DE102014104331A1 - Reflective material with a surface structure for diffuse light scattering - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reflektormaterial (1), umfassend einen Träger (4) mit einer reflektierenden Oberfläche (6, 7), auf der eine Struktur aus Erhebungen (2) und Vertiefungen (3) angeordnet ist. Die jeweilige Erhebung (2) umfasst eine Erhebungs-Oberfläche (6) und die Vertiefung (3) eine Vertiefungs-Oberfläche (7). Beide Oberflächen (6, 7) verlaufen in allen Richtungen in jedem Punkt stetig. Die Erhebungen (2) sind mit den Vertiefungen (3) in jedem Verbindungspunkt stetig verbunden.The present invention relates to a reflector material (1), comprising a support (4) with a reflecting surface (6, 7) on which a structure of elevations (2) and depressions (3) is arranged. The respective elevation (2) comprises a elevation surface (6) and the depression (3) has a depression surface (7). Both surfaces (6, 7) are continuous in all directions in every point. The elevations (2) are continuously connected to the recesses (3) in each connection point.
Description
Die Erfindung betrifft ein Reflektormaterial, umfassend einen Träger mit einer reflektierenden Oberfläche, auf der eine Struktur aus Erhebungen und Vertiefungen angeordnet ist.The invention relates to a reflector material, comprising a support with a reflective surface, on which a structure of elevations and depressions is arranged.
Insbesondere eignet sich die Oberfläche des Reflektormaterials für die Reflexion elektromagnetischer Strahlung im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich der sogenannten Spektralfarben und im sich hieran anschließenden Ultraviolett-Wellenlängenbereich (UV-Wellenlängenbereich) sowie Infrarot-Wellenlängenbereich (IR-Wellenlängenbereich). Der Bereich der UV- und IR-Wellenlängen wird zusammen mit dem sichtbaren Wellenlängenbereich im Folgenden als erweiterter nahspektraler Wellenlängenbereich bezeichnet. Das Reflektormaterial ist insbesondere für die Reflexion von weißem Licht, d. h. sichtbare elektromagnetische Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen, geeignet.In particular, the surface of the reflector material is suitable for the reflection of electromagnetic radiation in the visible to the human eye wavelength range of the so-called spectral colors and in the subsequent ultraviolet wavelength range (UV wavelength range) and infrared wavelength range (IR wavelength range). The range of the UV and IR wavelengths together with the visible wavelength range is referred to below as extended near spectral wavelength range. The reflector material is particularly useful for the reflection of white light, i. H. visible electromagnetic radiation with different wavelengths, suitable.
Vorbekannte reflektierende Oberflächen mit regelmäßigen Strukturen können wie ein regelmäßiges Gitter wirken und erzeugen oftmals bei der Reflexion von weißem Licht Reflexionsmuster. Die Reflexionsmuster können aus wiederkehrenden Mustern von dunklen und gleichfarbig oder verschiedenfarbig hellen Bereichen bestehen. Sie beruhen auf der unterschiedlichen Beugung verschiedener Wellenlängen an einer regelmäßigen Struktur. Diese Struktur bewirkt, dass in gleicher Weise gestreute Wellen sich konstruktiv oder destruktiv überlagern, wodurch Maxima und Minima im Reflexionsmuster entstehen.Prior art reflective surfaces with regular structures can act as a regular grating and often produce reflection patterns upon reflection from white light. The reflection patterns may consist of recurring patterns of dark and same color or brightly colored areas of different colors. They are based on the different diffraction of different wavelengths on a regular structure. This structure causes similarly scattered waves to overlap constructively or destructively, creating maxima and minima in the reflection pattern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reflektormaterial zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Lichtquelle, insbesondere eine Weißlichtquelle, diffus gestreut werden kann. Insbesondere soll senkrecht auf die Oberfläche einfallendes Licht im erweiterten nahspektralen Wellenlängenbereich diffus reflektiert werden und keine Reflexionsmuster im Reflexionsabbild auftreten.The invention has for its object to provide a reflector material available with which a light source, in particular a white light source, can be diffused. In particular, light incident on the surface should be diffusely reflected in the extended near-spectral wavelength range and no reflection pattern should occur in the reflection image.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Reflektormaterial der eingangs genannten Art vor, dass die jeweilige Erhebung eine Erhebungs-Oberfläche und die Vertiefung eine Vertiefungs-Oberfläche umfasst, wobei beide Oberflächen in allen Richtungen in jedem Punkt stetig verlaufen, und dass die Erhebungen mit den Vertiefungen in jedem Verbindungspunkt stetig verbunden sind.To solve this problem, the invention proposes, starting from the reflector material of the type mentioned above, that the respective survey a survey surface and the recess comprises a recess surface, both surfaces are continuous in all directions in each point, and that the surveys are continuously connected to the depressions in each connection point.
Unter „in jedem Punkt stetig” – oder auch „punktstetig” – wird dabei in einem mathematischen Sinn verstanden, dass die Erhebungs-Oberflächen und die Vertiefungs-Oberflächen sowie ihre Übergangsstellen keine Sprünge bzw. Löcher aufweisen, wobei die durch einen Querschnitt durch die Oberfläche gebildeten Kurven in jedem Punkt differenzierbar sind und die so gewonnene erste Ableitung der Kurvenfunktion einen endlichen Wert aufweist.By "continuous in every point" - or "punctiform" - is understood in a mathematical sense that the elevation surfaces and the well surfaces and their transition points have no cracks or holes, which by a cross section through the surface formed curves are differentiable at each point and the first derivative of the curve function thus obtained has a finite value.
In weiterführender Ausführung kann diese Eigenschaft der „Stetigkeit in jedem Punkt” auch für die erste Ableitung der durch den Querschnitt durch die Oberfläche gebildeten Kurven vorgesehen sein. Man spricht dann von Tangentenstetigkeit oder stetiger Differenzierbarkeit der Oberflächen, d. h. auch die Anstiege der Kurven weisen keine Sprünge bzw. die Oberflächen beispielsweise keine Knickstellen auf. Der Flächenverlauf ist dadurch harmonischer.In a further embodiment, this property of "continuity in every point" can also be provided for the first derivation of the curves formed by the cross-section through the surface. One then speaks of tangent continuity or continuous differentiability of the surfaces, d. H. Also, the slopes of the curves have no cracks or the surfaces, for example, no kinks. The surface course is thus more harmonious.
Ein derartig gestaltetes Reflektormaterial reflektiert insbesondere auf die Reflektormaterial-Oberfläche senkrecht einfallendes Licht im erweiterten nahspektralen Bereich mit einem Ausfallswinkel, der vorteilhafterweise durch die Ausführung der Oberflächen in einem gewünschten Sinn beeinflussbar ist.A reflector material designed in this way reflects, in particular on the reflector material surface, perpendicularly incident light in the extended near-spectral range with an angle of reflection which can advantageously be influenced by the design of the surfaces in a desired sense.
Dies bewirkt zum Beispiel, dass ein Strahl-Abbild einer punktförmigen Lichtquelle, z. B. eine LED, durch die Reflexion an der Reflektormaterial-Oberfläche aufgelöst wird. Vorzugsweise kann dabei eine diffuse Aufweitung des reflektierten Lichtstrahls in einem Winkelbereich von ±15° bis ±30°, besonders bevorzugt von ±20°, vorgesehen werden.This causes, for example, that a beam image of a point light source, for. As an LED, is resolved by the reflection on the reflector material surface. Preferably, a diffuse expansion of the reflected light beam in an angular range of ± 15 ° to ± 30 °, particularly preferably ± 20 °, can be provided.
Weiterhin wird das Licht des Strahl-Abbildes über eine größere Fläche mit einer geringeren Leuchtdichte als die ursprüngliche Leuchtdichte des Strahl-Abbildes verteilt. Infolgedessen bewirkt die Reflexion des Strahl-Abbildes an der Reflektormaterial-Oberfläche eine homogene, gleichfarbige Ausleuchtung des Strahl-Abbildes.Furthermore, the light of the beam image is distributed over a larger area with a lower luminance than the original luminance of the beam image. As a result, the reflection of the beam image at the reflector material surface causes a homogeneous, same-colored illumination of the beam image.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den Unteransprüchen.Further embodiments and advantages will become apparent from the following description of the figures and the dependent claims.
Es zeigen:Show it:
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.In the various figures of the drawing, like parts are always provided with the same reference numerals.
Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung. For the ensuing description, it is claimed that the invention is not limited to the embodiments and not to all or several features of described combinations of features, but rather, each individual feature of the / each embodiment is also detached from all other features described in connection therewith also in combination with any features of another embodiment of importance for the subject invention.
Gleiches gilt bevorzugt auch für den jeweiligen Anstieg der durch den Querschnitt entstehenden gekrümmten Kurven. Dieser ist in allen Richtungen entlang der Oberflächen
Für die regelmäßige Struktur der Erhebungs-Oberfläche
Der Träger
In einer die Erfindung verbessernden Maßnahme hat das Träger-Material, insbesondere das Aluminium, eine Streckgrenze bei einem RP-Wert von 0,2% zwischen 20 MPa und 80 MPa, vorzugsweise zwischen 30 MPa und 60 MPa. Insbesondere weist das Trägermaterial eine Zuggrenze gemäß der
Die Lichtquelle hat vorzugsweise eine Größe, die durch Kantenlängen oder Durchmesser im Bereich von 0,3 mm bis 10 mm, insbesondere von 1 mm bis 3 mm, bestimmt ist. Geeignete Lichtquellen in dieser Größenordnung sind LEDs.The light source preferably has a size determined by edge lengths or diameters in the range of 0.3 mm to 10 mm, in particular 1 mm to 3 mm. Suitable light sources of this size are LEDs.
Für die Bemaßung der Struktur des Reflektormaterials
d >> b > h >> λ For the dimensioning of the structure of the reflector material
d >>b> h >> λ
Die Breite b der Oberfläche
Mit Vorteil sollte der Wert der Breite b mindestens das Zweifache des Wertes der Höhe h annehmen, sowie vorzugsweise mindestens das Zehnfache und maximal das Zwanzigfache betragen. Insbesondere sollte die Höhe h im Bereich des Fünfzigfachen bis Tausendfachen der Wellenlänge λ des einfallenden Lichts liegen, vorzugsweise im Bereich des Hundertfachen bis Fünfhundertfachen der Wellenlänge λ des einfallenden Lichts.Advantageously, the value of the width b should be at least twice the value of the height h, and preferably at least ten times and not more than twenty times. In particular, the height h should be in the range of fifty times to thousand times the wavelength λ of the incident light, preferably in the range of one hundred to five hundred times the wavelength λ of the incident light.
In einer die Erfindung verbessernden Maßnahme sollte die Höhe h im Bereich von 0,001 mm bis 1,0 mm liegen und vorzugsweise einen Wert im Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm annehmen. Des Weiteren sollte die Breite b bevorzugt im Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,3 mm und 0,8 mm. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung beträgt die Breite b 503 μm und die Höhe h 43 μm.In a measure improving the invention, the height h should be in the range of 0.001 mm to 1.0 mm and preferably assume a value in the range of 0.01 mm to 0.1 mm. Furthermore, the width b should preferably be in the range of 0.1 mm to 2.0 mm, preferably in the range of 0.3 mm and 0.8 mm. In a particular embodiment of the invention, the width b is 503 μm and the height h is 43 μm.
Die Ausgestaltung der Struktur ermöglicht, dass die Wirkung der Struktur auch auf gebogenen Trägern
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sind. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.The invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but also includes all the same in the context of the invention embodiments. It is expressly emphasized that the exemplary embodiments are not limited to all the features in combination, but rather each individual partial feature may also have an inventive meaning independently of all other partial features. Furthermore, the invention has hitherto not been limited to the feature combination defined in claim 1, but may also be defined by any other combination of certain features of all the individual features disclosed overall. This means that in principle virtually every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Reflektormaterialreflector material
- 22
- Erhebungsurvey
- 33
- Vertiefungdeepening
- 44
- Trägercarrier
- 66
- Erhebungs-OberflächeBump surface
- 77
- Vertiefungs-OberflächePit surface
- LE L E
- einfallender Lichtstrahl mit Einfallswinkel αincident light beam with angle of incidence α
- LA L A
- ausfallender Lichtstrahl mit Ausfallswinkel 2αoutgoing light beam with angle of reflection 2α
- bb
- Breitewidth
- hH
- Höheheight
- ss
- Schichtdickelayer thickness
- αα
- Einfallswinkelangle of incidence
- X-XX X
- Längsrichtunglongitudinal direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2138761 A1 [0021] EP 2138761 A1 [0021]
- DE 29812559 U1 [0021] DE 29812559 U1 [0021]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN 5036, Teil 3 [0021] DIN 5036, Part 3 [0021]
- ISO-Norm 6893/1 (2009) [0022] ISO standard 6893/1 (2009) [0022]
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- 2014-03-27 DE DE102014104331.6A patent/DE102014104331A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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