DE102014019037A1 - Verfahren zur Bildung eines Fensters in einer Zone eines Objektes, mit farblichem Wechsel und Objekte mit einem solchen Fenster - Google Patents

Verfahren zur Bildung eines Fensters in einer Zone eines Objektes, mit farblichem Wechsel und Objekte mit einem solchen Fenster Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Fensters in wenigstens einer definierten Zone eines Objektes, um in dieser Zone eine farbliche Änderung bei Verwendung von Weisslichtbeleuchtungsquellen mit unterschiedlichen spektralen Komponenten zu erzeugen. Sie betrifft weiter ein Objekt mit einem aus farbwechselnden Materialien bestehenden Fenster, das in Form von zylindrischen, und/oder konischen Fasern, von Plättchen mit rechteckigen, trapezförmigen und/oder anderen Querschnitten am Objekt angebracht ist. Bei Beleuchtung durch Weisslichtquellen mit unterschiedlichen spektralen Komponenten weist das Fenster für den Betrachter unterschiedliche Farben auf. Ferner betrifft die Erfindung die Zusammensetzung und Herstellung des Mediums. Sie betrifft ebenfalls Objekte mit Fenster aus farbwechselnden Materialien, insbesondere Zeiger, funktionelle Anzeigevorrichtungen, Objekte mit Verzierungen in Form von Plättchen und/oder Fasern und im Besonderen von Plättchen und/oder Fasern bestehend aus Gläser, Keramiken, Glaskeramiken und/oder Einkristallen, die die Elemente Holmium, Erbium, Neodym oder Chrom enthalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Fensters in wenigstens einer definierten Zone eines Objektes, um in dieser Zone eine farbliche Änderung bei Verwendung von Weisslichtbeleuchtungsquellen mit unterschiedlichen spektralen Komponenten zur Ausführung eines farbwechselndes Fensters zu erzeugen.
  • Sie betrifft weiter ein Objekt mit einem aus farbwechselnden Materialien bestehenden Fenster, das in Form von zylindrischen, und/oder konischen Fasern, von Plättchen mit rechteckigen, trapezförmigen und/oder anderen Querschnitten am Objekt angebracht ist.
  • Stand der Technik
  • Verschiedene Verfahren, die die Sichtbarkeit von einem Objekt, zum Beispiel von Anzeigevorrichtungen, Zeiger und Indizes in Uhren und Messgräten, von Verzierungen und/oder Merkmalen an einem Objekt verbessern, sind bekannt. Oft werden in solchen Verfahren fluoreszierende oder phosphoreszierende Leuchtstoffe verwendet. Diese Leuchtstoffe werden durch eine Anregungsquelle mit einer kurzen Wellenlänge angeregt und emittieren charakteristisches Licht bei einer längeren Wellenlänge: die Lichtemission findet nach Abschalten oder Unterbrechung der Anregung mit einer charakteristischen Abklingzeit statt, die im Bereich zwischen einigen Millisekunden und einigen Stunden liegt. Nach Abklingen der Lichtemission muss der Leuchtstoff wieder neu aktiviert werden.
  • Der Farbwechseleffekt beschreibt die unterschiedlichen Farben, die ein Medium mit geeigneten Eigenschaften vorweist, wenn verschiedene Arten der Weisslichtbeleuchtung mit Unterschieden in der spektralen Zusammensetzung wie, z. B., Sonnenlicht und Leuchtstoffröhren, verwendet werden.
  • Ein solcher Farbwechseleffekt kann z. B. bei transparenten Materialien beobachtet werden, die mit einem bestimmten Element dotiert sind, nämlich die seltene Erde Holmium (Ho). Der Farbwechseleffekt tritt z. B. in Wirtskristallen auf wie Y3Al5O12, Lu3Al5O15, Y2SiO5, Lu2SiO5, KY(WO4)2, KGd(WO4)2, KLu(WO4)2, NaY(WO4)2, NaGd(WO4)2, NaLu(WO4)2, Y2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4, die mit Ho3+ Ionen dotiert sind. Die Dotierung mit Ho erfolgt in diesen Fällen durch die Substitution eines Teils der Y oder Lu Ionen des Wirtskristalls durch, z. B., 0,1% bis 99% Ho, im Besonderen mit 1% bis 60% Ho oder wie später in einem Beispiel erläutert mit der genauen Anpassung des Ho Gehaltes an die Geometrie der gewünschten Bauteile. Andere einkristalline Materialien oder Gläser, die mit Ho dotiert sind, können ebenfalls eingesetzt werden.
  • Der Farbwechseleffekt kann z. B. im Fall von Ho dotierten Y3Al5O15 (Ho:YAG) genauer beschrieben werden. 1 zeigt den Verlauf des optischen Absorptionskoeffizienten (in relativen Einheiten) als Funktion der Wellenlänge (in nm = Nanometer) im Fall von Ho:YAG. Der Absorptionskoeffizient (mit relativen Werten zwischen 0,00 und 1,00) bei einer bestimmten Wellenlänge (zwischen 250 und 850 nm) hängt von der Dotierung ab. Für eine Dotierung von 1 mol% Ho, d. h. für einen Kristall Y2.97Ho0.03Al5O12, erreicht der Absorptionskoeffizient bei, z. B., 635 nm, einen Wert zwischen 2.5 und 2.9 cm–1. Bei einer anderen Dotierung erfolgt eine lineare Skalierung mit dem Dotierungsgehalt. Diese Skalierung gilt ebenfalls für Absorptionskoeffizienten bei anderen Wellenlängen.
  • Für den in dieser Erfindung beschriebenen Farbwechseleffekt erweisen sich Dotierungen zwischen 0.1% und 70% Ho in YAG als günstig. Beispiele für die Veränderung der benötigten Konzentration für eine Optimierung der Transmission bei verschiedenen Probengrössen lassen sich durch Standardformeln nachvollziehen. Hier werden folgende zwei Beispiele aufgeführt.
  • Bei einer Probendicke von ca. 1,0 mm ergibt sich eine Transmission bei 635 nm von 34% wenn Material mit 3,6% Ho verwendet wird. Wenn anderes Material mit 18,0% Ho eingesetzt wird, bei einer Probendicke von 0,20 mm erreicht die Transmission ebenfalls 34%. Die für die Anwendung gewünschten Transmissionswerte von 1 bis 50% bei 635 nm führen dazu, dass die besonders bevorzugten Ho Konzentrationen zwischen 1 und 60% liegen.
  • Die Energieterme von Ho in YAG sind dem Fachmann bekannt. Messungen an den für Beispiele dieser Erfindung verwendeten Materialien zeigen die erwarteten Absorptionsbänder, nämlich bei 635 nm (für den Übergang von dem Grundzustand in das Energieniveau 5F5), 540 nm (Übergang in 5F4), 485 nm (in 5F3), 463 nm (in 3K8), 455 nm (in 5G6), 448 nm (in 5F1), 418 nm (in 5G5). Hier erwähnt sind nur die dominierenden Absorptionsbänder im sichtbaren Spektralbereich.
  • Wird ein Ho:YAG Kristall mit Sonnenlicht beleuchtet, so erscheint er honigfarbig gelb. Wird der gleiche Kristall mit einer Leuchtstoffröhre beleuchtet, die auf mehreren typischen spektralen Linien Licht emittiert, erscheint der Kristall rosa. Das Sonnenlicht ist im ganzen sichtbaren spektralen Bereich von 400 bis 750 nm mit einer relativ hohen Intensität aktiv. Der Ho dotierte Kristall hat einige scharfe und starke Absorptionslinien besonders bei ca. 418, 455, 540 und 635 nm. Diese Absorptionen beeinflussen das Spektrum der durch das kristalline Material laufenden Lichtstrahlen und führen zu einer gelben Färbung der Fenster, die mit diesem Material hergestellt sind. Eine Leuchtstoffröhrenemission besteht z. B. aus drei spektralen Hauptkomponenten bei 430–450, 530–550 und 610–630 nm. Die blaue (bei ca. 440 nm) und besonders die grüne (bei ca. 540 nm) Komponenten werden jedoch vom Ho dotierten Kristall stark absorbiert. Der Kristall wirkt als Filter und lässt hauptsächlich die rote (bei ca. 620 nm) spektrale Komponente und ein Teil des blauen Lichtes durch und erscheint somit in dieser Beleuchtungsart mit einer rosa Farbe.
  • In anderen Ho dotierten Materialien erscheinen die Absorptionsbänder gegenüber Ho:YAG nur leicht verändert. Als Beispiele sollen hier die Lagen dieser Bänder in Ho:KY(WO4)2 und in Ho-dotiertem Glas angegeben werden.
  • Die Bänder liegen in Fall von Ho:KY(WO4)2 bei 645 nm (für den Übergang von dem Grundzustand in das Energieniveau 5F5), 540 nm (Übergang in 5F4), 487 nm (in 5F3), 468 nm (in 3K8), 455 nm (in 5G6), 450 nm (in 5F1), 420 nm (in 5G5). Alle Werte, die hier angegeben sind, gelten für polarisiertes Licht mit Polarisation entlang der Nm Achse.
  • Im Fall von Ho-dotierten Glas liegen die Bänder bei 638 nm (für den Übergang von dem Grundzustand in das Energieniveau 5F5), 536 nm (Übergang in 5F4), 485 nm (in 5F3), 460 nm (in 3K8), 455 nm (in 5G6), 450 nm (in 5F1), 419 nm (in 5G5).
  • Für die Anwendungen, die in dieser Erfindung beschrieben sind, spielen die kleinen Abweichungen zwischen den verschiedenen Materialien eine untergeordnete Rolle. Der Farbwechsel findet in allen Fällen statt, mit nur kleinen Unterschieden in den auftretenden Farben. Die verschiedenen Materialien können alle für die Herstellung von Fenster oder Objekten im Sinn dieser Erfindung verwendet werden.
  • Ein weiteres Beispiel für Lichtquellenabhängige Farbänderung ist Alexandrit. Als Alexandrit bezeichnet man grünrote Chrysoberylle der Formel Al2BeO4, die ihre Farbe ändern können. Bei Tageslicht erscheint Alexandrit grün (smaragdgrün, waldgrün bis bläulich grün), bei künstlichem Licht wechselt seine Farbe zu einem sanften Rot (Rubinrot, Himbeerrot), Orange, Rot-Violett oder Violett-Grau. Natürliche Alexandrite sind wertvolle Edelsteine, die unabhängig von den vielen verschiedenen auftretenden Farben als solche bezeichnet werden. Synthetische Alexandrite sind preiswerter, jedoch in ihren Eigenschaften den natürlichen Steinen ähnlich. Die Dotierung, die bei Alexandriten die Farbwechsel mitverursacht, ist Chrom. Andere Übergangsmetalle wie Eisen oder Mangan können ebenfalls eine Rolle spielen. Der Farbwechsel wird Changieren oder Alexandrit-Effekt genannt. Der Alexandrit wirkt praktisch wie ein Filter, der hauptsächlich rotes oder grünes Licht durchlässt. Je nach Art der Beleuchtung werden spektrale Komponenten selektiv absorbiert. Die Farbänderung von Alexandriten ist die intensivste, die man in der Welt der Edelsteine finden kann. Im Prinzip kann man Alexandrite auch für die Zwecke der hier beschriebenen Erfindung einsetzen. Die breiten Absorptionsbänder von Alexandrit liegen bei ca. 420 und 590 nm. Je nach spektralen Eigenschaften der Beleuchtungsquelle wird Alexandrit die blauen und roten Komponenten abschwächen und dadurch die Farbe ändern.
  • Weitere farbwechselnde Kristalle sind bekannt und können durch den Fachmann im Gebiet der Kristallzüchtung ohne weiteres hergestellt werden. Z. B. kann Neodym (Nd) einen Farbwechsel hervorrufen zwischen violett und bläulich grau in Nd dotiertem YAG oder zwischen violett und blau in Nd dotiertem YVO4. Ein weiteres Beispiel ist der Farbwechsel zwischen zwischen lachsfarbigem rosa und violett in Er dotiertem YAG. Weitere Beispiele sind dotierte Al2O3 Kristalle (z. B. mit Vanadium), die ähnliche Farbänderungen wie Alexandrite aufweisen können.
  • Weiter kann der Fachmann die Farben durch zusätzliche Dotierungen beeinflussen: dafür können im Prinzip weitere seltene Erden (Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Er, Tm) oder Übergangsmetalle (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) verwendet werden.
  • Solche Kristalle oder andere Materialien mit lichtquellenabhängigen Farbänderungen können als funktionelle Anzeigevorrichtung und/oder Verzierung von Objekten wie, z. B., Zeiger in Uhren und Messinstrumenten, elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), Schmuck und Ornamente, Aufschriften und Logos (z. B. auf Schnallen für Taschen oder Schlüsselbund) eingesetzt werden.
  • Am Beispiel der Anwendung als Zeiger und/oder Index für Messinstrumente oder Uhren wird erläutert, welche Bauelemente für die Anwendung eingesetzt werden können. Zylindrische oder konische Fasern und/oder Plättchen mit rechteckigen Querschnitten können verwendet werden. Die Fasern und/oder Plättchen können z. B. auf die Zeigerfahnen und/oder auf das Zifferblatt angebracht und/oder geklebt werden. Die Faser und/oder Plättchen können verschiedenartig gefertigte Oberflächen aufweisen: poliert, fein geschliffen und/oder mit Oberflächenmuster und Oberflächenstrukturen versehen. Polierte Fasern und/oder Plättchen sind besonders geeignet, um in Lichtleiterform den Farbwechsel hervorzuheben. Besonders bei Indizes aber auch bei Zeiger können die Bauteile verschiedene Formen wie Zahlen, Buchstaben und/oder gravierte Bilder einnehmen. Ähnlich variable Formen und Muster können ebenfalls für funktionelle Anzeigevorrichtungen und/oder für Verzierungen eingesetzt werden.
  • Der Farbwechsel kann durch die Tageslichtbeleuchtung im Einsatzbereich hervorgerufen werden. Alternativ kann eine wechselnde interne Beleuchtungsquelle genutzt werden: ein Wechsel der Beleuchtung durch eine blaue LED mit gelbem Phosphorkonverter zu einer blauen LED mit rotem und grünen Phosphor wird einen Farbwechsel in Ho:YAG hervorrufen.
  • Durch geeignete Anordnung können dadurch z. B. zylindrische oder leicht konische Fasern mit Querschnitt zwischen 0.02 und 3 mm oder, besonders bevorzugt, zwischen 0,08 bis 1,2 mm verwendet werden. Eine weitere geeignete Anordnung besteht aus Lichtleitern mit rechteckigen Querschnittkantenlängen zwischen 0.02 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,04 bis 1,2 mm. Die Fasern und die rechteckigen Lichtleiter werden z. B. aus Ho dotierten Kristallen, Gläsern, Keramiken, Glaskeramiken oder aus anderen farbwechselnden Materialien hergestellt. Dadurch erhält der Anwender Zeiger und/oder Indizes für Messinstrumente aller Arten und für Uhren, die je nach Beleuchtungsart die Farbe wechseln. Solche Zeiger und/oder Indizes sind dadurch geeignet, die Ästhetik und das Erscheinungsbild der Messinstrumente oder Uhren prägend zu gestalten.
  • Zurzeit werden z. B. in Messinstrumenten oder Uhren oft fluoreszierende Zeiger und/oder Indizes verwendet. Fluoreszierende Stoffe, die auf die Zeiger und/oder Indizes angebracht wurden, werden durch eine externe Beleuchtung angeregt und emittieren Licht bei Wellenlängen, die länger sind als die der Anregung. Die fluoreszierende Wellenlänge ist durch die Eigenschaften der Anregungsquelle und des verwendeten Leuchtstoffes bestimmt, Farbwechsel sind abhängig von dem Einschalten der Anregungsquelle und damit mit Stromverbrauch und kostenintensivem technischen Aufwand verbunden.
  • Es liegt daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung zugrunde, ein Verfahren zu zeigen, durch einfache und wirksame Mittel ein Fenster in einer Zone eines Objektes sichtbar zu machen, dass einerseits eine gezielte Farbänderung erlaubt und andererseits nicht durch Abklingen der Lichtemission beeinträchtigt wird.
  • Die Aufgabe wird durch verschiedene Varianten des erfinderischen Verfahrens gelöst, welche in der folgenden Beschreibung definiert werden.
  • Die Funktion der in den Beispielen angegebenen Materialien und geometrischen Formen gewährleistet, dass mindestens eine definierte Zone eines Objektes bei Beleuchtung durch Weisslichtquellen mit unterschiedlichen spektralen Komponenten für den Betrachter unterschiedliche Farben aufweist. Ferner beschreibt die Erfindung die Zusammensetzung und Herstellung zahlreicher verwendbaren Materialien, insbesondere für die Anwendung als Zeiger, funktionellen Anzeigevorrichtungen und/oder Verzierungen von Objekten in Form von Plättchen und/oder Fasern und im Besonderen von Plättchen und/oder Fasern bestehend aus Gläser, Keramiken, Glaskeramiken, Einkristallen, die mit den Elementen Holmium, Neodym, Erbium oder Chrom gezielt dotiert sind.
  • Die Funktion der mit in den Beispielen angegebenen Materialien und Bauteilen hat zum Ziel, die farblichen und ästhetischen Eigenschaften von Objekten, insbesondere Zeiger in Uhren und Messinstrumenten, zu gestalten. Weitere Objekte wie elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), Schmuck und Ornamente, Aufschriften und Logos (z. B. auf Schnallen für Taschen oder Schlüsselbund) sind ebenfalls als Anwendungsbereiche für die vorliegende Erfindung geeignet.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt ein Verfahren zur Bildung eines Fensters in wenigstens einer definierten Zone eines Objektes zugrunde.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Durch den Einsatz von Ho dotierten Kristallen wie Y3Al5O12, Lu3Al5O15, Y2SiO5, Lu2SiO5, KY(WO4)2, KLu(WO4)2, Y2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4 oder von Ho enthaltenden Gläsern, Keramiken, Glaskeramiken oder von anderen changierenden Stoffen (wie z. B. Er dotierte Kristalle, Nd dotierte Kristalle, Alexandrite) können mit geringem Aufwand farbwechselnde Fenster in Objekten hergestellt werden. In der vorliegenden Erfindung wird im Fall der Ho dotierten, farbwechselnden Kristallen ein Verfahren ausführlich beschrieben, um solche Fenster mit dem gewünschten Wechseleffekt herzustellen. Andere Dotierungen als Ho, die ebenfalls zu einem Farbwechsel führen, andere Materialien (andere farbwechselnde Kristalle, Gläser, Keramiken, Kunststoffe, transparente Medien) können in ähnlicher Art und Weise alternativ und/oder ergänzend eingesetzt werden.
  • Zusammenfassend löst die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mittels welchem mindestens ein Fenster in Objekten, Zeiger und/oder funktionelle Anzeigevorrichtungen oder Verzierungen von Objekten mit beleuchtungsquellenabhängigen Farbwechsel hergestellt und eingesetzt werden können. U. a. können die Farbänderungen durch Wechsel zwischen natürlichem und künstlichem Tageslicht hervorgerufen werden. Eine im Objekt selbst eingebaute Anregungsquelle ist in diesem Fall nicht notwendig.
  • Zusammenfassende Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben:
  • 1 zeigt den Verlauf des optischen Absorptionskoeffizienten (in relativen Einheiten, zwischen 0,00 und 1,00) als Funktion der Wellenlänge (in nm = Nanometer, zwischen 250 und 850 nm) im Fall von Ho dotierten Y3Al5O12 als Beispiele eines bei verschiedenartigen Weisslichtbeleuchtung farbwechselnden Materials mit den typischen Absorptionsbanden (1) im blauen Spektralbereich zwischen 414 und 495, (2) im grünen Spektralbereich zwischen 540 bis 560 und (3) im roten Spektralbereich zwischen 630 bis 670 nm.
  • 2a zeigt ein ein Objekt gemäss der Erfindung, in Form einer Uhr, (20) mit Armband (23), mit ganz oder teilweise aus kristallinem Ho:YAG Material gefertigten Zeiger (21) und Indizes (22), die, wenn durch Sonnenlicht (30) beleuchtet, honigfarbig gelb (abgebildet mit dunkelgrauem Kontrast) erscheinen.
  • 2b zeigt dasselbe Objekt in Form einer Uhr wie in 2a, jedoch mit einer anderen Beleuchtunng: die Zeiger (1) und Indizes (2) werden durch eine Leuchtstoffröhre (3) beleuchtet und erscheinen somit mit einer rosa Farbe (abgebildet mit hellgrauem Kontrast).
  • 3a zeigt ein anderes Objekt gemäss der Erfindung, in Form eines Federhalters (10) mit einem Fenster aus Ho dotiertem Material auf der Schutzkappe, das unter Sonnenlichtbeleuchtung honigfarbig gelb (dunkelgrau abgebildet) erscheint.
  • 3b zeigt dasselbe Objekt in Form wie in 3a: das Fenster (1) erscheint jedoch unter Leuchtstoffröhrenbeleuchtung rosa (hellgrau abgebildet).
  • 4a zeigt ein herzförmiges Ornament (10) mit einer geformten Faser aus Ho dotiertem Material als Verzierung, die unter Sonnenlichtbeleuchtung honigfarbig gelb (dunkelgrau abgebildet) erscheint.
  • 4b zeigt dasselbe Ornament wie in 4a: die Faser (1) erscheint jedoch unter Leuchtstoffröhrenbeleuchtung rosa (hellgrau abgebildet).
  • 4c zeigt ein dreieckiges Ornament (10) mit einer geformten Faser aus Ho dotiertem Material als Verzierung, die unter Sonnenlichtbeleuchtung honigfarbig gelb (dunkelgrau abgebildet) erscheint.
  • 4d zeigt dasselbe Ornament wie in 4c: die Faser (1) erscheint jedoch unter Leuchtstoffröhrenbeleuchtung rosa (hellgrau abgebildet).
  • 5a zeigt ein elektronisches Gerät (10) mit einer geformten Faser aus Ho dotiertem Material als Verzierung und Sicherheitsmarkierung, die unter Sonnenlichtbeleuchtung honigfarbig gelb (dunkelgrau abgebildet) erscheint.
  • 5b zeigt dasselbe Gerät wie in 5a: die Faser (1) erscheint jedoch unter Leuchtstoffröhrenbeleuchtung rosa (hellgrau abgebildet).
  • 6a zeigt einen Behälter in Form eines Trinkglases (10) mit einem Ornament aus Ho dotiertem Material, das unter Sonnenlichtbeleuchtung honigfarbig gelb (dunkelgrau abgebildet) erscheint.
  • 6b zeigt dasselbe Trinkglas wie in 6a: das Ornament (1) erscheint jedoch unter Leuchtstoffröhrenbeleuchtung rosa (hellgrau abgebildet).
  • Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltung
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit verschiedenen farbwechselnden Materialien gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind.
  • Die Verfahren der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt in wenigstens einer definierten Zone ein transparentes Material enthält, dass durch seine chemische Zusammensetzung oder durch gezielte Dotierungen optische Absorptionseigenschaften aufweist, die bei Beleuchtung durch verschiedenartige Weisslichtquellen bestimmte spektrale Komponenten solcher Quellen ausfiltern und dadurch eine Änderung der Farbe der besagten Zone hervorrufen. Geeignete verwendbare Materialien sind sogenannte changierende oder farbwechselnde Materialien, deren optische Absorption im sichtbaren Spektralbereich zu einer beleuchtungsquellenabhängige Färbung führt.
  • Beispiele nutzbarer Materialien für die Anwendung sind:
    • – Holmium (Ho) dotierte Kristalle aus folgenden Kristallfamilien: Y3Al5O12, Lu3Al5O15, Y2SiO5, Lu2SiO5, KY(WO4)2, KGd(WO4)2, KLu(WO4)2, NaY(WO4)2, NaGd(WO4)2, NaLu(WO4)2, Y2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4.
    • – Ho dotierte Gläser, Keramiken (z. B. transparente Y3Al5O12 Keramiken), Glaskeramiken oder Kunsstoffe.
    • – Alexandrite oder Chrom (Cr) dotierte BeAl2O4 Kristalle.
    • – Neodym (Nd) dotierte Kristalle (z. B. Y3Al5O12, Lu3Al5O15, Y2SiO5, Lu2SiO5, KY(WO4)2, KGd(WO4)2, KLu(WO4)2, NaY(WO4)2, NaGd(WO4)2, NaLu(WO4)2, Y2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4), Gläser, Keramiken, Glaskeramiken oder Kunststoffe.
    • – Erbium (Er) dotierte Kristalle (z. B. Y3Al5O12, Lu3Al5O15, Y2SiO5, Lu2SiO5, KY(WO4)2, KGd(WO4)2, KLu(WO4)2, NaY(WO4)2, NaGd(WO4)2, NaLu(WO4)2, Y2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4), Gläser, Keramiken, Glaskeramiken oder Kunststoffe. Zusätzlich zu den erwähnten Ho, Cr, Er oder Nd Dotierungen, die für den beleuchtungsabhängigen Farbwechsel von Bedeutung sind, können weitere zusätzliche Dotierungen (z. B. andere seltene Erden oder Übergangsmetalle) zur Farbtönung verwendet werden.
  • Wie weiter oben bereits erwähnt, zeigt 1 den Verlauf des optischen Absorptionskoeffizienten (in relativen Einheiten) als Funktion der Wellenlänge (in nm = Nanometer) im Fall von Ho:YAG. Der Absorptionskoeffizient zeigt die erwarteten Absorptionsbänder, nämlich bei 635 nm (für den Übergang von dem Grundzustand in das Energieniveau 5F5), 540 nm (Übergang in 5F4), 485 nm (in 5F3), 463 nm (in 3K8), 455 nm (in 5G6), 448 nm (in 5F1), 418 nm (in 5G5). Hier erwähnt sind nur die dominierenden Absorptionsbänder im sichtbaren Spektralbereich.
  • Wird ein Ho:YAG Kristall mit Sonnenlicht beleuchtet, werden die Absorptionslinien des Materials besonders bei ca. 418, 455, 540 und 635 nm das für den Betrachter sichtbare Spektrum beeinflussen: dies führt zu einer gelben Färbung der Fenster, die mit solchem Material hergestellt sind. Bei Beleuchtung durch eine Leuchtstoffröhre, lässt der Kristall hauptsächlich die rote (bei ca. 620 nm) spektrale Komponente und ein Teil des blauen Lichtes durch und erscheint somit in dieser Beleuchtungsart mit einer rosa Farbe.
  • Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass die Materialien als Bauteile für Zeiger und/oder Index für Messinstrumente oder Uhren eingesetzt werden. Solche Bauteile können als zylindrische oder konische Fasern und/oder als Plättchen mit rechteckigen Querschnitten verwendet werden. Die Fasern und/oder Plättchen können z. B. auf die Zeigerfahnen und/oder auf das Zifferblatt angebracht oder geklebt werden. Durch geeignete Anordnung können dadurch z. B. zylindrische oder leicht konische Fasern mit Querschnitt zwischen 0.02 und 3 mm, besonders bevorzugt, zwischen 0,08 bis 1,2 mm verwendet werden. Eine weitere geeignete Anordnung besteht aus Lichtleitern mit rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitten und Kantenlängen zwischen 0.02 und 3 mm, besonders bevorzugt, zwischen 0,04 bis 1,2 mm. Die Fasern und die rechteckigen oder trapezförmigen Lichtleiter werden z. B. aus Ho dotierten Kristallen, Gläsern, Keramiken oder Glaskeramiken hergestellt, oder aus anderen farbwechselnden Materialien. Dadurch wechseln Zeiger und/oder Indizes für Messinstrumente und/oder Uhren, je nach Beleuchtungsart die Farbe. Solche Zeiger und/oder Indizes sind dadurch geeignet, die Ästhetik und das Erscheinungsbild der Messinstrumente und/oder Uhren prägend zu gestalten.
  • Gegenüber gängigen auf Zeiger angebrachten, fluoreszierenden Materialien, die durch eine externe, meist ultraviolette Lichtquelle angeregt werden müssen, zeigen farbwechselnde Materialien je nach Beleuchtungsquellen wie Sonne oder Raumbeleuchtung durch Leuchtstoffröhren verschiedene Farbtöne.
  • In den beiden 2a und 2b wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung illustriert: am Beispiel einer Uhr mit Zeiger und Indizes, die ganz oder teilweise aus Ho:YAG kristallinem Material oder aus Ho dotiertem Glas gefertigt wurden, wird der Farbwechsel der Zeiger und Indizes gezeigt und erklärt. Bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Zeiger und Indizes gelb, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie rosa. Wie weiter oben erläutert, hat ein Ho dotiertes Material typische Absorptionsbanden, die je nach Material in den Bereichen 414 bis 422, 440 bis 495, 540 bis 560 und 630 bis 670 nm erscheinen. Besonders bei ca. 418, 455, 540 und 635 nm entstehen starke Absorptionsbanden durch bekannte Übergänge. Die durch Ho verursachten Absorptionen beeinflussen das Spektrum der durch das kristalline Material laufenden Lichtstrahlen und führen zu einer gelben Färbung der Zeiger und Indizes bei Sonnenlicht (in diesem Fall entstehen Lichttransmissionslücken im gesamten Bereich der Ho Absorption) oder zu einer rosa Färbung durch Leuchtstoffröhrenbeleuchtung. Eine typische Leuchtstoffröhrenemission besteht häufig aus spektralen Hauptkomponenten bei 430–450, 530–550 und 610–630 nm. Die blaue (bei 440 +/– 10 nm) und die grüne (bei 540 +/– 10 nm) Emission der Röhre werden durch das Ho dotierte Material stark absorbiert.
  • Die Verwendung von farbwechselnden Materialien für die Herstellung ist technisch einfach und kostengünstig: die Verarbeitung der Materialien zu Bauteilen, die ganz oder teilweise als Zeigerfahnen und/oder Indizes eingesetzt werden können, erfolgt durch bekannte und weit verbreiteten Verfahren zur Herstellung von polierten oder geläppten Kristallen, Gläser, Keramiken oder Kunststoffen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Farbwechsel der aus Ho dotiertem Material ganz oder teilweise hergestellten Zeiger und/oder Indizes durch wechselnde Beleuchtung zuerst durch eine blaue LED mit gelbem Phosphorkonverter und danach durch eine blaue LED mit rotem und grünem Phosphor hervorgerufen. Dabei wechselt die Farbe der Zeiger oder Indizes ebenfalls von gelb zu rosa.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden in einer Uhr Zeiger und/oder Indizes, die ganz oder teilweise aus Alexandrit (Cr:BeAl2O4) gefertigt wurden, eingesetzt. Dabei findet der Farbwechsel der Zeiger und Indizes wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Zeiger und Indizes grün oder blaugrün, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie rot.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden in einer Uhr Zeiger und/oder Indizes, die ganz oder teilweise aus einem mit Neodym (Nd) dotierten Material gefertigt wurden, eingesetzt. Das Material ist z. B. Nd dotiertes Yttriumvanadat (Nd:YVO4). Dabei findet der Farbwechsel der Zeiger und Indizes wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Zeiger und Indizes violett, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie blau.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden in einer Uhr Zeiger und/oder Indizes, die ganz oder teilweise aus einem mit Erbium (Er) dotierten Material gefertigt wurden, eingesetzt. Das Material ist z. B. Er dotierter Yttrium-Aluminium Granat, sog. Er:YAG oder Er:Y3Al5O15. Dabei findet der Farbwechsel der Zeiger und Indizes wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Zeiger und Indizes leicht braun, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie rosa oder „pink”.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ebenfalls vor, die farbwechselnden Materialien, die bei Weisslichtbeleuchtung mit unterschiedlichen spektralen Komponenten für den Betrachter unterschiedliche Farben aufweisen, als Fenster und/oder Verzierungen an Objekten wie elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), Schmuck und Ornamente, Aufschriften und Logos (z. B. auf Schnallen für Taschen oder Schlüsselbund) einzusetzen, mit den Zielen, Kennzeichnung, Sicherheitsmarkierung und/oder Ästhetik.
  • In den 3 (a und b) wird eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung am Beispiel eines Objektes mit wenigstens einem Fenster, das aus Ho:YAG kristallinem Material oder aus Ho dotiertem Glas gefertigt wurde, illustriert. Das Fenster ist in diesem Fall Teil eines Federhalters, dessen Schutzkappe ganz oder teilweise aus Ho dotiertem Material besteht. Wird die Kappe mit Sonnenlicht beleuchtet, so erscheint sie honigfarbig gelb (3a). Wird die gleich Schutzkappe mit einer Leuchtstoffröhre beleuchtet, wird sie mit einer rosa Farbe erscheinen (3b). Wie im Fall von 2a bereits erläutert, ist Sonnenlicht im ganzen sichtbaren spektralen Bereich von 400 bis 750 nm mit einer relativ hohen Intensität aktiv. Das Ho dotierte Material hat einige scharfe Absorptionslinien besonders bei ca. 418, 455, 540 und 635 nm. Diese Absorptionen beeinflussen das Spektrum der durch das Material laufenden Lichtstrahlen und führen zu einer gelben Färbung der Schutzkappe bei Beleuchtung durch Sonnenlicht. Eine Leuchtstoffröhrenemission besteht meistens aus verschiedenen spektralen Hauptkomponenten, z. B. bei 430–450, 530–550 und 610–630 nm. Die blaue (bei ca. 440 nm) und besonders die grüne (bei ca. 540 nm) Komponenten werden vom Ho dotierten Material stark absorbiert. Das Material wirkt als Filter und lässt hauptsächlich die rote (bei ca. 620 nm) spektrale Komponente und ein Teil des blauen Lichtes bei Leuchtstoffröhrenbeleuchtung durch, was zu einer rosa Färbung bei dieser Beleuchtungsart führt.
  • In den 4 (a bis c) wird eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung gezeigt: als Beispiele werden Ornamente (herzförmig oder dreieckförmig), deren Oberflächen mit einer geformten Faser aus Ho:YAG kristallinem Material verziert wurden, gezeigt. Werden diese Ornamente mit Sonnenlicht beleuchtet, so erscheinen die Fasern honigfarbig gelb (4a und 4c). Werden dieselben Fasern mit einer Leuchtstoffröhre beleuchtet, werden sie mit einer rosa Färbung erscheinen (4b und 4d). Für den Fachmann ist ersichtlich, dass ähnliche Verzierungen an zahlreichen anderen Objekten als Ornament, Aufschrift und/oder Logo (z. B. auf Schnallen für Taschen oder Schlüsselbund) angebracht werden können, als Kennzeichnung, Sicherheitsmarkierung und/oder aus ästhetischen Gründen.
  • In den 5 (a und b) wird eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung gezeigt, in Form eines elektronischen Gerätes, dessen Oberfläche mit einer geformten Faser aus Ho:YAG kristallinem Material verziert wurde. Wird die Faser mit Sonnenlicht beleuchtet, so erscheint sie honigfarbig gelb (5a). Wird die gleiche Faser mit einer Leuchtstoffröhre beleuchtet, wird sie mit einer rosa Farbe erscheinen (5b). Für den Fachmann ist ersichtlich, dass ähnliche Verzierungen an zahlreichen anderen elektronischen Geräten (wie z. B. Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen) als Ornament, Aufschrift und/oder Logo angebracht werden können, als Kennzeichnung, Sicherheitsmarkierung und/oder aus ästhetischen Gründen.
  • In den 6 (a und b) wird eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung gezeigt, in Form eines Trinkglases, dessen mittleren Bauteil mit einem Ho:YAG Zwischenstück versehen wurde. Wird letzteres mit Sonnenlicht beleuchtet, so erscheint das Stück honigfarbig gelb (6a). Wird das Trinkglas mit einer Leuchtstoffröhre beleuchtet, wird es mit einer rosa Farbe erscheinen (6b). Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass ähnliche Verzierungen an zahlreichen anderen Behälter, Flaschen (wie z. B. Parfumfläschen), Dosen, als Ornament, Aufschrift und/oder Logo angebracht werden können, als Kennzeichnung, Sicherheitsmarkierung und/oder aus ästhetischen Gründen.
  • Nach weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird der Farbwechsel der aus Ho dotiertem Material ganz oder teilweise hergestellten Fenster, die auf Ornamente, Verzierungen, Aufschriften, Markierungen, Sicherheitsmerkmale, elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen) aufgebracht und/oder eingebaut wurden, durch wechselnde Beleuchtung zuerst durch eine blaue LED mit gelbem Phosphorkonverter und danach durch eine blaue LED mit rotem und grünem Phosphor hervorgerufen. Dabei wechselt die Farbe der Fenster ebenfalls von gelb zu rosa.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden Objekte wie z. B. Ornamente, Verzierungen, Aufschriften, Markierungen, Sicherheitsmerkmale, elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), mit wenigstem einem Fenster in verschiedenen Formen aus Alexandrit (Cr:BeAl2O4) eingesetzt. Dabei findet der Farbwechsel der Fenster wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Fenster grün oder blaugrün, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie rot.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden Objekte wie z. B. Ornamente, Verzierungen, Aufschriften, Markierungen, Sicherheitsmerkmale, elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), mit wenigstem einem Fenster in verschiedenen Formen aus einem mit Neodym (Nd) dotierten Material eingesetzt. Das Material ist z. B. Nd dotiertes Yttriumvanadat (Nd:YVO4). Dabei findet der Farbwechsel der Fenster wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Fenster violett, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie blau.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden Objekte wie z. B. Ornamente, Verzierungen, Aufschriften, Markierungen, Sicherheitsmerkmale, elektronische Geräte, Handys, Smartphones, Tablets, Fernbedienungen, Federhalter, Schreibmaterialien, Flaschen und andere Behälter (z. B. Parfumfläschen), mit wenigstem einem Fenster in verschiedenen Formen aus einem mit Erbium (Er) dotierten Material eingesetzt. Das Material ist z. B. Er dotiertes Yttrium-Aluminium Granat (Er:YAG oder Er:Y3Al5O12). Dabei findet der Farbwechsel der Fenster wie folgt statt: bei Beleuchtung durch Licht mit breiten spektralen Eigenschaften wie z. B. Sonnenlicht erscheinen die Fenster leicht braun, mit charakteristischen Spektrallinien wie z. B. in Leuchtstoffröhren erscheinen sie rosa oder „pink”.
  • Weitere farbwechselnde Materialien, die dem Fachmann bekannt sind, sind ebenfalls für die der Erfindung obliegenden Anwendungen einsetzbar, wie z. B.:
    • – Ho:(RE1-xRFx)3Al5O12, Ho:(RE1-xRFx)2SiO5, Ho:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Ho:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Ho:(RE1-xRFx)2O3, Ho:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF zwei unterschiedliche seltene Erden aus der Gruppe Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Lu, mit 0 ≤ x ≤ 1 bezeichnen;
    • – Nd:(RE1-xRFx)3Al5O12, Nd:(RE1-xRFx)2SiO5, Nd:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Nd:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Nd:(RE1-xRFx)2O3, Nd:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF verschiedene seltene Erden aus Y, La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb, Lu mit 0 ≤ x ≤ 1 sind;
    • – Er:(RE1-xRFx)3Al5O12, Er:(RE1-xRFx)2SiO5, Er:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Er:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Er:(RE1-xRFx)2O3, Er:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF verschiedene seltene Erden aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu mit 0 ≤ x ≤ 1 sind.

Claims (29)

  1. Verfahren zur Bildung eines transparenten Fensters in wenigstens einer definierten Zone eines Objektes, um in dieser Zone eine farbliche Änderung bei Verwendung von Weisslichtbeleuchtungsquellen mit unterschiedlichen spektralen Komponenten zu erzeugen, zur Ausführung eines farbwechselndes Fensters, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt in wenigstens einer definierten Zone ein transparentes Material enthält, das durch seine chemische Zusammensetzung oder durch gezielte Dotierungen optische Absorptionseigenschaften aufweist, die bei Beleuchtung durch verschiedenartige Weisslichtquellen unterschiedliche spektrale Komponenten solcher Quellen ausfiltern und dadurch eine Änderung der Farbe der besagten Zone hervorrufen, wobei das farbwechselnde Fenster wenigstens teilweise aus Materialien, die Ionen aus der Gruppe Ho3 +, Er3+ Nd3+, Cr3+ enthalten, besteht, wobei ein ästhetisches und/oder geometrisches Muster auf der Oberfläche des Fensters und/oder im Inneren des Fensters sichtbar ist, dessen Farbe je nach Beleuchtungsquelle verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten farbwechselnden Materialien zur folgenden Gruppe von Holmium (Ho) dotierten Kristallen gehören: Ho:Y3Al5O12, Ho:Lu3Al5O15, Ho:Y2SiO5, Ho:Lu2SiO5, Ho:KY(WO4)2, Ho:KGd(WO4)2, Ho:KLu(WO4)2, Ho:NaY(WO4)2, Ho:NaGd(WO4)2, Ho:NaLu(WO4)2, Ho:Y2O3, Ho:Lu2O3, Ho:YVO4, Ho:LuVO4.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten farbwechselnden Materialien zur folgenden Gruppe von Holmium (Ho) dotierten Kristallen gehören: Ho:(RE1-xRF)3Al5O12, Ho:(RE1-xRFx)2SiO5, Ho:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Ho:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Ho:(RE1-xRFx)2O3, Ho:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF zwei unterschiedliche seltene Erden aus der Gruppe Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Lu, mit 0 ≤ x ≤ 1 bezeichnen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Holmium (Ho) Konzentration zwischen 0.5 und 70%, bevorzugt zwischen 1 und 60%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 50% liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass (Holmium) Ho dotierte Gläser, Keramiken, Glaskeramiken und/oder Kunststoffe als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Holmium (Ho) Konzentration zwischen 0.5 und 70%, besonders bevorzugt zwischen 1 und 55% liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Cr (Chrom) dotierte Einkristalle als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Cr:BeAl2O4 Kristalle, sogenannte Alexandrite, als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Chrom (Cr) Dotierungskonzentration zwischen 0,01 und 3%, besonders bevorzugt zwischen 0,05 und 0,5% liegt
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Nd (Neodym) dotierte Einkristalle als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die farbwechselnde Materialien die verwendet werden zur folgenden Gruppe gehören: Nd:Y3Al5O12, Nd:Lu3Al5O15, Nd:Y2SiO5, Nd:Lu2SiO5, Nd:KY(WO4)2, Nd:KGd(WO4)2, Nd:KLu(WO4)2, Nd:NaY(WO4)2, Nd:NaGd(WO4)2, Nd:NaLu(WO4)2, Nd:Y2O3, Nd:Lu2O3, Nd:YVO4, Nd:LuVO4.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Neodym (Nd) die Dotierungskonzentration zwischen 0,1 und 15%, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 6%, liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten farbwechselnden Materialien zur folgenden Gruppe gehören: Nd:(RE1-xRFx)3Al5O12, Nd:(RE1-xRFx)2SiO5, Nd:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Nd:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Nd:(RE1-xRFx)2O3, Nd:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF verschiedene seltene Erden aus Y, La, Ce, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Ho, Tm, Yb, Lu mit 0 ≤ x ≤ 1 sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Neodym (Nd) Dotierungskonzentration liegt zwischen 0,1 und 15%, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 6% liegt.
  15. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass (Neodym) Nd dotierte Gläser, Keramiken, Glaskeramiken und/oder Kunststoffe als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Neodym (Nd) Konzentration zwischen 0,1 und 15%, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 6% liegt.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Er (Erbium) dotierte Einkristalle als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die farbwechselnde Materialien die verwendet werden zur folgenden Gruppe gehören: Er:Y3Al5O12, Er:Lu3Al5O15, Er:Y2SiO5, Er:Lu2SiO5, Er:KY(WO4)2, Er:KGd(WO4)2, Er:KLu(WO4)2, Er:NaY(WO4)2, Er:NaGd(WO4)2, Er:NaLu(WO4)2, Er:Y2O3, Er:Lu2O3, Er:YVO4, Er:LuVO4.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Erbium (Er) die Dotierungskonzentration zwischen 1 und 99%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 80%, ganz besonders bevorzugt zwischen 25 und 65% liegt.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten farbwechselnden Materialien zur folgenden Gruppe gehören: Er:(RE1-xRFx)3Al5O12, Er:(RE1-xRFx)2SiO5, Er:K(RE1-xRFx)(WO4)2, Er:Na(RE1-xRFx)(WO4)2, Er:(RE1-xRFx)2O3, Er:(RE1-xRFx)VO4, wobei RE und RF verschiedene seltene Erden aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu mit 0 ≤ x ≤ 1 sind.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Erbium (Er) Dotierungskonzentration liegt zwischen 1 und 99%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 80%, ganz besonders bevorzugt zwischen 25 und 65% liegt.
  22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (Erbium) Er dotierte Gläser, Keramiken, Glaskeramiken und/oder Kunststoffe als farbwechselnde Materialien verwendet werden.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Erbium (Er) Konzentration zwischen 1 und 99%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 80%, ganz besonders bevorzugt zwischen 25 und 85% liegt.
  24. Objekt mit mindestens einem aus farbwechselnden Materialien bestehenden Fenster, dadurch gekennzeichnet, dass das farbwechselnde Material in Form von zylindrischen und/oder konischen Fasern, von Plättchen mit rechteckigen, trapezförmigen und/oder anderen Querschnitten am Objekt befestigt ist.
  25. Objekt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass farbwechselnde Fasern mit zylindrischen oder leicht konischen Formen mit Querschnitten zwischen 0.02 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,08 bis 1,2 mm verwendet werden.
  26. Objekt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass farbwechselnde Elemente mit rechteckigen und/oder trapezförmigen Querschnitten mit Kantenlängen zwischen 0.02 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,04 bis 1,2 mm verwendet werden.
  27. Objekt nach einem der Ansprüchen 24–26, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Objekt mindestens ein Fenster angebracht ist, wobei der Farbwechsel des Fensters durch wechselnde Beleuchtung einerseits mit Sonnenlicht und andererseits mit Licht emittiert durch eine Leuchtstoffröhre hervorgerufen wird.
  28. Objekt nach einem der Ansprüchen 24–26, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Objekt mindestens ein Fenster angebracht ist, wobei der Farbwechsel des Fensters durch wechselnde Beleuchtung einerseits mit einer blauen LED mit einem sonnenlichtähnlichen Spektrum und andererseits mit einer ebenfalls blauen LED jedoch mit einem durch mehrere spektrale Linien charakterisierten Spektrum hervorgerufen wird.
  29. Objekt nach einem der Ansprüchen 24–26, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Objekt mindestens ein Fenster angebracht ist, wobei der Farbwechsel des Fensters durch wechselnde Beleuchtung durch LEDs mit spektralen Eigenschaften, die zwischen einem sonnenlichtähnlichen und einem durch spektrale Linien charakterisierten Spektrum verändert werden können, hervorgerufen wird.
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