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Die Erfindung betrifft eine Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Deckenbeleuchtung.
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Fahrzeuge üblicher Bauweise weisen eine Mehrzahl von Innenraumbeleuchtungen auf. So ist es mittlerweile gängig, neben einer Deckenbeleuchtung zwischen dem Fahrer- und Beifahrersitz auch Fußraumbeleuchtungen, Handschuhkastenbeleuchtungen etc. in dem Fahrzeug zu integrieren. Die Innenraumbeleuchtungen erfüllen zum einen funktionale Zwecke, wie die Beleuchtung bestimmter Teilbereiche, um beispielsweise ein Lesen von Karten oder die Orientierung in einem Handschuhfach zu erleichtern, zum anderen auch gestalterische Zwecke, wie die ästhetische Lichtgestaltung innerhalb des Fahrzeugs. Vielfach lassen sich diese beiden Aufgaben jedoch nicht trennen, da eine ästhetische Innenbeleuchtung dem Benutzer des Fahrzeugs zugleich eine gewisse Sicherheit in dem Fahrzeug vermittelt und somit wieder einen funktionalen Zweck umsetzt.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 044 035 A1 beschreibt ein Verkleidungsteil für den Kfz-Innenraumbereich aus einem transluzenten Kunststoffmaterial, welche als eine Leseleuchte unter dem Dachhimmel ausgebildet. Das Verkleidungsteil umfasst einen Lichtleiter, der von verdeckt angeordneten LEDs beleuchtet ist. Zur Auskopplung des Lichts sind in der Oberfläche des Lichtleiters Strukturen eingebracht oder im Material sind Hohlstellen, Fremdkörper und/oder Additive vorhanden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenraumbeleuchtung sowie ein Fahrzeug mit der Innenraumbeleuchtung vorzuschlagen, welche eine verbesserte Funktion mit einer vereinfachten Integrationsmöglichkeit umsetzt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Innenraumbeleuchtung mit dem Merkmal des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zur Bereitstellung der Innenraumbeleuchtung im Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein Fahrzeug mit der Innenraumbeleuchtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelost. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Erfindung betrifft somit eine Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug bevorzugt als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das Fahrzeug auch als ein Lastkraftwagen, ein Bus, insbesondere ein Reisebus oder ein anderes Mobil realisiert sein.
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Die Innenraumbeleuchtung weist mindestens einen Auskopplungsbereich auf, welcher zur Auskopplung von Licht zur Beleuchtung und/oder Illumination des Fahrzeuginnenraums ausgebildet ist. Durch die Beleuchtung kann der Fahrzeuginnenraum funktionell erhellt werden, um zum Beispiel ausreichend Licht zum Lesen in dem Fahrzeuginnenraum zu schaffen oder illuminiert werden, um gezielt künstlerische oder ästhetische oder dekorative Effekte zur Erhöhung des Fahrzeugkomforts und der Fahrzeugsicherheit zu schaffen. Der mindestens eine Auskopplungsbereich kann sich über die Sichtseite der Innenraumbeleuchtung vollflächig erstrecken, bevorzugt erstreckt sich der Auskopplungsbereich über mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80% und insbesondere mindestens 90% der Sichtseite der Innenraumbeleuchtung. Unter der Sichtseite wird der von einem Benutzer vom Fahrzeuginnenraum wahrgenommene Bereich bezeichnet. Bei abgewandelten Ausführungsformen können auch mehrere Auskopplungsbereiche in der Innenraumbeleuchtung vorgesehen sein.
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Die Innenraumbeleuchtung 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 Lichtquelle einkoppelbar ist bzw. eingekoppelt wird. Der Lichtleiter ist bezüglich der Lichtquelle und dem mindestens einen Auskopplungsbereich so angeordnet und/oder ausgebildet, dass dieser das Licht von der Lichtquelle in den mindestens einen Auskopplungsbereich insbesondere mittels Totalreflexion an den Grenzflächen des Lichtleiters transportiert und dort auskoppelt.
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Der Lichtleiter ist dazu ausgebildet, das Licht im Auskopplungsbereich flächig auszukoppeln. Vorzugsweise wird das Licht homogen oder vollflächig über die gesamte Flache des Auskopplungsbereichs abgestrahlt. Insbesondere strahlt der Lichtleiter das Licht im Auskopplungsbereich diffus, mit einer gleichmäßigen Lichtintensität und/oder nicht punktuell in dem Innenraum ab.
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Die Flächenerstreckung des Auskopplungsbereiches ist besonders bevorzugt gleichgerichtet zu der Lichtausbreitungsrichtung in dem Lichtleiter von der Beleuchtungseinrichtung zu dem Auskopplungsbereich und/oder zu der Flächenerstreckung der Innenraumbeleuchtung und/oder des Fahrzeugdachs angeordnet.
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Die Innenraumbeleuchtung umfasst ergänzend eine Zusatzbeleuchtung zur Erzeugung eines Zusatzlichts, welche ebenfalls zur Beleuchtung und/oder Illumination des Fahrzeuginnenraums ausgebildet ist. Insbesondere ist die Zusatzbeleuchtung separat und/oder zusätzlich zu der mindestens einen Beleuchtungseinrichtung vorgesehen.
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Die Zusatzbeleuchtung ist in der Innenraumbeleuchtung konstruktiv so angeordnet und/oder ausgebildet, dass diese das Zusatzlicht ausgehend von einer dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite des mindestens einen Lichtleiters in einem Durchstrahlungsbereich des Lichtleiters durch den mindestens einen Lichtleiter hindurch in den Innenraum strahlt. Während somit das Licht der Lichtquelle über den Lichtleiter zu dem Auskopplungsbereich transportiert wird, nutzt die Zusatzbeleuchtung dessen Lichtleiterfunktion nicht aus. Vielmehr wird das Zusatzlicht von einer Rückseite des Lichtleiters eingestrahlt und verlasst diesen in dem Durchstrahlungsbereich auf der Vorderseite. Somit ist der Weg des Zusatzlichts innerhalb des Lichtleiters in Abhängigkeit von der Dicke des Lichtleiters weniger als 3 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm und insbesondere weniger als 1 cm. Insbesondere ist die Einstrahlrichtung des Zusatzlichts in den Lichtleiter gleich der Ausstrahlrichtung aus dem Lichtleiter.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, dass über den Einsatz von Lichtleitern, aus denen Licht flächig ausgekoppelt wird, eine sehr harmonische und qualitativ hochwertige Ausleuchtung des Innenraums erreicht werden kann. Die Möglichkeiten dieser Art der Ausleuchtung sind jedoch begrenzt. Somit kann es bei einigen Anwendungsgebieten vorteilhaft sein, wenn Zusatzbeleuchtungen eingesetzt werden, um Bereiche im Innenraum selektiv zu beleuchten. üblicherweise werden derartige Zusatzbeleuchtungen neben übliche Innenraumbeleuchtungen gesetzt und bilden separate und separierte Leuchtquellen. Diese bekannte Ausgestaltung erfordert jedoch einen erhöhten Integrationsaufwand, da ein entsprechender Bauraum vorgesehen werden muss. Zudem sind zwischen der Innenraumbeleuchtung und der Zusatzbeleuchtung Schnittlinien bzw. Zwischenbereiche vorhanden. Die erfindungsgemäße Ausbildung, dass die Zusatzbeleuchtung das Zusatzlicht durch den Lichtleiter hindurch in den Innenraum strahlt und somit vom Innenraum betrachtet hinter dem Lichtleiter und folglich hinter der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sein kann, erlaubt dagegen, die Zusatzbeleuchtung in der Innenraumbeleuchtung zu integrieren und dadurch die genannten Nachteile zu vermeiden.
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Als Vorteile sind folglich zu nennen, dass die Innenraumbeleuchtung über eine flächige und gegebenenfalls ungeteilte Sichtseite mit einem flächigen Auskopplungsbereich verfügt, wobei das Zusatzlicht versteckt oder zurückgesetzt hinter dem Lichtleiter angeordnet ist, so dass ein gemeinsamer Bauraum für die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtung verwendet werden kann. Ergänzend kann auf Schnittlinien oder Trennbereiche zwischen dem Auskopplungsbereich und dem Durchstrahlungsbereich verzichtet werden, was neben ästhetischen Vorteilen auch leichter zu pflegende Innenraumoberflächen und einen vereinfachten Einbau der Innenraumbeleuchtung fördert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung strahlt die Zusatzbeleuchtung das Zusatzlicht durch den Auskopplungsbereich in den Innenraum. Alternativ ausgedruckt sind Durchstrahlungsbereich und Auskopplungsbereich überlappend angeordnet. Damit ist es möglich, dass bei einer ausschließlichen Aktivierung der Lichtquelle nur der Auskopplungsbereich Licht ausstrahlt, bei einer ausschließlichen Aktivierung der Zusatzbeleuchtung nur das Zusatzlicht in den Innenraum strahlt und bei einer gemeinsamen Aktivierung von Lichtquelle und Zusatzbeleuchtung überlappend das Licht und das Zusatzlicht in den Innenraum abgegeben wird. Die beschriebenen Alternativen der Aktivierung sind funktionale Eigenschaften der Innenraumbeleuchtung, die der Innenraumbeleuchtung auf den ersten Blick aufgrund der versteckten Anordnung der Zusatzbeleuchtung bei bevorzugten Ausführungsformen nicht anzusehen sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter in dem Durchstrahlungsbereich und/oder in dem Auskoppelbereich plattenartig ausgebildet. In einer praxisnahen Realisierung der Erfindung ist der Lichtleiter als eine gekrümmte Platte ausgebildet. Die Zusatzbeleuchtung ist auf der Rückseite der Platte bzw. des plattenartigen Bereichs aufgesetzt oder angeordnet. In dieser Ausgestaltung strahlt das Zusatzlicht durch die Plattendicke hindurch. Die mindestens eine Lichtquelle ist bevorzugt an einer Seitenkante, Stirnseite oder Schmalseite des Lichtleiters bzw. der Platte angeordnet, so dass das Licht in Richtung der flächigen Erstreckung des Lichtleiters bzw. der Platte transportiert und im Auskopplungsbereich in den Innenraum ausgekoppelt wird. Diese Konkretisierung unterstreicht nochmals die Grundidee der Erfindung, dass das Licht der Lichtquelle über den Lichtleiter zum Auskopplungsbereich geführt wird und dort flächig ausgekoppelt wird. Besonders bevorzugt strahlt das Licht und/oder das Zusatzlicht aus der Ebene und/oder der Fläche des Durchstrahlungsbereichs bzw. des Auskoppelbereichs.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenraumbeleuchtung als eine Deckenbeleuchtung ausgebildet, wobei die Zusatzbeleuchtung als eine Leselampe realisiert ist. Allgemein gesprochen haben die Beleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtung unterschiedliche Funktionen. Die Deckenbeleuchtung versorgt den Innenraum mit einem eher diffusen Licht, wohingegen die Zusatzbeleuchtung eine gerichtete Abstrahlung des Zusatzlichts ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die gerichtete Abstrahlung auf den Sitzbereich eines Fahrersitzes oder eines Beifahrersitzes gerichtet. Es ist auch möglich, dass die Innenraumbeleuchtung zwei Zusatzbeleuchtungen aufweist, die jeweils als Leselampe für Fahrer bzw. Beifahrer ausgebildet sind.
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Insbesondere kann der Lichtleiter als ein Hauptkörper der Deckenbeleuchtung bzw. der Innenraumbeleuchtung ausgebildet sein, wobei die Sichtseite der Deckenbeleuchtung durch den Lichtleiter gebildet ist. Bei einer Weiterführung der Erfindung kann auf ein Gehäuse für die Deckenbeleuchtung verzichtet werden, da der Lichtleiter das Gehäuse bildet oder substituiert. Insbesondere können in oder an dem Lichtleiter mechanische Schnittstellen, wie z. B. Durchgangsöffnungen, Rasten, Befestigungslaschen, etc. zur Befestigung der Deckenbeleuchtung in dem Fahrzeug angeformt sein.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Innenbeleuchtung 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 störungsfreien Durchlass von Licht zu gewährleisten.
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Das Lichtleitermaterial kann als ein lichtleitender Kunststoff, beispielsweise als ein Thermoplast wie Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC) ausgebildet sein. Diese Thermoplaste können problemlos in einem Spritzgießverfahren verarbeitet werden oder thermisch unterstützt umgeformt werden. Da eine Intensität, eine Farbe und/oder Reichweite des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts von einem Durchmesser oder einem Verhältnis der Lichtleitermaße (Länge, Breite, Höhe) zueinander abhängt und/oder von diesem bestimmt ist, weist das für 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.
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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 können eine Farbbeschichtung und/oder eine Effektbeschichtung vorgesehen sein, um eine Lichtfarbe zu bestimmen und/oder das Licht abhängig von dessen Einfallwinkel einzufärben.
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Besonders bevorzugt ist, dass der Lichtleiter eine in das Lichtleitermaterial eingebrachte Auskopplungsstruktur aufweist. Alternativ oder optional ergänzend umfasst der Lichtleiter Volumenstreuer, die in das Lichtleitermaterial integriert sind. Insbesondere sind die Auskopplungsstruktur und/oder die Volumenstreuer dazu ausgebildet, das Licht so zu streuen, dass es im Auskopplungsbereich flächig ausgekoppelt wird.
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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 gemäß der Rayleigh- und/oder Mie-Theorie und/oder der geometrischen Optik zu streuen. Dabei kann das Licht 3-dimensional bzw. isotrop gestreut werden.
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Bei einer möglichen Variante der Erfindung sind die Volumenstreuer homogen in dem Lichtleitermaterial verteilt, um eine gleichmäßige flächige Beleuchtung des Innenraums zu erzeugen. Alternativ sind die Volumenstreuer so verteilt, dass das Licht homogen aus dem Auskopplungsbereich ausgekoppelt wird.
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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 volumenäquivalente Kugeldurchmesser verwendet werden, welcher den Durchmesser einer Kugel mit gleichem Volumen wie den betrachteten Nanopartikel angibt. Alternativ kann ein oberflächenäquivalenter Kugeldurchmesser verwendet werden, wobei der oberflächenäquivalente Kugeldurchmesser als der Durchmesser einer Kugel definiert ist, die dieselbe Oberfläche besitzt wie der untersuchte Nanopartikel. Diese Art der Volumenstreuer kann so verteilt werden, dass diese für einen Benutzer nicht wahrnehmbar sind, so dass der Lichtleiter trotz Volumenstreuer ein transparentes oder sogar wasserklares Aussehen aufweist.
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Die im Lichtleitermaterial integrierten Volumenstreuer können auch durch Lufteinschlüsse und/oder Pigmente mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, jedoch vorzugsweise größer als 0,1 mm, insbesondere größer 0,5 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 Lufteinschlüssen sind im Rahmen der Erfindung als Volumenstreuer und optional ergänzend als Streuzentren denkbar.
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In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung ist die Auskopplungsstruktur durch Auskerbungen, Aufrauungen und/oder Prägungen gebildet, welche insbesondere an einer oder mehreren Seitenflächen des Lichtleiters, z. B. an der Unter- oder Oberseite, angeordnet sind.
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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 können beispielsweise durch eine konzentrierte Ansammlung von weiteren oder den Nanopartikeln, Lufteinschlüssen oder Pigmenten 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.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Volumenstreuer und/oder die Auskopplungsstruktur und optional ergänzend die Streuzentren optisch nicht erfassbar oder für den Benutzer nur geringfügig sichtbar ist, wodurch der Lichtleiter sein transparentes oder sogar wasserklares Aussehen behält oder weitestgehend behält. Alternativ oder ergänzend ist die Auskoppelstruktur und/oder die Volumenstreuer und/oder die Streuzentren so ausgebildet bzw. angeordnet, dass in dem Durchstrahlungsbereich das Zusatzlicht nicht oder nicht wahrnehmbar oder nicht funktionseinschränkend gestört wird. Diese Ausgestaltung hat auch den Vorteil, dass die Beleuchtungseinrichtung und die Zusatzbeleuchtung zwar hochintegriert in der Innenraumbeleuchtung angeordnet sind, sich beleuchtungstechnisch gegenseitig nicht stören.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zählt das Spritzgießverfahren als Urformung zu den bevorzugten Herstellungsverfahren des Lichtleiters, wobei das zur Herstellung verwendete Material das Lichtleitermaterial ist.
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Dieses Herstellungsverfahren weist den Vorteil auf, dass der Lichtleiter passgenau in einem Herstellungsschritt gefertigt werden kann.
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Neben dem Urformen ist auch ein Umformen zur Herstellung des Lichtleiters möglich. Da das Lichtleitermaterial zumeist als Plattenware erhältlich ist, kann es durch thermische Umformung in beliebige Formen gebracht werden und zu dem Lichtleiter der Innenraumbeleuchtung umgeformt werden.
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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 möglich, dass die auf der/den Seitenflächen angeordnete Auskopplungsstruktur nach der Urformung oder Umformung in den Lichtleiter bzw. das Lichtleitermaterial eingebracht wird.
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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 über 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 oder wasserklar ausgebildet ist. Optional sind dagegen die Rückseite und/oder die Seitenfläche/n des Lichtleiters bis auf den Durchstrahlungsbereich und den Auskopplungsbereich vorzugsweise lichtundurchlässig geschwärzt oder reflektierend beschichtet, damit das Licht dort nicht austreten kann. In diesem Fall ist der Auskopplungsbereich durch die nicht geschwärzten und/oder nicht beschichteten Bereiche des Lichtleiters definiert.
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Beispielsweise sind mehrere Auskopplungsbereiche beabstandet nebeneinander oder musterartig zueinander auf dem/im Lichtleiter angeordnet. In einer möglichen Ausführung 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.
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Neben der teilweisen Schwärzung oder reflektierenden Beschichtung der Rückseite 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.
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Ein ggf. durch die beabstandet nebeneinander oder musterartig angeordneten Auskopplungsbereiche gebildeter oder ein zusammenhängender Gesamtauskopplungsbereich der Innenraumbeleuchtung, insbesondere der Deckenbeleuchtung weist vorzugsweise eine Fläche von mindestens 50 cm2, vorzugsweise von mindestens 100 cm2, und im Speziellen von mindestens 150 cm2 auf.
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Eine mögliche erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens eine Lichtquelle verdeckt, beispielsweise hinter oder seitlich zum Lichtleiter angeordnet ist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Lichtquelle für einen Benutzer nicht sichtbar an oder in der Innenverkleidung angeordnet. Zum Beispiel ist die mindestens eine Lichtquelle an einer oder mehrerer der Stirnseiten oder Seitenflächen des Lichtleiters angeordnet. Möglich ist auch, dass die mindestens eine Lichtquelle im Lichtleiter integriert ist. Insbesondere ist sie in das Lichtleitermaterial eingebracht, insbesondere eingespritzt.
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In einer möglichen 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 zunächst einen Lichtzuführungsabschnitt, z. B. den lichtundurchlässig geschwärzten oder reflektierend beschichteten Bereich, bevor es im transluzenten oder transparenten Auskopplungsbereich austritt, um den Innenraum zu beleuchten.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter – vorzugsweise auch im Auskopplungsbereich und/oder Durchstrahlungsbereich – transparent und/oder wasserklar ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist es besonders bevorzugt, wenn auf der dem Innenraum abgewandten Seite der Innenraumbeleuchtung ein Innenraumdekor, zum Beispiel ein Bild, etc. angeordnet ist. Auch ist es z. B. möglich, dass hinter der Innenraumbeleuchtung aber sichtbar durch die Innenraumbeleuchtung das Fahrzeugdesign des sonstigen Innenraums weitergeführt ist. Diese Ausgestaltung bietet einen erhöhten Gestaltungsspielraum für das Innenraumdesign bei deaktivierter Innenraumbeleuchtung.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die mindestens eine Lichtquelle als Leuchtdiode (LED) bzw. mehrere Leuchtdioden ausgebildet. Eingesetzt werden können 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.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung der Innenraumbeleuchtung im Fahrzeug, wobei die Innenraumbeleuchtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder einem der Ansprüche 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;
- • rückseitige Anordnung der Zusatzbeleuchtung am Lichtleiter zur Bildung des Zusatzlichts;
- • Integration der Beleuchtungseinrichtung und des Zusatzlichts im Fahrzeug.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit mindestens einer derartigen Innenraumbeleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bzw. wie diese zuvor beschrieben wurde.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Deckenbeleuchtung eines Fahrzeugs als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Prinzipskizze der Beleuchtungseinrichtung der Deckenbeleuchtung;
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3 einen schematischen Längenschnitt, parallel zur Fahrzeuglängsachse der Deckenbeleuchtung in der 1;
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4 eine schematische Darstellung einer Deckenbeleuchtung als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung einen Abschnitt eines Fahrzeugdachs 1 mit einer Deckenbeleuchtung 2, im englischen auch dome light genannt. Die Deckenbeleuchtung 2 ist benachbart zu einer Windschutzscheibe 20 angeordnet, auf der ein Spiegel 21 aufgeklebt ist. Senkrecht zu der Fahrzeuglängsachse und benachbart zu der Deckenbeleuchtung 2 sind zwei Sonnenblenden 22 angeordnet. Die Deckenbeleuchtung 2 weist eine Unterseite 3 auf, die eine Sichtseite bildet und welche seitlich durch Seitenbereiche 4a, b, c, d begrenzt ist. Die von den Seitenbereichen 4a, b, c, d begrenzte Sichtseite ist in Draufsicht rechteckig oder quadratisch ausgebildet und weist Seitenlängen von zum Beispiel 10 cm–30 cm auf. Der die Seitenbereiche 4a, b, c, d und die Unterseite 3 umfassende Hauptkörper 5 der Deckenbeleuchtung 2 ist als ein Lichtleiter 6 ausgebildet. Insbesondere wird die Unterseite 3 vollflächig durch den Lichtleiter 6 bereitgestellt, welcher es ermöglicht, dass Licht flächig über die gesamte Unterseite 3 verteilt in den Innenraum abgestrahlt wird.
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Zur Beschreibung des Lichtleiters 6, dessen Funktionsweise und mögliche Ausgestaltungen wird auf die 2 verwiesen, die als schematische perspektivische Skizze den Lichtleiter 6 aus der 1 zeigt.
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Der Lichtleiter 6 besteht als Lichtleitermaterial 61 aus Polymethylmethacrylat (PMMA), einem transparenten lichtleitenden Thermoplasten. Das Lichtleitermaterial 61 weist eine Plattendicke von vorzugsweise 0,1 bis 20 mm, insbesondere von 1 bis 15 mm auf. Eine erste mögliche Lichtquelle 7 ist stirnseitig an dem Seitenbereich 4c, eine andere mögliche Lichtquelle 7 stirnseitig an dem Seitenbereich 4d angeordnet und ausgebildet, Licht zu erzeugen und dieses in den Lichtleiter 6 einzukoppeln. Die Lichtquellen 7 sind z. B. als LED-Leuchten ausgebildet, wobei jede Lichtquelle 7 durch mehrere LEDs gebildet wird. Die LEDs einer Lichtquelle können einfarbig sein, um beispielsweise nur ein weißes Licht in den Innenraum zu strahlen bzw. in den Lichtleiter 6 einzukoppeln. Alternativ können die LEDs auch mehrfarbig ausgebildet sein, um die Deckenbeleuchtung 2 mit unterschiedlichen Farben zu beleuchten.
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Eine optional vorhandene reflektierende Beschichtung 8 an der in der 2 nicht sichtbaren, zum Fahrzeugdach gerichteten Rückseite gewährleistet, dass das eingekoppelte Licht nicht rückseitig aus dem Lichtleiter 6 entweichen kann. Vielmehr wird das in den Lichtleiter 6 eingekoppelte Licht in den Lichtleiter 6 zurück reflektiert. Die reflektierende Beschichtung 8 kann ggf. unterbrochen sein.
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Das Licht wird stirnseitig an den Seitenbereichen 4c und 4d von den Lichtquellen 7 in einer Einkoppelrichtung E in den Lichtleiter 6a eingekoppelt und über Totalreflexion an den Grenzflächen des Lichtleiters 6 weitergeführt. In einem Auskopplungsbereich 9, der sich über die gesamte Unterseite 3 des Lichtleiters 6 und somit insgesamt über eine Fläche von mehr als 200 cm^2 erstreckt, wird das Licht flächig in den Innenraum ausgekoppelt.
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In den Lichtleiter 6 kann optional eine Auskopplungsstruktur 10 eingebracht sein, welche an der Unterseite 3, z. B. in Form einer Prismenstruktur oder von Aufrauungen, gebildet ist.
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Ergänzend oder alternativ zu der Auskopplungsstruktur 10 können im Lichtleiter 6 Volumenstreuer 11 integriert sein, welche z. B. 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 Ausführungsbeispiel sind die Volumenstreuer 11 durch Lufteinschlüsse und/oder Pigmente, z. B. Titan(IV)oxid, mit einem mittleren arithmetischen Durchmesser von kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm gebildet.
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Es ist auch möglich, dass der Lichtleiter 6 eingefärbt ist, so dass das ausgekoppelte Licht eine gewünschte Lichtfarbe erhält.
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Die Auskopplungsstruktur 10 und/oder die Volumenstreuer 11 sind dazu ausgebildet, das in den Lichtleiter 6 eingekoppelte Licht abzulenken und z. B. gemäß 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 wird.
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In den Lichtleiter 6 sind optional ergänzend 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 6 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 oder konzentrierte Abstrahlung des Lichts aus dem Auskopplungsbereich 9 zu erzeugen. Damit können gewisse Bereiche des Innenraums neben der flächigen Beleuchtung gezielt und/oder fokussiert ausgeleuchtet werden.
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Die Deckenbeleuchtung 2 bzw. der Lichtleiter 6 ist entweder als ein dreidimensionales Spritzgussteil oder als ein Umformteil, hergestellt z. B. aus einer Plattenware, ausgebildet.
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Der 1 ist zu entnehmen, dass sich der Auskopplungsbereich 9 über die Unterseite 3 vollflächig zwischen den Seitenbereichen 4a, b, c, d erstreckt und eine flächige Beleuchtung der Unterseite 3 ermöglicht.
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Ergänzend zu der flächigen Beleuchtung weist die Deckenbeleuchtung 2 Durchstrahlungsbereiche 13a, 13b auf, durch die ein Zusatzlicht 14a, 14b gestrahlt wird, welches als eine gerichtete, kegelförmige Lesebeleuchtung 14a, 14b ausgebildet ist. Der Aufbau der Deckenbeleuchtung 2 mit Lesebeleuchtung wird an Hand der 3 erläutert, die einen schematischen Längsschnitt durch die Deckenbeleuchtung 2 zeigt.
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In der 3 ist nochmals der plattenartige Lichtleiter 6 als Hauptkörper zu erkennen, wobei an mindestens einer Stirnseite, hier an zwei Stirnseiten und optional an drei oder vier Stirnseiten der Seitenbereiche 4a, b, c, d jeweils eine Lichtquelle 7 angeordnet ist. Durch die Lichtquelle 7 wird in der beschriebenen Weise Licht in den Lichtleiter 6 eingekoppelt und über Volumenstreuer 11 in Richtung des Innenraums diffus gestrahlt.
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Ergänzend zu den Lichtquellen 7 sind Leselampen 15 auf der Rückseite des Lichtleiters 6 aufgesetzt, welche den Lichtleiter 6 im Bereich der Durchstrahlungsbereiche 13a, 13b durchstrahlen und die Lesebeleuchtung 14a, 14b in den Innenraum übertragen. Bei diesem Aufbau wird ausgenutzt, dass der Lichtleiter 6 trotz der Volumenstreuer 11 weitgehend transparent oder sogar wasserklar ist, so dass die Lesebeleuchtung 14a, 14b ungehindert oder nahezu ungehindert durch den Lichtleiter 6 hindurch treten kann. Von Seiten des Benutzers zeigt sich die Deckenbeleuchtung 2 dagegen auch im Bereich der Durchstrahlungsbereiche 13a, 13b ungeteilt, insbesondere sind keine Schnittlinien oder sonstige Unterteilungen zu erkennen. Beispielsweise kann die Unterseite 3 glatt oder homogen ausgebildet sein.
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Die Deckenbeleuchtung 2 erlaubt nun vier verschiedene Betriebsmodi:
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Deaktivierter Betriebsmodus:
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In diesem Modus sind sowohl die Lichtquellen 7 als auch die Leselampen 15 deaktiviert, so dass die Deckenbeleuchtung 2 ausgeschaltet ist.
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Innenraumillumination:
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In diesem Betriebszustand sind nur die Lichtquellen 7 aktiviert und die Leselampen 15 deaktiviert, so dass die Deckenbeleuchtung 2 im gesamten Auskopplungsbereich 9 bzw. in der gesamten Unterseite 3 der Deckenbeleuchtung 2 als homogen beleuchtet vom Benutzer wahrgenommen wird.
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Lesemodus:
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In diesem Modus sind die Lichtquellen 7 deaktiviert und die Leselampen 15 aktiviert, so dass eine oder beide Lesebeleuchtungen 14a, 14b den Innenraum selektiv beleuchten.
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Komplettbeleuchtung:
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In diesem Modus sind sowohl die Lichtquellen 7 als auch die Leselampen 15 aktiviert, so dass sowohl eine Illumination des Innenraums als auch eine selektive Beleuchtung durch die Lesebeleuchtung 14a, 14b erfolgt.
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Zusammenfassend erlaubt die Deckenbeleuchtung 2 eine sehr homogene Illumination des Innenraums über eine große Fläche und alternativ oder ergänzend die Aktivierung von Leselampen 15, wobei konstruktiv betrachtet die Leselampen 15 vom Innenraum im deaktivierten Zustand nicht wahrnehmbar sind.
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In der 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Deckenbeleuchtung 2 zu erkennen, wobei innerhalb des Auskopplungsbereichs 9 Bedienknöpfe 16 integriert sind. Die Bedienknöpfe 16 können beispielsweise zur Aktivierung der Leselampen 15 (nicht dargestellt) eingesetzt werden, die wiederum Lesebeleuchtungen 14a, 14b durch Durchstrahlungsbereiche 13a, 13b senden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel überlappen der Auskopplungsbereich 9 mit dem Durchstrahlungsbereichen 13a, 13b. Optional ergänzend können auf der Deckenbeleuchtung 2 weitere Auskopplungsbereiche 9, Auskopplungsstrukturen 10 oder Streuzentren 12 angeordnet sein, um weitere optische Effekte zu erzielen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugdach
- 2
- Deckenbeleuchtung
- 3
- Unterseite
- 4a, b, c, d
- Seitenbereich
- 5
- Hauptkörper
- 6
- Lichtleiter, Beleuchtungseinrichtung
- 7
- Lichtquelle, Beleuchtungseinrichtung
- 8
- Beschichtung
- 9
- Auskopplungsbereich
- 10
- Auskopplungsstrukturen
- 11
- Volumenstreuer
- 12
- Streuzentren
- 13a, 13b
- Durchstrahlungsbereiche
- 14a, 14b
- Zusatzlicht, Lesebeleuchtung
- 15
- Zusatzbeleuchtung, Leselampen
- 16
- Bedienknöpfe
- 20
- Windschutzscheibe
- 21
- Spiegel
- 22
- Sonnenblenden
- 61
- Lichtleitermaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004044035 A1 [0003]