专利名称：车灯和用于制造用于车灯的透明元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种带有权利要求1的前序部分中所提及的特征的车灯，以及带有权 利要求15的前序部分中所提及特征的用于制造用于车灯的透明元件的方法。
背景技术：
已知的是，电磁波由于其传播速度的局部改变而产生的方向改变称为光折射，其 通过折射率η描述。当光线进入带有较大折射率的介质中(例如从空气进入水或玻璃中) 时，以“相对垂线”靠近的方式发生折射。如果光或其它电磁波从一种介质(例如空气)中 与另一种折射率与第一种的折射率不同的介质相遇时，部分光将被反射，另一部分根据斯 涅耳折射原理经受偏转。在过渡到带有较大折射率的介质中时，光线朝向分离面的垂线折 射，即变得更陡，而在带有较小折射率的介质中远离垂线。在第二种情况中，当射入角α超 过一定值时，形成全反射。例如，空气的折射率约为1. 00029，而透明塑料和玻璃的折射率在 约1.3至1.7之间。光导体的功能以这种物理效应为基础，光导体作为用于数据传输的玻 璃纤维具有大的传播。在车灯中，已知光导体应用为基本棒状的元件，借助于光导体，光源(其通 常具有一个或多个紧凑光源)的光被传导到例如车灯内较差地可到达的部位并在 该处耦合输出(auskoppeln)并且由此使得可见。如此传导的光从侧向垂直于光 导体指向的观察方向上不可见(wahrnehmbar)，因为光线在光导体中相对较平地入 射(auftreffen)在折射介质过渡面处并被完全反射。在预定的光射出部位处设置 有光退耦器件(Lichtentkopplungsmittel)，其实施成光学棱镜、透镜或表面粗糙度 (Oberflacheiirauigkeit)。因此，文件DE 10208140A1显示了一种用于车辆的带有包含在壳体中的主光源和 附加光源的照明设备。设置成，由主光源发出的光的辐射面CAbstrahlflache)至少由光传导 的元件至少部分穿过，其中，附加光源的光耦合输入(einkoppeln)到光传导元件中。例如，从文件DE 10328216A1中已知一种用于车辆的照明设备，尤其为信号 灯，其带有照明器件和至少一个布置成带有在照明器件的辐射区域中的光耦合输入面 (Lichteinkoppelflache)的棒状光导体。在此，光导体在其外周缘中具有多个相互错位的 光学耦合输出元件(Auskoppelelement)，在这些耦合输出元件处在光导体内入射在其上的 光如此地反射，即，光在与相关的退偶元件相对的光导体的周缘区域处从光导体中射出。在 耦合输出元件之间设置有不耦合输出的(auskoppelfrei)中间区域。在此，中间区域的长 度和耦合输出区域(Auskoppelbereich)的长度可在光导体的长度上变化。以这种方式应 获得，在光导体的延伸方向上使得与在光导体中相应存在的光量有偏差的、从光导体中耦 合输出的光的亮度分配成为可能。然而，光导体应具有均勻的外观。在此，光导体原则上基 于光导体内的全反射原则，直至光线与耦合输出元件相遇并然后如此转向，即，光以这样的 角度与光导体的壁相遇，即，使得光可从其中耦合输出。如果光同样与耦合输出元件相遇， 则光同样不可离开光导体并被继续传导直至光导体的端部。然后，光在光导体的端部处反射回来并与耦合输出元件的另一转向侧相遇并通过该转向侧以传统的方式从光导体中耦 合输出。文件DE 10 2006 011 108 Al公开了用于车门或行李箱盖或类似者的内棱边的照 明的光导体的应用，其中，光导体仿照门缘的轮廓。文件DE 10 2005 042 675 Al公开了一种车辆，在其中，中央光源的光通过长的光 导体传导到多个安置在前侧和后侧的车辆区域中的照明器件处。文件DE 10 2005 019 093 B4公开了一种在车灯中应用的多倍光导体，其为多个 彼此在一定角度下伸延的光导体的结合。光导体中的每一个的光线相互交叉，并且分别在 专用的光耦合输出部位(Lichtauskopplungsstelle)处从光导体中射出。文件DE 10 2006 027 970 Al公开了一种前大灯，在其中，前大灯单元由透明的空 心体包围，该空心体用作为光导体并且与日间行车光的功能相关联。这种解决方案带来了 更大成本且很大程度上规定了前大灯的设计。文件DE 103 28 216 Al公开了一种带有棒状光导体的车灯，该光导体用于在灯的 壳体内将点光源的光传导到期望区域(其否则只可较差地被照亮)中。文件DE 10 2005 059 958 Al同样公开了一种照明设备，其使用附加的基本为棒状的光导体，在其中，光耦合 输出元件构造成倾斜的面。文件DE 10 2005 038 154 Al公开了一种带有棒状光导体的车 灯，利用多个光源照射光导体，为了保证在延长的(in dieLangegezogen)光耦合输出区 域中的均勻的照亮。这种光导体为附加的组件，其使得车灯变得更贵且更复杂。此外，灰尘 和沉积物也可在灯壳体内附着在附加光导体的表面处，并影响功能以及光学外观。
发明内容
本发明的目的为，使得以尤其成本合适的方式将车灯中的光导体应用于实施不同 信号功能、用于照亮难以待照亮的区域或辐射角(Strahlimgswinkel)以及作为光学设计 器件成为可能，并且在此实现无灰尘且无污物、尤其紧凑的结构以及使得灯的新的设计可 能性成为可能。本发明所提出的目的通过以下方式实现，S卩，在带有至少一个面状的、拱形的或平 的、着色的或无色的透明元件的、带有至少一个主光源(其放出的光线基本垂直地通过透 明元件的光学边界面)的车灯中，在至少一个透明元件中至少两个在至少一个边界面处邻 接的光学区域具有不同的光学折射系数(Brechimgsindex)，并且至少一个已有的或至少一 个附加光源的光通过至少一个光耦合输入部位(Licht-Einkopplungsstelle)在基本上沿 着至少一个光学边界面指向的方向上(即，基本横向于车灯的主光辐射方向)至少耦合输 入到邻接的光学区域中的一个(其折射系数比相邻的光学区域的折射系数高)中，并且导 入的光通过至少一个光耦合输出部位耦合输出。在本发明的思想中，透明理解为光学的或至少半光学(semioptisch)的透明材 料。在本发明的一种尤其优选的设计方案中，带有不同的折射系数的邻接的光学区域 在光源的光基本垂直穿过光学区域的传播方向的方向(Sirm)上布置成重叠，以使得光学 区域由至少一个主光源的光相继横穿。因此，两个或更多邻接的光学区域重叠地布置为层。 灯中已有的一个或多个光源的主光线可尽最大可能畅通无阻且几乎不受到影响地通过分层的光学区域，由此，保持了车灯的主要功能。因此，根据本发明的导入到分层的光学区域 中的至少一个中的光沿基本横向于主光源的光传播方向行进，并因此只要在传导光的层中 未设立特别的光耦合输出部位(在后文中将讨论该光耦合输出部位)，该光同样很少干扰 主光源。在本发明另一优选的设计方案中，邻接的光学区域至少逐段地 (abschnittsweise)重叠布置成至少三层，其中，位于两个外层区域中间的内光学层 区域具有比两个外层区域更高的折射系数。由此，传导光的层完全由外部的光学介 质包围，并且因此具有两个边界层，其首先布置成绝对无灰尘且无污物层(staub-imd schmuztbelagfrei)，并且其次具有内侧和外侧光学边界面，在边界面中可实现不同的光耦 合输出元件，其显著地提供设计自由度。在本发明的再一尤其优选的设计方案中，外和内光 学层区域包括灯的透明元件的整个面。由此，可在灯中转换(umsetzen)光学上尤其不显 眼地(unauffallig)形成的光导体功能。内光学层区域同样可仅包括透明元件的至少一部分 面，由此，使得任意形状的一体的光导体成为可能。在本发明的再一种优选的设计方案中，通过内光学层区域构造的透明元件的部分 面由笔直的或弯曲的线或面构造，其中，弯曲如此地选择，即，使得导入的光同样在内光学 层区域的侧向面处反射。在本发明的另一种优选设计方案中，带有不同折射系数的邻接的光学区域在基本 垂直穿过光学区域的至少一个主光源的光的传播方向的方向上并排布置，以使得光学区域 由至少一个主光源的光平行地、即分别不相关地横穿。由此，这样的应用是可能的，即，在其 中，传导光的区域并非构造成由限制区域包围的层，而是构造成在带有优选的较低折射系 数的邻接的光学区域处的相邻的区域。由此，这样的光学区域分别与另一邻接的光学介质 (如玻璃或透明塑料)具有两个(但是至少一个)侧向布置的光学边界面，并且在灯的透明 元件的朝外和朝内的面上分别与周围空气具有光学边界面。在这种情况下，带有较高折射 系数的光学层区域同样仅构造了透明元件的至少一部分面-然而这为基本的-由此在本发 明的另一优选的设计方案中，通过带有较高折射系数的光学层区域构造的透明元件的部分 面可通过笔直的或弯曲的线或面构造，其中，弯曲如此选择，即，使得导入的光在内光学层 区域的侧向面处反射。在透明元件中使用的光学材料的折射系数范围可在1. 3至1. 7之间材料既可使 用玻璃也可使用透明塑料。在本发明的一种优选设计方案中，根据本发明的透明元件可为灯中的中间反光玻 璃(Zwischenlichtscheibe)，并在再一优选的设计方案中可为防尘盖(Abdeckscheibe)， 或者可以这两种应用情况插入到灯内。在本发明的另一优选设计方案中，至少一个光耦合输出元件可通过一个或多个 模制成型(anformen)的光学功能元件如棱镜、透镜、反光镜或粗糙表面构造。在本发明 的再一优选设计方案中，至少一个光耦合输出元件可沿着为了导入光线而设置的光学区 域而布置在任意部位处。由此，例如可以期望的强度、期望的辐射角以及期望的散射率 (Streuungsgrad)不仅在灯的边缘处而且在从灯的边缘朝向中心前移的(vorverlegt)区 域中实现光耦合输出，对此使得灯的设计和结构具有其它的自由度。通过光耦合输出元件耦合输出的光优选地在从车灯外部可见的方向上放射。
至少一个已有或附加的光源(其光在透明元件的光学区域的光学边界面内耦合 输入)可优选地为发光二极管、白炽灯或任意其它光源。至少一个光耦合输入元件可优选地具有至少一种光学器件如平坦的或弯曲的面、 透镜、棱镜、反光镜或类似者。在本发明的一种优选设计方案中，从至少一个光耦合输出元件中辐放射的光与例 如制动光、驻车光、闪光、侧面光、日间行车光或类似者的信号光功能中的至少一个相关联。 同样可用作纯粹的装饰目的，例如，为了实现灯的夜光设计中的装饰镶边。根据本发明，灯可以带有一个或多个上文所描述的特征的方式实施为前照灯、尾 灯、侧向反光灯(Seitenspiegelleuchte)、雾灯以及其它的灯。根据本发明的另一方面，应用了一种如此地有利地通过多部件塑料喷射工艺 (Spritzverfahren)用于制造灯的面状的、拱形的或平的、着色的或无色的透明元件的方 法，即，使得透明元件在至少两个连续的注塑步骤(Spritzguss-Schritt)中制造，其中，分 别使用带有与其它材料不同的折射系数的透明材料。例如，在第一注塑步骤中制造中间反 光玻璃(透明元件)的透明区段或第一透明层，之后作为第二层利用改变的工具布置喷涂 (aufspritzen)传导光的层，以及可能接着还一透明层封闭传导光的层。由此，根据本发明 的灯的透明元件的光学不同区域以不可分离的结合的方式彼此制造成单件。此外，该方法 是已知的，且通常用于在压铸件中使用不同着色的塑料。备选地，根据本发明的另一方面，如此地使用该方法以用于通过带有插入件的塑 料喷射工艺制造灯的面状的、拱形的或平的、着色或无色的透明元件，即，使得将在第一注 塑步骤中由带有第一折射系数的透明材料制成的部分元件从第一注塑模或工具中脱模，在 中间步骤中在第二注塑模中插入至少一个部分元件，并在至少第二注塑步骤中喷入另一带 有第二折射系数的透明材料。由此可能的是，以包围或部分包围的方式将例如棒状光导体 与灯的透明元件成为一体。本发明的其它优选设计方案从其它在从属权利要求中所提及的特征中得出。
下面在实施例中根据所属的附图解释本发明。其中图1显示了穿过以三层设计方案的灯的透明的根据本发明的元件的截面图；图2显示了穿过以两层设计方案的灯的透明的根据本发明的元件的截面图；图3显示了灯的根据本发明的透明的元件的俯视图；以及图4显示了穿过以带有并排布置的透明的区域的设计方案的灯的透明的根据本 发明的元件的截面图。
具体实施例方式图1显示了穿过以本发明的三层设计方案的灯的透明的根据本发明的元件10的 示意性截面图。例如，透明元件10可为车灯的中间反光玻璃或防尘盖，其中，箭头A为(未示出) 的至少一个主光源的放射方向，主光源的光通过透明元件10的层。透明元件10具有第一层或层区域20，其由第一透明材料(优选为塑料)制成，其布置成向内朝向(未示出)主光源的侧边，且具有面向周围空气的光学边界层18。紧接着，第二透明区域或层12无间距地直接布置到第一层上，从而在这两层之间 构造有在透明元件10中位于内部的光学边界层16。另一第三透明层26以同样的方式紧接第二层或层区域12，第三透明层26与先前 所描述的层同样形成了光学边界面24，并且利用其与(未示出)主光源背离的外侧与外界 空气形成了光学边界面28。优选地，第二中间层12由带有比两个相邻的透明层更高的折射系数的透明塑料 制成，从而由此基本上横向于(未示出)主光源的主光传播方向A侧向通过光耦合输入部 位22导入的光线B(箭头B)在两个示出的相对的(gegenseitig)光学边界面16，24处由 于足够平的入射角而反射，并由此在中间层中形成光导体。在图示中绘出的光辐射线(LichtStrahlenlinie)25显示了统计分布，在其中仅 仅较小光部分穿过两个在透明元件10中位于内部的光学边界面16，24，并然后在外光学边 界面18，28处以同样的方式反射，以使得在该光学区域中这同样为光导体，在其中光以被 封闭且被传导的方式穿过。在合适地选择透明层20，12和26的折射率以及通过光耦合输 入部位22尽可能聚焦(gebtodelt)光耦合输入的情况下，可实现实际上完全的光传导，以 使得传导光的内层或区域12从外侧视为透明且未被照明。传导光的内层12可在垂直于图1中灯的示出平面的方向上在透明元件10的整个 面上延伸或构造在该方向上受限的区域。在后一种情况中附加地形成了两个光学边界面， 其同样在深度方向(Tiefenrichtimg)上捕获并传导光，由此，在透明元件10内构造棒状的 光导体。因此，光可紧密地聚焦地被传导并由此更强化，并且可在透明元件10中实现多个 与不同功能、颜色以及几何形状相关联的棒状光导体。第一层20和第三层的光学材料既可相同也可不同。透明层可如图1中所示的那 样具有在截面走向(Querchnittverlauf)中变化的厚度也可具有均勻的厚度，并且可包含 弯曲甚至曲折点-只要注意，光未无意地中从传导光的层中退耦(entkoppeln)。为了使得耦合输入的光可从灯外部看见，需要至少一个光耦合输出部位14，其如 示出的一样可简单地为布置成基本垂直于耦合输入光的主传播方向C的透明面。在其它设 计方案中，光耦合输出部位可为棱镜、透镜、反光镜和粗糙的表面，其可布置在沿着传导光 的层12或棒状的光导体12的任意部位处。这些光耦合输出部位可具有特定的面形状，其 具有任意预定的外形。图2中示出了穿过以两层设计方案的灯的透明的根据本发明的元件10的示意性 截面图。这是上文说明的根据本发明的透明的反光玻璃的三层设计方案的简化实施方案， 其中，省去了两个外层中的一个。在此是省去位于内部的朝向(未示出的)主光源的透明 层20还是省去位于外部的与(未示出的)主光源背离的透明层26，仅仅起到设计方面的 (gestalterisch)作用，由此可产生附加的设计方面的手段。留下的两个透明层同样满足力 求的目的，即，实现传导光的层或元件，因为外界空气的折射率差不多为1. 0甚至明显低于 传导光的层12的折射率，由此现在外侧的光学边界面24，28的反射作用更好地达到。在图1下所描述的功能性此外为相同的，从而可省去重复的说明。图3显示了根据本发明的灯的透明元件10的俯视图，如例如从车灯的正面观察方 向中可看见的那样。
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在此，传导光的层区域12如上文已提及的那样未延伸到透明元件10的整个面上， 而是实施成相对窄的条带(Streifen)，条带由此具有两个侧面的附加光学边界面30，32。 例如，条带12成型为弯曲的，以使得因此可能将来自例如附加光源的光导向透明元件10的 一定的区段。此外，在这种实施方案中光通过在透明元件10的边缘处的两个光耦合输入部位 22在传导光的条带12中耦合输入，由此例如得到更好的照亮。例如，在这种设计方案中，在 条带12中耦合输入的光通过光耦合输出部位14优选地在向外的方向上从灯中发送出去。 光耦合输出部位14的位置、数量及形状可任意预定。作为耦合输出器件可考虑一体成型的棱镜、透镜、反光镜以及粗糙表面，其粗糙度 可具有不同的等级。图4显示了穿过以带有备选并排地而非重叠地布置的透明的区域26，12和20的 设计方案的灯的透明的根据本发明的元件10的截面图。在此，导入如图3中示出的带有比相邻的光学区域20和26更高折射率的条带状 的光学区域中的光例如朝向内侧通过在透明元件10的边缘处的至少一个(未示出的)光 耦合输入部位22垂直地辐射到示出平面中，并且在总共四个光学边界面18，28，30，32之间 以反射的方式被传导。这种布置既可引起其它设计方面的优点也可引起制造技术上的优点。本发明的以上实施方案仅为示例性的，且不可限制地释义为本发明。本发明教导 可容易地移植到其它应用上。实施例的描述设置成用于举例说明而不是为了限制专利权利 要求的保护范围。许多备选方案、改型和变型对于一般专业人士来说是显而易见的，而其为 此不必放弃所附权利要求中限定的本发明的保护范围。参考标号列表
10透明元件
12内光学区域、层、层区域
14光耦合输出部位/元件
16位于内部的光学边界面
18内光学边界面
20外光学区域、层、层区域
22光耦合输入部位/元件
24位于内部的光学边界面
25 辐射线(Strahlenganglinie)
26外光学区域、层、层区域
28外光学边界面
30侧边光学边界面
32侧边光学边界面
A主光辐射方向
B耦合输入的光线
C耦合输出的光线
权利要求
一种车灯，所述车灯带有至少一个透明元件(10)；带有至少一个主光源，所述至少一个主光源放出的光基本垂直地通过所述至少一个透明元件(10)的光学边界面，其特征在于，所述至少一个透明元件(10)具有至少两个彼此邻接至少一个光学边界面(16，24)的、带有不同的光学折射系数的光学区域(12，20，26)，并且至少一个光源的光通过至少一个光耦合输入部位(22)在基本上沿着至少一个光学边界面(16，24)指向的方向上至少耦合输入到邻接的光学区域(12)中的折射系数比相邻的光学区域(20，26)的折射系数高的一个中，并且导入的光通过至少一个光耦合输出部位(14)耦合输出。
2.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述带有不同折射系数的邻接的光学区 域(12，20，26)在基本垂直地穿过其的光源的光的主光辐射方向(A)的方向上布置成相互 重叠，以使得其作为层由至少一个主光源的光相继横穿。
3.根据权利要求2所述的车灯，其特征在于，所述相互邻接的光学区域(12，20，26) 在主光辐射方向(A)上至少逐段地重叠地布置在至少三层中，其中，位于两个外光学区域 (20,26)之间的内光学区域(12)具有比两个外区域更高的折射系数。
4.根据权利要求3所述的车灯，其特征在于，外和内光学层区域(12，20，26)包括所述 透明元件(10)的整个面。
5.根据权利要求4所述的车灯，其特征在于，内光学层区域(12)仅包括所述透明元件 (10)的至少一部分面。
6.根据权利要求5所述的车灯，其特征在于，通过所述内光学层区域(12)构造的所述 透明元件(10)的部分面通过笔直的或弯曲的线构造，其中，弯曲如此地选择，即，使得导入 的光在所述内光学层区域的侧向面处反射。
7.根据权利要求1所述的车灯，其特征在于，所述带有不同折射系数的邻接的光学区 域(12，20，26)在基本垂直地穿过其的主光源的光的传播方向(A)的方向上布置成并排，以 使得其由至少一个主光源的光平行地，也就是说分别不相关地横穿。
8.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述透明元件(10)为中间反 光玻璃。
9.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述透明元件(10)为防尘罩。
10.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述至少一个光耦合输出元 件(14)通过一个或多个模制成型的光学功能元件如棱镜、透镜、反光镜或粗糙表面构造。
11.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述至少一个光耦合输出元 件(14)布置在沿着设置成用于传导光的光学区域的任意部位处。
12.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，至少一个已有或附加的光源 为发光二极管或类似者，所述光源的光在所述透明元件(10)的光学区域的光学边界面内 耦合输入。
13.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述从至少一个光耦合输出 元件(14)中放射的光与信号光功能如制动光、驻车光、闪光、侦愐光、日间行车光或类似者 中的至少一个相关联。
14.根据上述权利要求中任一项所述的车灯，其特征在于，所述车灯实施成前照灯、尾 灯、侧向反光灯、雾灯或类似者。
15. 一种通过塑料喷射工艺用于制造灯的面状的、拱形的或平的、着色的或无色的透明 的元件(10)的方法，其特征在于，所述透明元件(10)以至少两个连续的注塑步骤制造，其 中，分别使用带有与其它材料不同的折射系数的透明材料。
全文摘要
本发明涉及一种带有至少一个透明元件(10)的、带有至少一个主光源的车灯，该至少一个主光源的放出的光基本垂直地通过至少一个透明元件(10)的光学边界面。设置成，至少一个透明元件(10)具有至少两个彼此邻接至少一个光学边界面(16，24)的、带有不同的光学折射系数的光学区域(12，20，26)，并且至少一个光源的光通过至少一个光耦合输入部位(22)在基本上沿着至少一个光学边界面(16，24)指向的方向上至少耦合输入到邻接的光学区域(12)中的折射系数比相邻的光学区域(20，26)的折射系数高的一个中，并且导入的光通过至少一个光耦合输出部位(14)耦合输出。本发明还涉及一种通过多部件塑料喷射工艺以及通过带有插入件的塑料喷射工艺用于制造灯的面状的、拱形的或平的、着色的或无色的透明元件(10)的方法。
文档编号F21Y113/00GK101896763SQ200880121079
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月10日
发明者B·韦格纳, H·基尔 申请人:大众汽车有限公司