DE10356372B4

DE10356372B4 - Beleuchtungseinheit mit Lichtleitkörper

Info

Publication number: DE10356372B4
Application number: DE10356372A
Authority: DE
Inventors: Cem Olkay; Dr. Kamp Markus
Original assignee: Odelo GmbH
Current assignee: ODELO GMBH, 71409 SCHWAIKHEIM, DE
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: US20050135112A1; DE10356372A1

Abstract

Beleuchtungseinheit (10), die mindestens eine Lichtquelle (20) und mindestens einen dieser nachgeschalteten stabförmigen Lichtleitkörper (30) umfasst, wobei jeder Lichtleitkörper (30) mindestens eine Lichtaustrittsfläche (33) umfasst, wobei: – jeder Lichtleitkörper (30) flexibel ist, – die Lichtaustrittsflächen (33) der Beleuchtungseinheit (10) an der Stirnseite (31) und/oder an den Mantelflächen (34) eines jeden Lichtleitkörpers (30) angeordnet sind, – mindestens eine Lichtquelle (20) eine Leuchtdiode (21) umfasst, – die Leuchtdiode (21) aus einem lichtemittierenden Chip (23) und mindestens zwei mit dem lichtemittierenden Chip (23) verbundenen elektrischen Anschlüssen (22) besteht, und – zumindest der lichtemittierende Chip (23) zur Bildung eines Elektronikschutzkörpers mit einer Kunststoffschicht umgossen oder umspritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleitkörper (30) integrierter Teil der Leuchtdiode (21) ist, wobei der Werkstoff des Lichtleitkörpers (30) einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist, als der Werkstoff, der die elektrischen Anschlüsse (22) und den lichtemittierenden Chip (23) umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, die mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen dieser nachgeschalteten stabförmigen Lichtleitkörper umfasst, wobei jeder Lichtleitkörper mindestens eine Lichtaustrittsfläche umfasst.
Beleuchtungseinheiten mit Lichtleitkörpern werden beispielsweise dort eingesetzt, wo die Lichtquelle nicht direkt an einer zu beleuchtenden Komponente angeordnet werden kann. Zu beleuchtende Komponente z. B. in einem Kraftfahrzeug sind beispielsweise Schalter, Anzeigegeräte, Staufächer, Kofferraum, Begrenzungsleuchten, etc. Diese werden bei Dunkelheit beleuchtet, um die Bedienung des Fahrzeugs zu erleichtern und um es zu erkennen.
Aus der DE 199 43 821 A1 ist eine Beleuchtungseinheit für die Außen- und Innenbeleuchtung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Lichtleitkörper werden z. B. mit der Gestalt der Außenkontur des Fahrzeuges gefertigt. Die Lichtaustrittsflächen sind radial zur Längsachse der stabförmigen Lichtleitkörper angeordnet. Diese Beleuchtungseinheit ermöglicht eine großflächige Ausleuchtung der Fahrbahn oder des Fahrzeuginnenraums. Wird sie jedoch für die Beleuchtung von Fahrzeugkomponenten eingesetzt, besteht für den Fahrer Blendgefahr.
Aus der DE 199 61 870 A1 ist eine Innenleuchte eines Kraftfahrzeugs zur Ausleuchtung des Kopfbereichs eines Fahrzeuginsassen bekannt. Die Lichtquelle ist körperlich getrennt von einem flexibel verlegten Lichtleiterkabel und einem starren Lichtleiter ausgeführt, wobei die Lichtaustrittsflächen der Innenleuchte am starren Lichtleiter angeordnet sind.
Durch DE 100 50 817 A1 ist bekannt, mehrere Lichtleitkörper kraftschlüssig in einer Einkoppelhülse anzuordnen, welche auf eine Platine gerastet ist, auf der eine LED angeordnet und elektrisch kontaktiert ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine universell einsetzbare, kostengünstige Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung von Komponenten zu entwickeln.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu ist jeder Lichtleitkörper flexibel. Die Lichtaustrittsflächen der Beleuchtungseinheit sind an der Stirnseite und/oder an den Mantelflächen eines jeden Lichtleitkörpers angeordnet. Mindestens eine Lichtquelle umfasst eine Leuchtdiode. Mindestens ein Lichtleitkörper ist formschlüssig und/oder kraftschlüssig an die Lichtquelle angeschlossen oder mindestens ein Lichtleitkörper ist integrierter Teil einer Leuchtdiode ist.
Die Lichtquelle ist räumlich getrennt von der Lichtaustrittsfläche angeordnet. Die elektrischen Teile können somit an einem geschützten, leicht zugänglichen Ort z. B. im Fahrzeug untergebracht werden. Hierdurch entfällt der Montageaufwand für die Verkabelung der Beleuchtung beispielsweise der Fahrzeugkomponente. Wird eine derartige Beleuchtungseinheit z. B. in einem Haushaltsgerät eingesetzt, kann die stromführende Lichtquelle an einem von Feuchtigkeit ungefährdeten Platz angeordnet werden, während die Lichtaustrittsfläche z. B. in einem spritzwassergefährdeten Bereich angeordnet wird.
Umfasst die Beleuchtungseinheit mehrere Lichtleitkörper, entfällt zusätzlich der Aufwand für die Herstellung der einzelnen Lichtquellen. Der Fertigungsaufwand für die Fertigung der Sockel, der Kontaktierung, der Herstellung des Schutzkörpers etc. entfällt. Stattdessen wird z. B. pro Fahrzeugkomponente nur ein kostengünstig herzustellender, flexibler Lichtleitkörper eingesetzt. Die Gesamtkosten der Beleuchtungseinheit sind somit geringer als die Kosten, die beim Einsatz einer Vielzahl von Lichtquellen z. B. an den einzelnen Fahrzeugkomponenten entstehen würden.
Beispielsweise in einem Fahrzeug können mehrere Beleuchtungseinheiten eingesetzt werden. Die Fahrzeugkomponenten, die mittels einer Beleuchtungseinheit beleuchtet werden, werden gleichzeitig beleuchtet. So kann z. B. eine Beleuchtungseinheit für die Beleuchtung der Betätigungsschalter, eine Beleuchtungseinheit für die Beleuchtung der Anzeigegeräte und eine für die Begrenzungsleuchten eingesetzt werden. Die eingesetzten Beleuchtungseinheiten können identisch aufgebaut sein.
Die Beleuchtungseinheit kann in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Auch die Fertigung in zwei zeitlich und/oder räumlich getrennten Fertigungsstufen ist denkbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
1: Schalterkonsole eines Kraftfahrzeuges;
2: Schnitt durch die Schalterkonsole nach 1;
3: Leuchtdiode mit integriertem Lichtleitkörper.
Die 1 zeigt eine Schalterkonsole (2) eines Kraftfahrzeuges. An dieser Schalterkonsole (2) sind Fahrzeugkomponenten (40), z. B. acht Bedienungsschalter (40) für die elektrischen Fensterheber, für die Sitzheizungen, die Heckscheibenheizung und einen Ventilator angeordnet.
In der 2 ist ein Schnitt durch die Schalterkonsole (2) nach 1 dargestellt. Auf der dem Fahrzeuginnenraum (1) abgewandten Seite der Schalterkonsole (2) ist eine Beleuchtungseinheit (10) angeordnet, die mit den Schaltern (40) verbunden ist.
Die Beleuchtungseinheit (10) umfasst eine Lichtquelle (20), der in der Schnittdarstellung vier Lichtleitkörper (30) nachgeschaltet sind, wobei jeder Lichtleitkörper (30) an je einen Bedienungsschalter (40) angeschlossen ist.
Die Lichtquelle (20) umfasst beispielsweise eine – hier stark vereinfacht dargestellte – Lumineszenz- oder Leuchtdiode (21). Diese besteht aus Elektronikbauteilen, z. B. einem lichtemittierenden Chip (23) und mindestens zwei mit dem Chip (23) verbundenen elektrischen Anschlüssen (22). Zumindest der lichtemittierende Chip (23) ist zur Bildung eines Elektronikschutzkörpers (24) mit einer Kunststoffschicht umgossen oder umspritzt.
Der Elektronikschutzkörper (24) ist hier beispielsweise von einem weiteren quaderförmigen, transparenten Schutzkörper (25) umgeben. An seiner den elektrischen Anschlüssen (22) der Leuchtdiode (21) gegenüberliegenden Stirnseite (26) hat der Schutzkörper (25) Sacklochbohrungen (27), in die die Lichtleitkörper (30) eingesetzt sind. Die Stirnseite (26) umfasst hier beispielsweise eine ebene Fläche. Sie kann aber auch z. B. konvex oder konkav gewölbt sein.
Die Lichtleitkörper (30) sind z. B. form- und/oder kraftschlüssig mit dem Elektronikschutzkörper (24) verbunden. Sie können in diesen z. B. eingeklebt sein. Auch eine gemeinsame Herstellung der Lichtquelle (20) und der Lichtleitkörper (30) ist denkbar. So können beispielsweise die Lichtleitkörper (30) integrierter Teil einer Leuchtdiode (21) sein, wobei letztere in einem ein- oder mehrstufigen Verfahren hergestellt wird, vgl. 3.
Die Lichtleitkörper (30) sind flexible, transparente Stäbe. Ihre Länge beträgt ein Vielfaches ihres Durchmessers. Die Länge des einzelnen Lichtleitkörpers (30) ist größer als der Abstand zwischen dem einzelnen Schalter (40) und der Lichtquelle (20), so dass der einzelne Lichtleitkörper (30) z. B. viel Lose hat. Die Lichtleitkörper (30) haben im Ausführungsbeispiel entlang ihrer Länge einen konstanten kreisförmigen Querschnitt. In der Nähe ihrer von der Lichtquelle (20) entfernten Stirnseiten (31) sind sie an den Bedienungsschaltern (40) befestigt. Die Stirnseiten (31) der einzelnen Lichtleitkörper (30) umfassen hier z. B. jeweils eine normal zur neutralen Faser (32) des Lichtleitkörpers (30) orientierte ebene Lichtaustrittsfläche (33). Die Stirnseite (31) kann aber auch eine oder mehrere optische Linse umfassen. Sie kann auch z. B. zwei Lichtaustrittsflächen (33) aufweisen, die zusammen einen Winkel einschließen.
Bei einer Leuchtdiode (21) mit einem integrierten Lichtleitkörper (30), wie sie in der 3 dargestellt ist, kann der Werkstoff des Lichtleitkörpers (30) beispielsweise einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweisen als der Werkstoff, der die elektrischen Anschlüsse (22) und den lichtemittierenden Chip (23) umgibt.
Die Bedienungsschalter (40) umfassen jeweils z. B. ein Schaltergehäuse (41) und eine Schalterwippe (44). Das einzelne Schaltergehäuse (41) ist beispielsweise mittels einer Befestigungsfeder (48) in der Konsole (2) fixiert. Auf der Innenseite des Schaltergehäuses (41) sind beispielsweise Schaltkontakte (49) angeordnet, die mit elektrischen Anschlüssen (42) verbunden sind. Auf einem Bolzen (43) ist die Schalterwippe (44) schwenkbar befestigt, mit der z. B. in den beiden Endlagen die jeweiligen Schaltkontakte (49) verbunden werden.
Die Rückstellung in die Ruhelage erfolgt beispielsweise durch eine hier nicht dargestellte Feder.
Die zum Fahrzeuginnenraum (1) zeigende Oberseite (51) der Schalterwippe (44) hat z. B. zwei Bereiche (52, 53), die einen stumpfen Winkel einschließen. Im hier oben liegenden Bereich (52) der Schalterwippe (44) sind Durchbrüche (45) angeordnet, die das Symbol der Betätigungsfunktion des Schalters (40) ergeben, vgl. 1. Diese Durchbrüche (45) sind z. B. mit einer transparenten Kunststoffscheibe (46) hinterlegt.
Beispielsweise parallel zum oberen Bereich (52) ist an der Innenseite der Schalterwippe (44) eine Halterung (47) angeordnet. In dieser Halterung (47) ist der Lichtleitkörper (30) befestigt. Die Stirnseite (31) des Lichtleitkörpers (30) ist z. B. auf die Durchbrüche (45) ausgerichtet.
Zur Montage der Beleuchtungseinheit (10) wird beispielsweise zunächst die Lichtquelle (20) an einer z. B. gut zugänglichen Stelle im Fahrzeug befestigt. Nach dem Einbau der unbestückten Schalterkonsole (2) werden die Bedienungsschalter (40) elektrisch mit dem Fahrzeug verbunden und die Lichtleitkörper (30) in den Halterungen (47) der Betätigungsschalter (40) z. B. form- und/oder kraftschlüssig befestigt. Hiernach werden die Bedienungsschalter (40) in die Durchbrüche (3) der Schalterkonsole (2) eingesetzt. Die Befestigungsfedern (48) hintergreifen die Konsole (2) und sichern so den Sitz der Bedienungsschalter (40) in der Schalterkonsole (2).
Wird ein Bedienungsschalter (40) demontiert, werden die Befestigungsfedern (48) gelöst. Der Bedienungsschalter (40) wird nun in Richtung des Fahrzeuginnenraums (1) herausgezogen, wobei der Lichtleitkörper (30) gestrafft wird. Hiernach werden die elektrischen Anschlüsse (42) gelöst und der Lichtleitkörper (30) aus der Halterung (47) entnommen.
Soll nur die Lichtquelle (20) ausgewechselt werden, werden beispielsweise die Lichtleitkörper (30) an der Stirnseite (26) der Lichtquelle (20) abgezogen. Nach dem Einsetzen der neuen Lichtquelle (20) werden die Lichtleitkörper (30) wieder in den Schutzkörper (25) eingesetzt.
Beim Betrieb der Beleuchtungseinheit (10) wird Licht aus dem lichtemittierenden Chip (23) emittiert und tritt in die Lichtleitkörper (30) ein. Der Abstand der Lichtleitkörper (30) zum lichtemittierenden Chip (23) beträgt beispielsweise nur wenige Mikrometer. Hierdurch wird ein großer Anteil des vom lichtemittierenden Chip (23) ausgesandten Lichts von den Lichtleitkörpern (30) auf genommen.
In den Lichtleitkörpern (30) schließen die von innen auf die Mantelfläche (34) auftreffenden Lichtstrahlen mit der Normalen im Auftreffpunkt beispielsweise einen Winkel ein, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion an der Übergangsstelle des Werkstoffs des Lichtleitkörpers mit der umgebenden Luft. Das Licht wird an der Mantelfläche (34) vollständig reflektiert und in Richtung der Stirnseite (31) geleitet. An der Stirnseite (31) treten die Lichtstrahlen durch die Lichtaustrittsfläche (33) aus dem Lichtleitkörper (30) aus, ohne gebrochen zu werden. Hat die Stirnseite (31) beispielsweise die Gestalt einer optischen Linse, einer zur neutralen Faser schiefen Ebene oder umfasst sie mehrere Flächenelemente, etc., werden die Lichtstrahlen beim Durchtritt durch die Lichtaustrittsfläche (33) gebrochen.
Die aus dem Lichtleitkörper (30) ausgetretenen Lichtstrahlen treffen auf die Kunststoffscheibe (46), durchdringen diese und strahlen durch die Durchbrüche (45) in den Fahrzeuginnenraum (1).
Wird ein Schalter (40) betätigt, wird die Schalterwippe (44) um den Bolzen (43) geschwenkt. Die Ausrichtung des zugehörigen Lichtleitkörpers (30) zu den Durchbrüchen (45) wird hierbei nicht verändert. Die Beleuchtung des Schalters (40) ist damit unabhängig vom Schaltzustand.
Ist der Lichtleitkörper (30) anstatt an der Schalterwippe (44) am Schaltergehäuse (41) befestigt, kann die Beleuchtungsstärke z. B. abhängig von der Schaltstellung sein. So kann die Beleuchtung z. B. bei einer eingeschalteten Heckscheibenheizung stärker sein als bei einer ausgeschalteten. Weist die Stirnseite (31) des Lichtleitkörpers (30) bei einer derartigen Anordnung mehrere Lichtaustrittsflächen (33) auf, können diese das austretende Licht unterschiedlich brechen oder z. B. unterschiedlich gefärbt sein. So können dann unterschiedliche Stellungen der Bedienungsschalter (40) durch unterschiedliche Farben der beleuchteten Durchbrüche (45) gekennzeichnet werden.
Die Mantelflächen (34) der Lichtleitkörper (30) können auch verspiegelt sein. Auch kann der Querschnitt des Lichtleitkörpers (30) Aufweitungen oder Verengungen aufweisen. Auch Abzweigungen weiterer Lichtleitkörper (30) sind denkbar.
Die Beleuchtungseinheit (10) kann auch zur Beleuchtung einer Fahrzeugkomponente (40) von der Vorderseite, also vom Fahrzeuginnenraum (1) her, eingesetzt werden. So kann z. B. ein Anzeigegerät wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsanzeige oder ein Drehzahlmesser mittels Auflicht beleuchtet werden.
Die Lichtaustrittsflächen (33) können an den Stirnseiten (31) und/oder an den Mantelflächen (34) der Lichtleitkörper (30) angeordnet sein. So kann beispielsweise eine Lichtaustrittsfläche (33) an einer Mantelfläche (34) eine Dauerbeleuchtung eines Schalters (40) sicherstellen, während eine Lichtaustrittsfläche (33) an einer Stirnseite (31) in Abhängigkeit der Schalterstellung in den Fahrzeuginnenraum (1) strahlt.
Weiterhin ist es denkbar, die Beleuchtungseinheit (10) beispielsweise für die Begrenzungsleuchte eines Kraftfahrzeuges einzusetzen. Die Lichtquelle (20) ist dann in einem geschützten Bereich des Fahrzeuginnenraums (1) angeordnet. Der beispielsweise einzige Lichtleitkörper (30) verbindet z. B. die Lichtquelle (10) mit der Außenkante des Außenspiegels, in dem eine Streuscheibe zum Schutz der Stirnseite (31) des Lichtleitkörpers (30) angeordnet ist.
Die Beleuchtungseinheit (10) kann z. B. auch in Haushaltsgeräten eingesetzt werden. So kann beispielsweise bei einer Beleuchtungseinheit in einer Kaffeemaschine die Lichtquelle (20) geschützt von den wasserführenden Teilen angeordnet werden, während die Lichtaustrittsfläche (33) in einem z. B. spritzwassergefährdeten Bereich angeordnet ist. Es besteht dann keine Kurzschlussgefahr. Auch andere Einsatzmöglichkeiten sind denkbar.
Anstatt einer Leuchtdiode (21) kann die Lichtquelle (20) auch eine Halogenbirne, eine Glühlampen, einen Laser, eine SMD-LED, eine Laserdiode, etc. umfassen. Auch der Einsatz mehrerer Lichtquellen (20) ist denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuginnenraum
2: Schalterkonsole
3: Durchbrüche in (2)
10: Beleuchtungseinheit
20: Lichtquelle
21: Leuchtdiode
22: elektrische Anschlüsse
23: lichtemittierender Chip
24: Elektronikschutzkörper
25: Schutzkörper
26: Stirnseite von (25)
27: Sacklochbohrungen
30: Lichtleitkörper
31: Stirnseite
32: neutrale Faser
33: Lichtaustrittsflächen
34: Mantelflächen
40: Fahrzeugkomponenten, Bedienungsschalter
41: Schaltergehäuse
42: elektrische Anschlüsse
43: Bolzen
44: Schalterwippen
45: Durchbrüche
46: Kunststoffscheibe
47: Halterungen
48: Befestigungsfedern
49: Schaltkontakte
51: Oberseiten von (44)
52: obere Bereiche von (51)
53: untere Bereiche von (51)

Claims

Beleuchtungseinheit (10), die mindestens eine Lichtquelle (20) und mindestens einen dieser nachgeschalteten stabförmigen Lichtleitkörper (30) umfasst, wobei jeder Lichtleitkörper (30) mindestens eine Lichtaustrittsfläche (33) umfasst, wobei: – jeder Lichtleitkörper (30) flexibel ist, – die Lichtaustrittsflächen (33) der Beleuchtungseinheit (10) an der Stirnseite (31) und/oder an den Mantelflächen (34) eines jeden Lichtleitkörpers (30) angeordnet sind, – mindestens eine Lichtquelle (20) eine Leuchtdiode (21) umfasst, – die Leuchtdiode (21) aus einem lichtemittierenden Chip (23) und mindestens zwei mit dem lichtemittierenden Chip (23) verbundenen elektrischen Anschlüssen (22) besteht, und – zumindest der lichtemittierende Chip (23) zur Bildung eines Elektronikschutzkörpers mit einer Kunststoffschicht umgossen oder umspritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleitkörper (30) integrierter Teil der Leuchtdiode (21) ist, wobei der Werkstoff des Lichtleitkörpers (30) einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist, als der Werkstoff, der die elektrischen Anschlüsse (22) und den lichtemittierenden Chip (23) umgibt.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen (33) an der Stirnseite (31) eines jeden Lichtleitkörpers (30) angeordnet sind.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleitkörper (30) lösbar an einer zu beleuchtenden Komponente (40) befestigt ist.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Lichtleitkörper (30) umfasst.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen (33) mindestens eine optische Linse umfassen.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des einzelnen Lichtleitkörpers (30) größer ist als der Abstand der Lichtquelle (20) zur beleuchteten Komponente (40).