照明设备及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于对车辆的内部空间中的装饰元件进行后部照明的照明设备，该照明设备具有用于引导在z方向上延伸的光的面状光导，其中，光导具有厚度、背侧、前侧和环绕的窄侧并且在其体积中具有散射颗粒。反射器布置在光导的背侧，并且至少一个光源与光导的窄侧之一光学连接以用于耦入光。此外，照明设备具有表面覆层，所述表面覆层从所述至少一个光源出发在z方向上具有透光率，该透光率以所述至少一个光源的光强度的走向减小的程度增加。表面覆层被施加在载体膜上，并且光导通过材料锁合地后部注塑带有表面覆层的载体膜而构成。面状光导形成由反射器和表面覆层构成的或由反射器和带有表面覆层的载体膜构成的坚固复合结构。

此外，本发明涉及用于制造这种照明设备的方法和后部照明的内部陈设部件。

背景技术

一种用于制造用于对车辆的内部空间中的装饰元件进行后部照明的照明设备的方法包括步骤：提供载体膜，该载体膜在z方向上延伸并且具有允许透光率的表面覆层。将载体膜置入到注塑模具中，使得表面覆层面向注塑模具的接收空间。随后，用含有散射颗粒的塑料对载体膜进行后部注塑，使得制成具有前侧、背侧和环绕的窄侧的面状光导，该面状光导在其体积中含有散射颗粒并且在其前侧上印制表面覆层。移除载体膜，其中，表面覆层留在面状光导的前侧上。在面状光导的背侧上布置反射器，从而形成由带有表面覆层的光导和反射器构成的材料锁合的复合结构。将至少一个光源布置在面状光导的窄侧上，其中，将表面覆层施加到载体膜上，使得在z方向上从所述至少一个光源出发，表面覆层的透光率的走向以至少一个光源的光强度的走向减小的程度增加。

一种用于制造用于对车辆的内部空间中的装饰元件进行后部照明的照明设备的方法包括步骤：提供载体膜，该载体膜在z方向上延伸并且具有允许透光率的表面覆层。将载体膜置入注塑模具中，使得表面覆层背向注塑模具的接收空间。随后，用含有散射颗粒的塑料对载体膜进行后部注塑，从而制成具有前侧、背侧和环绕的窄侧的面状光导，该面状光导在其体积中含有散射颗粒，其中，前侧与载体膜材料锁合地连接。在面状光导的背侧上布置反射器，从而形成由光导、带有表面覆层的载体膜和反射器构成的材料锁合的复合结构。将至少一个光源布置在面状光导的窄侧上，并且将表面覆层施加到载体膜上，使得在z方向上从所述至少一个光源出发，表面覆层的透光率的走向以所述至少一个光源的光强度的走向减少的程度增加。

照明设备安装在车辆的内部装饰件中，以借助面状光导创建环境照明。根据现有技术，光在全反射条件下在光导中传播，使得光从光源直到光耦出保留在光导中并且可以实现均匀的面照明。

为了引起耦入的光在光导中全反射，面状光导由比周围区域光学上更密的介质组成。相邻介质中的折射率小于光导中的折射率，以使光服从全反射条件。其前提是，要么空气间隙围绕光导，要么使用光学更稀疏的介质、即与制造光导的塑料不同的材料。为了使光从光导耦出，需要耦出元件，该耦出元件被布置为使得光在限定的或期望的部位处耦出。

在DE 10 2013 008 433 A1中描述了一种用于照明安装在车辆的内部装饰件中的组件的面状光导。该光导由光学漆层保护，尤其是在担心污染的部位处。此外，光学漆层具有限定的折射率，该折射率必须与光导相匹配，使得其小于构成光导的塑料的折射率。照明设备还包含另外的附加元件，例如耦出元件，其是全反射下光传播所需的。不同的材料成分和附加元件增加了制造耗费。

现有技术中基于全反射的面状光导中的光传导原理的缺点是必须围绕光导向层的附加层，使得传播光的全反射可以在从光学更密的介质到光学更稀疏的介质的过渡处发生。如果使用空气间隙原理，则在现有技术中经常发生不希望的摩擦，因为照明设备在安装在车辆中的状态下会发生运动和振动。摩擦又会产生令人不快的噪音，这些噪音会干扰车辆的乘客。另一个缺点是更高的结构，从而产生附加的重量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种易于制造开头所述类型的照明设备的方法，并提供一种照明设备，该照明设备紧凑地配备有较少的材料统一的构件并且能够在内部空间中实现均匀的面状的背景照明，即使从近处观察，其也不会被发现任何热点。

目的也在于提供一种被后部照明的内部陈设部件。

该目的关于方法利用权利要求1的特征和权利要求2的特征来解决以及关于照明设备利用权利要求11的特征并且关于被后部照明的内部陈设部件利用权利要求16的特征来解决。扩展方案在从属权利要求中列出。

根据权利要求1所述的方法包括以下步骤：

a)提供在z方向上延伸的具有允许透光率的表面覆层的载体膜；

b)将载体膜置入到注塑模具中，使得表面覆层面向所述注塑模具的接收空间；

c)用含有散射颗粒的塑料对载体膜进行后部注塑，使得制成具有前侧、背侧和环绕的窄侧的面状光导，所述面状光导在其体积中含有散射颗粒并且在其前侧上印制表面覆层；

d)移除载体膜，其中，表面覆层留在面状光导的前侧上；

e)在面状光导的背侧上布置反射器，使得形成由带有表面覆层的光导和反射器构成的材料锁合的复合结构；以及

f)在面状光导的窄侧上布置至少一个光源，

其中，将表面覆层施加到载体膜上，使得在z方向上从所述至少一个光源出发，表面覆层的透光率的走向以所述至少一个光源的光强度的走向减小的程度增加。

根据权利要求1将表面覆层施加到载体膜上(该载体膜在注塑成型方法期间通过压力和温度与塑料熔体连接，从而印制在面状光导的前侧上)的优点是：可以移除载体膜，并且照明设备的结构甚至更紧凑。该结构可以在2毫米和5毫米之间。通过形成由带有表面覆层的光导和反射器构成的材料锁合的复合结构，避免了各单个部件，其会相对彼此移动并在车辆内部产生干扰噪音、如嘎吱声。此外，由于各单部件的数量较少，照明设备具有较低的安装高度和较低的重量。

由于光源附近的表面覆层具有0％的透射，从而产生全表面的不透明区域，因此通过表面覆层和反射器避免了光源附近的光输出，因此光首先保留在面状光导中。由于部分透光的表面覆层使透射在z方向上增加，更确切而言与光源的耦入光的强度正好相反，因此向观察者呈现整个面的均匀照明。

由于设有表面覆层，该表面覆层在z方向上从所述至少一个光源出发具有以所述至少一个光源的光强度的走向减小的程度增加的透光率，其优点在于，光导的整个面均匀地射出所述至少一个光源的光。因此，对光的射出强度的感知与在z方向上到光源的距离无关。

根据权利要求2，表面覆层背向注塑模具的接收空间，从而有利地对载体膜进行后部注塑，并且表面覆层面向待照明的内部空间。因此，表面覆层的照明不受载体膜不利影响，并且被更清晰或更清楚地印制。有利地，通过这种靠近表面的布置来印制可能存在的装饰层或织物结构。

根据权利要求2，在照明设备中保留有带有表面覆层的载体膜的优点是：节省方法步骤，并且加速用于制造照明设备的方法。有利地，在光导的前侧上形成保护膜，其根据应用情况而需要并且保护光导不受划痕和类似杂质的影响。

有利地，表面覆层通过光栅印刷方法、特别是通过抖动显示(Dithering)方法施加到载体膜上。由于控制抖动显示方法的软件被预给定所使用的光源的相应输入值，因此产生了与期望走向相对应的表面覆层。在z方向上从所述至少一个光源出发的透光率的走向能够实现均匀照明和避免热点。

由于表面覆层由多个不透明的(平)面元件和透明的(平)面元件形成并且单位面积的填充度由不透明的面元件形成，因此增加了设计表面覆层的透光率的走向的可能性。因此，遵循均匀外观的要求，可以布置同样具有不同光强度的多个光源。

由于透光率的走向是由不同的每单位面积填充度形成的，因此可以在透光率的走向中实现非常精细的分级变化(Abstufung)。因此，产生了精细的透光率梯度，当从近处观察时，该透光率梯度不会被看出所谓的热点，也不会被看出表面覆层的单个颗粒，因为对于观察者来说，仅可看到无级地过渡到彼此的亮度等级。

透光率的走向(曲线/分布)从不透光区域到透光区域形成为，使得不透明面元件在每单位面积的数量和距离方面变化，使得在z方向上的填充度连续减小。有利地，不仅每单位面积的不透明面元件的数量变化，而且不透明面元件彼此的中心距离也变化。因此，各单位面积具有不同的填充度，其产生相应的色调值。产生的在z方向上连续分布的外观能够实现从不透光区域经过部分不透光区域精细过渡到透光区域。不透明面元件的这种看似随机的分布有利地与耦入的光强度相匹配。

有利地，不透明面元件由单一色调、特别是白色形成，使得在白色的不透明面元件处或在由此形成的区域处使光反射回到光导中。

由于不透明面元件具有相同大小，透光率的走向可以非常精细地分级，并且对于观察者来说，从大约30cm的正常观看距离觉察不到面元件的结构大小。

有利地，面状光导的背侧为了制成反射器用与面状光导相同的塑料被从后部注塑，从而在双组份(2K)注塑成型方法中制造出稳定且一体的复合结构。由于这种一体式构造，各单个元件不能相对彼此移动，并且在驾驶期间发生振动或运动时不会对车辆乘员产生噪音干扰。安装也被简化，因为只涉及必须手动操作的一个构件。由此也消除了在诸如反射器和光导的构件彼此间的布置方面出现的公差误差。

面状光导的背侧为了制成反射器用反射颜色涂层具有如下优点：照明设备的结构可以保持得非常低并且重量减轻。

有利地，载体膜也由与面状光导相同的塑料制成。因此，在照明设备中不处理不同的材料。对于要安装的部件使用相同的材料不仅加快制造方法，而且更容易地实现。此外，简化了采购过程并且实现了可持续的回收过程。有益地规定，使用热塑性、透明或半透明塑料、特别是聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为用于塑料的材料。

上述目的关于照明设备也利用权利要求11的特征实现。

由于光导通过对带有表面覆层的载体膜进行材料锁合的后部注塑而构成，并且面状光导形成由反射器和表面覆层构成的或由反射器和带有表面覆层的载体膜构成的坚固复合结构，因此获得了紧凑的设备，其具有与上述关于方法描述的相同的优点。由于提供了一体且紧凑的照明设备，在安装情况下避免了干扰噪音。

在一种有利的实施形式中，光导的厚度从所述至少一个光源出发在z方向上从第一厚度逐渐收缩到第二厚度。由此减少了沿z方向的光损失。

照明设备的优点对应于上述关于方法所述的优点。在从属权利要求中规定了照明设备的进一步有利的实施方案。

附图说明

本发明的进一步细节、特征和优点将参考附图从以下对特别实施例的描述中得出。

在附图中：

图1示出现有技术的面状背景照明的示意图，

图2示出根据本发明的照明设备的一个实施例的示意图，

图3示出一个实施例的分解图，

图4示出图3的侧视图，

图5示出照明设备的正视图，

图6示出图5的截面图，

图7A-7C示出单个视图，

图8A-8C示出一个实施例的单个视图，

图9示出照明设备的示意性侧视图，

图10示出走向图，

图11示出现有技术的印刷，并且

图12示出表面覆层的细节图。

具体实施方式

图1示出如在现有技术中已知的用于对装饰部(例如车辆的内部空间中的门饰板)进行后部照明的照明设备的示意性布置。这种面状背景照明具有光传导层10，光被耦入到该光传导层中，该光在全反射条件下传播。在光传导层10的背侧上，通常布置外壳部分或反射层30和耦出结构，使得光在光输出方向LA上输出到车辆的内部空间。在此，光穿过半透明载体层20，织物结构700和/或装饰物800可以施加在该半透明载体层上。为了使光可以通过全反射在光传导层10中传播，在扁平侧上需要周围介质的不同折射率。通常，在光传导层10的这些侧上分别留有间隙，其利用其中包含的空气具有比光传导层10低的光学折射率，以满足全反射条件。此外，需要耦出颗粒以将光耦出到要照明的内部空间中。这具有如下缺点：由于多部件结构，不存在照明设备的坚固复合结构，并且由于在车辆运动期间的振动可导致令人不快或干扰的噪音。

图2示意性地示出根据本发明的照明设备100，该照明设备具有面状光导200，该面状光导由具有反射器300和表面覆层400或带有表面覆层400的载体膜450的坚固(固定)复合结构构成。光源500的光不是在全反射条件下传播，而是通过布置在光导200的体积中的散射颗粒600传播。可选地，织物结构700和/或装饰层800可以施加在照明设备100的光输出侧LA上。由所述至少一个光源500引起的光耦入发生在具有厚度d的面状光导200的环绕的窄侧230之一上。由于光在内部散射颗粒600处在所有方向上散射，光强度在z方向上减小。布置在背侧210上的反射器300将光向面状光导的前侧220方向反射，从而向光输出方向LA反射。同样，如果该表面覆层400具有不透光区域415，则光从该表面覆层反射回来。光源500可以被配备为单色LED或RGB LED。由于光不在全反射条件下传播，因此在根据本发明的照明设备100中不需要空气间隙。此外，贴靠到面状光导200上的构件(例如反射器300和/或载体膜450)可以由与光导200相同的材料制成，并且因此具有相同的折射率。由此减少了要安装的照明设备的安装高度。在光导200中的光传播的这种形式中，省去了耦出元件，该耦出元件例如因压印各结构而必须包括另外的制造步骤并且导致附加的成本。通过该光传播的类型还产生如下优点：光导200和反射器300可以由相同的材料、例如聚碳酸酯(PC)制成，或者这两种构件都由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)构成。同样，载体膜400可以由相同的塑料材料制成，因为其不用于遵循全反射条件。代替注塑部件，反射器300也可以作为反射色层施加到面状光导200的背侧上，以避免光从背侧输出。有利的是良好的反射色层、特别是白色。

在光经由窄侧230的棱边馈送中，可以设置用于多个光源500的多个耦入点。表面覆层400在z方向上的透射方面对应于光耦入适配。

图3示出了根据本发明的照明设备100的第一实施形式，其示出面状光导200，该面状光导的厚度d作为距离的函数f(z)从所述至少一个光源500出发从第一厚度d

图4示出根据图3的实施例的面状光导200中的光传播。光源500的光在一个窄侧230上进入，在散射颗粒600处漫射地散射，并在z方向上降低光强度。为了防止不希望的光输出到面状光导200的背侧210，反射器300通过双组分注塑成型方法与面状光导的背侧210连接。替代地，反射器300可以构造为反射涂层，其也确保了耦入的光不能从光导200的背侧逸出。在光导200的前侧220上设有表面覆层400，其导致与光强度I的走向相反走向的透光率(透光性)T。随着光强度I逐渐(zunehmend)减小，表面覆层400的透光率T增大。因此，除了光导200在z方向上逐渐收缩之外，还实现了在光输出方向LA上的均匀光输出。

载体膜450的表面覆层400在图5中的正视图中示出。在第一步骤中，通过对载体膜450进行后部注塑来制造面状光导200。为此，将具有表面覆层400的载体膜450置入到注塑模具中，通过真空固定，然后用塑料进行后部注塑。在热和压力下，引入的塑料被与载体膜450焊接以形成面状光导200。在注塑成型过程的第二步骤中，反射器300与面状光导200的背侧210材料锁合地连接。表面覆层400在此可以保留在载体膜450上。在IML(模内贴标)方法之后，具有表面覆层400的载体膜450和光导200与反射器300一起成为一个不可分离的单元，且以这种方式能够永久且精确地放置表面覆层400。因此不会导致表面覆层400脱离、变黄或滑动。

照明设备100的另一个实施例通过如下方式实现，即：在注塑成型期间通过IMD(模内装饰)方法将表面覆层400固定附着地转移或印制到面状光导200的前侧220上并移除载体膜450。由此，照明设备100得到更小的结构并且变得更轻。光源500的光经由面状光导200的棱边馈入并穿过透光区域或穿过表面覆层400的部分透光区域输出。在图6中可以看到穿过照明设备100的截面A-A。

图6示出图5中的截面A-A。图5的表面覆层400的透射在z方向上如同光源500的光强度的降低那样地增加。为此，表面覆层400的不透光区域415和透光区域425通过光栅印刷方法、特别是抖动显示方法构成。穿过照明设备100的截面A-A处于表面覆层400的约50％的局部透光率T处，其中存在相等分布的不透明面元件410和透明面元件420。可选地，织物结构700和/或装饰层800可以施加在表面覆层400上以升级内饰。由此也省去了用于装饰物的附加载体部件，因为面状光导200用作例如用于装饰层800的载体。该层(例如由皮革或纺织品制成)是至少部分透明的。如果在IML(模内贴标)方法中通过对载体膜450进行后部注塑来制造具有包含在塑料中的散射颗粒600的光导200，则具有表面覆层400的载体膜450保留在照明设备100中，如本实施例所示。反射器300被材料锁合地注塑或涂层到光导200的背侧210上。

图7A、7B和7C示出光导200、表面覆层400中的强度走向以及作为发光面900的相互作用的结果。图7A示出耦入的光在面状光导200中的光强度I的强度走向。从光源500出发到面状光导200的相对端，光强度I在z方向上减小。通过光强度I的减小产生不希望的不均匀的面照明。这通过表面覆层400来补偿。表面覆层在z方向上的透光率T的走向在图7B中示出。由于表面覆层400通过根据本发明布置不透明面元件410和透明面元件420来设计，因此产生了非常精细的走向，该走向在不透光区域和透光区域之间具有流动的过渡。各单个面元件410、420是不可看到的，因为这些非常小的元件的布置导致非常精细的梯度。在z方向上的该流动走向在图7B中示意性示出。表面覆层400的透光率T与光强度I的走向相反，光强度I也取决于光源500的数量以及它们的单独功率或光强度。由于表面覆层400相应地布置在面状光导200的前侧220上，即在光输出方向LA上布置，图7C作为结果示出发光面900。该结果是均匀照明，没有热点或单独的不透明面元件可见。车辆的内部空间中的照明在这里被示出为全表面的发光面900。

通过以光栅印刷方法制造的表面覆层400的精细结构梯度导致从在光耦入时最亮的照明部位逐渐地、无级地过渡到不那么强地照明的进一步远离的区域。当对面状光导200后部照明时，即使从例如30cm的正常观看距离观察，也看不到单个颗粒，即使在较小的要照明区域上也看不见，如在图8C中作为符号轮廓所示。

图8A至8C示出另一个实施例。类似于图7A，在图8A中示出光在面状光导200中从光源500在z方向上减小的强度走向。图8B示出表面覆层400，该表面覆层除了两个空隙(此处示例性地构造为圆形几何形状的符号轮廓)外，在全表面上设计为不透光区域415。对于观察者来说，这些空隙应呈现均匀照明。为了使这些发光面900具有均匀的外观，表面覆层400的透光率T恰好在这些空隙处相应地与光强度I的走向相反地设计。在图8C中可见作为均匀照明的发光面900的结果。

通过表面覆层400不仅能够实现约600mm x 200mm的较大面积的均匀照明，而且能够实现被后部照明的符号的轮廓清晰度。

图9和图10示出根据z方向表面覆层400的光强度I的走向与透光率T的反向走向的相互作用。从光源500出发，光通过在散射元件600处散射而在z方向上传播。除了表面覆层400之外，散射颗粒600的数量和布置可以导致光强度在z方向上较慢地降低。如果在面状光导200的体积中较少的散射颗粒600布置在光源500附近，则在z方向上发生如下光传输，该光传输与散射颗粒600沿z方向均匀分布相比在距光源500更大的距离处具有更高的强度。散射颗粒600可以构造为具有小于500nm、优选小于300nm的平均直径的纳米颗粒，特别是使用光散射(LD)元素LD12至LD96。通过使用这些元素作为散射颗粒600，可以附加地避免热点。光在反射器300和表面覆层的不透光区域415处反射并在z方向上继续传导。由于光强度L在z方向上减小，所以在光输出方向LA上的光将被感知为不均匀照明。表面覆层400的透光率T的走向根据在z方向上的光强度I而增加，从而作为结果对于观察者实现均匀照明。该结果由图10中的虚线表示。这清楚地表明，在z方向上的整个延伸上都会出现均匀的照明。

图11示出在具有例如INK-JET颗粒的膜的已知印刷，该颗粒的大小和密度不同，但颗粒的单个中心彼此间的距离保持不变。由此应在光源500附近提供遮光，这避免了热点并增加了在z方向上的透光率。

然而已经表明，图11的颗粒在大约30cm的正常观看距离内被观察者感知为令人不快的干扰。为了连续设计走向，使得观察者不会受到刺激，根据本发明产生梯度，该梯度在光源500附近的不透光区域415和在z方向上离光源更远的透光区域425之间没有突变，见图12。此外，位于这两个区域之间的被称为部分不透光的区域应产生平稳的或连续的透光率T走向。为此，由不透明面元件410和透明面元件420构成的表面覆层400被设计为使得元件的精确计算的随机分布实现连续的走向。该分布的精确计算根据过程参数、如光强度或光源数量借助计算机程序进行。

当对光导的表面进行印刷时，如现有技术中通常那样，存在损坏表面的风险，这将对光输出造成负面影响。不利的是，高工作耗费与此相关联，因为光导必须仔细被处理。这导致缓慢且因此成本密集的制造过程。此外，在印刷时对光导的处理增加了由于划痕而损坏表面且从而废料增加的风险。

在图12中，除了走向之外，还以放大图示出各单独的不透明面元件410和透明面元件420，不透明面元件的布置已根据照明设备100的要求预先确定。其通过光栅印刷方法、特别是通过抖动显示方法施加到载体膜450上。根据本发明的照明设备100的表面覆层400示出在z方向上透光率T增加的走向。由于不透明面元件410的狭窄布置，实现了表面覆层400的非常精细的结构。对于观察者来说，表面覆层400的后部照射中既不会产生分级，也不会产生干扰颗粒或热点。

例如，如果观察图12中的第一部位A(在该第一部位处局部透射为50％)，则不透明面元件410和透明面元件420相同分布在所观察的单位面积上，此处表示为正方形。不透明面元件410和透明面元件420的这种相同分布导致50％的单位面积的填充度，该填充度由不透明面元件410确定。换句话说，表面覆层400的透光率的走向在该部位处由相同数量的每单位面积不透明面元件410和透明面元件420产生。单位面积的填充度在z方向上减小，因为不透明面元件410的数量随着透射分布在z方向上越远地被观察而减小。部位B处的单位面积显示出大约75％的透射，在该透射中所观察的单位面积的不透明面元件410的数量或填充度降低，且因此透明面元件420增加。

不透明面元件410的计算出的随机分布方案也在图12中显示。在z方向上从所述至少一个光源500出发，通过不透明面元件410和透明面元件420的示意性布置来示出表面覆层400的透光率T的走向。单位面积的各种填充值(例如在不透光区域415中填充值为100％)导致从不透光向透光的连续走向。在透光区域425中的填充值是0％，因为没有布置不透明面元件410。肩并肩密集放置的不透明面元件410导致不透光区域415，并且在不透明面元件仅在较大面积上零星散布的部位处导致部分透光的或部分不透光的区域，其处于区域415和425之间。因此，从不透光区域415到透光区域425的走向是可能的，这是由填充度形成的。由于每单位面积的不透明面元件410的数量和距离连续减少，不透光区域415连续地过渡到透光区域425。如果不透明面元件410被设计为具有白色印刷颜色，则附加地产生光返回到面状光导200中的良好的反射。替代地，可以选择与CMYK颜色任意不同的色彩作为印刷颜色，其中，透明面元件420可被视为未印刷的点。

附图标记列表

10 导光层

20 背侧层

30 反射层

100照明设备

200面状光导

210背侧

220前侧

230环绕的窄侧

300反射器

400表面覆层

410不透明面元件

415不透光区域

420透明面元件

425透光区域

450载体膜(带印刷部)

500光源

600散射颗粒

700织物结构

800装饰层

900照明面

I 光强度

T 透光率

LA 光发射方向

z 纵向延伸

d 面状光导的厚度

d

d