CN112444910A - 侧面发射的光导体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供具有线形外观的光源，该光源具有柔性的光导体，该光导体具有包括高的光密度的均匀的光辐射。为此提出一种侧面发射的光导体，该光导体包括芯部(6)以及包围芯部(6)的透明的套罩物(5)，至少一个型芯(3)在该芯部中伸延，其中芯部(6)和套罩物(5)由透明的塑料成型，其中芯部(6)具有比套罩物(5)更高的折射率，并且其中型芯(3)构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光的，以使在光导体中引导的光散射并且穿过套罩物(5)向外发出，其中型芯(3)的散射长度优选最高是型芯(3)的最大的横向尺寸的两倍。

Description

侧面发射的光导体及其制造方法

技术领域

本发明一般地涉及光发射元件的技术领域。本发明特别涉及光导体在照明或显示装置中的应用。

背景技术

为了照明或显示目的，可期望的是使用线形的光源。作为这种光源可使用具有耦合在其上的侧面发射的光导体的光发射器。这种组件尤其在节省空间的结构以及高的鲁棒性方面优于由许多并排布置的小发射器(例如LED链)构成的组件。在这种链中，大量的构件会迅速导致单个发光二极管的故障，从而立即引起注意。

用于提供线形光源的另一方案是侧面发射的光导体。在该光导体中在一个或两个端部上连接光发射器，该光发射器将光耦入光导体中。在光导体中分布散射元件，该散射元件散射在光导体中传导的光。该光源提供非常均匀的照明。然而整个光流受到光发射器所提供的强度的限制。

即使光导体对于肉眼均匀地发光，在光导体非直线延伸时也有问题。如果使用由玻璃制造的光导体，该光导体在足够厚度的情况下通常不足够柔韧。虽然已知有由塑料制成的光导体，但是已知的方案具有仅仅小的光密度。此外在光导体弯曲时产生问题。如果光导体弯曲，例如在通过卡夹固定在底座上时会将散射的覆盖层剥下或通过弯曲在外部区域处伸长，进而更薄且在弯曲内部收缩，从而会出现褶皱。在此，在散射的包层和光导芯部之间会产生气隙，该气隙即使重新对准也会留下。该气隙此后导致光的局部地不同耦出以及导致不均匀的光强度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有线形外观的光源，该光源具有柔性的光导体，该光导体具有均匀的、具有高的光密度的光辐射。该目的通过独立权利要求的主题实现。有利的实施方案在从属权利要求中给出。因此本发明提出一种侧面发射的光导体，该光导体包括芯部以及包围芯部的透明的套罩物，型芯在芯部中伸延，其中芯部和套罩物由透明的塑料成型，其中芯部具有比套罩物更高的折射率，并且其中型芯构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光，以使在光导体中引导的光散射并且穿过套罩物向外发出。

在此，型芯的散射长度优选最高为两倍于、特别优选等于型芯的最大的横向尺寸。在型芯具有圆形横截面的优选情况下，通过型芯的直径给出最大的横向尺寸。作为另一示例，在椭圆形的型芯中最大的横向尺寸是沿着椭圆形的横截面的主轴的大小。散射长度规定为这样的长度，在该长度下通过散射使光的初始强度沿射入方向降低1/e倍。因此，在忽略吸收的情况下，对于在型芯的材料中沿着在x方向上的路段的散射长度ls和光强度I(x)适用的是I(x)＝I₀·exp{x/ls}，其中I₀表示在射到型芯上的初始的光强度。在材料的吸收可忽略不计的情况下，这由此代表了极限值，而在材料的吸收不可忽略不计的情况下，散射长度小于根据上式确定的散射长度。尤其对于金属材料来说吸收式不可忽略不计的，该金属材料在380nm至780nm的可见光范围内吸收强烈。为此，对于可忽略不计吸收的材料，可以近似地如上确定散射长度，前提是以此计算的值是过大的并且因此实际的散射长度是较小的。通过使散射长度最高特别优选地等于型芯的横向尺寸，在侧面观察光导体时，型芯看起来基本是不可看透，即在可见的光谱范围中基本上是不透明的。另一方面对于在芯部中传导的光，这意味着射到型芯上的光以很高的概率以及强度被散射，并且随后从光导体射出。由此该型芯在运行时看起来为明亮发光的线形元件。

型芯优选比光导体显著更薄，以实现高的光密度。尤其在优选的实施方式中，型芯具有在垂直于光导体的纵向方向的方向上测量的横截面，该横截面比透明的套罩物的外轮廓包围的至少0.7mm²的横截面小至少4倍、优选至少20倍。但是在型芯相比于光导体的厚度过薄的情况下，绝对亮度又下降。因此，根据另一改进方案有利的是，型芯具有在垂直于光导体的纵向方向的方向上测量的横截面，该横截面比芯部的横截面小2500倍。

因此，与已知的侧面发射的塑料光导体不同，散射光的结构集中地布置在导光芯部之内并且优选形成至少部分或局部离散的区域。因为散射光的结构是光导体的看起来发光并且光从其中向外发射的部分，根据本公开的光导体具有非常小的射出面以及非常高的光密度。在此处描述的光导体中通过使光从芯部内部中的靠近中央纤维处的型芯发射出来避免了在弯曲时在塑料光导体的塑料层之间发生剥落以及光射出局部变化的问题。由此，即使在弯曲时发生塑料的结构的变化或几何和/或机械的变化，散射光的结构也几乎没有、甚至没有受到光导体的弯曲影响。

光导体能够以特别有利的方式简单地通过共挤出制成。在此，共挤出可以围绕先前存在的型芯进行。同样地，在共挤出时也可以将型芯的散射光的元件加入芯部的塑料中，或为了芯部使用具有散射光的元件、尤其颗粒的额外的塑料，该额外的塑料与芯部和外罩的塑料一起被挤出。除了颗粒以外，也考虑丝线以及尤其气泡作为散射光的元件。这种颗粒、丝线或气泡的几何结构尤其也可以是非圆的、不规则的和/或具有空间主轴线的不同尺寸。

附图说明

下面更详细地且借助附图描述本发明。

图1示出了具有侧面发射的光导体的光源。

图2和图3示出了光导体的横截面视图。

图4示出了用于制造光导体的挤出喷嘴。

图5示出了具有包含颗粒的塑料的光导体的变型方案。

图6示出了在光导体中的光路。

图7示出了光导体的一种实施方式，其中光通过另一光导体耦入。

图8和图9示出了具有多个芯部的实施方式。

图10示出了具有不同的额外的功能元件的实施例。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了根据本公开的具有光导体1的光源2。光源2包括光发射器4，该光发射器在光导体1的一端部10上与芯部6光学耦合，以将光耦入光导体1中。一般地，不限于示出的实施例地，半导体光发射器对于光源2是优选的，其中根据应用领域也可以尤其使用其他结构形式的激光器，例如气体激光器、固体激光器、准分子激光器或纤维激光器。激光器可以包括发光二极管或半导体激光器。以这种方式也可以耦合具有不同颜色的多个光发射器，以获得光色可调节的照明设备。与图1中所示不同，也可以在电导体1的两个端部10、11上布置光发射器4，以使光发射器的光耦入纤维7中。如所示，型芯3在芯部6之内伸延，该芯部又被透明的套罩物5包围。

因为芯部6以及套罩物5由塑料制成，光导体1具有高的柔性，使得光导体能够以简单的方式以弯曲部12放置并且固定。在示出的示例中，光导体1例如设有偏转90°的弯曲部12。一般地，不限于示出的实施例地，在一种实施方式中光源2包括以弯曲部伸延的光导体1，其中弯曲半径至少相当于光导体直径的十倍。一般来说，直至该值由于弯曲部造成的光损失和光导体变化都不明显。

图2示出了光导体1的一种实施方式的横截面图。如所示，型芯3在芯部6的内部中伸延。不限于特殊的实施例优选的是，型芯3在芯部6中间伸延。与所示不同，也可有两个或更多个型芯3在芯部6中伸延。通过使芯部6具有比套罩物5更高的折射率，在芯部6中引导的光在芯部6和套罩物5之间的界面56上全反射。不限于示出的实施例，对于散射光的型芯3可有多种替代方案。在此也可想到，型芯3不是由塑料制成。由此根据一种实施方式，型芯3包括芯线(Seil)或线材(Draht)。芯线也可称为绞合线(Litze)或丝线(Faden)。芯线或线材或丝线在此可由塑料、玻璃或其他材料(例如金属或天然纤维)制成，并且包括至少一种绞合线或纤维。在这种情况下，在特别优选的实施方式中共挤出也是可行的，尤其可以提供的是，在共挤出期间将型芯的光散射的元件在共挤出时添加到芯部的塑料中，或者为型芯使用具有光散射的元件、尤其颗粒的额外的塑料，该额外的塑料与芯部和外皮的塑料一起共挤出，并且构造为沿着光导体1的纵轴的线材或芯线或丝线(即丝状、线状或纤维状)的形式。在玻璃作为型芯3的材料的情况下，例如可想到的是所谓的白玻璃或磨砂玻璃等，尤其为半透明或不透明的有色玻璃。在多个绞合线或纤维的情况下，绞合线或纤维可以松散地彼此并排布置或彼此连接、捻合、编织或交织。因此，型芯3可以构造成基本上光滑的或例如根据其结构构造成粗糙的或结构化和或部分或局部地单色地或多色地构造。型芯的表面的结构化还提供了在多于总散射50％的大的范围内调节散射性能以及散射长度的可能性。具有呈线材或芯线形式的型芯3的实施方式可以是特别有利的，因为该型芯使得光导体1同时具有高度的稳定性和抗拉伸性。型芯也可以是电导体或者包含或包括至少一个电导体。该实施方式是特别有利的，因为在此作为发光元件的特性与传输电信号和/或电能的可能性相结合。由此例如将光耦入芯部6中的光发射器可以以电导体供给。由此也提供局部地将多个光发射器集成到光导体中的可能性，从而也实现光导体在几百米的较大路段上的均匀的光亮效应或借助不同波长的光发射器也可实现光导体中的彩色效果以及效果区段。在另一实施方式中，型芯和/或芯部和/或套罩物可以具有一般非圆的或多边形的几何结构，以实现定向的或结构化的光辐射或在周围的构件上的固定。

根据另一实施方式，型芯3包括散射光的颗粒。图3示出了这种具有颗粒30的实施方式的示例。在芯部6和套罩物5的塑料的共挤出时为芯部6的塑料加入颗粒30。根据另一实施方式，为型芯3使用带有颗粒30的塑料，该颗粒与芯部6和套罩物的塑料共挤出。

但是尤其也可使三种塑料共挤出，其中最内部的塑料例如包含散射光的颗粒，以形成散射光的型芯3。为此图4示出了相应的挤出喷嘴15以同时挤出型芯3、芯部6和套罩物5。挤出喷嘴15具有中央喷嘴150，通过中央喷嘴挤出用于成型型芯3的塑料31。该塑料可如图3的示例中包含散射光的颗粒。在中央喷嘴150周围有两个同心布置的环形喷嘴151、152，通过环形喷嘴将芯部6和套罩物5的塑料挤出，由此可在一个挤出步骤中制造具有散射光的型芯3、芯部6和套罩物5的光导体1。

另外，作为型芯中的散射光的颗粒30一般考虑以下材料：如二氧化钛、氧化锆、滑石粉(MgO)的氧化物以及白垩、有机硅微球(Tospearls)、玻璃球(空心球)、白玻璃棒。

替代地，对于散射光的型芯也可使用聚合物，该聚合物不包含散射光的颗粒而是由于其分子特性(例如相位的偏析或分裂)而产生光散射的效果，这导致相应的散射长度，例如PTFE。聚合物混合物也可作为散射光的型芯，其中聚合物混合物产生光的相应的散射长度，例如通过在不同的聚合物的界面上结晶或通过混合的聚合物的不同折射率产生。

在优选的实施方式中也可使用聚合物混合物或本身散射的聚合物和加入的散射颗粒的组合，以能够有针对性地调节在入射光的5％至100％的区域中型芯的散射效果。由此也可局部地在光导体中调节与波长相关的散射，这可用于使射出的光的色坐标均匀化或产生效果区段。

在使用散射颗粒和/或气泡和/或其他的局部限定的散射中心的情况下，将其平均横向尺寸、尤其在垂直于纵向轴线的横截面中测量的尺寸、在圆形几何结构的情况下为其平均直径(定义为D50值，即现有散射颗粒的50％小于该给定的值)在小于50μm、优选小于10μm、特别优选小于1μm的范围中选择，同时其浓度如此高，使得散射长度在型芯3的横向尺寸的两倍或更小的范围中。在此在型芯3中每立方毫米大于10散射颗粒和/或气泡和/或其他的局部限定的散射中心的浓度是有利的。

型芯3、芯部6和套罩物5的直径或面积的比例可与图2和图3的仅示例性的示意图明显相异。尤其套罩物5可具有相比于芯部6更小的层厚。通过相对于型芯3和套罩物5厚的芯部6可以将更多的光耦入光导体1中。这尤其在塑料光导体中是有利的，在该塑料光导体中套罩物和芯部的折射率差或数值孔径不是非常大。对此一般在光导体1的改进方案中，光导体1的由套罩物的轮廓包围的横截面与由芯部6的轮廓包围的横截面的比例在1.01至2、优选1.1至1.6的范围中。此外一般优选地，套罩物5的层厚为至少3μm。这尤其有意义的是，在共挤出时实现芯部6的可靠嵌入。

在如图2和图3中示出的圆形的光导体1的情况下，所谓的横截面是具有套罩物5和芯部6的直径的圆面。根据一种示例，光导体1具有2毫米的直径。套罩物5具有0.2毫米的壁厚。由此对于由套罩物5的轮廓包围的横截面为A_套罩物＝π·(2mm/2)²＝3.14mm²并且对于由芯部6的轮廓包围的横截面为A_芯部l＝π·(1.6mm/2)²＝2.01mm²。由此横截面的比例为1.56。

为了实现在日光明亮的环境中例如产生肉眼可见的光输出的高的光密度还有益的是，设置薄的型芯3。因此一般在一种改进方案中，型芯3具有在10微米至1000微米的范围中的直径。优选地，该直径位于10μm至800μm的范围中。型芯3不是绝对具有正圆形的横截面。但是一般地，型芯3的尺寸也可以由其横截面给出。在此，型芯3具有在80μm²至0.8mm²的范围中的横截面。

具有散射光的型芯3的光导体1的结构使得能够简单地匹配期望的光技术的特性。尤其当型芯3的直径在芯部6的直径的1/60至1/2的范围中、优选在1/20至1/2的范围中时获得具有高的光密度的有利特性。如果一般提及面积的比例，则根据该实施方式型芯3的横截面Q_型芯和芯部的横截面Q_芯部的比例(Q_型芯/Q_芯部)由此在2.5·10^-3至0.25的范围中。

但是尤其也可以参考光导体的长度通过芯部6和型芯3的横截面的比例调节光散射。芯部6与型芯3的比例越大，每长度单位的光散射越小。

对此涉及芯部的横截面(Q_芯部)和型芯的横截面(Q_型芯)的比例与光导体的长度(L_光导体)的商，即项(Q_芯部/Q_型芯)/L_光导体。当值位于20m^-1至500m^-1的范围中时获得有利的光特性。

典型地，侧面发射的光导体与传输数据的光导体的区别是更小的设定长度，因为在给定耦合的光发射器的亮度时随着长度增加，光密度降低。不限于特定的实施方式，为此在本发明的一种改进方案中，光导体1具有在0.5米至100米、优选至50米的范围中的长度。大的长度尤其与激光器组合适合作为光发射器。对于装饰的照明和其他的光技术应用特别合适的是直至105米的短的长度、优选2.5至5米的短的长度。在医学领域中、尤其作为在诊断和治疗处理的装置中用于一次性或多次性使用的部件，小于0.5米、优选小于0.1米、尤其优选0.01至0.05米的长度适用于在此优选的大约1mm以及更薄的光导体1的直径。

已经发现，套罩物5与芯部6分离的问题可以通过使套罩物5和芯部6的塑料包括聚合物共混物或至少两种聚合物的混合物特别有效地避免。也显示出，聚合物的混合物可用于光导体1的充分透明的元件并且对于散射重要的相位的偏析不会发生或至少不是关键的。最后一点尤其对于侧面发射的光导体是重要的。即使出现偏析，只要型芯处的光散射占主导，与此相连的小的光散射在此没有大的破坏性。与例如在用于传输信号的光导体中不同，光散射在此没有显著功能性的限制。这也与光导体1的典型地用于此处提及的应用的相对小的长度相关，因为不必在很长的路段上低损失地传导光。

借助聚合物共混物可以协调充分的透明度的特性以及高的柔性。优选可使用脂肪族聚氨酯作为一种组分或聚合物共混物的其中一种聚合物。该组分尤其是有弹性的并且可以与其他塑料组合成高度透明的聚合物共混物。尤其这种脂肪族聚氨酯也可为热塑性的弹性体。替代地或额外地，另一热塑性的弹性体也可作为成分成为聚合物共混物的组成部分。因此，根据另一实施方式提供，聚合物共混物的至少一种聚合物形成热塑性的弹性体。

在另一实施方式中，聚合物共混物中的一种聚合物是聚碳酸酯。聚碳酸酯对于套罩物的透明度是有利的。同样适用于PMMA。因此根据另一替代的或额外的实施方式，聚合物共混物中的一种聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯。

特别合适的组合是一般包括聚甲基丙烯酸甲酯和热塑性的聚氨酯的聚合物共混物。两种组分尤其可单独地形成聚合物共混物或者在存在其他组分的情况下共混物的混合物中可以具有两个最大份额的这两种组分。

PMMA和热塑性的聚氨酯也可以以不同的混合比例很好地组合，以制造用于芯部和套罩物的完全不同折射率的混合物。优选地，PMMA与TPU的比例在90重量％比10重量％直至10重量％比90重量％的范围中。

25份的PMMA比30份的TPU、尤其优选的是PMMA与TPU的质量比例为60份的PMMA比40份的TPU。

用于合适的、充分透明的聚合物共混物的其他的聚合物、尤其作为除了具有两个最高份额的两种组分之外的其他组分是聚醚、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚氯乙烯类的聚合物。也可使用由此处提及的聚合物构成的共聚物作为组分。

根据具有作为塑料的聚合物共混物的实施方式的另一特别优选的改进方案，芯部6以及套罩物5的塑料是具有至少两种一致的聚合物组分的聚合物共混物，其中聚合物组分的份额的重量不同，使得套罩物5的折射率小于芯部6的折射率。

根据另一改进方案，芯部6和套罩物5的塑料中的至少一个包含聚合物颗粒。该颗粒可进一步改进机械特性。由此聚合物颗粒已知作为用于提高冲击韧性的添加物。图5示出了图2的实施方式的变型方案的横截面视图。在该变型方案中不仅在套罩物5的塑料中而且在芯部6的塑料中嵌入聚合物颗粒20。一般地，不限于特殊的示例，套罩物5和芯部6的塑料中的至少一种包含嵌入的聚合物颗粒。根据一种有利的改进方案，当套罩物5和芯部6的塑料中的至少一种包含具有交联的PMMA的聚合物颗粒20时，可获得非常透明的且同时抗冲击的且耐磨损的以及耐刮伤的塑料。该实施方式因此还特别地适合与包含PMMA的聚合物共混物的组合。根据本发明的另一改进方案提供了包含PMMA作为一种组分并且额外地包含具有交联的PMMA的聚合物颗粒的聚合物共混物。用于芯部6以及套罩物5、尤其用于两个元件的特别优选的塑料是具有PMMA和脂肪族或热塑性的聚氨酯的聚合物共混物，以及具有交联的PMMA的所谓颗粒20。

与在图5中所示不同，在一种实施方式中仅在套罩物中嵌入聚合物颗粒20。由此芯部可由单独的PMMA或TPU形成并且套罩物可由聚合物共混物形成。借助该实施方式可实现芯部6的特别高的透明度。

借助光导体1的所描述构造，对于抗冲击改性剂替代地或额外地也可加入在其他情况下对于光学特性不利的其他的填料。尤其想到，在套罩物5中使用至少一种填料，该至少一种填料可以是阻燃剂或UV稳定剂。光导体1的光学特性几乎不会被套罩物5中的填料影响，因为不会干扰芯部6的透射并且光在型芯3处散射之后仅通过套罩物5的一段短的路段。

一般此处描述的光导体1的特征是，在光导体弯曲之后对光学特性的变化具有高抵抗力。这因为通过使用的塑料提供在芯部和套罩物之间的连接，该连接在光导体弯曲时或光导体弯曲之后通常不会松开。尤其根据一种实施方式，由于光导体1弯曲引起的额外的光损失在光导体1的弯曲半径为21mm时小于光导体1的每绕组在光导体中引导的所有光强度的0.1倍。此外，由于光导体1弯曲引起的额外的光损失在光导体1的弯曲半径为12mm时小于光导体1的每绕组在光导体中引导的所有光强度的0.3倍。这些特性尤其用于外直径或套罩物的直径为10mm或更小的光导体1，尤其用于直径在1至10毫米的范围中的光导体。在此，光导体的外直径越大，有利的特性(即在弯曲时耦出更少额外的光)越大。额外的、即除了无论如何通过在型芯3处的散射之外而由辐射引起的光损失，还视为区段、必要时在弯曲负荷(即不可逆地)之后被识别或继续存在，这些区段比相邻区域看起来更亮。因此，光发射随后沿着光导体不均匀地出现，其具有一个或多个更亮的发光区域。

图6示意性地示出了光导体1的侧视图以及两个光束17、18的示例性的光路。该示例的型芯3包括颗粒30和气泡32作为散射光的元件。在借助挤压、尤其借助共挤出制造光导体1时可通过物理或化学的发泡有针对性地产生这些气泡32。

两个光束17、18在套罩物5和芯部6之间的界面56处全反射并且由此在芯部6中引导。光束17在界面56处反射之后侧面地在型芯3处经过并且由此没有散射。与此不同地，光束18照射到型芯3上并且在型芯3的塑料中的散射光的颗粒处发生散射。光束18的通过散射引起的方向变化使得光束照射到界面56上所成的角度大于全反射的临界角，从而光束经过界面56和套罩物5并且向外射出。如所示地，光束18在此甚至多次地、例如三次地散射。散射的平均次数主要由型芯3中的散射元件、颗粒30和/或气泡32的密度引起。已发现多次散射有利于从光导体1发出的光的角度分布。在单次散射时产生沿着光导体朝光导路的方向的优先方向，即在示出的示例中朝从左向右的方向。由此根据在哪个方向看光导体，光导体1看起来亮度不同。该效果可通过多次散射被削弱、甚至被消除，从而光输出基本上是各向同性的。因此，根据优选的实施方式一般散射光的颗粒30在型芯3中具有高的密度，使得射到型芯3上的光束被在芯部6中引导的光散射平均大于一次。该平均值也可小于值2。

光束19不是来自与芯部6耦合的光发射器4，而是侧面地射在光导体1上，横跨套罩物5和芯部6并且在型芯3中通过散射被削弱。光强度通过线条宽度表示，散射通过分支的细箭头表示。型芯是完全不透明的或者至少如在示例中强地散射，使得散射长度最高为型芯3的最大横向尺寸、尤其直径的两倍。在示出的示例中，初始的光强度的一小部分还完全地横跨型芯3。但是该光强度一般是小的，使得型芯3侧面地看起来是不透明的。

一般型芯3可以具有沿着横截面的径向方向、即从内向外具有变化的结构质地。这尤其也可包括型芯3的多层构造。在示出的示例中，颗粒30和气泡32的浓度在径向方向上不同。特别是，颗粒30集中在型芯3的中间，而气泡存在于型芯的周边中。即使在此没有明显界面，这显示出多层构造，在其中具有高的颗粒浓度的内部部分被具有高的气泡浓度的型芯包围。在已说明的具有线材或芯线作为型芯3的组成部分的实施方式中，也可用散射的、尤其不透明的塑料层包围型芯，从而存在多层的型芯3。

光导体1如此处所描述特别适用于轮廓或重点照明或一般适用于装饰照明。光导体可将这种照明装置作为这种设计元素应用在建筑物的内部空间中及其设备中，例如在室内布置物品中或室内布置物品上，或在仪器和机械上或仪器和机器中，以及建筑物的外部区域中，例如在建筑物的立面上，以及车辆的内部或外部照明。车辆可以是与车轮和轨道相关的车辆、船舶和飞机。

尤其在车辆中、例如汽车、飞机、船舶和/或火车中，光导体可用作车辆的内饰的一部分。在室内配件领域中，光导体可作为家具的一部分，尤其车辆座椅、起居空间和/或厨房。其他的应用是：

–用作前照灯(40)的组成部分，尤其车辆前照灯的组成部分，

–用于飞行器的着陆轨道的照明装置，

–与其他的光导体和/或其他的侧面发射阶跃折射率光纤共同用于形成平面图案，该平面图案本身可形成照明体，

–显示器的背景照明，

–用作车辆、船舶、飞机、建筑物、街道、路标、路牌、纺织品中的氛围或分界照明，

–与自发光磷光添加剂用作安全照明。

另一应用是应用在医学装置中或医学装置上，例如用作其上的重点或轮廓或安全照明。还将光导体1或光源2用作医学治疗方法、尤其肿瘤治疗的光动力治疗(PDT)、用于静脉曲张治疗的静脉内激光治疗(EVLT)、用于激光诱导的间质热疗法(LITT)的装置或至少该装置的部件，或用于眼科、牙科和皮肤病领域。尤其在后者中也用于辅助伤口愈合。关于在医疗环境中的使用还有利的是，所使用的一种塑料、使用的多种塑料(即聚合物共混物)优选包括生物相容性的塑料材料，该生物相容性的塑料材料例如根据标准EN ISO 10993-1:2018或EN ISO 10993-5:2009或USP VI类列出。此外，将使用的材料选择为可灭菌的、尤其可环氧乙烷灭菌的(EO)，因为该灭菌方法特别适用于在医学技术领域中的一次性应用(可抛弃的应用或单次使用的应用)，如ISO 11135:2014所描述。在此尤其可考虑不含氯的材料，因为否则在EO工艺过程期间可能会产生氯化合物，氯化合物一方面可能是有毒的并且另一方面在灭菌过程之后只能非完全地去除。

根据本发明的光导体的一种应用是，由于其不易于弯曲性特别有利地应用在光生物反应器或任意其他类型的光生物学过程中。在此，光导体不仅可以从外部安装到(透明的)反应器上而且可以与反应器壁的透明度无关地安装在这种反应器内部中，因为光导体是液体不可渗透的并且耐化学药品。

图7示出了特别并且尤其也适用于医学应用的光导体2的实施方式。在该实施方式中，光发射器4的光耦入到另一光导体21中，该另一光导体与侧面发射的光导体1的一端部10光学连接。在另一光导体21构造成柔性时，该实施方式此时特别有利。优选地，在此为侧面发射的光导体使用短的区段。由此在该实施方式的改进方案中可想到，使用长度在5mm至50mm的范围中的光导体。光导体1在此用作输入另一光导体21中的光的扩散器。对于医学应用，扩散器可在需要治疗的病患的身体上或身体中的预定位置处引导并且光在此处经由光导体1发出。另一光导体21可熔接在光导体1上以进行光学耦合或可与光导体1胶合。对于高的光强度在此通常适合使用基于半导体的光发射器。尤其想到激光器40作为光发射器4。

综上所述不限于所示的特殊示例地提供了光源2，在其中侧面发射的光导体1与另一柔性的光导体21连接，并且其中光发射器4、优选激光器40耦合在另一柔性的光导体21上，从而光发射器4的光经由另一光导体21耦入侧面发射的光导体1中并且沿着侧面发射的光导体1发出。光源2可尤其用于上述的医学应用。

侧面发射的光导体1的基本功能通过在型芯3中或型芯3上的光散射实现。但是除了散射特性以外，光导体1完全一般地也可具有滤波特性或射出光的光谱相对于耦入光的光谱变化。以这种方式可实现多种光效果。根据一种实施方式，型芯3包含颜料或其他的有色的散射颗粒。散射颗粒根据波长吸收部分光，使得经反射的或经散射的光在光谱方面与在芯部中引导的光不同，并且具有颜色。根据另一替代或额外的实施方式，芯部6和套罩物5的塑料中的至少一种是被着色的。染色剂通常不提高散射，使得塑料保持透明。因此根据该实施方式的染色剂不是颜料。通过染色剂的部分光谱吸收使得穿过塑料的光的光谱分布改变。必要时通过使用的聚合物或聚合物组分本身提供染色剂，其与溶解在聚合物基质中的染色剂分子的替代方案不同。

用于光的光谱影响的另一可能性是转变成其他的波长，即通过一种合适的转换材料将一种波长的光转变成至少另一波长的光。这是有利的，以使发出的光的光谱变化损失更低的强度。这种转变尤其通过使光导体1包含光致发光材料实现。光致发光可以是荧光以及磷光。光致发光材料可包含在光导体的一种或多种组分中，光导体尤其在型芯3和套罩物5中与光接触。例如型芯3可包含光致发光的颗粒30。由此例如可馈入蓝光并且在型芯3处散射并且部分地根据颗粒的特性例如转变成黄光，以通过这些组分的混合射出白光。然而例如在套罩物中也可包含光致发光的材料，以便当型芯处散射的光通过时转变至少一部分强度。在此，可实现的不同的光学效果也是显著的。在经染色的套罩物5的情况下，改变了对于观察者明亮发光的型芯3的颜色印象。在套罩物5中有光致发光的染色剂的情况下，在明亮发光的型芯3周围产生光芒，其中该光芒具有与型芯直接射出的光不同的颜色。在使用发磷光的添加剂的情况下，即使切断光导体的光源也可产生光导体的余辉效果。由此可实现安全照明，例如用在医院、车辆、船舶中或在飞机领域中。此外，也可由外部的光加载光导体中的发磷光的颗粒，从而这些光导体也可用作被动的安全照明或被动的重点照明。

图8示出了光导体的一种实施方式的示例，在其中多个芯部6由一个共同的套罩物5包围。沿着芯部6分别有至少一个型芯3朝光输出部伸延。在图3的实施例中提供了两个芯部6，但是也可以在一个套罩物5中结合更多个芯部6。

这种实施方式也可用于实现特殊的光效果。由此可以在芯部6中耦入不同颜色的光。

此外，也可在套罩物中集成具有其他功能的导体或元件。

图9示出了具有多个芯部6的实施方式的另一示例，多个芯部通过一个共同的套罩物5包围。在此在套罩物5中以六个圆形所示分布的芯部6。芯部也可如一般在存在多个芯部的情况下例如绞合地或扭转地伸延。

根据同样在示出的示例中实现的另一实施方式，除了至少一个芯部6以外在套罩物5中还布置沿光导体1的纵向方向伸延的功能元件34。这种功能元件34可以尤其为电导体35或加强元件36。作为加强元件36考虑金属线或塑料线或芯线。电导体35也可以同时具有提高稳定性的加强元件36的功能。

该功能元件也可具有光学功能。在图10示出的示例中功能元件34是用于反射射到型芯3上的光的纵长的反射元件37。优选地，反射元件37如所示为平的以及带状的。

根据同样在图10的示出示例中实现的另一实施方式，套罩物具有纵长的紧固元件38，以使光导体1形状锁合地固定在相应的保持元件上，例如待配备光导体1的物体上的凹槽或轨道上。在示出的示例中紧固元件38构造成具有加厚闭端39的肋条。然后可以将肋条插入对应的凹槽中，其中加厚闭端39引起卡合。

前述所有变型方案也可仅局部地集成或应用在光导体中，而其他的部分不具有这些功能。由此可实现多种效果。局部没有侧面射出光的特性也是可能的，由此可在更远的部位处低损失地传输光。

取决于用于光导体的材料和期望的应用，通常可以为波长范围在150nm至15μm中的光导体使用电磁辐射源或电磁发射器。在此可以考虑任意类型的激光源、LED、弧光灯、电灯泡或任意其他类型的合适辐射源。

附图标记列表

1	光导体
		2	光源
3	型芯
		4	光发射器
5	套罩物
		6	芯部
10、11	1的端部
		12	弯曲部
15	挤出喷嘴
		17、18、19	光束
20	聚合物颗粒
		21	另一光导体
30	颗粒
		31	型芯3的塑料
32	气泡
		34	功能元件
35	电导体
		36	加强元件
37	反射元件
		38	紧固元件
39	加厚闭端
		40	激光器
51	套罩物5塑料
		61	芯部6的塑料
56	在5和6之间的界面
		150	中央喷嘴
151、152	环形喷嘴

Claims (20)

1.一种侧面发射的光导体(1)，所述光导体包括芯部(6)以及包围所述芯部(6)的透明的套罩物(5)，至少一个型芯(3)在所述芯部中伸延，其中所述芯部(6)和所述套罩物(5)由透明的塑料成型，其中所述芯部(6)具有比所述套罩物(5)更高的折射率，并且其中所述型芯(3)构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光的，以使在所述光导体中引导的光散射并且穿过所述套罩物(5)向外发出，其中所述型芯(3)的散射长度优选最高是所述型芯(3)的最大的横向尺寸的两倍。

2.根据权利要求1所述的侧面发射的光导体(1)，其中所述型芯(3)具有在与所述光导体(1)的纵向方向垂直的方向上测量的横截面，所述横截面比透明的套罩物(5)的外轮廓包围的的横截面小至少4倍、优选至少20倍，所述套罩物的外轮廓包围的的横截面优选是至少0.7mm²。

3.根据权利要求1至2任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述型芯(3)具有以下特征中的至少一项：

-所述型芯(3)包括芯线或线材，

-所述型芯(3)具有在10μm至1000μm的范围中的直径或在80μm²至0.8mm²的范围中的横截面，

-所述型芯(3)在横截面的径向方向上具有变化的结构质地，

-所述型芯具有多层的构造，

-所述型芯包含至少一个电导体或由至少一个电导体构成。

4.根据权利要求1至3任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述套罩物(5)和所述芯部(6)的塑料包括聚合物共混物，

优选地，所述光导体具有以下特征中的至少一项：

-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是脂肪族聚氨酯，

-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物形成热塑性的弹性体，

-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯，

-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是聚碳酸酯，

-所述套罩物(5)的和所述芯部(6)的塑料中的至少一种包含嵌入的聚合物颗粒，

-所述套罩物(5)包含至少一种填料，所述填料尤其选自以下组别，所述组别包括UV稳定剂、阻燃剂、抗冲击改性剂或其组合。

5.根据权利要求4所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述聚合物共混物包含聚甲基丙烯酸甲酯和热塑性的聚氨酯。

6.根据权利要求4至5任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述聚合物共混物包含具有交联的PMMA的颗粒(20)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述芯部(6)和所述套罩物(5)的塑料是具有至少两种一致的聚合物组分的聚合物共混物，其中所述聚合物组分的份额的重量不同，使得所述套罩物(5)的折射率小于所述芯部(6)的折射率。

8.根据权利要求1至7任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述光导体(1)具有在0.5米至100米、优选至50米、尤其5米的范围中的长度。

9.根据权利要求1至8任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，

-所述型芯(3)的横截面Q_型芯与所述芯部的横截面Q_芯部的比例(Q_型芯/Q_芯部)在2.5·10^-3至0.25的范围中，或

-所述型芯(3)的直径与所述芯部(6)的直径的比例在1/20至1/2的范围中。

10.根据权利要求1至9任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述芯部的横截面Q_芯部和所述型芯的横截面Q_型芯的商与所述光导体的长度L_光导体的比例(Q_芯部/Q_型芯)/L_光导体具有在20m^-1至500m^-1的范围中的值。

11.根据权利要求1至10任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，具有以下特征中的至少一项：

-由于所述光导体(1)弯曲引起的额外的光损失在所述光导体(1)的弯曲半径为21mm时小于光导体(1)的每绕组在所述光导体中引导的所有光强度的0.1倍，

-由于所述光导体(1)弯曲引起的额外的光损失在所述光导体(1)的弯曲半径为12mm时小于光导体(1)的每绕组在所述光导体中引导的所有光强度的0.3倍。

12.根据权利要求1至11任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述型芯(3)具有散射光的元件，所述元件的浓度大于10个颗粒每立方毫米型芯(3)，或使得射到型芯(3)上的光束被在芯部(6)中引导的光散射平均大于一次。

13.根据权利要求1至12任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述光导体(1)构造成射出的光的光谱相对于耦入的光的光谱变化，

优选地，所述光导体具有以下特征中的至少一项：

-所述型芯(3)包含颜料或有颜色的散射颗粒，

-所述芯部(6)和所述套罩物(5)的塑料中的至少一种被染色，

-所述光导体(1)包含光致发光的材料。

14.根据权利要求1至13任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，具有多个芯部(6)，所述多个芯部被共同的套罩物(5)包围。

15.根据权利要求1至14任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，除了至少一个芯部(6)以外，在所述套罩物(5)中布置沿所述光导体的纵向方向伸延的功能元件、尤其电导体(35)或加强元件(36)。

16.一种用于制造根据权利要求1至15任一项所述的侧面发射的光导体(1)的方法，其特征在于，芯部(6)和套罩物(5)通过共挤出透明的塑料而成型。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，具有以下特征中的至少一项：

-围绕型芯(3)共挤出，

-在共挤出时将所述型芯(3)的散射光的元件加入所述芯部(6)的塑料，

-型芯(3)、芯部(6)和套罩物(5)在一个挤出步骤中通过共挤出三种塑料成型。

18.一种具有根据权利要求1至15任一项所述的光导体(1)以及至少一个光发射器(4)的光源(2)，所述至少一个光发射器在一端部(10、11)与所述光导体(1)的芯部(6)光学耦合，以使光耦入所述芯部(6)中。

19.根据权利要求18所述的光源(2)，其中所述侧面发射的光导体(1)与另一柔性的光导体(21)连接，并且其中光发射器(4)、优选基于半导体的光源耦合在所述另一柔性的光导体(21)上，使得所述光发射器(4)的光经由所述另一光导体(21)耦入所述侧面发射的光导体(1)中并且沿着所述侧面发射的光导体(1)发出。

20.根据权利要求1至15任一项所述的光导体(1)或根据权利要求18至19任一项所述的光源(2)在医学诊断或治疗装置中的应用。

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