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WO2024088849A1 - Fahrzeugscheibe mit lichtquelle und lichtleiterschicht - Google Patents

Fahrzeugscheibe mit lichtquelle und lichtleiterschicht Download PDF

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Publication number
WO2024088849A1
WO2024088849A1 PCT/EP2023/078990 EP2023078990W WO2024088849A1 WO 2024088849 A1 WO2024088849 A1 WO 2024088849A1 EP 2023078990 W EP2023078990 W EP 2023078990W WO 2024088849 A1 WO2024088849 A1 WO 2024088849A1
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WO
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light
layer
vehicle window
light source
light guide
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078990
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Baumann
Robert Pasquarelli
Domenic Duersch
Tom Wieczorek
Original Assignee
Webasto SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
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    • B32B2605/08—Cars
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • B60Q3/60—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects
    • B60Q3/62—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors characterised by optical aspects using light guides

Definitions

  • Vehicle window with light source and light guide layer
  • the invention relates to a vehicle window with the features of the preamble of patent claim 1.
  • Such a vehicle window is known from practice and can be used in particular in the area of a vehicle roof.
  • the vehicle window can form a fixed roof element or a cover element of a roof opening system, by means of which a roof opening can be optionally closed or opened.
  • the known vehicle window comprises a window body which can be curved and is provided with a light guide layer.
  • the light guide layer serves in particular aesthetic aspects within the vehicle and at the same time ensures that the vehicle is illuminated inside.
  • the known vehicle window is provided with a light source whose light can be coupled into the light guide layer. The coupling usually takes place via an edge or (window) edge of the light guide layer.
  • the light guide layer can form the visible surface of the vehicle window that is visible from the vehicle interior, so that when the light source is activated, the light guide layer creates a light element in the vehicle window that can be used to illuminate a vehicle interior.
  • the light guide layer in the known vehicle window has smaller dimensions than the window body, on the inside of which the light guide layer is arranged, so that light emitted by the light source can be coupled in via the edge of the light guide layer.
  • this type of coupling is expensive and requires either a small-sized window or the light source has to be installed in a wet area of the vehicle.
  • the disadvantage of coupling light using a prism or other optical element is that additional components are required and the installation space required may increase compared to lateral light coupling.
  • this technical approach has relatively high requirements for tolerances between the prism and the light source, since the efficiency of the light coupling depends on the relative positioning and/or location of the light source to the prism.
  • one object of the invention is to further develop a vehicle window designed according to the type mentioned in the introduction in such a way that light coupling into a light guide layer and/or light distribution within the light guide layer can be improved and/or optical light losses can be reduced.
  • a vehicle window which comprises a window body arrangement.
  • the window body arrangement comprises a light guide layer, an outer window body which has an outer side facing the vehicle environment, and an inner window body which has an inner side facing the vehicle interior.
  • the vehicle window further comprises at least one light source, the light of which can be coupled into the light guide layer or is coupled in when electromagnetic rays are emitted by the light source.
  • the outer window body is connected to the inner window body by at least one connecting layer.
  • the inner window body forms, for example, the light guide layer.
  • the connecting layer preferably comprises a diffuser layer at least in some areas.
  • the vehicle window is preferably a laminated glass pane and/or a laminated safety glass (VSG).
  • the inner pane body which can have the same dimensions as the outer pane body or can be smaller, is basically made of any material that can be used as a light guide.
  • the inner pane body is made of a material that includes glass and/or polycarbonate and/or another plastic.
  • a connecting layer between the individual pane bodies is preferably made of a material that includes PVB, EVA and/or TPU.
  • the connecting layer can be clear or transparent or also colored.
  • the connecting layer is preferably made of a particularly transparent polyvinyl butyral (PVB) film.
  • the diffuser layer can be arranged on or within the connecting layer, for example.
  • the diffuser layer can also supplement and/or replace the connecting layer in certain areas.
  • the at least one connecting layer is therefore not arranged across the entire surface between the outer pane body and the inner pane body, for example, in order to connect them to one another. but can, for example, be partially and/or sectionally supplemented and/or replaced and/or extended by the diffuser layer.
  • the diffuser layer can be arranged and/or glued, for example, to the outer pane body, in particular on a side opposite the outside, and/or to the inner pane body, in particular on a side opposite the inside.
  • the diffuser layer can be introduced and/or embedded at least sectionally and/or regionally between at least two layers of the at least one connecting layer.
  • the connecting layer is preferably a particularly transparent hot-melt adhesive film, particularly preferably a transparent PVB hot-melt adhesive film, which is already used in existing vehicle windows.
  • the pane body arrangement comprises the outer pane body and the inner pane body, which is connected to the outer pane body via a connecting layer.
  • the inner pane body preferably forms the light guide layer.
  • an additional light guide layer can be applied to the inner pane body, into which the light from the at least one light source can be coupled directly or indirectly.
  • the solution according to the invention has the advantage that by using or introducing or providing the diffuser layer, it is possible to couple light preferably essentially vertically into the light guide layer, particularly preferably by arranging the light source in an edge area of the inside.
  • This makes it possible to use add-on light sources that do not require complex assembly.
  • add-on light sources that do not require complex assembly.
  • top LEDs top in the sense of “above”.
  • an adhesive process such as that required for arranging a prism on the inside of the pane, is therefore not absolutely necessary.
  • such an option for attaching a prism remains in the case according to the invention and can continue to be advantageous in different design concepts.
  • the diffuser layer By providing the diffuser layer, the coupling of light into the light guide layer can be simplified and/or improved, since a higher degree of design freedom for attaching light sources is possible.
  • the diffuser layer can also improve light distribution within the light guide layer compared to the prior art.
  • a further advantage is that the diffusely coupled light causes a particularly random scattering, so that unlike when using a prism to couple light into the light guide layer, no large tolerance and/or positioning requirements have to be met. In this way, the RGB colors of the light source(s) are mixed as evenly as possible according to the invention, without requiring space for correct color reproduction, for example for attaching additional optics.
  • the at least one light source can also be positioned more freely compared to the prior art.
  • the number of light sources used therefore essentially only determines the brightness in the light guide layer, but not primarily the driving mixture. If several light sources are used, the number of light sources required per unit length can be reduced and/or a desired brightness can be set by selecting the number of light sources per unit length along the edge area.
  • the at least one light source can be freely selected according to the invention, so that, for example, standard strips or commercially available LED strips can be selected. This can reduce component costs. Of course, special LED strips with specific color and/or brightness gradients can also be used without any adjustments being necessary in terms of color fastness and light coupling.
  • the diffuser layer is preferably designed to redirect light penetrating from the light source through the inner pane body and/or to scatter it within the diffuser layer.
  • the light scattering enables the coupling of the light, viewed in a main radiation direction of the light source, to be perpendicular to a surface the light guide layer, in particular to the inside.
  • the incoming light rays are then redirected and/or deflected by the diffuser layer so that they can spread within the light guide layer despite the vertical coupling.
  • the diffuser layer preferably acts as an opaque (white or colored) layer.
  • the diffusion properties of the diffuser layer can preferably be manipulated and/or fixed compared to a conventional connecting layer by introducing an additive during production of the diffuser layer.
  • the addition of the additive can be varied depending on the desired diffusivity.
  • the additive can be selected purely, for example, as white PVB material and/or diffuse PVB material, e.g. with white pigment particles.
  • white PVB material e.g. as white PVB material
  • diffuse PVB material e.g. with white pigment particles.
  • a layer that is structured at least in some areas can be produced, which enables a targeted redirection of light in particular.
  • the diffuser layer in particular a diffuser film, can be produced by embossing, for example.
  • the diffuser layer or the diffuser film can be designed as a scattering film and/or as a scattering element and/or as a diffuser element.
  • the diffuser layer can have a carrier film, e.g. made of PET, which can be coated with a UV-curable resin.
  • a resin can, for example, have a corresponding scattering structure.
  • Such a scattering structure has, for example, a surface structure that has a light-scattering effect.
  • Such a surface structure can have a specific optical pattern or be designed with such a pattern.
  • the preferred surface structure can be produced as follows.
  • the preferred surface structure can be produced by nanoimprinting.
  • a UV-curable resin is preferably applied to the surface of a carrier film, e.g. PET.
  • a so-called master mold with an engraved microstructure is used to emboss a reverse specific optical pattern into the resin.
  • the resin is preferably cured simultaneously with UV light.
  • the surface structure preferably forms as a layer on the surface of the carrier film.
  • the resins used to produce the preferred surface structure can be transparent, so that a light-refracting optics.
  • the preferred surface structure can be coated with metals to create preferably structured reflectors
  • a simplified structured diffuser layer is a carrier film, e.g. PET, which is provided with a metal coating, e.g. aluminum.
  • the microstructure is preferably embossed into the film using pressure and/or heat to create the final structure.
  • this alternative method cannot be used to produce very small structures or shapes with sharp edges or high aspect ratios. Nevertheless, the method can be preferred because it is simpler and more cost-effective than nanoimprinting.
  • the diffuser layer is provided at least in an edge region and/or an edge region of the vehicle window.
  • the existing, in particular transparent, connecting layer in the edge region, which serves as the light coupling region is preferably replaced and/or supplemented by the diffuser layer with a very large scattering or a scattering in all spatial directions.
  • the scattering can preferably be specified and/or determined by specifying reflection and/or transmission values in a specific wavelength range and/or with a haze value.
  • the scattering preferably causes a light color within the white color spectrum.
  • the diffuser layer in this region particularly preferably replaces or supplements a PVB film, in particular a conventionally used PVB film, which is preferably used as a connecting layer.
  • light coupling preferably takes place in the edge region and/or the edge region.
  • the at least one light source is therefore preferably also provided in the edge region and/or the edge region.
  • the at least one light source particularly preferably comprises at least one light strip with a plurality of light sources, particularly preferably with a plurality of LEDs.
  • the diffuser layer is formed by a hot-melt adhesive film and/or by a print layer and/or by a structured film and/or comprises a hot-melt adhesive layer and/or a diffuser film.
  • the diffusivity of the hot-melt adhesive layer and/or the diffuser layer is preferably on the material side and/or by adding one or more additives, the diffusivity of a conventional connecting layer is significantly increased.
  • the print layer can comprise a white print and/or a (white) varnish, which is preferably applied to an outside of the inner pane body.
  • the structured film preferably comprises a light incidence reflection of at least 42°.
  • the polymer substrate, with a structured surface can be used as a structured film, for example.
  • the structured surface has, for example, a large number of pyramid-shaped elevations with an inclination of the side surfaces of, for example, at least 30°, in particular at least 60° and a height of up to 300pm.
  • at least one pyramid-shaped elevation can also have an inclination of the side surfaces of more than 75°, in particular more than 80° and a height of at least 150pm.
  • prismatic and/or lens-like structures such as Fresnel lenses, can be formed on the surface of the structured film. Such films are also called “daylight redirecting films”.
  • the carrier substrate can have an adhesive layer on the surface that is opposite the structured surface.
  • the diffuser layer has a diffusivity and/or a reflectivity of at least 90% and/or a light transmission in the visible spectrum of at most 1%.
  • a standard PVB layer for example, has a transmission of > 70% with a haze value of ⁇ 5%.
  • the light source is arranged directly or indirectly on the inside of the inner pane body. This preferably makes it possible to couple light into the light guide layer without redirecting the light using a prism, since the direction of the light coupled in via the inside is carried out by the diffuser layer according to the invention. This means that even if the light is coupled in perpendicular to the inside, a surface-wide and/or uniform light propagation can still be achieved within the light guide layer.
  • the at least one light source used has a predetermined beam angle, which is particularly preferably chosen to be as large as possible. The light radiation starts from the light source in a Light cone whose axis of symmetry corresponds to a main emission direction of the at least one light source.
  • this main emission direction and/or the axis of symmetry preferably extends perpendicular to the inner side, in particular to the edge and/or border area of the inner side.
  • the light source based on the main emission direction of the light source, to be arranged on the inner side of the pane inner body in such a way that light that can be generated by the light source can be coupled essentially perpendicularly into the light guide layer.
  • a light-outcoupling layer in particular with at least one light-outcoupling structure, is arranged and/or provided on a side opposite the inside of the pane inner body and/or between the connecting layer and the pane inner body.
  • the light-outcoupling layer can, for example, be blackened at least in regions or in patterns and at least in regions be transparent, so that the light guided within the light guide layer can only be coupled out or emerge from the light guide layer at predetermined locations.
  • the light-outcoupling layer can, for example, comprise a large number of frits, which can, for example, be printed and/or vapor-deposited.
  • ink and/or varnish for example with scattering particles, can also be applied to a side opposite the inside of the pane inner body and/or between the connecting layer and the pane inner body.
  • the light coupling layer can comprise a print on the light guide layer and/or a prism structure and/or a dot structure and/or a co-extruded scattering material which is arranged on the light guide layer or integrated into it.
  • the pane body arrangement further comprises a light refraction layer, which is preferably provided between the pane outer body and the pane inner body, particularly preferably between the diffuser layer and the pane inner body.
  • the light refraction layer is preferably arranged and/or provided outside the diffuser layer and/or adjacent to the diffuser layer.
  • the light refraction layer is layer between the outer pane body and the diffuser layer and/or between the outer pane body and the light coupling structure.
  • the light refraction layer preferably has a refractive index of at most 1.45.
  • the diffuser layer provided according to the invention is advantageous in many ways, but in some cases cannot generate sufficient brightness within the light guide layer and in particular for the coupled-out light.
  • the connecting layer also comprises the light refraction layer, i.e. a layer with a low refractive index.
  • the light refraction layer can preferably be laminated into the connecting layer and/or sandwiched therein.
  • the preferred combination of light refraction layer and diffuser layer and/or light refraction layer and the at least one connecting layer can increase the luminance within the light guide layer and preferably reduce light losses at the same time.
  • This additional measure can significantly increase the performance, in particular the luminous performance of the vehicle window, compared to the prior art.
  • this additional measure i.e. by providing the light refraction layer, can significantly reduce the number of light sources compared to the prior art and/or compared to a structure without a light refraction layer, without having to accept losses in illuminance and/or light density.
  • the light refraction layer is particularly preferably arranged between the side of the outer pane body opposite the outside and the diffuser layer.
  • the light refraction layer is particularly preferably arranged in a tinted area of the outer pane body.
  • the light refraction layer can be provided as a film and/or as a coating on a film.
  • the light refraction layer can be arranged directly within the diffuser layer and/or within the at least one connecting layer.
  • the light refraction layer can be comprised by the diffuser layer and/or by the at least one connecting layer.
  • the vehicle window comprises a light shielding element which is arranged directly or indirectly in a region of the light source, in particular on the inside of the window inner body.
  • a light shielding element which is arranged directly or indirectly in a region of the light source, in particular on the inside of the window inner body.
  • a coupling element is arranged on the inside of the pane body arrangement, which couples light emitted by the light source into the light guide layer.
  • the coupling element is particularly preferably attached to the side of the pane inner body facing away from the pane outer body, in particular glued to it.
  • the coupling element is a material body that is transparent to the light from the light source.
  • the coupling element can be designed in the form of a strip and/or have a wedge-shaped or trapezoidal cross-section.
  • the coupling element has a concave curvature on the surface associated with the light source. Light from the light source that is not directed perpendicular to the diffuser layer can thus be coupled into the coupling element and coupled from the coupling element into the light guide layer.
  • the coupling element is preferably arranged close to the edge on the inside of the pane body arrangement. Light can then be coupled into the light guide layer of the pane body arrangement via the extension of the coupling element designed in the form of a strip.
  • the coupling element can be designed as an optical prism, for example.
  • the coupling element is preferably made of a material that includes PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PA (polyamide), COC (cycloolefin copolymer) or COP (cycloolefin polymer).
  • a refractive index of the coupling element is in particular adapted to the refractive index of the adjacent optical fiber layer and preferably has a value between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48 and 1.59.
  • a production of the coupling element is preferably carried out using an extrusion process or an injection molding process.
  • the coupling element can be made of resin and/or transparent polyurethane and preferably arranged on the pane body arrangement.
  • the coupling element can be provided with a reflective coating that can comprise metals such as aluminum or silver and can be applied using a vapor deposition or sputtering process.
  • a reflective coating can comprise metals such as aluminum or silver and can be applied using a vapor deposition or sputtering process.
  • an additional deflection structure is arranged between the coupling element and the pane body arrangement in an advantageous embodiment of the vehicle pane according to the invention.
  • the additional deflection structure can change the angle of incidence of the light on the light guide layer by appropriate refraction in order to increase the internal reflection in the light guide layer.
  • the additional deflection structure can comprise a series of asymmetrical prisms that have dimensions in the millimeter range or in the micrometer range and are arranged as a three-dimensional array or in a line, as is the case with a Fresnel lens array, for example.
  • the additional deflection structure can be formed in one piece with the coupling element and can be formed directly during the manufacture of the same, for example in an extrusion process or an injection molding process. It is also conceivable that the additional deflection structure represents a coating of the coupling element, for example in the form of a separate structured film.
  • the coupling element is bonded to the pane body, in particular to the inside, via an adhesive layer.
  • the adhesive layer which preferably has a refractive index between 1.40 and 1.65 and in particular between 1.48 and 1.56, can be made from any optically suitable adhesive.
  • LOCA liquid optically clear adhesive
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • PVB polyvinyl butyral
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the materials selected preferably have refractive indices that minimize refraction of the light rays at the interfaces and optimize the coupling efficiency under ideal angular conditions.
  • the refractive index of a pane inner body made of glass is in particular 1.52, whereas the refractive indices of the preferred coupling element and the preferred adhesive by means of which the coupling element is connected to the pane inner body can vary depending on the material selected. If PMMA is used for the coupling element, the refractive index is 1.49. The adhesive then has a refractive index of 1.52, for example. If a coupling element made of polycarbonate is used, the refractive index is 1.58, for example, whereas the refractive index of the adhesive used is 1.56. If the coupling element is made of COP, its refractive index is 1.52. The adhesive by means of which the coupling element is connected to the glass inner body then preferably also has a value of 1.52.
  • the light source is arranged on a side surface of the coupling element. This allows a location and/or positioning of the light source to be selected, particularly independently of the installation space, depending on the design preference for the vehicle window.
  • the light source is an LED strip.
  • the at least one light source preferably comprises a high-power LED module and/or an LED strip with a plurality of LEDs and/or an LED strip with a plurality of LEDs.
  • the vehicle window comprises a reflector in a region of the light source, which is aligned to reflect light towards the light source and is designed to reflect light into the light guide layer.
  • the reflector comprises, for example, aluminum, which is preferably applied as an adhesive tape.
  • the reflector is preferably arranged between the inner pane body and the light source and particularly preferably on the inside of the pane arrangement.
  • the reflector preferably comprises at least one inlet opening for light.
  • the at least one inlet opening is preferably dimensioned depending on a dimensioning and/or a beam angle of the at least one light source.
  • the at least one inlet opening is preferably designed to allow the light of the at least one light source to penetrate.
  • the remaining, reflective surface of the reflector is preferably designed to reflect the light that is not internally in the light guide layer, so that it is scattered several times within the light guide layer. This can increase the proportion of light that remains within the light guide layer.
  • a reflector layer is arranged on the side of the light guide layer assigned to the interior of the vehicle, opposite the diffuser layer.
  • the reflector layer is preferably arranged on the surface of the light guide layer assigned to the interior.
  • the reflector layer is arranged on the inside of the inner pane body.
  • the reflector layer is arranged between the light guide layer and the inner pane body. The reflector layer is arranged and set up in such a way that it reflects light that is reflected and scattered from the diffuser layer to the reflector layer into the light guide layer. Light that can emerge again on the surface of the light guide layer and/or the inner pane body facing the inside is thus reflected back into the light guide layer. A higher proportion of the light emitted by the light source can thus be coupled into the light guide layer or forwarded there, thus increasing the luminance in the light guide layer.
  • the reflector layer can be arranged by gluing, painting or coating.
  • the reflector layer can have light-reflecting and/or light-scattering properties.
  • the light reflected and/or scattered by the reflector layer is preferably largely reflected to the diffuser layer and there largely scattered back into the light guide layer by means of a scattering effect so that the light undergoes an angle change and is guided into the light guide layer, i.e. the changed angle is sufficient for total reflection.
  • Scattered light from the reflector layer is also directed to the diffuser layer or undergoes an angle change such that this light is passed on in the light guide layer by means of total reflection.
  • the area covered by the diffuser layer is larger than that covered by the reflector layer.
  • the vehicle window comprises an optical element that is arranged between the at least one light source and the light guide layer, wherein the optical element has a light-refracting structure that is designed to direct light emitted by the light source and coupled into the light guide layer into a region of the light guide layer facing away from the edge region of the light guide layer, in particular a central region of the light guide layer.
  • the optical element comprises, for example, a light-refracting optic and/or a light-refracting film that is preferably arranged between the window inner body and the at least one light source and increases the proportion of light that is directed from the at least one light source to the center, in particular the central region of the window body arrangement, viewed in the vehicle width direction.
  • the at least one light source preferably scatters the light at an angle of 120°.
  • the light is thus directed, for example, to the edge of the window arrangement and the center of the light guide layer.
  • the light towards the edge cannot be used for transmission within the light guide layer, so that this proportion must be reduced. For this reason, the use of an optical element is preferred in order to direct the proportion of light towards the centre.
  • the optical element can be, for example, a plastic part that is arranged on the at least one light source. Alternatively or additionally, it can also be a structured film, as already described above.
  • a cover can be arranged on the inside of the disk body arrangement, which conceals the coupling element.
  • the light source and, if applicable, the light guide, by means of which the light is coupled into the coupling element can also be located behind the cover.
  • the housing can be glued to the disk body arrangement.
  • the vehicle window according to the invention can in principle be arranged at any location on a motor vehicle, in particular on a vehicle roof, and can be designed for different purposes.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a vehicle roof with a vehicle window according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic section through the vehicle window according to a first embodiment
  • Figure 3 shows a schematic section through the vehicle window according to a second embodiment
  • Figure 4 shows a schematic section through the vehicle window according to a third embodiment
  • Figure 5 is a schematic view of a vehicle interior onto an embodiment of a vehicle window
  • Figure 6 shows a schematic section through the vehicle window according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 shows a schematic section through the vehicle window according to a fifth embodiment.
  • Figure 1 shows a vehicle roof 10 of a motor vehicle that is otherwise not shown in detail.
  • the vehicle roof 10 is a panoramic roof that has an adjustable cover element 12 and a fixed roof element 14 that is firmly or immovably connected to the vehicle body.
  • Both the cover element 12 and the fixed roof element 14 each comprise a vehicle window 15.
  • the vehicle window 15 is in the present case designed as laminated safety glass (VSG), which is provided with an ambient light functionality.
  • VSG laminated safety glass
  • the structure of the cover element 12 corresponds to that of the fixed roof element 14.
  • Such a structure of the vehicle window 15 is shown in more detail in two different, exemplary versions in Figures 2 to 4.
  • the outer window body 16 is formed from a curved glass plate, which is made, for example, from a colored soda-lime glass. It is also conceivable to form the outer window body 16 from a plastic element, for example a polycarbonate element.
  • the inner window body 18 can also be made from an inorganic glass, such as a soda-lime glass, or a polymer, for example a polycarbonate.
  • the inner window body 18 in the present context forms a light guide layer 19, in the volume of which coupled-in light spreads.
  • the outer pane body 16 and the inner pane body 18 are connected to one another via at least one lamination layer or connecting layer 20, which can be made of a material such as PVB, EVA or TPU.
  • the connecting layer 20 can be clear or fully transparent or colored.
  • the connecting layer 20 has a thickness of less than one millimeter, but can also have a different thickness. In the case of Figure 3, several connecting layers 20 are provided.
  • the pane body arrangement 13 is provided on both sides with a lighting device 22 relative to a vertical roof longitudinal center plane, by means of which the ambient light functionality is realized.
  • the lighting devices 22 each extend in a vehicle longitudinal direction x (see Figure 1) and are arranged on the respective lateral edge of the cover element 12 or the fixed roof element 14.
  • the lighting devices 22 are arranged, for example, directly on the inner side 23 of the pane body arrangement 13 and, for example, glued to the inner side 23 and/or arranged indirectly on, in particular at a distance from, the inner side 23, see Figures 2 and 3.
  • the lighting devices 22 each comprise at least one light source 24, which comprises an LED arrangement, in particular an LED bar and/or an LED strip.
  • the at least one light source 24 can be arranged, for example, on an end face of a light guide (not shown in detail), which is formed from a rod or a cord and comprises, for example, a PMMA material and/or a polycarbonate material.
  • the lighting devices 22 can comprise a particularly strip-like coupling element 28, which extends, for example, over the length of the respective lighting device 22 and in this case has a wedge-shaped or triangular cross-section (see Fig. 4).
  • the coupling elements 28 thus each form a prismatic body. This is preferably made from a plastic material using an extrusion process or an injection molding process, wherein PMMA, PC, PA, COC and/or COP in particular can be used as materials, the refractive indices of which are between 1.48 and 1.59.
  • the coupling element 28 can be fixed to the pane body arrangement 13, for example, via an adhesive layer.
  • the window body arrangement 13 and/or the connecting layer 20 comprise/comprise a diffuser layer 32 at least in some areas.
  • the diffuser layer 32 is provided at least in an edge region 33 and/or an edge region of the vehicle window 15, see Figures 2 to 4.
  • the diffuser layer 32 is formed by a hot-melt adhesive film and has a diffusivity of at least 90% and/or a light transmission of at most 1%.
  • the light source 24 can be arranged on the window body arrangement 13 or the vehicle window 15 in such a way that the main radiation direction 30 is aligned in particular substantially perpendicularly or perpendicularly to the inner side 23.
  • the main radiation direction 30 preferably extends perpendicularly to the vehicle longitudinal direction x.
  • a light-outcoupling layer 34 in particular with at least one light-outcoupling structure, is arranged on a side opposite the inner side 23 of the pane inner body 18 and/or between the connecting layer 20 and the pane inner body 18.
  • the light-outcoupling layer 34 is printed onto the pane inner body 18.
  • the light-outcoupling layer 34 can lie as a light-outcoupling structure on the outer side opposite the inner side 23 of the pane inner body 18 or be arranged on this, wherein the light-outcoupling layer 34 is preferably embedded in the hot-melt adhesive film 20 or is enclosed by it.
  • the pane body arrangement 13 further comprises a light refraction layer 36, which is preferably provided between the pane outer body 16 and the pane inner body 18, particularly preferably between at least part of the connecting layer 20 and/or the diffuser layer 32 and the pane inner body 18.
  • the light refraction layer 36 is sandwiched in some areas between two connecting layers 20 and in some areas between one of the connecting layers 20 and the diffuser layer 32.
  • the connecting layer 20, which is connected to the pane outer body 16, is continuous.
  • the connecting layer 20, which is connected to the pane inner body 18, is arranged on the pane in some areas and is separated in the edge area 33 of the pane body arrangement 13 by the diffuser layer 32.
  • the light refraction layer 36 has a refractive index of at most 1.45.
  • the vehicle window 15 comprises an optional light shielding element 38, which is arranged in an area of the light source 24 on the inside 23 of the window inner body 18.
  • a strip of the diffuser layer 32 is provided on the right-hand side.
  • the light shielding element 38 is, for example, a completely opaque, for example black shield against scattered light and serves as a cover.
  • the light coupling layer 34 within the area 23 is, for example, a white print.
  • Figures 2 to 4 show an exemplary light path 40 starting from the at least one light source 24.
  • a large number of different light paths 40 run within the light guide layer 19.
  • a reflector layer 42 is arranged opposite the diffuser layer 32 on the inner side 23 of the inner pane body 18 or the light guide layer 19 in the region of the diffuser layer 32.
  • the reflector layer 42 can preferably be designed as an adhesive layer, in particular as an adhesive tape.
  • the reflector layer 42 is designed to reflect light and/or scatter light towards the inner pane body 18 or the light guide layer 19.
  • the reflector layer 42 is arranged such that light which is reflected out of the inner pane body 18 or the light guide layer 19 is reflected or scattered back into the inner pane body 18 or into the light guide layer 19.
  • the reflector layer 42 has a recess 44 in the region of the light source or of a possibly present light coupling element, so that light from the light source or the light coupling element is coupled into the pane inner body 18 or into the light guide layer 19.
  • the embodiment shown in Figure 7 is basically based on the embodiment shown in Figure 2, wherein the diffuser layer 32 is designed as a particularly partially limited printing layer on the connecting layer 20 or the hot melt adhesive. layer is printed on.
  • the connecting layer 20 preferably extends with a constant thickness between the outer pane body 16 and the inner pane body 18.
  • the connecting layer 20 therefore preferably does not adjoin the diffuser layer 32, in contrast to Figure 2, but is arranged continuously between the outer pane body 16 and the inner pane body 18.

Landscapes

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  • Arrangements Of Lighting Devices For Vehicle Interiors, Mounting And Supporting Thereof, Circuits Therefore (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einer Lichtleiterschicht, mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat, und umfassend eine Lichtquelle (24), deren Licht in die Lichtleiterschicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch mindestens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) angebunden ist. Die Verbindungsschicht (20) und/oder die Scheibenkörperanordnung (13) umfasst/umfassen zumindest bereichsweise eine Diffusorschicht (32).

Description

Fahrzeugscheibe mit Lichtquelle und Lichtleiterschicht
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
Eine derartige Fahrzeugscheibe ist aus der Praxis bekannt und insbesondere im Bereich eines Fahrzeugdachs einsetzbar. Die Fahrzeugscheibe kann hier ein Festdachelement oder auch ein Deckelelement eines Dachöffnungssystems ausbilden, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geschlossen oder freigegeben werden kann. Die bekannte Fahrzeugscheibe umfasst einen Scheibenkörper, der gewölbt ausgebildet sein kann und mit einer Lichtleiter schicht versehen ist. Die Li chtl ei ter schicht bedient insbesondere ästhetische Aspekte innerhalb des Fahrzeuges und sorgt zugleich für eine Fahrzeuginnenbeleuchtung. Des Weiteren ist bei der bekannten Fahrzeugscheibe eine Lichtquelle vorgesehen, deren Licht in die Lichtleiter schicht einkoppelbar ist. Die Einkopplung erfolgt zumeist über einen Rand bzw. eine (Scheiben-)Kante der Lichtleiterschicht. Die Lichtleiterschicht kann die vom Fahrzeuginnenraum sichtbare Sichtfläche der Fahrzeugscheibe bilden, so dass durch die Lichtleiterschicht bei aktivierter Lichtquelle ein Leuchtelement der Fahrzeugscheibe realisiert ist, durch das ggf. ein Fahrzeuginnenraum ausleuchtbar ist. Die Li chtl ei ter schicht hat bei der bekannten Fahrzeugscheibe kleinere Abmessungen als der Scheibenkörper, an dessen Innenseite die Lichtleiterschicht angeordnet ist, damit über den Rand der Lichtleiterschicht von der Lichtquelle abgegebenes Licht einkoppelbar ist. Diese Art der Einkopplung ist allerdings kostspielig und benötigt entweder eine klein dimensionierte Scheibe oder erfordert eine Anbringung der Lichtquelle in einem Nassbereich des Fahrzeuges.
Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Licht einer Lichtquelle unter Verwendung eines Prismas oder eines sonstigen optischen Elements in die Lichtleiterschicht einzukoppeln. Die Verwendung eines Prismas oder eines optischen Elements ermöglicht eine freiere Auswahl bei der Platzierung der Lichtquelle, da diese dann nicht mehr unmittelbar im Randbereich der Lichtleiterschicht angeordnet sein muss. Diese Designfreiheit hat den Vorteil, dass dadurch die Lichtquelle, anders als bei der Anordnung unmittelbar im Kantenbereich der Lichtleiterschicht, nicht mehr in dem Nassbereich angeordnet ist, sondern auch in einem Trockenbereich, der vor Feuchtigkeit geschützt ist, vorgesehen sein kann. Hierdurch kann auf Dichtungen und/oder einen Nässeschutz verzichtet werden. Beispielsweise ist es durch den Einsatz eines Prismas, das beispielsweise auf einer Innenseite einer innenliegenden Lichtleiterschicht aufgebracht ist, möglich, eine Lichtquelle seitlich unterhalb des Kantenbereiches der Lichtleiterschicht, insbesondere versetzt zu dem Kantenbereich, anzuordnen.
Je nach Anwendungssituation nachteilig bei der Einkopplung von Licht unter Verwendung eines Prismas oder eines sonstigen optischen Elements ist, dass zusätzliche Bauteile benötigt sind und ggf. ein Bauraumbedarf gegenüber einer seitlichen Lichteinkopplung zunimmt. Zudem hat dieser technische Ansatz relativ hohe Anforderungen an Toleranzen zwischen dem Prisma und der Lichtquelle, da eine Effizienz der Lichteinkopplung von der relativen Positionierung und/oder Lage von der Lichtquelle zu dem Prisma abhängig ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist aufgrund des vorstehend Genannten darin zu sehen, eine gemäß der einleitend genannten Gattung ausgebildete Fahrzeugscheibe derart weiterzuentwickeln, dass eine Lichteinkopplung in eine Lichtleiterschicht und/oder eine Lichtverteilung innerhalb der Lichtleiterschicht verbessert und/oder optische Lichtverluste reduziert werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Fahrzeugscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass die zu der Fahrzeugscheibe gemachten Ausführungen sich in äquivalenter Weise auf das erfindungsgemäße Fahrzeug beziehen, ohne für dieses redundant genannt zu werden. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
Gemäß der Erfindung wird eine Fahrzeugscheibe vorgeschlagen, die eine Scheibenkörperanordnung umfasst. Die Scheibenkörperanordnung umfasst eine Lichtleiterschicht, einen Scheibenaußenkörper, der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite hat, und einen Scheibeninnenkörper, der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite hat. Die Fahrzeugscheibe umfasst ferner mindestens eine Lichtquelle, deren Licht in die Li chtl ei ter schicht einkoppelbar ist bzw. eingekoppelt wird, wenn durch die Lichtquelle elektromagnetische Strahlen emittiert werden. Der Scheibenaußenkörper ist durch mindestens eine Verbindungsschicht an den Scheibeninnenkörper angebunden. Der Scheibeninnenkörper bildet beispielsweise die Lichtleiterschicht. Die Verbindungsschicht umfasst vorzugsweise zumindest bereichsweise eine Diffusorschicht. Bei der Fahrzeugscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Verbundglasscheibe und/oder um ein Verbundsicherheitsglas (VSG).
Der Scheibeninnenkörper, der die gleichen Abmessungen wie der Scheibenaußenkörper haben kann oder auch kleiner ausgebildet sein kann, ist grundsätzlich aus einem beliebigen als Lichtleiter nutzbaren Werkstoff gefertigt. Beispielsweise ist der Scheibeninnenkörper aus einem Werkstoff gefertigt, der Glas und/oder Polycarbonat und/oder einen sonstigen Kunststoff umfasst. Bei einer als Verbundsicherheitsglas ausgebildeten Scheibenkörperanordnung ist eine Verbindungsschicht zwischen den einzelnen Scheibenkörpern vorzugsweise aus einem Werkstoff gebildet, der PVB, EVA und/oder TPU umfasst. Die Verbindungsschicht kann klar bzw. transparent oder auch gefärbt sein.
Vorzugsweise ist die Verbindungsschicht aus einer insbesondere transparenten Polyvi- nylbutyral-(PVB)-Folie. Die Diffusorschicht kann beispielsweise an der oder innerhalb der Verbindungsschicht angeordnet sein. Die Diffusorschicht kann die Verbindungsschicht auch bereichsweise ergänzen und/oder ersetzen. Die mindestens eine Verbindungsschicht ist also beispielsweise nicht flächendeckend zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper angeordnet, um diese miteinander zu verbin- den, sondern kann beispielsweise partiell und/oder abschnittsweise durch die Diffusorschicht ergänzt und/oder ersetzt und/oder erweitert sein. Alternativ oder ergänzend kann die Diffusorschicht beispielsweise an dem Scheibenaußenkörper, insbesondere an einer der Außenseite gegenüberliegenden Seite, und/oder an dem Scheibeninnenkörper, insbesondere an einer der Innenseite gegenüberliegenden Seite angeordnet und/oder verklebt sein. Alternativ oder ergänzend kann die Diffusorschicht zumindest abschnittsweise und/oder bereichsweise zwischen mindestens zwei Schichten der mindestens einen Verbindungsschicht eingebracht und/oder eingebettet sein. Die Verbindungssicht ist vorzugsweise eine insbesondere transparente Schmelzklebefolie, besonders bevorzugt eine transparente PVB-Schmelzklebefolie, die bereits bei bestehenden Fahrzeugscheiben eingesetzt ist. Insbesondere bei einem Verbundsicherheitsglas umfasst die Scheibenkörperanordnung den Scheibenaußenkörper und den Scheibeninnenkörper, der über eine Verbindungsschicht an den Scheibenaußenkörper angebunden ist. Vorzugsweise bildet der Scheibeninnenkörper die Lichtleiterschicht. Alternativ kann an dem Scheibeninnenkörper eine zusätzliche Lichtleiter schicht aufgebracht sein, in welche das Licht der mindestens einen Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar einkoppelbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst den Vorteil, dass es durch die Verwendung bzw. durch die Einbringung bzw. durch das Vorsehen der Diffusorschicht möglich ist, Licht vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht in die Lichtleiter schicht, besonders bevorzugt durch eine Anordnung der Lichtquelle in einem randseitigen Bereich der Innenseite, einzukoppeln. Hierdurch können Aufsatz-Lichtquellen eingesetzt werden, die keiner aufwendigen Montage bedürfen. Es ist beispielsweise die Verwendung von Top-LEDs (Top im Sinne von „oben“) möglich. Anders als im Stand der Technik ist somit ein Klebeprozess, wie er für die Anordnung eines Prismas auf der Innenseite der Scheibe notwendig ist, nicht unbedingt benötigt. Eine derartige Option zur Anbringung eines Prismas verbleibt allerdings auch im erfindungsgemäßen Fall weiterhin und kann in unterschiedlichen Designkonzepten weiterhin vorteilhaft sein. Durch das Vorsehen der Diffusorschicht kann die Lichteinkopplung in die Lichtleiter schicht vereinfacht und/oder verbessert werden, da ein höherer Designfreiheitsgrad für eine Anbringung von Lichtquellen ermöglicht ist. Ebenfalls kann durch die Diffusorschicht eine Lichtverteilung innerhalb der Lichtleiterschicht gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das diffus eingekoppelte Licht eine insbesondere zufällige Streuung hervorgerufen ist, so dass anders als bei einer Verwendung eines Prismas zur Lichteinkopplung in die Lichtleiterschicht keine großen Toleranz- und/oder Positionierungsanforderungen eingehalten werden müssen. Derart wird erfindungsgemäß eine möglichst gleichmäßige Farbdurchmischung der RGB- Farben der Lichtquelle(n) erreicht, ohne dass Fläche zur korrekten Farbwiedergabe benötigt ist, beispielsweise für das Anbringen weiterer Optiken. Auch kann die mindestens eine Lichtquelle im Vergleich zum Stand der Technik freier positioniert werden. Die Anzahl der verwendeten Lichtquellen bestimmt somit im Wesentlichen nur noch die Helligkeit in der Lichtleiter schicht, jedoch nicht vorrangig die Fahrmischung. Falls mehrere Lichtquellen verwendet werden, kann so die Anzahl der benötigten Lichtquellen pro Längeneinheit reduziert werden und/oder über die Auswahl der Anzahl der Lichtquellen pro Längeneinheit entlang des Randbereiches eine gewünschte Helligkeit eingestellt werden. Die mindestens eine Lichtquelle kann erfindungsgemäß frei gewählt werden, so dass beispielsweise Standard- Streifen bzw. handelsübliche LED-Streifen ausgewählt werden können. Hierdurch können die Bauteilkosten reduziert werden. Selbstverständlich können auch spezielle LED-Streifen mit bestimmten Färb- und/ oder Helligkeitsverlauf eingesetzt werden, ohne dass hinsichtlich Farbechtheit und Lichteinkopplung Anpassungen notwendig sind.
Aufgrund der nahezu senkrechten Einkopplung von Licht von der Lichtquelle in den Lichtleiter, vorzugsweise von Licht in einem Winkel von zwischen 60° und 120° insbesondere zwischen 70° und 110° zur Innenseite der Lichtleiter schicht ist erfin- dungsgemäß nicht mehr zwingend erforderlich, eine Beschichtung an der Innenseite des Lichtleiters zu entfernen, um eine Reflektion, Verringerung der Helligkeit und/oder Intensität und/oder eine spektrale Aufteilung des Lichts von der Lichtquelle durch die Beschichtung zu verhindern. Selbstverständlich ist der Schritt des Entfernens bspw. ein Decoating aber optional immer noch möglich.
Die Diffusorschicht ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein von der Lichtquelle durch den Scheibeninnenkörper eindringendes Licht umzurichten und/oder innerhalb der Diffusorschicht zu streuen. Durch die Lichtstreuung kann die Einkopplung des Lichts, in einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle betrachtet, senkrecht zu einer Oberfläche der Lichtleiterschicht, insbesondere zu der Innenseite erfolgen. Die eintretenden Lichtstrahlen werden dann durch die Diffusorschicht umgerichtet und/oder umgelenkt, so dass sich diese trotz der senkrechten Einkopplung innerhalb der Lichtleiterschicht ausbreiten können. Die Diffusorschicht wirkt vorzugsweise als eine opake (Weiß- oder Farb-)Schicht. Die Diffusionseigenschaften der Diffusorschicht können vorzugsweise gegenüber einer herkömmlichen Verbindungsschicht durch das Einbringen eines Additivs bei der Herstellung der Diffusorschicht manipuliert und/oder festgelegt sein. Je nach gewünschter Diffusität kann eine Hinzugabe des Additivs variiert werden. Als Additiv kann rein beispielsweise als Weiß-PVB-Material und/oder Diffus-PVB- Material, bspw. mit weißen Pigmentpartikeln, gewählt sein. Es kann beispielsweise zur Manipulation der Diffusität eine zumindest bereichsweise strukturierte Schicht hergestellt werden, durch die eine insbesondere gezielte Umrichtung von Licht ermöglicht ist.
Die Diffusorschicht, insbesondere eine Diffusorfolie, kann beispielswiese mittels Prägen hergestellt sein. Die Diffusorschicht bzw. die Diffusorfolie kann als eine Streufolie und/oder als ein Streuelement und/oder als ein Diffusorelement ausgebildet sein. Die Diffusorschicht kann eine Trägerfolie, bspw. aus PET, aufweisen, die mit einem UV-härtbarem Harz beschichtet sein kann. Ein solches Harz kann beispielsweise eine entsprechende Streustrukur aufweisen. Eine derartige Streustruktur weist beispielsweise eine Oberflächenstruktur auf, die eine lichtstreuend Wirkweise hat. Eine derartige Oberflächenstruktur kann ein spezifisches optisches Muster aufweisen bzw. mit einem solchen Muster ausgebildet sein.
Eine Herstellung der bevorzugten Oberflächenstruktur kann wie folgt erfolgen. Beispielsweise kann die bevorzugte Oberflächenstruktur durch Nanoimprinting hergestellt sein. Dabei wird vorzugsweise ein UV-härtbares Harz auf die Oberfläche einer Trägerfolie, z. B. PET, aufgetragen. Ferner wird eine sogenannte Mutterform (Master Mold) mit einer eingravierten Mikrostruktur verwendet, um ein umgekehrtes spezifisches, optisches Muster in das Harz zu prägen. Dabei wird das Harz vorzugsweise gleichzeitig mit UV-Licht ausgehärtet. Die Oberflächenstruktur bildet sich vorzugsweise als Schicht auf der Oberfläche der Trägerfolie. Die für die Herstellung der bevorzugten Oberflächenstruktur verwendeten Harze können transparent sein, so dass eine lichtbrechende Optik entsteht. Die bevorzugte Oberflächenstruktur kann mit Metallen beschichtet werden, um so vorzugsweise strukturierte Reflektoren zu erzeugen
Ein weiteres Beispiel für eine vereinfachte strukturierte Diffusorschicht ist eine Trägerfolie, z. B. PET, die mit einer Metallbeschichtung, z. B. Aluminium, versehen ist. Die Mikrostruktur wird vorzugsweise mittels Druck und/oder Hitze in die Folie geprägt (Embossing), um die endgültige Struktur zu erzeugen. Mit dieser alternativen Methode lassen sich zwar, anders als beim Nanoimprinting, keine sehr kleinen Strukturen oder Formen mit scharfen Kanten oder hohen Seitenverhältnissen herstellen. Dennoch kann die Methode bevorzugt sein, da sie gegenüber dem Nanoimprinting einfacher und kostengünstiger ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Diffusorschicht zumindest in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe vorgesehen. Mit anderen Worten wird vorzugsweise die bestehende, insbesondere transparente Verbindungsschicht in dem Kantenbereich, der als Lichteinkopplungsbereich dient, durch die Diffusorschicht mit einer sehr großen Streuung bzw. einer Streuung in sämtliche Raumrichtungen ersetzt und/oder ergänzt. Die Streuung kann vorzugsweise durch die Angabe von Reflexions- und/oder Transmissionswerten in einem bestimmten Wellenlangebereich und/oder mit einem Haze-Wert angegeben und/oder bestimmt sein. Die Streuung verursacht vorzugsweise eine Lichtfarbe innerhalb des weißen Farbspektrums. Besonders bevorzugt ersetzt oder ergänzt die Diffusorschicht in diesem Bereich eine insbesondere herkömmlich verwendete PVB-Folie, die bevorzugt als Verbindungsschicht eingesetzt wird. Eine Lichteinkopplung findet erfindungsgemäß vorzugsweise in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich statt. Somit ist die mindestens eine Lichtquelle vorzugsweise ebenfalls in dem Randbereich und/oder dem Kantenbereich vorgesehen. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens einen Lichtstreifen mit einer Vielzahl von Lichtquellen, besonders bevorzugt mit einer Vielzahl von LEDs.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Diffusorschicht durch eine Schmelzklebefolie und/oder durch eine Druckschicht und/oder durch eine strukturierte Folie ausgebildet und/oder umfasst eine Schmelzklebeschicht und/oder eine Diffusorfolie. Die Diffusität der Schmelzklebeschicht und/oder der Diffusorschicht ist vorzugsweise materialseitig und/oder durch Hinzugabe eines oder mehrerer Additive gegenüber einer Diffusität einer herkömmlichen Verbindungsschicht deutlich erhöht. Die Druckschicht kann einen Weiß-Druck und/oder einen (Weiß-) Lack umfassen, der vorzugsweise auf eine Außenseite des Scheibeninnenkörpers aufgebracht ist. Die strukturierte Folie umfasst vorzugsweise eine Lichteinfallreflexion von mindestens 42°. Als strukturierte Folie kann beispielsweise eine Folie verwendet werden, die ein Träger Substrat, bspw. Polymersubstrat, mit strukturierter Oberfläche umfasst. Die strukturierte Oberfläche weist beispielsweise eine Vielzahl an pyramidenförmige Erhebungen mit einer Neigung der Seitenflächen von beispielsweise wenigstens 30°, insbesondere wenigstens 60° und eine Höhe bis zu 300pm auf. In weiteren Beispielen kann wenigstens eine pyramidenförmige Erhebung auch eine Neigung der Seitenflächen von mehr als 75°, insbesondere mehr als 80° und eine Höhe von wenigstens 150pm aufweisen. Alternativ und/ oder zusätzlich zu den pyramidenförmigen Erhebungen können prismatische und/ oder linsenartige Strukturen, wie Fresnel-Linsen, an der Oberfläche der strukturieren Folie ausgebildet sein. Derartige Folien werden auch als „Daylight Redirecting Films“ bezeichnet. Das Trägersubstrat kann eine Klebeschicht an der Oberfläche aufweisen, welche der strukturierten Oberfläche gegenüberliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Diffusorschicht eine Diffusität und/oder eine Reflexivität von mindestens 90 % und/oder eine Lichttransmission im sichtbaren Spektrum von höchstens 1 %. Eine Standard-PVB- Schicht hat beispielsweise eine Transmission von > 70% bei einem Haze-Wert von < 5%.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet. Hierdurch ist es vorzugsweise möglich, eine Lichteinkopplung in die Lichtleiter schicht ohne eine Lichtumlenkung mittels eines Prismas zu ermöglichen, da die Umrichtung des über die Innenseite eingekoppelten Lichts durch die erfindungsgemäße Diffusorschicht erfolgt. Dadurch kann auch bei einer senkrecht zu der Innenseite erfolgenden Lichteinkopplung weiterhin eine flächenmäßige und/oder gleichmäßige Lichtausbreitung innerhalb der Lichtleiterschicht erreicht werden. Es versteht sich, dass die verwendete mindestens eine Lichtquelle einen vorbestimmten Ab strahl winkel umfasst, der besonders bevorzugt möglichst groß gewählt ist. Die Li chtab Strahlung erfolgt ausgehend von der Lichtquelle in einem Lichtkegel, dessen Symmetrieachse einer Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Lichtquelle entspricht. Diese Hauptabstrahlrichtung und/oder die Symmetrieachse erstreckt sich erfindungsgemäß also vorzugsweise senkrecht zu der Innenseite, insbesondere zu dem Rand- und/oder Kantenbereich der Innenseite. Mit anderen Worten ist es in einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Lichtquelle, bezogen auf die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle, derart an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet ist, dass durch die Lichtquelle erzeugbares Licht im Wesentlichen senkrecht in die Lichtleiterschicht einkoppelbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an einer der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht und dem Scheibeninnenkörper eine Lichtauskopplungsschicht, insbesondere mit mindestens einer Lichtauskopplungsstruktur, angeordnet und/oder vorgesehen. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise zumindest bereichsweise oder musterweise geschwärzt und zumindest bereichsweise durchlässig sein, so dass das innerhalb der Lichtleiterschicht geleitete Licht nur an vorbestimmten Stellen aus der Lichtleiter schicht ausgekoppelt werden kann bzw. austreten kann. Die Lichtauskopplungsschicht kann beispielsweise eine Vielzahl von Fritten umfassen, die beispielsweise aufgedruckt und/oder aufgedampft sein können. Alternativ oder ergänzend zu Fritten kann auch Tinte und/oder Lack, beispielsweise mit Streupartikeln an einer der Innenseite des Scheibeninnenkörpers gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht und dem Scheibeninnenkörper aufgebracht sein. Hierdurch ist eine individuelle Mustergebung ermöglicht. Die Lichtauskopplungsschicht kann eine Bedruckung der Lichtleiterschicht und/oder eine Prismastruktur und/oder eine Punktstruktur und/oder ein koextrudiertes Streumaterial umfassen, die bzw. das an der Li chtl ei ter schicht angeordnet oder in dieser integriert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scheibenkörperanordnung ferner eine Lichtbrechungsschicht, die vorzugsweise zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper, besonders bevorzug zwischen der Diffusorschicht und dem Scheibeninnenkörper vorgesehen ist. Die Lichtbrechungsschicht ist vorzugsweise außerhalb der Diffusorschicht und/oder angrenzend an die Diffusorschicht angeordnet und/oder vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Lichtbrechungs- schicht zwischen Scheibenaußenkörper und Diffusorschicht und/oder zwischen Scheibenaußenkörper und Lichtauskoppelstruktur. Die Lichtbrechungsschicht umfasst vorzugsweise einen Brechungsindex von höchstens 1,45. Die erfindungsgemäß vorgesehene Diffusorschicht ist vielseitig vorteilhaft, kann jedoch in einigen Fällen keine ausreichende Helligkeit innerhalb der Lichtleiter schicht und insbesondere für das ausgekoppelte Licht erzeugen. Um dieses Problem zu umgehen, kann die Anzahl an verwendeten Lichtquellen erhöht werden. Dies kann jedoch zu einem Kostenmehraufwand führen. Als Alternative haben die Erfinder nunmehr erkannt, dass das Vorsehen einer Lichtbrechungsschicht dieses Problem lösen kann. Daher ist erfindungsgemäß zur deutlichen Steigerung der Beleuchtungseffizienz einer Fahrzeugscheibe mit einer Diffusorschicht bevorzugt vorgesehen, dass die Verbindungsschicht ferner die Lichtbrechungsschicht, also eine Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, umfasst. Die Lichtbrechungsschicht kann vorzugsweise in die Verbindungsschicht mit einlaminiert und/oder sandwichartig in dieser aufgenommen sein. Durch die bevorzugte Kombination aus Lichtbrechungsschicht und Diffusorschicht und/oder aus Lichtbrechungsschicht und der mindestens einen Verbindungsschicht kann die Leuchtdichte innerhalb der Lichtleiterschicht erhöht und vorzugsweise gleichzeitig Lichtverluste reduziert werden. Durch diese zusätzliche Maßnahme kann eine Leistung, insbesondere eine Leuchtleistung der Fahrzeugscheibe gegenüber dem Stand der Technik deutlich gesteigert werden. Alternativ oder ergänzend kann durch diese zusätzliche Maßnahme, d. h. durch das Vorsehen der Lichtbrechungsschicht, eine Anzahl der Lichtquellen gegenüber dem Stand der Technik und/oder gegenüber einem Aufbau ohne eine Lichtbrechungsschicht deutlich reduziert werden, ohne dass Einbußen bei der Beleuchtungsstärke und/oder Lichtdichte hinzunehmen sind.
Besonders bevorzugt ist die Lichtbrechungsschicht zwischen der der Außenseite gegenüberliegenden Seite des Scheibenaußenkörpers und der Diffusorschicht angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Lichtbrechungsschicht dabei in einem getönten Bereich des Scheibenaußenkörpers angeordnet. Die Lichtbrechungsschicht kann als Folie und/oder als Beschichtung auf einer Folie vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann die Lichtbrechungsschicht unmittelbar innerhalb der Diffusorschicht und/oder innerhalb der mindestens einen Verbindungsschicht angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Lichtbrechungsschicht von der Diffusorschicht und/oder von der mindestens einen Verbindungsschicht umfasst sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe ein Lichtabschirmelement, das in einem Bereich der Lichtquelle insbesondere an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers unmittelbar oder mittelbar angeordnet ist. Derart kann Streulicht, das ggf. von der Lichtquelle erzeugt, jedoch nicht in die Lichtleiter schicht eingekoppelt wird, davon abgehalten werden, eine vorbestimmte Lichtab Strahlung bzw. Lichtauskopplung aus der Lichtleiterschicht insbesondere auf optisch negative Weise zu beeinflussen und/oder zu stören.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung ein Einkoppelelement angeordnet, das von der Lichtquelle abgegebenes Licht in die Lichtleiter schicht einkoppelt. Besonders bevorzugt ist das Einkoppelelement an der dem Scheibenaußenkörper abgewandten Seite des Scheibeninnenkörpers befestigt, insbesondere mit diesem verklebt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement ein für das Licht der Lichtquelle transparenter Materialkörper. Das Einkoppelelement kann dabei leistenartig ausgebildet sein und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt haben. In einer Ausgestaltung weist das Einkoppelelement an der der Lichtquelle zugeordneten Oberfläche eine konkave Wölbung auf. Somit kann Licht von der Lichtquelle, das nicht senkrecht zur Diffusorschicht gerichtet ist, in das Einkoppelelement eingekoppelt werden und vom Einkoppelelement in die Lichtleiterschicht eingekoppelt werden. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise randnah an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung angeordnet. Über die Erstreckung des leistenartig ausgebildeten Einkoppelelements kann dann Licht in die Lichtleiterschicht der Scheibenkörperanordnung eingekoppelt werden. Das Einkoppelelement kann beispielsweise als optisches Prisma ausgebildet sein. Das Einkoppelelement ist vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PA (Polyamid), COC (Cyc- loolefin-Copolymer) oder COP (Cycloolefm-Polymer) umfasst. Ein Brechungsindex des Einkoppelelements ist insbesondere an den Brechungsindex der angrenzenden Lichtleiterschicht angepasst und hat vorzugsweise einen Wert zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,59. Eine Herstellung des Einkoppelelements erfolgt vorzugsweise nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren. Alternativ oder ergänzend kann das Einkoppelelement aus Harz und/oder aus transparentem Polyurethan ausgebildet und vorzugsweise an der Scheibenkörperanordnung angeordnet sein. Um eine innere Reflexion zu verbessern, kann das Einkoppelelement mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sein, die Metalle wie Aluminium oder Silber umfassen kann und nach einem Aufdampf- oder Sputterprozess aufgebracht sein kann. Um das Einkoppelverhalten des Lichts in die Lichtleiterschicht weiter zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fahrzeugscheibe nach der Erfindung zwischen dem Einkoppelelement und der Scheibenkörperanordnung eine Zusatzumlenkstruktur angeordnet. Durch die Zusatzumlenkstruktur kann der Einfallswinkel des Lichts auf die Lichtleiter schicht durch entsprechende Brechung verändert werden, um die innere Reflexion in der Lichtleiterschicht zu erhöhen. Die Zusatzumlenkstruktur kann eine Reihe von asymmetrischen Prismen umfassen, die Abmessungen im Millimeterbereich oder im Mikrometerbereich haben und als dreidimensionales Array oder linienartig angeordnet sind, wie es beispielsweise bei einem Fresnel-Linsen- Array der Fall ist. Die Zusatzumlenkstruktur kann in einstückiger Weise mit dem Einkoppelelement ausgebildet sein und direkt bei der Fertigung desselben, beispielsweise bei einem Extrusionsprozess oder einem Spritzgießprozess, ausgebildet werden. Denkbar ist es auch, dass die Zusatzumlenkstruktur eine Beschichtung des Einkoppelelements darstellt, beispielsweise in Form eines separaten strukturierten Films.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einkoppelelement über eine Klebeschicht mit dem Scheibenkörper, insbesondere mit der Innenseite verklebt. Die Klebeschicht, die vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,65 und insbesondere zwischen 1,48 und 1,56 hat, kann aus einem beliebigen optisch geeigneten Kleber gebildet sein. Beispielsweise ist die Klebeschicht aus einem drucksensitiven Kleber, einem optisch klaren Flüssigkleber (LOCA = liquid optically clear adhesive), EVA (Ethylen-Vinylacetat), PVB (Polyvinylbutyral), TPU (thermoplastischem Polyurethan), einem Epoxy-Kleber oder einem Acrylat-Kleber gebildet. Die gewählten Werkstoffe haben vorzugsweise Brechungsindizes, die eine Brechung der Lichtstrahlen an den Grenzflächen minimieren und die Einkoppeleffizienz bei den idealen Winkelbedingungen optimieren. Der Brechungsindex eines aus Glas gefertigten Scheibeninnenkörpers beträgt insbesondere 1,52, wohingegen die Brechungsindizes des bevorzugten Einkoppelelements und des bevorzugten Klebstoffs, mittels dessen das Einkoppelelement an den Scheibeninnenkörper angebunden ist, in Abhängigkeit von dem gewählten Werkstoff variieren können. Bei Einsatz von PMMA für das Einkoppelelement beträgt der Brechungsindex 1,49. Der Klebstoff hat dann beispielsweise einen Brechungsindex von 1,52. Bei Einsatz eines Einkoppelelements aus Polycarbonat beträgt der Brechungsindex beispielsweise 1,58, wohingegen der Brechungsindex des eingesetzten Klebstoffes 1,56 beträgt. Wenn das Einkoppelelement aus COP gefertigt ist, beträgt dessen Brechungsindex 1,52. Vorzugsweise hat dann der Klebstoff, über den das Einkoppelelement an den Glasinnenkörper angebunden ist, ebenfalls einen Wert von 1,52.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle an einer Seitenfläche des Einkoppelelements angeordnet. Hierdurch kann je nach Designvorliebe bei dem Design der Fahrzeugscheibe eine Lage und/oder Positionierung der Lichtquelle insbesondere bauraumunabhängig gewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichtquelle eine LED-Leiste. Die mindestens eine Lichtquelle umfasst vorzugsweise ein Hochleistungs-LED-Modul und/oder eine LED-Leiste mit einer Vielzahl von LEDs und/oder einen LED-Streifen mit einer Vielzahl von LEDs.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe in einem Bereich der Lichtquelle einen Reflektor, der lichtreflektierend zu der Lichtquelle ausgerichtet und dazu eingerichtet ist, Licht in die Lichtleiter schicht zu reflektieren. Der Reflektor umfasst beispielsweise Aluminium, das vorzugsweise als Kleberband aufgebracht ist. Der Reflektor ist vorzugsweise zwischen dem Scheibeninnenkörper und der Lichtquelle und besonders bevorzugt auf der Innenseite der Scheibenanordnung angeordnet. Der Reflektor umfasst vorzugsweise mindestens eine Einlassöffnung für Licht. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise in Abhängigkeit einer Dimensionierung und/oder eines Ab strahl winkel s der mindestens eine Lichtquelle dimensioniert. Die mindestens eine Einlassöffnung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Licht der mindestens einen Lichtquelle eindringen zu lassen. Die restliche, reflektierende Oberfläche des Reflektors ist vorzugsweise eingerichtet, das Licht, das nicht intern in der Lichtleiter schicht reflektiert wird, zurück zu reflektieren, so dass es mehrfach innerhalb der Lichtleiter schicht gestreut wird. Hierdurch kann ein Anteil an Licht erhöht werden, der innerhalb der Lichtleiterschicht verbleibt.
In einer Ausführungsform ist an der dem Innenraum des Fahrzeuges zugeordneten Seite der Lichtleiterschicht gegenüberliegend zur Diffusorschicht eine Reflektorschicht angeordnet. Die Reflektorschicht ist vorzugsweise an der dem Innenraum zugeordneten Oberfläche der Lichtleiter schicht angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Reflektorschicht an der Innenseite des Scheibeninnenkörpers angeordnet. In einer Ausführungsform ist die Reflektorschicht zwischen der Lichtleiterschicht und des Scheibeninnenkörpers angeordnet. Die Reflektorschicht ist so angeordnet und eingerichtet, dass sie Licht, welches von der Diffusorschicht zur Reflektor schicht reflektiert und gestreut wird, in die Lichtleiter schicht reflektiert. Somit wird Licht, welches an der der Innenseite zugewandten Oberfläche der Lichtleiterschicht und/oder des Scheibeninnenkörpers wieder austreten kann wieder in die Lichtleiter schicht zurückreflektiert. Somit kann ein höherer Anteil des von der Lichtquelle ausgestrahltem Licht in die Lichtleiter schicht eingekoppelt bzw. dort weitergeleitet werden und so die Leuchtdichte in der Lichtleiterschicht erhöhen.
Die Reflektor schicht kann mittels Kleben, Lakieren, Beschichten angeordnet sein. Die Reflektor schicht kann lichtreflektierende und/ oder lichtstreuende Eigenschaften aufweisen. Das von der Reflektor schicht reflektierte und/ oder gestreute Licht wird vorzugsweise zu einen großem Anteil zu der Diffusorschicht reflektiert und dort zu einen großem Anteil mittels Streuwirkung in die Lichtleiter schicht so zurückgestreut, dass das Licht eine Winkeländerung erfährt und in die Lichtleiterschicht geleitet wird, d.h. der geänderte Winkel für eine Totalreflektion ausreicht. Gestreutes Licht der Reflektor schicht wird ebenfalls an die Diffusorschicht gelenkt oder erfährt einen derartige Winkeländerung, dass dieses Licht mittels Totalreflektion in der Lichtleiterschicht weitergeleitet wird.
In einer Ausführungsform ist die von der Diffusorschicht abgedeckte Bereich größer als der von der Reflektorschicht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fahrzeugscheibe ein optisches Element, das zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der Lichtleiter sicht angeordnet ist, wobei das optische Element eine lichtbrechende Struktur aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein von der Lichtquelle emittiertes und in die Lichtleiter schicht eingekoppeltes Licht in einen von dem Kantenbereich der Lichtleiterschicht abgewandten, insbesondere zentralen Bereich der Lichtleiterschicht auszurichten. Das optische Element umfasst beispielsweise eine Lichtbrechungs-Optik und/oder eine Lichtbrechungs-Folie, die vorzugsweise zwischen dem Scheibeninnenkörper und der mindestens einen Lichtquelle angeordnet ist, und den Anteil des Lichtes erhöht, der ausgehend von der mindestens einen Lichtquelle auf die Mitte, insbesondere den zentralen Bereich der Scheibenkörperanordnung, betrachtet in der Fahrzeugbreitenrichtung, ausgerichtet ist. Die mindestens eine Lichtquelle streut das Licht vorzugsweise in einem Winkel von 120°. Das Licht wird derart beispielsweise auf den Rand der Scheibenanordnung und die Mitte der Lichtleiterschicht ausgerichtet. Das Licht zum Rand hin kann innerhalb der Lichtleiter schicht nicht zur Weiterleitung genutzt werden, so dass dieser Anteil zu reduzieren ist. Aus diesem Grunde ist der Einsatz eines optischen Elements bevorzugt, um den Anteil des Lichtes zur Mitte hin auszurichten. Dadurch wird ein höherer Anteil des Lichtes in die Mitte der Lichtleiter schicht, betrachtet in der Fahrzeugbreiten und/oder Längsrichtung gestreut, so dass die Leuchtkraft und/oder die Helligkeit des aus der Lichtleiterschicht in die Fahrgastzelle ausgekoppelten Lichtes erhöht wird. Das optische Element kann beispielsweise ein Kunststoffteil sein, das an der mindestens einen Lichtquelle angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann es sich auch um eine strukturierte Folie, wie bereits vorstehend beschrieben, handeln.
Des Weiteren kann an der Innenseite der Scheibenkörperanordnung eine Abdeckung angeordnet sein, welche das Einkoppelelement verblendet. Bei dieser hohen optischen Anforderungen genügenden Ausführungsform können zusätzlich die Lichtquelle und gegebenenfalls der Lichtleiter, mittels dessen das Licht in das Einkoppelelement eingekoppelt wird, hinter der Abdeckung liegen. Das Gehäuse kann mit der Scheibenkörperanordnung verklebt sein. Die Fahrzeugscheibe nach der Erfindung kann grundsätzlich an einer beliebigen Stelle eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugdaches angeordnet sein und für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sein.
Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander ausbildbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf sämtliche Ausführungen der Erfindung beziehen, ohne jeweils separat genannt zu werden.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeugdach mit einer Fahrzeugschreibe nach der Erfindung;
Figur 2 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 3 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Figur 4 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
Figur 5 eine schematische Ansicht von einem Fahrzeuginneren auf ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugschreibe;
Figur 6 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem vierten Ausführungsbeispiel; und
Figur 7 einen schematischen Schnitt durch die Fahrzeugscheibe nach einem fünften Ausführungsbeispiel. In Figur 1 ist ein Fahrzeugdach 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Fahrzeugdach 10 ist ein Panoramadach, das ein verstellbares Deckelelement 12 und ein Festdachelement 14 aufweist, welches fest bzw. unbeweglich mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Sowohl das Deckelelement 12 als auch das Festdachelement 14 umfassen jeweils eine Fahrzeugscheibe 15. Die Fahrzeugscheibe 15 ist vorliegend jeweils als Verbundsicherheitsglas (VSG) ausgebildet, welches mit einer Ambient-Light-Funktionalität versehen ist. Diesbezüglich entspricht der Aufbau des Deckelelements 12 demjenigen des Festdachelements 14. Ein derartiger Aufbau der Fahrzeugscheibe 15 ist in zwei unterschiedlichen, beispielhaften Ausführungen in den Figuren 2 bis 4 näher dargestellt.
Die jeweils als Fahrzeugscheibe 15 ausgebildeten Dachelemente 12 und 14 umfassen jeweils eine Scheibenkörperanordnung 13, die einen Scheibenaußenkörper 16 und einen Scheibeninnenkörper 18 umfasst. Der Scheibenaußenkörper 16 ist aus einer gewölbten Glasplatte gebildet, die beispielsweise aus einem gefärbten Kalk-Natron-Glas gefertigt ist. Denkbar ist es auch, den Scheibenaußenkörper 16 aus einem Kunststoffelement, beispielsweise einem Polycarbonat-Element, auszubilden. Der Scheibeninnenkörper 18 kann ebenfalls aus einem anorganischen Glas, wie einem Kalk-Natron-Glas, oder einem Polymer, beispielsweise einem Polycarbonat, gefertigt sein. Des Weiteren bildet der Scheibeninnenkörper 18 im vorliegenden Zusammenhang eine Lichtleiter schicht 19, in deren Volumen sich eingekoppeltes Licht ausbreitet.
Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18 sind über mindestens eine Laminierungsschicht bzw. Verbindungsschicht 20 miteinander verbunden, welche aus einem Werkstoff wie PVB, EVA oder TPU gebildet sein kann. Zudem kann die Verbindungsschicht 20 klar bzw. volltransparent oder auch gefärbt sein. Die Verbindungsschicht 20 hat im vorliegenden Fall eine Dicke von unter einem Millimeter, kann aber auch eine andere Dicke haben. Im Falle der Figur 3 sind mehrere Verbindungsschichten 20 vorgesehen.
Der Scheibenaußenkörper 16 und der Scheibeninnenkörper 18, die im vorliegenden Fall jeweils eine Dicke von einigen Millimetern haben, bilden die Scheibenkörperanordnung 13 mit einer der Fahrzeugumgebung zugewandten Außenseite 21 und einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite 23. An der Innenseite 23 ist die Scheiben- körperanordnung 13 bezogen auf eine vertikale Dachlängsmittel ebene beidseits jeweils mit einer Beleuchtungseinrichtung 22 versehen, durch die die Ambient-Light- Funktionalität realisiert ist.
Die Beleuchtungseinrichtungen 22 erstrecken sich vorliegend jeweils in einer Fahrzeuglängsrichtung x (siehe Figur 1) und sind am jeweiligen seitlichen Rand des Deckelelements 12 bzw. des Festdachelements 14 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 sind beispielsweise unmittelbar an der Innenseite 23 der Scheibenkörperanordnung 13 angeordnet und beispielsweise mit der Innenseite 23 verklebt und/oder mittelbar an, insbesondere beabstandet von der Innenseite 23 angeordnet, siehe Figuren 2 und 3. Die Beleuchtungseinrichtungen 22 umfassen jeweils mindestens eine Lichtquelle 24, die eine LED-Anordnung, insbesondere eine LED-Leiste und/oder einen LED-Streifen umfasst. Die mindestens eine Lichtquelle 24 kann beispielsweise an einer Stirnseite eines nicht näher dargestellten Lichtleiters angeordnet sein, der aus einem Stab oder einer Schnur gebildet ist und beispielsweise einen PMMA- Werkstoff und/oder einen Polycarbonat-Werkstoff umfasst.
In einer beispielhaften Ausführungsform können die Beleuchtungseinrichtungen 22 ein insbesondere leistenartiges Einkoppelelement 28 umfassen, welches sich beispielsweise über die Länge der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung 22 erstreckt und vorliegend einen keilförmigen bzw. dreieckigen Querschnitt hat (siehe Fig. 4). Die Einkoppelelemente 28 bilden also jeweils einen prismatischen Körper. Dieser ist vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff nach einem Extrusionsverfahren oder einem Spritzgießverfahren gefertigt, wobei als Werkstoffe insbesondere PMMA, PC, PA, COC und/oder COP zum Einsatz kommen können, deren Brechungsindizes zwischen 1,48 und 1,59 liegen. Das Einkoppelelement 28 kann beispielsweise über eine Klebeschicht an der Scheibenkörperanordnung 13 fixiert sein. Als Werkstoff für die Klebeschicht kann ein drucksensitiver Kleber, ein optisch klarer Flüssigkleber, EVA, PVB, TPU, ein Epoxy- Kleber oder ein Acryl at-Kleb er zum Einsatz kommen. Durch ein derartiges Einkoppelelement 28 kann die mindestens eine Lichtquelle 24 auch seitlich, insbesondere mit einer Hauptabstrahlrichtung 30 parallel zu der Innenseite 23 angeordnet sein (siehe Fig. 4). Erfindungsgemäß umfasst/umfassen die Scheibenkörperanordnung 13 und/oder die Verbindungsschicht 20 zumindest bereichsweise eine Diffusorschicht 32. Die Diffusorschicht 32 ist zumindest in einem Randbereich 33 und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe 15 vorgesehen, siehe Figuren 2 bis 4. Die Diffusorschicht 32 ist durch eine Schmelzklebefolie ausgebildet und hat eine Diffusität von mindestens 90 % und/oder eine Lichttransmission von höchstens 1 %.
Durch das Vorsehen der Diffusorschicht 32 kann die Lichtquelle 24 derart an der Scheibenkörperanordnung 13 bzw. der Fahrzeugscheibe 15 angeordnet sein, dass die Hauptabstrahlrichtung 30 insbesondere im Wesentlichen senkrecht oder senkrecht zu der Innenseite 23 ausgerichtet ist. Die Hauptabstrahlrichtung 30 erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung x.
An einer der Innenseite 23 des Scheibeninnenkörpers 18 gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht 20 und dem Scheibeninnenkörper 18 ist eine Lichtauskopplungsschicht 34, insbesondere mit mindestens einer Lichtauskopplungsstruktur, angeordnet. Vorliegend ist die Lichtauskopplungsschicht 34 auf den Scheibeninnenkörper 18 aufgedruckt. Alternativ kann die Lichtauskopplungsschicht 34 als Lichtauskopplungsstruktur auf der der Innenseite 23 des Scheibeninnenkörpers 18 gegenüberliegenden Außenseite aufliegen bzw. an dieser angeordnet sein, wobei die Lichtauskopplungsschicht 34 vorzugsweise in die Schmelzklebefolie 20 eingebettet bzw. von dieser umfasst ist.
Gemäß Figur 3 umfasst die Scheibenkörperanordnung 13 ferner eine Lichtbrechungsschicht 36, die vorzugsweise zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und dem Scheibeninnenkörper 18, besonders bevorzugt zwischen zumindest einem Teil der Verbindungsschicht 20 und/oder der Diffusorschicht 32 und dem Scheibeninnenkörper 18 vorgesehen ist. Gemäß Figur 3 ist die Lichtbrechungsschicht 36 bereichsweise sand- wichartig zwischen zwei Verbindungsschichten 20 aufgenommen und bereichsweise sandwichartig zwischen einer der Verbindungsschichten 20 und der Diffusorschicht 32 aufgenommen. Die Verbindungsschicht 20, die mit dem Scheibenaußenkörper 16 verbunden ist, ist dabei durchgängig. Die Verbindungsschicht 20, die mit dem Scheibeninnenkörper 18 verbunden ist, ist dabei bereichsweise an diesem angeordnet und ist in dem Randbereich 33 der Scheibenkörperanordnung 13 durch die Diffusorschicht 32 ersetzt. Die Lichtbrechungsschicht 36 weist einen Brechungsindex von höchstens 1,45 auf.
Wie aus Figur 5 hervorgeht, umfasst die Fahrzeugscheibe 15 ein optionales Lichtabschirmelement 38, das in einem Bereich der Lichtquelle 24 an der Innenseite 23 des Scheibeninnenkörpers 18 angeordnet ist. In Figur 4 ist erkennbar, dass rechtseitig ein Streifen der Diffusorschicht 32 vorgesehen ist. Das Lichtabschirmelement 38 ist beispielsweise eine vollständig opake, beispielsweise schwarze Abschirmung gegen Streulicht und dient als Abdeckung. Die Lichtauskopplungsschicht 34 innerhalb der Fläche 23 ist vorliegend beispielsweise ein Weißdruck.
In den Figuren 2 bis 4 ist ein beispielhafter Lichtpfad 40 ausgehend von der mindestens einen Lichtquelle 24 dargestellt. Selbstverständlich verläuft eine Vielzahl von unterschiedlichen Lichtpfaden 40 innerhalb der Lichtleiterschicht 19.
In der Figur 6 ist eine vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform baut beispielhaft auf die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 auf, kann jedoch auch bei einer anderen hier dargebrachten Ausgestaltung, ggf. in entsprechender Anpassung, verwendet werden. Gegenüberliegend der Diffusorschicht 32 ist an der Innenseite 23 des Scheibeninnenkörpers 18 bzw. der Lichtleiterschicht 19 im Bereich der Diffusorschicht 32 eine Reflektorschicht 42 angeordnet. Die Reflektorschicht 42 kann vorzugsweise als Klebeschicht, insbesondere als Klebeband ausgebildet sein. Die Reflektorschicht 42 ist lichtreflektierend und/oder lichtstreuend zum Scheibeninnenkörper 18 bzw. zur Lichtleiter schicht 19 ausgebildet Die Reflektorschicht 42 so angeordnet, dass sie Licht, welches aus dem Scheibeninnenkörper 18 bzw. aus der Lichtleiterschicht 19 herausreflektiert wird, zurück in den Scheibeninnenkörper 18 bzw. in die Lichtleiterschicht 19 reflektiert bzw. gestreut wird. Die Reflektor schicht 42 weist eine Aussparung 44 im Bereich der Lichtquelle oder eines gegebenenfalls vorhandenen Lichteinkoppelelements auf, so dass Licht von der Lichtquelle oder des Lichteinkoppelelements in den Scheibeninnenkörper 18 bzw. in die Lichtleiterschicht 19 eingekoppelt wird.
Die in der Figur 7 gezeigte Ausführungsform baut grundsätzlich auf dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel auf, wobei die Diffusorschicht 32 als insbesondere partiell begrenzte Druckschicht auf der Verbindungsschicht 20 bzw. der Schmelzklebe- schicht aufgedruckt ist. Die Verbindungsschicht 20 erstreckt sich vorzugsweise mit gleichbleibender Dicke zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und dem Scheibeninnenkörper 18. Die Verbindungsschicht 20 grenzt also vorzugsweise in Abweichung zu Figur 2 nicht an die Diffusorschicht 32 an, sondern ist durchgängig zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und dem Scheibeninnenkörper 18 angeordnet.
Bezugszeichenliste
10 Fahrzeugdach
12 Deckelelement
13 S cheib enkörperanordnung
14 Festdachelement
15 Fahrzeugscheibe
16 S cheib enaußenkörper
18 S cheib eninnenkörper
19 Lichtleiter schicht
20 Verbindungsschicht
21 Außenseite
22 Beleuchtungseinrichtung
23 Innenseite
24 Lichtquelle
28 Einkoppelelement
30 Hauptabstrahlrichtung
32 Diffusorschicht
33 Randbereich
34 Lichtauskopplungsschicht
36 Lichtbrechungsschicht
38 Lichtabschirmelement
40 Lichtpfad
42 Reflektor schicht
44 Aussparung x F ahrzeuglängsrichtung y F ahrzeugbreitenrichtung

Claims

Patentansprüche Fahrzeugscheibe (15), umfassend eine Scheibenkörperanordnung (13) mit einer Lichtleiter schicht, mit einem Scheibenaußenkörper (16), der eine einer Fahrzeugumgebung zugewandte Außenseite (21) hat, und mit einem Scheibeninnenkörper (18), der eine einem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite (23) hat, und umfassend eine Lichtquelle (24), deren Licht in die Lichtleiter schicht (19) einkoppelbar ist, wobei der Scheibenaußenkörper (16) durch mindestens eine Verbindungsschicht (20) an den Scheibeninnenkörper (18) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (20) und/oder die Scheibenkörperanordnung (13) zumindest bereichsweise eine Diffusorschicht (32) umfasst/umfassen. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorschicht (32) zumindest in einem Randbereich und/oder einem Kantenbereich der Fahrzeugscheibe (15) vorgesehen ist. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorschicht (32) durch eine Schmelzklebefolie, eine Druckschicht und/oder eine strukturierte Folie ausgebildet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorschicht (32) eine Diffusität und/oder Reflexivität von mindestens 90 % und/oder eine Lichttransmission im sichtbaren Spektrum von höchstens
1 % aufweist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) unmittelbar oder mittelbar an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24), bezogen auf eine Hauptabstrahlrichtung (30) der Lichtquelle (24), derart an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist, dass durch die Lichtquelle (24) erzeugbares Licht im Wesentlichen senkrecht in die Lichtleiter schicht (19) einkoppelbar ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) gegenüberliegenden Seite und/oder zwischen der Verbindungsschicht (20) und dem Scheibeninnenkörper (18) eine Lichtauskopplungsschicht (34), insbesondere mit mindestens einer Lichtauskopplungsstruktur, angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenkörperanordnung (13) ferner eine Lichtbrechungsschicht (36) umfasst, die vorzugsweise zwischen dem Scheibenaußenkörper (16) und dem Scheibeninnenkörper (18), besonders bevorzugt zwischen zumindest einem Teil der Verbindungsschicht (20) und/oder der Diffusorschicht (32) und dem Scheibeninnenkörper (18), vorgesehen ist. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbrechungsschicht (36) einen Brechungsindex von höchstens 1,45 aufweist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugscheibe ein Lichtabschirmelement (38) umfasst, das in einem Bereich der Lichtquelle (24) an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (23) der Scheibenkörperanordnung (13) ein Einkoppelelement (28) angeordnet ist, das von der Lichtquelle (24) abgegebenes Licht in die Lichtleiter schicht (19) einkoppelt. Fahrzeugscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) ein für das Licht der Lichtquelle (24) transparenter Materialkörper ist, der leistenartig ausgebildet ist und/oder einen keilförmigen oder trapezförmigen Querschnitt hat. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einkoppelelement (28) über eine Klebeschicht an der Scheibenkörperanordnung (13) befestigt ist. Fahrzeugscheibe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) an einer Seitenfläche des Einkoppelelements (28) angeordnet ist. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (24) eine LED-Leiste (62) ist. Fahrzeugschi ebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugscheibe (15) in einem Bereich der Lichtquelle (24) einen Reflektor umfasst, der lichtreflektierend zu der Lichtquelle (24) ausgerichtet und dazu eingerichtet ist, Licht in die Lichtleiter schicht (19) zu reflektieren. Fahrzeugschi ebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugscheibe (15) in einem Bereich der Lichtquelle (24) und/oder in einem Bereich des Einkoppelelements (28) an der dem Innenraum zugeordneten Oberfläche der Lichtleiterschicht (19) an der Innenseite (23) des Scheibeninnenkörpers (18) zumindest bereichsweise eine Reflektorschicht (42) umfasst, die vorzugsweise lichtreflektierend zu einem von der Diffusorschicht (32) reflektierten und/oder gestreuten Licht ausgerichtet ist und besonders bevorzugt dazu eingerichtet ist, Licht in die Lichtleiter schicht (19) zu reflektieren. Fahrzeugscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein optisches Element, das zwischen der Lichtquelle (24) und der Lichtleiter schicht (19) angeordnet ist, wobei das optische Element eine lichtbrechende Struktur aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein von der Lichtquelle (24) emittiertes und in die Lichtleiterschicht (19) eingekoppeltes Licht in einen von dem Kantenbereich der Lichtleiterschicht (19) abgewandten, insbesondere zentralen Bereich der Lichtleiter schicht (19) auszurichten. 19. Fahrzeugdach (10), umfassend mindestens eine Fahrzeugscheibe (15) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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