DE102007057941A1 - Transparent or translucent light guiding element for illuminating display area in e.g. vehicle, has coupling and/or decoupling segments forming boundary surface of coupling element and inwardly arranged against another coupling segment - Google Patents

Transparent or translucent light guiding element for illuminating display area in e.g. vehicle, has coupling and/or decoupling segments forming boundary surface of coupling element and inwardly arranged against another coupling segment Download PDF

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Abstract

The guiding element (1) has a light decoupling surface (2) arranged at and around a light source i.e. LED, and a display surface that is illuminated. The guiding element is segmented into coupling segments (5, 6) with a light injecting surface (7) and a decoupling segment (3) with the light decoupling surface and other coupling segment (4) that is adjacent to the former coupling elements and decoupling element. One of the coupling and decoupling segments forms a boundary surface of the latter coupling element, and is inwardly arranged against the coupling segment (5).

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Lichtleitelement, insbesondere ein Lichtleitelement zur Ausleuchtung einer Anzeigefläche, wie sie beispielsweise in einer Blende oder in einem Bedienelement im Fahrgastraum eines Fahrzeugs verwendet wird.The The invention relates generally to a light guide, in particular a light guide for illuminating a display surface, as for example in a screen or in a control used in the passenger compartment of a vehicle.

Typischerweise ist das Lichtleitelement mit einer Lichteinkoppelfläche zur Anordnung an oder in der Nähe einer Lichtquelle und einer Lichtauskoppelfläche zur Anordnung an oder in der Nähe der auszuleuchtenden Anzeigefläche versehen. Ist eine vergleichsweise große Anzeigefläche, beispielsweise eine kreisrunde Skala von hinten auszuleuchten, stellt sich einerseits das Problem, dass eine vergleichsweise gleichmäßige, aus Kostengründen durch möglichst wenige Lichtquellen erreichte Ausleuchtung besonders erwünscht ist. Andererseits soll die Ausleuchtung vergleichsweise hell ausfallen, was einerseits durch eine besonders effiziente Lichtübertragung oder durch besonders helle Lichtquellen erreicht wird. Besonders helle Lichtquellen, insbesondere sehr helle LEDs, sind jedoch vergleichsweise teuer und entwickeln vergleichsweise viel Verlustwärme, was eine aufwendige Kühlung und Wärmeabführung erforderlich macht. Folglich sind die Hauptbestrebungen auf diesem Gebiet auf eine effiziente Lichtführung gerichtet. In diesem Zusammenhang offenbart die DE 199 43 589 A1 einen Lichtleiterpilz für die Ausleuchtung einer skalenförmigen Anzeigefläche bei dem die Lichteinkoppelfläche besonders ausgestaltet ist, um eine größere Parallelisierung der einfallenden Lichtstrahlen und damit eine effiziente Lichfführung zu erreichen.Typically, the light guide is provided with a light input surface for placement at or near a light source and a light output surface for placement at or near the display surface to be illuminated. If a comparatively large display area, for example a circular scale, is illuminated from the rear, on the one hand there is the problem that a comparatively uniform illumination achieved by as few light sources as possible for cost reasons is particularly desirable. On the other hand, the illumination should be relatively bright, which is achieved on the one hand by a particularly efficient light transmission or by particularly bright light sources. However, particularly bright light sources, in particular very bright LEDs, are comparatively expensive and develop comparatively much heat loss, which requires expensive cooling and heat dissipation. Consequently, the main efforts in this area are directed to efficient light guidance. In this context, the DE 199 43 589 A1 a light guide mushroom for the illumination of a scale-shaped display surface in which the light incidence surface is particularly designed to achieve a greater parallelization of the incident light rays and thus an efficient Lichfführung.

Die Erfinder sind jedoch ferner auf das bereits zuvor genannte Problem gestoßen, dass insbesondere mit einer geringen Anzahl von Lichtquellen trotz einer effizienten Lichtführung eine gleichmäßige Ausleuchtung mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lichtleitelementen nicht zu erreichen ist.The However, inventors are further concerned with the aforementioned problem encountered that in particular with a small number of Light sources despite an efficient lighting a even illumination with those from the stand The art known light-guiding elements can not be achieved.

Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lichtleitelement bereitzustellen, dass neben einer sehr effizienten Lichtübertragung von der Lichtquelle zur Anzeigefläche mit einer besonders gleichmäßigen Ausleuchtung aufwarten kann. Diese Aufgabe wird durch ein Lichtleitelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Anordnung sowie eine zugehörige Verwendung sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Die jeweils abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.In front the background of the above-described disadvantages of the prior Technology, it is therefore an object of the present invention, an improved Light guide provide that in addition to a very efficient Light transmission from the light source to the display surface with a particularly uniform illumination can come up. This object is achieved by a light guide according to claim 1 solved. An advantageous arrangement and an associated Use are the subject of the independent claims. The respective dependent claims relate to advantageous Configurations.

Das Lichtleitelement ist transparent oder durchscheinend und ist aus Gewichtsgründen bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Das Lichtleitelement weist eine Lichteinkoppelfläche zur Anordnung an oder in der Nähe einer Lichtquelle, beispielsweise einer Glühbirne, auf. Beispielsweise handelt es sich um eine Lichteinkoppelfläche wie sie in der DE 199 43 589 A1 beschrieben ist, um eine größere Parallelisierung der Strahlen beim Eintritt in das Einkoppelsegment zu erreichen.The light-guiding element is transparent or translucent and, for reasons of weight, is preferably made of a plastic material. The light-guiding element has a light-coupling surface for arrangement on or in the vicinity of a light source, for example a light bulb. For example, it is a light input surface as in the DE 199 43 589 A1 is described in order to achieve greater parallelization of the beams when entering the coupling segment.

Aus Gründen der Haltbarkeit und des Stromverbrauchs handelt es sich bei der Lichtquelle bevorzugt um eine LED, bevorzugter um eine LED mit einer Lichtstärke unter 1 cd. Letztere LEDs sind derzeit besonders preiswert zu erhalten, verbrauchen vergleichsweise wenig Strom und erzeugen keine nennenswerte Abwärme.Out Reasons of durability and power consumption the light source is preferably an LED, more preferably an LED with a light intensity of less than 1 cd. The latter LEDs are currently very cheap to obtain, consume comparatively little power and generate no significant waste heat.

Das Lichtleitelement weist ferner eine Lichtauskoppelfläche zur Anordnung an oder in der Nähe einer auszuleuchtenden Anzeigefläche auf. Der Begriff Anzeigefläche ist weit auszulegen. Sie kann in ein Bedienelement, zum Beispiel in einen Schalter, Drehsteller, integriert sein oder es kann sich um eine reine Anzeige handeln, wie sie beispielsweise in einem Armaturenbrett oder einer Systemtafel vorgesehen ist. Die Anzeigefläche kann in Form eines Symbols ausgebildet sein oder mit einem Symbol bedruckt sein. Sie kann je nach dem erwünschten Erscheinungsbild transparent, durchscheinend oder diffus beschichtet oder mit einer diffus wirkenden Oberfläche versehen sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Lichtauskoppelfläche des Lichtleitelementes direkt die für den Bediener sichtbare Anzeigefläche, das heißt Lichtleitelement bildet direkt das Symbol und/oder die Skala und/oder die alphanumerische Anzeige. Hierbei ist es auch vorstellbar, dass das Lichtleitelement nur bereichsweise vom Bediener sichtbar ist, wobei das Lichtleitelement bereichsweise von dem das Bedienelement bildenden Werkstoff überdeckt ist.The Light guide also has a light output surface to be placed on or near an area to be illuminated Display area on. The term display area is interpreted broadly. It can be in a control, for example in a switch, turntable, be integrated or it can be around a purely ad act, as for example in a dashboard or a system panel is provided. The display area may be in the form of a symbol or printed with a symbol be. It can vary depending on the desired appearance transparent, translucent or diffusely coated or with a be provided diffuse surface. In another advantageous embodiment is the light output surface the light guide directly visible to the operator Display surface, that is light guide forms directly the symbol and / or the scale and / or the alphanumeric display. It is also conceivable that the light guide only partially from Operator is visible, the light guide partially covered by the operating element forming material is.

Das erfindungsgemäße Lichtleitelement zeichnet sich durch eine Segmentierung aus. So sind wenigstens ein Einkoppelsegment mit der Lichteinkoppelfläche, ein Auskoppelsegment mit der Lichtauskoppelfläche und ein Koppelsegment vorgesehen, wobei das Koppelsegment an das Einkoppelsegment und das Auskoppelsegment angrenzt und der Lichtübertragung von dem Einkoppelsegment in das Auskoppelsegment dient. Das heißt der Strahlengang des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes erstreckt sich von der Lichtquelle zur Lichteinkoppelfläche, verläuft durch das Einkoppelsegment und tritt von dort über das Koppelsegment in das Auskoppelsegment ein, um dann über dessen Auskoppelfläche an die Anzeigefläche geführt zu werden.The Light guide according to the invention is characterized through a segmentation. So at least one coupling segment with the light input surface, a coupling-out with the light output surface and a coupling segment provided, wherein the coupling segment to the coupling segment and the Auskoppelsegment adjoins and the light transmission from the coupling segment serves in the decoupling segment. That is the beam path of the light emitted by the light source extends from the light source Light source for Lichteinkoppelfläche, runs through the coupling segment and from there over the Coupling segment in the Auskoppelsegment a, then over whose decoupling surface led to the display surface to become.

Ferner zeichnet sich das Lichtleitelement dadurch aus, dass wenigstens eine der von dem Einkoppelsegment und dem Auskoppelsegment abgehende Begrenzungsflächen des Koppelsegments wenigstens gegenüber dem Einkoppelsegment nach Innen versetzt angeordnet ist. Anders ausgedrückt, wenigstens eine der Begrenzungsflächen des Koppelsegments die senkrecht zur Grenzfläche zwischen Einkoppelsegment und Koppelsegment liegt, ist nicht bündig mit der entsprechenden Begrenzungsfläche des Einkoppelsegments sondern gegenüber dieser nach Innen versetzt. Dadurch wird eine vergleichsweise geringe Koppel- beziehungsweise Grenzfläche zwischen dem Einkoppelsegment und dem Koppelsegment beziehungsweise dem Auskoppelsegment erreicht, und das Einkoppelsegment weist eine vergleichsweise große reflektierende mit der Umgebungsluft in Berührung stehende Außenfläche auf, die aufgrund von Totalreflexionen zu einer besonders guten Verteilung des Lichtes entlang des Einkoppelsegments sorgt.Furthermore, the light guide is characterized in that at least one of the coupling segment and the Auskoppelsegment outgoing boundary surfaces of the coupling segment at least with respect to the coupling segment is arranged offset inwardly. In other words, at least one of the boundary surfaces of the coupling segment which is perpendicular to the interface between coupling segment and coupling segment, is not flush with the corresponding boundary surface of the coupling segment but offset from this inward. This results in a comparatively small coupling or interface between the coupling segment and the coupling segment or the coupling-out segment, and the coupling-in segment has a comparatively large outer surface which is in contact with the ambient air and due to total reflections results in a particularly good distribution of the light along the outer surface Einkoppelsegments provides.

In Zusammenwirken der genannten Merkmale wird erreicht, dass das Licht der Lichtquelle zuerst über das Einkoppelsegment verteilt wird, und dass das über das Einkoppelsegment verteilte Licht mittels der vergleichsweise kleinen Austrittsfläche, die durch das Koppelsegment vorgegeben wird, in das Auskoppelsegment übertritt. Durch die Kombination aus Segmentierung und aus der durch das Koppelsegment ausgebildeten Einschnürung oder optischen Blende im Übertragungsweg des Lichtes in Richtung der Anzeigefläche wird als synergetischer Effekt eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung über die Lichtauskoppelfläche des Auskoppelsegments erreicht. Gleichzeitig wird eine besonders effiziente Lichtübertragung erreicht, wodurch die Verwendung nur einer Lichtquelle und insbesondere einer vergleichsweise lichtschwachen Lichtquelle ermöglicht ist. Folglich kann eine derzeit besonders preiswerte, stromsparende und wenige Abwärme erzeugende LED mit einer Lichtstärke von weniger als 1 cd zum Einsatz kommen.In Interaction of said features is achieved that the light the light source first distributed over the coupling segment is, and that distributed over the coupling segment Light by means of the comparatively small exit surface, the is specified by the coupling segment, in the Auskoppelsegment exceeded. Through the combination of segmentation and from the through the coupling segment trained constriction or optical aperture in the transmission path of light in the direction of the display area is considered a synergistic effect a particularly uniform illumination over reaches the light output surface of the decoupling segment. At the same time, a particularly efficient light transmission achieved, allowing the use of only one light source and in particular allows a comparatively faint light source is. Consequently, a currently very inexpensive, energy-efficient and a few waste heat generating LEDs with a light intensity less than 1 cd are used.

Bei einer besonders preiswert herzustellenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtleiters sind das Auskoppelsegment und das Koppelsegment einstückig ausgebildet und die gegenüber dem Einkoppelsegment nach Innen versetzte Begrenzungsfläche des Koppelsegments durch eine Nut realisiert. Beispielswiese kann die Nut durch Formgebung beispielsweise in einem Spritzgussverfahren oder durch spanabhebende Bearbeitung erzeugt sein. Die Tiefe der Nut, das heißt der Versatz der Begrenzungsfläche des Koppelsegments zur Oberfläche des Einkoppelsegments wird im Allgemeinen möglichst groß ausfallen, um eine besonders gleichmäßige und effiziente Übertragung zu erreichen. Es obliegt dem Fachmann die für eine ausreichende Stabilität erforderliche und dabei materialabhängige Mindestwanddicke des Koppelsegments herauszufinden.at a particularly inexpensive to manufacture embodiment of the invention Light guide are the Auskoppelsegment and the coupling segment in one piece trained and the opposite to the coupling segment after Internally offset boundary surface of the coupling segment realized a groove. For example, the groove may be shaped For example, in an injection molding or by machining Processing be generated. The depth of the groove, that is the offset of the boundary surface of the coupling segment to Surface of the coupling segment is generally possible big, to a particularly even and to achieve efficient transmission. It is up to that Specialist for sufficient stability required and material-dependent minimum wall thickness find out about the coupling segment.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtleitelements sind die durch die Lichteinkoppelfläche und eine Grenzfläche zwischen Koppelsegment und Einkoppelsegment definierten Ebenen senkrecht zueinander angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass das über die Lichteinkoppelfläche in das Einkoppelsegment eindringende Licht sich entlang dieses Segments ausbreitet, um erst dann seitlich senkrecht dazu über die Grenzfläche durch Reflexionen im Einkoppelsegment weitergeführt zu werden. Dadurch wird für eine besonders gleichmäßige Lichtausbreitung über die Grenzfläche und schließlich eine gleichmäßige Lichtverteilung über die Anzeigefläche gesorgt.In a preferred embodiment of the invention Light guide are the through the light input surface and an interface between coupling segment and coupling segment defined planes perpendicular to each other. This will achieves that via the light coupling surface light entering the coupling segment extends along this segment spreads, only then laterally perpendicular to the above Interface continued by reflections in the coupling segment to become. This will ensure a particularly even Light propagation across the interface and finally a uniform light distribution over the display area taken care of.

Das Einkoppelsegment ist bevorzugt wenigstens teilweise stabförmig, spiral-, ellipsen- und/oder ringförmig ausgebildet. Bevorzugter sind wenigstens das Einkoppelsegment und das Koppelsegment wenigstens teilweise länglich, spiral-, ellipsen- oder ringförmig ausgebildet. Auch Kombinationen sind erfindungsgemäß möglich, beispielsweise kann die Ringform des Einkoppelsegments durch einen stabförmigen Fortsatz verlängert sein, über den das Licht der Lichtquelle eingekoppelt wird.The Einkoppelsegment is preferably at least partially rod-shaped, spiral, elliptical and / or annular. preferred At least the coupling segment and the coupling segment are at least partially oblong, spiral, elliptical or ring-shaped educated. Combinations are possible according to the invention, For example, the ring shape of the coupling segment by a extended rod-shaped extension, over the light of the light source is coupled.

Durch die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen eignet sich das erfindungsgemäße Lichtleitelement für nahezu jede Einbausituation und insbesondere in Verwendung mit Bedienelementen, deren mechanische Betätigungsvorrichtung vergleichsweise voluminös ist und die Lichtverteilung bisher vor große Probleme gestellt hat, wie es beispielsweise bei einem Drehsteller der Fall war. Als besonders vorteilhaft für eine gleichmäßige Ausleuchtung haben sich die Ausgestaltungen erwiesen, bei denen das Licht im Kreis geführt wird, das heißt die ringförmige oder ellipsenförmige Ausgestaltung. Die Wandstärke, beispielsweise bei der Stabform in einer zur Längsrichtung senkrechten Richtung oder bei der Ringform in Radialrichtung, des Koppelsegments liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1 mm.By The embodiments described above are suitable for the invention Light guide for almost every installation situation and especially in Use with controls whose mechanical actuator is relatively bulky and the light distribution so far has posed major problems, as it is, for example a turntable was the case. As particularly advantageous for a uniform illumination have the Embodiments proved in which the light led in a circle is, that is, the annular or elliptical Design. The wall thickness, for example, in the bar shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction or at the ring shape in the radial direction, the coupling segment is preferred in the range of 0.5 to 1 mm.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Auskoppelsegment röhrenförmig ausgestaltet und eignet sich besonders zur gleichmäßigen Ausleuchtung von ringförmigen Anzeigeflächen, beispielsweise zum hinterfeuchten einer Anzeige einer Skala oder einer sogenannten Corona. Der hohle Innenraum dient beispielsweise der Aufnahme eines Betätigungsmechanismus eines Schalters oder Drehstellers.In Another preferred embodiment is the Auskoppelsegment tubular shaped and is particularly suitable for uniform illumination of annular Display surfaces, for example, for humidifying a Display of a scale or a so-called corona. The hollow interior serves for example to receive an actuating mechanism a switch or turntable.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenradius der ringförmigen oder ellipsenförmigen Ausgestaltung des Einkoppelsegments größer als ein vorgegebener, Brechungsindex-spezifischer Außenradius gewählt. Dadurch wird erreicht, dass an der senkrecht zur Radialrichtung stehenden Außenoberfläche des Einkoppelsegments die Bedingungen für die Totalreflexionen weitgehend erfüllt sind, und ein unerwünschter Lichtaustritt an dieser Oberfläche so weit wie möglich verringert werden kann. Um diesen Effekt hervorzurufen muss der Winkel zwischen dem Lot auf die Grenzschicht, das heißt die Außenoberfläche, und dem einfallenden Lichtstrahl einen vorgegebenen Wert den Akzeptanzwinkel, bzw. Grenzwinkel überschreiten. Dieser Wert wird unter anderem von dem Brechungsindex des Materials des Einkoppelsegments bestimmt und beträgt für Plexiglas® etwa 42° für Polycarbonat etwa 39°.In a further advantageous embodiment, the outer radius of the annular or elliptical configuration of the coupling segment is greater than a predetermined, refractive index-specific outer radius selected. As a result, the conditions for the total reflections are largely met at the outer surface of the coupling segment that is perpendicular to the radial direction are, and an undesirable light emission at this surface can be reduced as much as possible. In order to produce this effect, the angle between the solder on the boundary layer, that is, the outer surface, and the incident light beam must exceed a predetermined value, the acceptance angle or critical angle. This value is determined inter alia by the refractive index of the material of the coupling segment and is about 39 ° for Plexiglas ® about 42 ° for polycarbonate.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens eines der Segmente aus Einkoppelsegment, Auskoppelsegment und Koppelsegment mit einer Diffusorschicht und/oder diffus wirkenden Partikeln oder Dergleichen versehen. Beispielsweise sind lichtstreuende Partikel in das zugehörige Material eingebracht oder eine zugehörige Oberfläche oder Grenzfläche ist mattiert, durchscheinend bedruckt, mit einer prismenartigen Struktur oder einer eingefärbten Streufolie oder Kunststoffschicht versehen. Beispielsweise wird die eingefärbte (weiße) Streufolie oder Kunststoffschicht im Spritzgussverfahren umspritzt. Beispielsweise ist eines der Segmente diffus eingefärbt, um einstückig mit den Segmenten ausgebildete Befestigungsstrukturen, wie Ausnehmungen und Schnapphaken, zu kaschieren.According to one Another advantageous embodiment is at least one the segments from Einkoppelsegment, Auskoppelsegment and coupling segment with a diffuser layer and / or diffusely acting particles or The same provided. For example, light-scattering particles incorporated into the associated material or an associated surface or interface is frosted, translucent printed, with a prism-like structure or a colored one Scattering film or plastic layer provided. For example the colored (white) scattering foil or plastic layer Injected by injection molding. For example, one of the segments diffusely colored to be integral with the segments formed fastening structures, such as recesses and snap hooks, to conceal.

Bevorzugt ist die Lichtauskoppelfläche mit einer Diffusorschicht versehen, beispielsweise mattiert, um die Blickwinkelabhängigkeit der Hinterleuchtung der Anzeigefläche zu reduzieren.Prefers is the light output surface with a diffuser layer provided, for example, frosted, the viewing angle dependence to reduce the backlighting of the display area.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Grenzfläche zwischen dem Einkoppelsegment und dem Koppelsegment als Diffusorschicht ausgebildet. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Lichtübertragung erreicht.at a further advantageous embodiment is at least one interface between the coupling segment and the coupling segment as a diffuser layer educated. This will be a particularly uniform Light transmission achieved.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass wenigstens eines der Segmente aus einem Polymethylmethacrylat, beispielsweise Plexiglas®, oder einem transparenten Polycarbonat, beispielsweise Makrolon®, hergestellt ist. Bevorzugt sind alle Segmente daraus hergestellt.A further advantageous embodiment provides that at least, for example, Makrolon ® manufactured one of the segments of a polymethyl methacrylate, such as Plexiglas ®, or a transparent polycarbonate. Preferably, all segments are made therefrom.

Bevorzugt sind Mittel zur lösbaren Verbindung zwischen wenigstens zwei Segmenten vorgesehen. Dadurch wird die Montage erleichtert. Die lösbare Verbindung bietet sich besonders an, wenn die Auskoppelfläche und/oder das Auskoppelsegment als Diffusor ausgebildet sind, da eine montagebedingte nicht flächenbündige Auflage in der Grenzfläche zwischen den lösbar verbundenen Segmenten durch die so diffus wirkenden Elemente kaschiert werden kann.Prefers are means for releasable connection between at least two segments provided. This facilitates assembly. The detachable connection is particularly useful when the decoupling surface and / or the Auskoppelsegment are formed as a diffuser because an assembly-related non-flush edition in the interface between the releasably connected Segments are laminated by the so diffuse acting elements can.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung aus einer Lichtquelle, bevorzugt einer LED, und einer Anzeigefläche, die sich durch das zuvor beschriebene Lichtleitelement und dessen zuvor erwähnten Vorteile auszeichnet. Bevorzugt ist die Anzeigefläche in einer Blende oder einem Bedienelement angeordnet ist. Bevorzugt ist auf die Anzeigefläche eine im Wesentlichen kreisrunde Skala aufgebracht oder dieser zugeordnet. Die Anzeigefläche ist aber auch als Corona ausbildbar, so dass beispielsweise eine einen Drehteller umgebende Corona beleuchtbar ist.The Invention further relates to an arrangement of a light source, preferably an LED, and a display area that is by the above-described light guide and its aforementioned Advantages. Preferably, the display area is in one Aperture or a control element is arranged. Preferred is on the display area is a substantially circular scale applied or assigned to this. The display area is but also formable as a corona, so that, for example, a turntable surrounding corona is illuminated.

Die Erfindung betrifft ferner eine in dem zuvor beschriebenen Sinne vorteilhafte Verwendung der Anordnung in einem Kraftfahrzeug, einem Haushaltsgerät oder einem Gerät der Unterhaltungselektronik.The The invention further relates to one in the sense described above advantageous use of the arrangement in a motor vehicle, a Home appliance or a consumer electronics device.

In den beigefügten Figuren ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtleitelements dargestellt, ohne die Erfindung auf die gezeigte Ausführungsform zu beschränken, wobei genauerIn the attached figures is a preferred embodiment a light guide element according to the invention shown, without the invention to the embodiment shown restrict, more precisely

1 eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Lichtleitelements ist, und 1 is a perspective side view of the light guide according to the invention, and

2 eine zugehörige Aufsicht zeigt. 2 an associated supervision shows.

Das erfindungsgemäße Lichtleitelement 1 ist einstückig aus einem transparenten oder durchscheinenden Kunststoff ausgebildet und im Spritzgussverfahren hergestellt. Das Lichtleitelement ist in ein Einkoppelsegment 5, 6, ein Koppelsegment 4 und ein Auskoppelsegment 3 segmentiert. Das Einkoppelsegment 5, 6 ist im Wesentlichen ringförmig und einstückig ausgebildet und weist einen stabförmigen Fortsatz 6 auf, der mit einer Lichteinkoppelfläche 7 versehen ist, die in der Nähe einer nicht dargestellten Lichtquelle anzuordnen ist, um über diese Fläche das Licht einzukoppeln. Hier zeigt sich ein Vorteil der Erfindung, nämlich der, dass lediglich eine Lichtquelle notwendig ist, die darüber hinaus auch noch nahezu beliebig im Bedienelement anordbar ist. Das so eingekoppelte Licht breitet sich so in dem Einkoppelsegment 5, 6 aus. Zur Einhaltung der Totalreflexionsbedingung und der Vermeidung von Brechungen des Lichtes in das optisch dünnere Medium (die umgebende Luft) ist der Außenradius RA vorzugsweise gleich oder größer als dreimal größer als d2.The light guide according to the invention 1 is integrally formed of a transparent or translucent plastic and manufactured by injection molding. The light guide is in a coupling segment 5 . 6 , a coupling segment 4 and a decoupling segment 3 segmented. The coupling segment 5 . 6 is substantially annular and integrally formed and has a rod-shaped extension 6 on, with a light input surface 7 is provided, which is to be arranged in the vicinity of a light source, not shown, to couple over this area, the light. This shows an advantage of the invention, namely, that only one light source is necessary, which moreover can also be arranged almost arbitrarily in the operating element. The thus coupled light propagates in the coupling segment 5 . 6 out. To maintain the total reflection condition and avoid refraction of the light into the optically thinner medium (the surrounding air), the outer radius R A is preferably equal to or greater than three times greater than d2.

Ziel ist es, dieses Licht an die Lichtauskoppelfläche 2 des röhrenförmigen Auskoppelsegments 3 weiterzuführen, damit es an eine nicht dargestellte, ringförmige Anzeigefläche gelangt, um diese als einen weiteren wesentlichen Vorteil der Erfindung gleichmäßig auszuleuchten und für eine Hinterleuchtung dieser Anzeige zu sorgen. Zur Weiterleitung des Lichtes ist zwischen dem Auskoppelsegment 3 und dem ringförmigen Bereich des Einkoppelsegments 5 das Koppelsegment 4 jeweils an die beiden anderen Segmente angrenzend angeordnet. Das Koppelsegment 4 wird durch eine umlaufende Nut in dem röhrenförmigen Körper des Lichtleitelements 1 bzw. des Auskoppelsegments definiert. Durch die Nut wird eine Einschnürung bewirkt, das heißt in der Grenzfläche zwischen Koppelsegment 4 und Einkoppelsegment verringert sich die Wandstärke. Beispielsweise beträgt die Wandstärke des Einkoppelsegments d2 bis zu 6 mm, beispielsweise etwa 2 mm. Die Wandstärke des Koppelsegments d1 beträgt 0,5 bis 1 mm.The goal is to bring this light to the light output surface 2 of the tubular decoupling segment 3 continue, so that it reaches an unillustrated, annular display surface to illuminate them evenly as a further significant advantage of the invention and to provide a backlighting of this display. To forward the light is between the Auskoppelsegment 3 and the annular portion of the coupling segment 5 the coupling segment 4 each to the other two Segments arranged adjacent. The coupling segment 4 is formed by a circumferential groove in the tubular body of the light guide 1 or decoupling segment defined. Through the groove a constriction is effected, that is in the interface between the coupling segment 4 and coupling segment reduces the wall thickness. For example, the wall thickness of the coupling segment d 2 is up to 6 mm, for example about 2 mm. The wall thickness of the coupling segment d 1 is 0.5 to 1 mm.

Über das Koppelsegment 4 dringt das Licht in das Auskoppelsegment 3 ein. Dieses weist in der gezeigten Ausführungsform denselben Querschnitt wie der ringförmige Abschnitt 5 des Einkoppelsegments 5, 6 auf.About the coupling segment 4 The light penetrates the decoupling segment 3 one. This has the same cross section as the annular portion in the embodiment shown 5 of the coupling segment 5 . 6 on.

Das Einkoppelsegment 5, 6 weist aufgrund der Nut des Koppelsegments 4 eine vergleichsweise große reflektierende, mit der Umgebungsluft in Berührung stehende Außenfläche auf, die aufgrund von Totalreflexionen zu einer besonders guten und gleichmäßigen Verteilung des Lichtes entlang des Einkoppelsegments 5, 6 sorgt. Das Licht der Lichtquelle verteilt sich so zuerst über das Einkoppelsegment 5, 6 und tritt über das Koppelsegment 4 mittels der vergleichsweise kleinen Austrittsfläche, die durch das Koppelsegment 4 vorgegeben wird und als optische Blende wirkt, in das Auskoppelsegment 3 ein. Durch die Kombination aus Segmentierung und aus der durch das Koppelsegment 4 ausgebildeten Einschnürung oder optischen Blende im Übertragungsweg des Lichtes in Richtung der Anzeigefläche wird als synergetischer Effekt eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung über die Lichtauskoppelfläche 2 des Auskoppelsegments 3 erreicht. Gleichzeitig wird eine besonders effiziente Lichtübertragung erreicht, wodurch die Verwendung nur einer Lichtquelle und insbesondere einer vergleichsweise lichtschwachen Lichtquelle ermöglicht ist. Folglich kann eine derzeit besonders preiswerte, stromsparende und wenige Abwärme erzeugende LED mit einer Lichtstärke von weniger als 1 cd zum Einsatz kommen.The coupling segment 5 . 6 indicates due to the groove of the coupling segment 4 a relatively large reflecting, in contact with the ambient air outer surface, due to total reflections to a particularly good and uniform distribution of the light along the coupling segment 5 . 6 provides. The light of the light source is distributed first over the coupling segment 5 . 6 and enters via the coupling segment 4 by means of the comparatively small exit surface passing through the coupling segment 4 is specified and acts as an optical aperture, in the Auskoppelsegment 3 one. Through the combination of segmentation and from the through the coupling segment 4 formed constriction or optical aperture in the transmission of light in the direction of the display surface is a particularly uniform illumination over the light output surface as a synergistic effect 2 of the decoupling segment 3 reached. At the same time a particularly efficient light transmission is achieved, whereby the use of only one light source and in particular a comparatively faint light source is made possible. Consequently, a currently very low-cost, energy-efficient and few waste heat generating LED with a luminous intensity of less than 1 cd can be used.

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Claims (15)

Transparentes oder durchscheinendes Lichtleitelement (1) mit einer Lichteinkoppelfläche (7) zur Anordnung an oder in der Nähe einer Lichtquelle und einer Lichtauskoppelfläche (2) zur Anordnung an oder in der Nähe einer auszuleuchtenden Anzeigefläche dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (1) wenigstens in ein Einkoppelsegment (5, 6) mit der Lichteinkoppelfläche (7), ein Auskoppelsegment (3) mit der Lichtauskoppelfläche (2) und ein Koppelsegment (4) segmentiert ist, wobei das Koppelsegment (4) an das Einkoppelsegment (5, 6) und das Auskoppelsegment (3) angrenzt und wenigstens eine der von dem Einkoppelsegment (5, 6) und dem Auskoppelsegment (3) abliegenden Begrenzungsflächen des Koppelsegments (4) wenigstens gegenüber dem Einkoppelsegment (5) nach Innen versetzt angeordnet ist.Transparent or translucent light-conducting element ( 1 ) with a light input surface ( 7 ) for placement on or in the vicinity of a light source and a light output surface ( 2 ) for arrangement on or in the vicinity of a display surface to be illuminated, characterized in that the light-conducting element ( 1 ) at least into a coupling segment ( 5 . 6 ) with the light input surface ( 7 ), a decoupling segment ( 3 ) with the light output surface ( 2 ) and a coupling segment ( 4 ) is segmented, wherein the coupling segment ( 4 ) to the coupling segment ( 5 . 6 ) and the decoupling segment ( 3 ) and at least one of the coupling segment ( 5 . 6 ) and the decoupling segment ( 3 ) adjacent boundary surfaces of the coupling segment ( 4 ) at least opposite the coupling segment ( 5 ) is arranged offset inwards. Lichtleitelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Auskoppelsegment (3) und das Koppelsegment (4) einstückig ausgebildet sind und die gegenüber dem Einkoppelsegment nach Innen versetzte Begrenzungsfläche des Koppelsegments (4) durch eine Nut realisiert ist.Light guide element according to claim 1, characterized in that at least the coupling-out segment ( 3 ) and the coupling segment ( 4 ) are integrally formed and the opposite of the coupling segment inwardly offset boundary surface of the coupling segment ( 4 ) is realized by a groove. Lichtleitelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Lichteinkoppelfläche (7) und die Grenzfläche zwischen Koppelsegment (4) und Einkoppelsegment (5, 6) definierten Ebenen senkrecht zueinander liegen.Light guide element according to one of the preceding claims, characterized in that the light incident surface ( 7 ) and the interface between coupling segment ( 4 ) and coupling segment ( 5 . 6 ) defined planes are perpendicular to each other. Lichtleitelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das Einkoppelsegment (5, 6) wenigstens teilweise stabförmig, spiral-, ellipsen- oder ringförmig ausgebildet ist, bevorzugt wenigstens das Einkoppelsegment (5, 6) und das Koppelsegment (4) wenigstens teilweise stabförmig, spiral-, ellipsen- oder ringförmig ausgebildet sind.Light-guiding element according to one of the preceding claims, characterized in that at least the coupling-in segment ( 5 . 6 ) is at least partially rod-shaped, spiral, elliptical or annular, preferably at least the coupling-in segment (FIG. 5 . 6 ) and the coupling segment ( 4 ) are at least partially rod-shaped, spiral, elliptical or annular. Lichtleitelement gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dass die Wandstärke (d1), beispielsweise bei der Stabform in einer zur Längsrichtung senkrechten Richtung oder bei der Ringform in Radialrichtung, des Koppelsegments (4) vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 mm liegt.Light guide element according to the preceding claim, that the wall thickness (d 1 ), for example in the rod shape in a direction perpendicular to the longitudinal direction or in the ring shape in the radial direction, of the coupling segment ( 4 ) is preferably in the range of 0.5 to 1 mm. Lichtleitelement gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskoppelsegment (3) röhrenförmig ausgestaltet istLight guide element according to one of the two preceding claims, characterized in that the coupling-out segment ( 3 ) is tubular Lichtleitelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenradius (RA) des kreisförmigen oder ellipsenförmigen Einkoppelsegments (5) größer als ein vorgegebener, Brechungsindex spezifischer Außenradius gewählt ist.Light guide element according to one of the preceding claims 4 to 6, characterized in that the outer radius (R A ) of the circular or elliptical coupling segment (R 5 ) greater than a predetermined, refractive index specific outer radius is selected. Lichtleitelement gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Segmente aus Einkoppelsegment (5, 6), Auskoppelsegment (3) und Koppelsegment (4) mit einer Diffusorschicht und/oder diffus wirkenden Partikeln oder Dergleichen versehen ist.Light guide element according to one of the two preceding claims, characterized in that at least one of the segments of coupling segment ( 5 . 6 ), Decoupling segment ( 3 ) and coupling segment ( 4 ) is provided with a diffuser layer and / or diffusely acting particles or the like. Lichtleitelement gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Grenzfläche zwischen dem Einkoppelsegment (5, 6) und dem Koppelsegment (4) als Diffusorschicht ausgebildet ist.Light guide element according to the preceding claim, characterized in that at least one interface between the coupling segment ( 5 . 6 ) and the coupling segment ( 4 ) is designed as a diffuser layer. Lichtleitelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Segmente (3, 4, 5, 6), bevorzugt alle Segmente, aus einem Polymethylmethacrylat, beispielsweise Plexiglas®, oder einem transparenten Polycarbonat, beispielsweise Makrolon®, hergestellt ist.Light guide element according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the segments ( 3 . 4 . 5 . 6 ), Preferably all segments, is, for example, Makrolon ®, made of a polymethyl methacrylate, such as Plexiglas ®, or a transparent polycarbonate. Lichtleitelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur lösbaren Verbindung zwischen wenigstens zwei der Segmente vorgesehen sind.Light guide according to one of preceding claims, characterized in that means for detachable connection between at least two of the segments are provided. Anordnung aus einer Lichtquelle, bevorzugt einer LED, und einer Anzeigefläche, gekennzeichnet durch ein Lichtleitelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Arrangement comprising a light source, preferably an LED, and a display surface, characterized by a light-conducting element ( 1 ) according to one of the preceding claims. Anordnung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigefläche in einer Blende oder einem Bedienelement angeordnet ist.Arrangement according to the preceding Claim, characterized in that the display surface is arranged in a panel or a control element. Anordnung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Anzeigefläche eine im Wesentlichen kreisrunde Skala aufgebracht ist oder dieser zugeordnet ist.Arrangement according to the preceding Claim, characterized in that on the display surface a substantially circular scale is applied or this assigned. Verwendung der Anordnung gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug, einem Haushaltsgerät oder einem Gerät der Unterhaltungselektronik.Use of the arrangement according to one of both previous claims in a motor vehicle, a household appliance or a consumer electronics device.
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