 50%, vorzugsweise uber mindestens 70% und insbesondere über mindestens 80% der Breite des Fahrzeugdachs und/oder über mindestens 50%, vorzugsweise über mindestens 70% und insbesondere uber mindestens 80% der Lange des Fahrzeugdachs. Unter der Breite des Fahrzeugdachs ist vorzugsweise der maximale Abstand zwischen der Oberkante der Seitenscheiben des Fahrzeugs senkrecht zur Fahrzeuglangsrichtung zu verstehen. Unter der Lange des Fahrzeugdachs ist vorzugsweise der maximale Abstand zwischen den Oberkanten der Front- und der Ruckscheibe parallel zu der Fahrzeuglängsachse zu verstehen.
Die Dachbeleuchtung umfasst mindestens eine Beleuchtungseinrichtung, welche wiederum mindestens eine oder mehrere Lichtquellen zur Erzeugung des Lichts und mindestens einen Lichtleiter aufweist, in welchem das Licht der Lichtquellen einkoppelbar ist bzw. eingekoppelt wird. Der Lichtleiter ist bezüglich der Lichtquellen und dem mindestens einen Auskopplungsbereich so angeordnet und/oder ausgebildet, dass dieser das Licht von der Lichtquelle in den mindestens einen Auskopplungsbereich transportiert und dort auskoppelt.
Der Lichtleiter ist dazu ausgebildet, das Licht im Auskopplungsbereich flächig auszukoppeln. Vorzugsweise wird das Licht homogen uber die gesamte Fläche des Auskopplungsbereichs abgestrahlt. Insbesondere strahlt der Lichtleiter das Licht im Auskopplungsbereich diffus, mit einer gleichmaßigen Lichtintensität und/oder nicht punktuell in den Innenraum ab.
Die Flachenerstreckung des Auskopplungsbereiches ist besonders bevorzugt senkrecht zu der Lichtausbreitungsrichtung in dem Lichtleiter von der Beleuchtungseinrichtung zu dem Auskopplungsbereich und/oder zu der Flachenerstreckung der Dachbeleuchtung und/oder des Fahrzeugdachs angeordnet.
Es wird vorgeschlagen, dass die Dachbeleuchtung mehrere Segmente aufweist, welche selektiv und/oder unabhangig voneinander beleuchtbar sind und/oder beleuchtet werden. Insbesondere können die Segmente hinsichtlich der Lichtfarbe und/oder der Lichtintensitat selektiv und/oder unabhangig voneinander angesteuert werden.
Diese neue Ausgestaltung einer Dachbeleuchtung eroffnet eine Vielzahl von Anwendungsgebieten:
So ist es z. B. möglich, dass nur den hinteren Sitzreihen zugeordnete Segmente beleuchtet werden, wahrend Segmente, welche dem Fahrersitz zugeordnet sind, unbeleuchtet bleiben, um den Fahrer wahrend der Fahrt nicht durch Störlicht zu irritieren. Es ist auch möglich, dass nur ein Segment fur einen Beifahrersitz beleuchtet wird, wahrend alle anderen Segmente unbeleuchtet bleiben, um zum einen den Fahrer nicht durch Störlicht zu irritieren und zum anderen die hinteren Sitzreihen – beispielsweise wegen schlafender Kinder – nicht zu beleuchten.
Ein weiteres Anwendungsgebiet kann darin liegen, dass die Dachbeleuchtung als ein virtuelles Sonnendach oder als ein virtueller Nachthimmel ausgestaltet wird, wobei durch eine unterschiedliche Beleuchtung der mehreren Segmente ein Helligkeitsverlauf simuliert wird.
Eine nächste Ausführungsform kann sich dadurch ergeben, dass die Dachbeleuchtung als ein Ambientelicht ausgebildet ist, wobei ebenfalls durch unterschiedliche Beleuchtung der verschiedenen Segmente eine Lichtverteilung erzeugt wird, welche von den Fahrzeuginsassen als angenehm wahrgenommen wird.
Die Dachbeleuchtung kann manuell steuerbar sein oder automatisch angesteuert werden. Eine automatische Ansteuerung kann zum Beispiel vorliegen, wenn die Dachbeleuchtung als Willkommenslicht ausgebildet ist, welches beim Aufschließen des Fahrzeuges angesteuert wird, um den Innenraum oder Abschnitte davon zu beleuchten. Eine manuelle Ansteuerung kann durch eine Bedieneinrichtung, z. B. einen Regler oder eine andere Bedieneinrichtung realisiert werden, welcher die unterschiedlichen Segmente steuert.
Es ist auch möglich, dass die Segmente, insbesondere hinsichtlich der Lichtfarbe und/oder der Lichtintensitat, so angesteuert werden, dass ein inneres Design der Fahrzeugverkleidung in Richtung des Dachhimmels weitergeführt wird. Somit bietet die Dachbeleuchtung mit mehreren Segmenten eine Vielzahl von möglichen Anwendungen.
Konstruktiv betrachtet ist es bevorzugt, wenn jedem Segment mindestens oder genau eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist. Insbesondere wird das Segment durch die zugeordnete Beleuchtungseinrichtung gebildet. Dadurch, dass jedem Segment mindestens eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist, lassen sich die Segmente besonders einfach ansteuern, indem die jeweils zugeordnete Beleuchtungseinrichtung aktiviert, deaktiviert und/oder je nach gewunschter Lichtintensitat und/oder Lichtfarbe eingestellt wird.
Bei einer moglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente, vorzugsweise einige oder alle Segmente, untereinander lichtdurchlassig ausgebildet. Insbesondere kann Licht von einem Lichtleiter eines Segments in den Lichtleiter eines anderen, benachbarten Segmentes ubertreten. Die Segmente sind somit als logische oder virtuelle Segmente zu verstehen, wobei z. B. einige oder alle Segmente der Deckenbeleuchtung durch einen gemeinsamen Lichtleiter gebildet sein konnen. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es, dass bei logischen Segmenten Übergänge von einem Segment zu einem anderen Segment stufenlos realisierbar sind und maßgeblich durch die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtungen bzw. Lichtquellen definiert werden.
Bei einer alternativen Ausfuhrungsform sind die Segmente untereinander durch Lichtsperren abgetrennt. Eine Lichtsperre zwischen zwei Segmenten bewirkt insbesondere, dass Licht aus dem einen Segment nicht in das andere Segment übertreten kann. Durch diese Ausgestaltung sind scharfe Ubergange zwischen den Segmenten zu erreichen. Vorteilhaft kann es zum Beispiel sein, wenn eine derartige Lichtsperre in der Deckenbeleuchtung zwischen der Fahrersitzreihe und einer hinteren, insbesondere anschließenden Sitzreihe angeordnet ist, um z. B. selektiv nur die Dachbeleuchtung für die hintere Sitzreihe zu aktivieren.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente untereinander zum Teil lichtdurchlässig und zum Teil mit Lichtsperren ausgebildet.
In einer moglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente in Reihen und/oder Zeilen in dem Fahrzeug angeordnet. Bei der Anordnung in Reihen sind diese bevorzugt parallel zur Fahrersitzreihe bzw. zu den hinteren Sitzreihen ausgerichtet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass beispielsweise selektiv die Dachbeleuchtung nur im Bereich der Fahrersitzreihe oder nur im Bereich der hinteren Sitzreihe aktivierbar ist. Aber auch eine Aufteilung in Reihen kann vorteilhaft sein, so kann beispielsweise die Dachbeleuchtung nur fur einen Beifahrersitz aktiviert werden, wahrend ein Segment, dass dem Fahrersitz zugeordnet ist, deaktiviert bleibt, um den Fahrer nicht zu irritieren. Besonders bevorzugt sind die Segmente so angeordnet, dass jedem Sitzplatz im Fahrzeug ein eigenes Segment entweder logisch oder physikalisch zugeordnet ist.
Bei einer moglichen Ausgestaltung der Dachbeleuchtung ist der Lichtleiter mit Dekormaterial beschichtet und/oder bedeckt. Das Dekormaterial ist bei dieser Ausgestaltung wahlweise lichtdurchlässig ausgebildet, so dass der mindestens eine Auskopplungsbereich von dem Dekormaterial bedeckt ist und durch diesen hindurch den Innenraum illuminiert oder die Bedeckung mit Dekormaterial ist im Bereich der Auskopplungsbereiche ausgesetzt, um einen storungsfreien Durchlass von Licht zu gewahrleisten.
Das Lichtleitermaterial kann beispielsweise als ein Thermoplast wie Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC) ausgebildet sein. Diese Thermoplaste konnen problemlos in einem Spritzgießverfahren verarbeitet werden oder thermisch unterstützt umgeformt werden. Da eine Intensitat, eine Farbe und/oder Reichweite des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts von einem Durchmesser oder einem Verhaltnis der Lichtleitermaße (Lange, Breite, Höhe) zueinander abhängt und/oder von diesem bestimmt ist, weist das fur die Erfindung bevorzugte Lichtleitermaterial, insbesondere als Plattenware oder nach dem Urformen, Starken von vorzugsweise 0,1 bis 20 mm, insbesondere von 1 bis 15 mm auf.
Optional kann der Lichtleiter auf einer oder mehrerer seiner Seitenflächen beschichtet sein, um gewisse Effekte bei der Abstrahlung des Lichts im/in den Auskopplungsbereich/en zu erzielen. Bei der Beschichtung kann es sich z. B. um eine Spiegelschicht handeln. Optional konnen eine Farbbeschichtung und/oder eine Effektbeschichtung vorgesehen sein, um eine Lichtfarbe zu bestimmen und/oder das Licht abhängig von dessen Einfallwinkel einzufarben.
Besonders bevorzugt ist, dass der Lichtleiter eine in das Lichtleitermaterial eingebrachte Auskopplungsstruktur aufweist. Alternativ oder optional erganzend umfasst der Lichtleiter Volumenstreuer, die in das Lichtleitermaterial integriert sind. Vorzugsweise wird das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht an der Auskopplungsstruktur und/oder an den Volumenstreuern aufgrund einer unterschiedlich hohen Brechzahl des Lichtleiters und der Auskopplungsstruktur und/oder der Volumenstreuer gebrochen und/oder abgelenkt bzw. gestreut. Vorzugsweise sind die Auskopplungsstruktur und/oder die Volumenstreuer dazu ausgebildet, das Licht im Lichtleiter gemaß der Rayleigh- und/oder Mie-Theorie zu streuen. Dabei kann das Licht 3-dimensional bzw. isotrop gestreut werden. Insbesondere sind die Auskopplungsstruktur und/oder die Volumenstreuer dazu ausgebildet, das Licht so zu streuen, dass es im Auskopplungsbereich flächig ausgekoppelt wird.
Bei einer moglichen Variante der Erfindung sind die Volumenstreuer homogen in das Lichtleitermaterial dispergiert, um eine gleichmaßige flachige Beleuchtung des Innenraums zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die im Lichtleitermaterial integrierten Volumenstreuer durch Nanopartikel mit einem mittleren vorzugsweise arithmetischen Durchmesser von kleiner als 500 nm, vorzugsweise kleiner als 300 nm gebildet, wobei bei der Berechnung des mittleren arithmetischen Durchmessers eine Summe aller Partikeldurchmesser gebildet wird und diese Summe durch die Gesamtzahl der Partikel dividiert wird. Zu den geeigneten Nanopartikeln zahlen u. a. keramisches Submikron- oder Nanopulver. Als Durchmesser kann der volumenaquivalente Kugeldurchmesser verwendet werden, welcher den Durchmesser einer Kugel mit gleichem Volumen wie den betrachteten Nanopartikel angibt. Alternativ kann ein volumenäquivalenter Kugeldurchmesser verwendet werden, wobei der oberflächenäquivalente Kugeldurchmesser als der Durchmesser einer Kugel definiert, die dieselbe Oberfläche besitzt wie der untersuchte Nanopartikel.
Die im Lichtleitermaterial integrierten Volumenstreuer können auch durch Lufteinschlusse und/oder Pigmente mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm gebildet sein. Die Pigmente sind vorzugsweise aus hochbrechenden keramischen Feststoffen, wie z. B. Titan(IV)oxid gebildet. Auch Kombinationen aus den Nanopartikeln, den Pigmenten und/oder den Lufteinschlussen sind im Rahmen der Erfindung als Volumenstreuer und optional ergänzend als Streuzentren denkbar.
In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung ist die Auskopplungsstruktur durch Auskerbungen, Aufrauungen und/oder Pragungen gebildet, welche insbesondere an einer oder mehreren Seitenflächen des Lichtleiters, z. B. an der Unter- oder Oberseite, angeordnet sind.
Optional ergänzend können ein oder mehrere Streuzentren, gezielt im Lichtleitermaterial platziert sein, um zusätzlich zur flächigen Auskopplung oder stattdessen im Auskopplungsbereich eine Erzeugung von Lichtstrahlen zur Fokussierung des Lichts auf einen bestimmten Innenraumabschnitt zu erzielen. Die Streuzentren konnen beispielsweise durch weitere oder die Nanopartikel, Lufteinschlüsse oder Pigmente im Lichtleitermaterial gebildet sein. Zur konstruktiven Umsetzung der Streuzentren sind auch eine oder mehrere gezielt eingebrachte Auskopplungsstrukturen, insbesondere geeignete Prismen- oder Linsenstrukturen auf der dem Innenraum zugewandten Unterseite des Lichtleiters denkbar.
Besonders bevorzugt ist, dass die Volumenstreuer und/oder die Auskopplungsstruktur und optional erganzend die Streuzentren optisch nicht erfassbar oder für den Benutzer nur geringfügig sichtbar ist, wodurch der Lichtleiter sein transparentes Aussehen behalt oder weitestgehend behalt.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung zählt das Spritzgießverfahren als Urformung zu den bevorzugten Herstellungsverfahren des Lichtleiters, wobei das zur Herstellung verwendete Material das Lichtleitermaterial ist. Dieses Herstellungsverfahren weist den Vorteil auf, dass der Lichtleiter passgenau in einem Herstellungsschritt gefertigt werden kann.
Neben dem Urformen ist auch ein Umformen zur Herstellung des Lichtleiters moglich. Da das Lichtleitermaterial zumeist als Plattenware erhaltlich ist, kann es durch thermische Umformung in beliebige Formen gebracht werden und zur Deckenbeleuchtung oder Segmenten davon umgeformt werden.
Besonders bevorzugt ist, dass die Volumenstreuer und/oder die Auskopplungsstruktur und optional ergänzend die Streuzentren, bereits während einer Urformung des Lichtleiters in diesen eingebracht werden. Insbesondere sind die Nanopartikel und/oder Pigmente dem Granulat des Lichtleitermaterials beigemengt und werden beim Spritzgießen des Lichtleiters oder bei der Herstellung der Plattenware verarbeitet. Alternativ ist es moglich, dass die auf der/den Seitenflachen angeordnete Auskopplungsstruktur nach der Urformung oder Umformung in den Lichtleiter bzw. das Lichtleitermaterial eingebracht wird.
Der mindestens eine Auskopplungsbereich ist an der Unterseite des zugeordneten Lichtleiters ausgebildet und angeordnet, wodurch das Licht in Richtung des Innenraums abgestrahlt wird. Vorzugsweise erstreckt sich der Auskopplungsbereich über einen oder mehrere Teilbereiche oder uber die gesamte Unterseite des Lichtleiters. Der Auskopplungsbereich ist vorzugsweise an einer Stelle des Lichtleiters gebildet, wo dieser eine Freifläche aufweist, die insbesondere transluzent oder transparent ausgebildet ist. Bevorzugt sind dagegen die Oberseite und/oder die Stirnseite/n des Lichtleiters vorzugsweise lichtundurchlassig geschwarzt oder reflektierend beschichtet, damit das Licht dort nicht austreten kann. In diesem Fall ist der Auskopplungsbereich durch die nicht geschwärzten und/oder beschichteten Bereiche des Lichtleiters definiert.
Beispielsweise sind mehrere Auskopplungsbereiche beabstandet nebeneinander oder musterartig zueinander auf dem/im Lichtleiter angeordnet. In einem dieser Falle ist der Lichtleiter auch auf der Unterseite teilweise geschwärzt oder reflektierend beschichtet. Ein durch die beabstandet nebeneinander oder musterartig angeordneten Auskopplungsbereiche gebildeter Gesamtauskopplungsbereich der Deckenbeleuchtung weist vorzugsweise eine Flache von mindestens 5000 cm², vorzugsweise von mindestens 10000 cm², und im Speziellen von mindestens 15000 cm² auf.
Beispielsweise ist der Auskopplungsbereich nur in vier Eckbereichen des Lichtleiters angeordnet. Es können optional ein oder mehrere aufeinander folgende Auskopplungsbereiche im Zentrum des Lichtleiters angeordnet sein oder sich rahmenartig um den Lichtleiter erstrecken. Im Rahmen der Erfindung umfasst die musterartige Anordnung der Auskopplungsbereich insbesondere eine rasterartige und/oder netzartige Anordnung.
Neben der teilweisen Schwärzung oder reflektierenden Beschichtung der Unterseite des Lichtleiters ist die Umsetzung der beabstandeten oder musterartigen Anordnung der Auskopplungsbereiche alternativ oder ergänzend durch eine entsprechende Platzierung der Auskopplungsstruktur oder der Volumenstreuer im/am Lichtleitermaterial möglich. Beispielsweise sind die Volumenstreuer oder die Streuzentren derart in das Lichtleitermaterial integriert, dass das Licht beabstandet oder musterartig im Auskopplungsbereich austritt.
Eine mögliche erfindungsgemaße Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens eine Lichtquelle verdeckt, beispielsweise hinter oder seitlich zum Lichtleiter angeordnet ist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Lichtquelle fur einen Benutzer nicht sichtbar an oder in der Innenverkleidung angeordnet. Zum Beispiel ist die mindestens eine Lichtquelle an einer oder mehrerer der Stirnseiten des Lichtleiters angeordnet. Moglich ist auch, dass die mindestens eine Lichtquelle im Lichtleiter integriert ist. Insbesondere ist sie in das Lichtleitermaterial eingebracht, insbesondere eingespritzt.
In einer moglichen erfindungsgemäßen Variante der Erfindung ist die mindestens eine Lichtquelle beabstandet zum Auskopplungsbereich angeordnet. Vorzugsweise passiert das Licht in dieser Variante nach der Einkopplung in den Lichtleiter zunachst einen Lichtzufuhrungsabschnitt, z. B. den lichtundurchlassig geschwarzten oder reflektierend beschichteten Bereich, bevor es im tranzluzenten oder transparenten Auskopplungsbereich austritt, um den Innenraum zu beleuchten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter transparent und/oder wasserklar ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn auf der dem Innenraum abgewandten Seite der Dachbeleuchtung ein Innenraumdekor, zum Beispiel ein Bild, etc. angeordnet ist. Auch ist es z. B. möglich, dass hinter der Dachbeleuchtung aber sichtbar durch die Dachbeleuchtung das Fahrzeugdesign des sonstigen Innenraums weitergeführt ist. Diese Ausgestaltung bietet einen erhohten Gestaltungsspielraum fur das Innenraumdesign bei deaktivierter Deckenbeleuchtung.
In dieser Ausfuhrungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Deckenbeleuchtung eine weitere Beleuchtungseinrichtung aufweist, welche auf der dem Innenraum abgewandten Seite der Deckenbeleuchtung angeordnet ist und durch die Deckenbeleuchtung bzw. den Lichtleiter hindurch strahlt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die mindestens eine Lichtquelle als Leuchtdiode (LED) ausgebildet. Eingesetzt werden konnen LEDS in verschiedenen Farben, zum Beispiel RGB-LEDs (Rot-Grün-Blau LEDs), um verschiedene Lichtfarben in dem Lichtleiter und somit im Auskopplungsbereich, zu erzeugen. oder organische Leuchtdioden (OLED). Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Stromzuleitung zu der oder den Lichtquellen verdeckt, insbesondere innerhalb der Innenverkleidung im Bereich des Fahrzeugdaches und/oder des Lichtleiters erfolgt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bereitstellung der Dachbeleuchtung im Fahrzeug, wobei die Dachbeleuchtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder einem der Anspruche 1 bis 13 ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

• Fertigung des Lichtleiters aus dem Lichtleitermaterial;
• seitliche Anordnung der Lichtquellen am Lichtleiter zur Bildung der Beleuchtungseinrichtung;
• Integration der Beleuchtungseinrichtung im Fahrzeugdach.

Ein weiterer Gegenstand betrifft ein Fahrzeug mit der Dachbeleuchtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder einem der Ansprüche 1 bis 13.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausbildungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefugten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische Unteransicht auf den Fahrzeughimmel eines Fahrzeuges mit einer Dachbeleuchtung als ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Prinzip-Skizze der Beleuchtungseinrichtungen der Dachbeleuchtung;
3 einen schematischen Querschnitt, senkrecht zur Fahrzeuglangsachse der Dachbeleuchtung in der 1.
Die 1 zeigt in einer schematischen Unteransicht ein Fahrzeugdach 1 bzw. einen Fahrzeughimmel eines Fahrzeugs mit einer Dachbeleuchtung 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen ausgefuhrt, die schematische Ansicht ist vom Fahrzeuginnenraum in Richtung des Fahrzeugdaches 1 gerichtet. Die Dachbeleuchtung 2 ist flachig ausgebildet und erstreckt sich – bezogen auf das gesamte Fahrzeug – uber mehr als 50% der Fahrzeuginnenraumbreite bzw. der Fahrzeuginnenraumlänge. Betrachtet man das Ausführungsbeispiel in der 1, so nimmt die Dachbeleuchtung 2 mehr als 80% oder sogar mehr als 90% der gesamten Fläche des Fahrzeugdachs 1 in Anspruch. Die Dachbeleuchtung 2 kann insbesondere so groß wie ein Panoramadach ausgeführt sein.
Im eingebauten Zustand in das Fahrzeug weist die Deckenbeleuchtung 2 eine Unterseite 3 auf, welche flächig in den Innenraum des Fahrzeuges gerichtet ist. Stirnseiten 4a, b, c, d der Deckenbeleuchtung 2 sind gleich mit einer Fahrzeuglangsachse (4c, d) bzw. senkrecht dazu (4a, b) ausgerichtet und verlaufen benachbart zu den Seitenscheiben, der Frontscheibe bzw. der Rückscheibe.
Die Deckenbeleuchtung 2 weist drei Segmente 5a, b, c auf, welche sich jeweils zwischen den Stirnseiten 4c, d senkrecht zu der Fahrzeuglängsachse erstrecken. Jedes Segment 5a, b, c weist einen flächigen oder plattenartigen Lichtleiter 6a, b, c auf, welche jeweils beidseitig mit Lichtquellen 7 so gekoppelt sind, dass Licht aus den Lichtquellen 7 in die Lichtleiter 6a, b, c eingekoppelt wird.
Zur Beschreibung der Lichtleiter 6a, b, c sowie der Lichtquellen 7 wird auf die 2 verwiesen, die als schematische perspektivische Darstellung den Lichtleiter 6a aus der 1 zeigt, wobei die anderen Lichtleiter 6b, c analog aufgebaut sind.
Der Lichtleiter 6a ist aus einem Lichtleitermaterial 61 gebildet, welches aus Polymethylmethacrylat (PMMA), einem transparenten lichtleitenden Thermoplasten, besteht. Das Lichtleitermaterial 61 weist eine Starke von vorzugsweise 0,1 bis 20 mm, insbesondere von 1 bis 15 mm auf. Eine der Lichtquellen 7 ist an der Stirnseite 4c, eine andere der Lichtquellen 7 an der Stirnseite 4d angeordnet und ausgebildet, Licht zu erzeugen und dieses in den Lichtleiter 6a einzukoppeln.
Eine optionale reflektierende Beschichtung 8 an der in der 2 nicht sichtbaren, zum Fahrzeugdach gerichteten Oberseite gewährleistet, dass das eingekoppelte Licht nicht aus dem Lichtleiter 6a entweichen kann. Vielmehr wird das in den Lichtleiter 6a eingekoppelte Licht in den Lichtleiter 6a zuruck reflektiert.
Das Licht wird an den Stirnseiten 4c und 4d von den Lichtquellen 7 in den Lichtleiter 6a eingekoppelt. In einem Auskopplungsbereich 9, der sich uber die gesamte Unterseite 3 des Lichtleiters 6a und somit insgesamt über eine Fläche von mehr als 0,5 qm erstreckt, ist das Licht flächig in den Innenraum auskoppelbar.
In den Lichtleiter 6a ist eine Auskopplungsstruktur 10 eingebracht, welche durch Aufrauungen an der Unterseite 3, z. B. in Form einer Prismenstruktur, gebildet ist. Ergänzend oder alternativ zu der Auskopplungsstruktur 10 sind im Lichtleiter 6 Volumenstreuer 11 integriert, welche durch Nanopartikel mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 500 nm, vorzugsweise kleiner als 300 nm, gebildet sind. Solche Nanopartikel sind beispielsweise keramische Submikron- und Nanopulver, welche einem Granulat des Lichtleitermaterials 61 vor dem Spritzgießen des Lichtleiters 6 oder in dem Halbzeug vor der Umformung beigemengt wurden.
In einem alternativen Ausfuhrungsbeispiel sind die Volumenstreuer 11 durch Lufteinschlusse und/oder Pigmente, z. B. Titan(IV)oxid, mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm gebildet.
Die Auskopplungsstruktur 10 und/oder die Volumenstreuer 11 sind dazu ausgebildet ist, das in den Lichtleiter 6a eingekoppelte Licht zu abzulenken und gemaß der Rayleigh- und/oder der Mie-Theorie und/oder der geometrischen Optik zu streuen, um es im Auskopplungsbereich 9 flächig auszukoppeln, so dass der Innenraum des Fahrzeugs flächig beleuchtet oder illuminiert werden.
In den Lichtleiter 6a sind optional erganzend zu der Auskopplungsstruktur 10 und/oder den Volumenstreuern 11 Streuzentren 12 integriert. Diese Streuzentren 12 sind durch eine Anhäufung der Nanopartikel und/oder Pigmente in gewissen Bereichen des Lichtleiters 6a gebildet.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Streuzentren 12 durch die Auskopplungsstruktur 10 gebildet, wobei die Auskopplungsstruktur 10 funktionsgemäß, z. B. als Linse, in das Lichtleitermaterial 61 eingebracht ist.
Die Streuzentren 12 sind dazu ausgebildet, zusätzlich zur flächigen Abstrahlung oder stattdessen, eine gerichtete Abstrahlung des Lichts aus dem Auskopplungsbereich 9 zu erzeugen. Damit konnen gewisse Bereiche des Innenraums neben der flachigen Beleuchtung gezielt und/oder fokussiert ausgeleuchtet werden.
Die Dachbeleuchtung 2 bzw. die Lichtleiter 6a, b, c sind entweder als ein dreidimensionales Spritzgussteil oder als ein Umformteil, hergestellt z. B. aus einer Plattenware, ausgebildet.
In der 1 ist zu erkennen, dass die Dachbeleuchtung 2 in diesem Ausfuhrungsbeispiel uber sechs Lichtquellen 7 verfugt, welche uber ein gemeines Steuergerät 13 ansteuerbar sind. Jeweils zwei Lichtquellen 7 sind einem Lichtleiter 6a, b, oder c bzw. Segment 5a, b, c zugeordnet. Die Lichtleiter 6a, b, c weisen Volumenstreuer 11 auf, welche gleichmaßig in den Lichtleitern 6a, b, c verteilt sind, um eine flächige Ausleuchtung oder Illumination des Innenraums zu ermöglichen. Optional erganzend und nicht dargestellt konnen auch Auskopplungsstrukturen 10 oder Streuzentren 12 in den Lichtleitern 6a, b, c vorhanden sein. Zwischen den Segmenten 5a, b, c sind optional senkrecht zu der Fahrzeuglangsachse verlaufende Trennbereiche 14 angeordnet. Die Trennbereiche 14 konnen als Lichtsperren ausgebildet sein, so dass kein Licht von einem Segment 5a, b, c in das andere Segment übertreten kann. Bei einer anderen Ausfuhrungsform sind die Trennbereiche 14 jedoch lichtdurchlassig oder nur lichtdampfend ausgebildet, so dass Licht ubertreten kann.
Das Steuergerat 13 ist programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet, die Lichtquellen 7 hinsichtlich der Lichtintensitat und/oder der Lichtfarbe selektiv anzusprechen. So ist es beispielsweise möglich, dass nur Lichtquellen 7 des Segments 5a angesteuert werden, wohingegen die Lichtquellen 7 der Segmente 5b,c deaktiviert blieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird dann nur der hintere Teil des Fahrzeuginnenraums illuminiert. In Abhangigkeit von der Ausgestaltung der Trennbereiche 14 sind zwischen den Segmenten 5a, b, c harte Übergange oder gleitende Übergange hinsichtlich der Lichtverteilung und/oder der Lichtfarbe möglich. Beispielsweise ist es dann möglich, in dem Segment 5a die Lichtquellen 7 vollstandig zu aktivieren, in dem Segment 5d die Lichtquellen mit verminderter Leistung zu aktivieren und in dem Segment 5c die Lichtquellen vollstandig zu deaktivieren, um einen angenehmen Helligkeits- und/oder Farbubergang von dem hinteren Bereich zu dem vorderen Bereich des Fahrzeugdachs 1 zu erreichen. Es ist auch möglich, nur die Lichtquellen 7 einer Stirnseite 4c oder 4d zu aktivieren und die Lichtquellen der anderen Stirnseite 4d bzw. 4c zu deaktivieren, um nur eine Seite des Fahrzeuginnenraums zu beleuchten.
Die 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Fahrzeugdach 1, wobei nochmals die plattenartige Struktur des Lichtleiters 6a, b, c zu erkennen ist. Die Lichtquellen 7 sind versteckt hinter einer Innenverkleidung 15 des Fahrzeugs angeordnet und sind somit vom Innenraum nicht zu erkennen.
Oberhalb von der Deckenbeleuchtung 2 ist die Dachhaut 16 dargestellt, die die Deckenbeleuchtung 2 gegenüber von Witterungseinflüssen schutzt. In dem Zwischenraum zwischen der Dachhaut 16 und der den Lichtleitern 6a, b, c kann eine Dekorschicht angeordnet sein, welche z. B. an die Innenverkleidung 15 angepasst ist und durch die transparenten Lichtleiter 6a, b, c vom Innenraum zu erkennen ist.
Alternativ können in dem Zwischenraum 17 auch weitere Lichtvorrichtungen 18 angeordnet sein, die einen Lichtkegel 19 durch die Lichtleiter 6a, b, c in den Innenraum projizieren konnen und beispielsweise als Leseleuchte ausgebildet sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugdach
2: Dachbeleuchtung
3: Unterseite
4a,: b, c, d Stirnseiten
5a,: b, c Segmente
6a,: b, c Lichtleiter, Beleuchtungseinrichtung
8: Beschichtung
7: Lichtquelle, Beleuchtungseinrichtung
9: Auskopplungsbereich
10: Auskopplungsstruktur
11: Volumenstreuer
12: Streuzentrum
13: Steuergerät
14: Trennbereich
15: Innenverkleidung
16: Dachhaut
17: Zwischenraum
18: Lichtvorrichtung
19: Lichtkegel
61: Lichtleitermaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10123263 A1 [0003]

Claims

Dachbeleuchtung (2) fur ein Fahrzeug, mit mindestens einem Auskopplungsbereich (9) zur Beleuchtung und/oder Illumination des Fahrzeuginnenraums, wobei sich die Dachbeleuchtung (2) in dem Fahrzeug über einen Großteil der Fläche des Fahrzeugdachs (1) erstreckt, mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (6a, b, c; 7), wobei die Beleuchtungseinrichtung (6a, b, c; 7) mindestens eine Lichtquelle (7) zur Erzeugung von Licht und mindestens einen Lichtleiter (6a, b, c) umfasst, in welchen das Licht einkoppelbar ist, wobei der Lichtleiter (6a, b, c) dazu ausgebildet ist, das Licht in dem mindestens einen Auskopplungsbereich (9) flächig auszukoppeln, wobei die Dachbeleuchtung (2) mehrere Segmente (5a, b, c) aufweist, welche selektiv und/oder unabhängig voneinander beleuchtbar sind.
Dachbeleuchtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segment (5a, b, c) mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (6a, b, c; 7) zugeordnet ist.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, b, c) untereinander lichtdurchlässig ausgebildet sind.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, b, c) untereinander durch Lichtsperren abgetrennt sind.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, b, c) in Reihen und/oder Spalten in dem Fahrzeug zugeordnet sind.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (6a, b, c) mindestens eine in das Lichtleitermaterial (61) eingebrachte Auskopplungsstruktur (10) und/oder im Lichtleitermaterial (61) integrierte Volumenstreuer (11) aufweist, welche dazu ausgebildet ist/sind, das Licht zu streuen, um es im Auskopplungsbereich (9) flachig auszukoppeln.
Dachbeleuchtung (2) nach Anspruch 6, wobei die im Lichtleitermaterial (61) integrierten Volumenstreuer (11) durch Nanopartikel vorzugsweise mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 500 nm, vorzugsweise kleiner als 300 nm gebildet ist.
Dachbeleuchtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die im Lichtleitermaterial (61) integrierten Volumenstreuer (11) durch Lufteinschlusse und/oder Pigmente vorzugsweise mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm gebildet ist.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der Anspruche 6 bis 8, wobei die in das Lichtleitermaterial (61) eingebrachte Auskopplungsstruktur (10) durch Auskerbungen, Aufrauungen und/oder Pragungen an einer oder mehreren Seitenflachen (3; 4a; 4b; 4c; 4d) des Lichtleiters (6a, b, c) gebildet ist.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Anspruche, wobei ein oder mehrere Streuzentren (12) in den Lichtleiter (6) integriert und/oder eingebracht sind, um zusatzlich zur flächigen Auskopplung des Lichts oder stattdessen eine Fokussierung des Lichts im Innenraum zu erzielen.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Anspruche, wobei alle Auskopplungsbereiche zusammen eine Flache von mindestens 5000 cm², vorzugsweise mindestens 10000 cm², im Speziellen mindestens 15000 cm² aufweisen.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (6a, b, c) transparent und/oder wasserklar ausgebildet ist.
Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Lichtleiter (6a, b, c) weitere Lichtvorrichtungen (18) angeordnet sind, welche durch den Lichtleiter (6a, b, c) hindurch strahlen.
Verfahren zur Bereitstellung der Dachbeleuchtung (2) im Fahrzeug, wobei die Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: • Fertigung des Lichtleiters (6a, b, c) aus dem Lichtleitermaterial (61); • seitliche Anordnung der Lichtquellen (6a, b, c; 7) am Lichtleiter (6) zur Bildung der Beleuchtungseinrichtung (6a, b, c; 7); • Integration der Beleuchtungseinrichtung (6a, b, c; 7) im Fahrzeugdach (1).
Fahrzeug mit einer Dachbeleuchtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.