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Die Erfindung betrifft eine Lichtumlenkvorrichtung umfassend einen flächigen, transparenten Lichtleiter und eine zumindest bereichsweise auf dem Lichtleiter vorgesehene Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtumlenkvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Verwendung einer Lichtumlenkvorrichtung oder Beleuchtungsvorrichtung.
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Leuchten bestehen in der Regel aus einer oder mehreren Lichtquellen, die das erzeugte Licht in einen sehr großen Winkelbereich abstrahlen. Um den gewünschten Abstrahlwinkelbereich einzuschränken und anzupassen, sind entweder reflektierende oder durch Lichtbrechung strahlablenkende transparente Elemente notwendig. Reflektierende Elemente bestehen in der Regel aus metallischen Reflektoren oder mit Metallschichten beschichteten Reflektoren, deren Geometrie geeignet ist, die von der Lichtquelle kommenden Strahlen entsprechend abzulenken. Transmittierende Elemente weisen Oberflächenmodulationen auf, die nach dem Prinzip der Lichtbrechung die Strahlen wie gewünscht ablenken. In beiden Fällen wird jedoch eine nicht unerhebliche Bautiefe benötigt. Zudem sind solche Lichtelemente nicht durchsichtig.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Leuchten bekannt, die auf dem Prinzip der Lichtleitung in einem Lichtleiter auf der Basis totaler interner Reflexion funktionieren. In ihnen wird das Licht, das zuvor von einer Beleuchtungsquelle eingekoppelt wurde, geführt. Über eine oder beide Oberflächen der flächigen Seiten des Lichtleiters wird das Licht wieder ausgekoppelt. Zum Erreichen der Auskopplung muss die Oberfläche allerdings bearbeitet werden, entweder indem (partiell) ein Licht streuendes Material auf die Oberfläche aufgebracht wird (z. B. durch Aufdrucken) oder indem die Oberfläche partiell Unebenheiten aufweist (z. B. durch Einprägungen oder durch Behandlung der Oberfläche mit Laserstrahlung). Beide Varianten haben den Nachteil, dass die Durchsichtigkeit durch die Oberflächenmodulation beeinträchtigt werden kann und dass eine bevorzugte Auskopplung des Lichtes zu einer Seite sehr schwierig ist. Eine bevorzugt senkrechte Lichtauskopplung ist mit solchen Lösungen ebenfalls nur schwer zu erreichen. Eine Lichtumlenkung zur Flächennormale ist zwar möglich mit Gitterstrukturen, die das Licht aufgrund von Beugung auskoppeln, jedoch entstehen hierbei unerwünschte Farbeffekte.
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Im Falle einer empfindlichen Mikrostruktur muss diese zudem vor Schmutz und Beschädigung geschützt werden. Dazu ist es entweder notwendig, eine weitere Schutzschicht vorzusehen, welche auf die Mikrostruktur aufgebracht wird. Alternativ ist denkbar, die Mikrostruktur zu schützen, indem der Lichtleiter mit der die Mikrostruktur aufweisenden Oberfläche beabstandet in einen Zwischenraum (beispielsweise einer Mehrfachverglasung) eingebracht wird. Dies bedeutet allerdings zusätzlichen Platzbedarf und Aufwand bei der Installation.
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Die Lichtleitertechnik wurde insbesondere auf dem Anwendungsgebiet der Flachdisplaytechnik zur Hinterleuchtung von in Transmission arbeitenden Displays auf der Basis von Flüssigkristallen intensiv untersucht und weiterentwickelt. Die Aufgabenstellung in der Flachdisplaytechnik umfasst zwar ebenfalls eine dünne Bauweise und die effiziente Auskopplung von Licht aus dem Lichtleiter. Die Abstrahlung nur nach einer Seite hin und bevorzugt in Richtung der Flächennormale ist hier jedoch nicht notwendig, da hinter dem Lichtleiter in der Regel ein Reflektor und vor dem Lichtleiter strahlformende und homogenisierende optische Folien positioniert sind.
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Aus der
US 2011/0244187 A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, um ein optisches Muster herzustellen, sodass Licht einer Lichtquelle als Frontbeleuchtung oder Hintergrundbeleuchtung für ein elektronisches Gerät verwendet werden kann.
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Die auf einen Film geprägte Struktur weist Strukturelemente auf, welche stets flächige Geometrien zum Kontakt mit dem Lichtleiter aufweisen.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet von Lichtleitern sind Solarenergievorrichtungen, bei denen die Lichteinkopplung genutzt wird, um in umgekehrter Lichtrichtung Licht von außen über eine Oberflächenstruktur effizient in einen Lichtleiter einzukoppeln. So ist beispielsweise aus der
WO 2011/124764 A1 eine laminierte Struktur bekannt, sodass optisch funktionale Kavitäten geformt werden. Auch hier weisen die Strukturelemente des auf den Lichtleiter aufgebrachten Films stets flächige Geometrien zum Kontakt mit dem Lichtleiter auf.
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Weiterhin stellt sich bei großflächigen Lichtleitern, welche als Beleuchtungsvorrichtung dienen sollen, die zusätzliche Problematik, das Licht möglichst über eine große Fläche möglichst gleichmäßig auszukoppeln.
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Zudem stellt sich häufig das Problem, die Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungsvorrichtung anpassen zu wollen. Dies kann jedoch regelmäßig nur dadurch erreicht werden, dass eine aufwendige Anpassung der Mikrostruktur erfolgt.
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Es besteht daher weiterhin das Bedürfnis, insbesondere großflächige Beleuchtungsvorrichtungen in flacher Bauweise bereitzustellen, welche Licht effizient und bevorzugt zu einer Seite hin möglichst senkrecht abstrahlen. Diese sollen dabei möglichst unempfindlich, beispielsweise gegen Ablagerungen von Staub und physische Einwirkungen, sein. Dabei soll das Leuchtelement klar durchsichtig sein, um es möglichst flexibel einsetzen zu können, und sowohl im ausgeschalteten als auch im eingeschalteten Zustand Durchsicht ermöglichen. Dabei soll eine möglichst einfache Anpassung der Abstrahl- oder Auskoppelcharakteristik ermöglicht werden.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung somit die Aufgabe, eine Lichtumlenkvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Herstellungsverfahren und eine Verwendung vorzuschlagen, mit denen die aufgezeigten Probleme zumindest teilweise reduziert oder beseitigt werden können.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung umfassend einen flächigen, transparenten Lichtleiter und eine zumindest bereichsweise auf dem Lichtleiter vorgesehene Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht, dadurch gelöst, dass die Mikrostruktur Mikrostrukturelemente aufweist und die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter aufweisen.
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Entgegen den bisherigen Ansätzen aus dem Stand der Technik, kann dadurch, dass die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur jeweils eine im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter bereitstellen, zum einen erreicht werden, dass bei Bedarf nur ein vergleichsweise geringer Bereich der Oberfläche des Lichtleiters zum Auskoppeln von Licht verwendet wird. Durch die im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie weisen die Mikrostrukturelemente also im Querschnitt gesehen im Kontaktbereich zum Lichtleiter eine im Wesentlichen punktförmige Geometrie auf. Dadurch können insbesondere lange Lichtwege im Lichtleiter realisiert werden und auch für großflächige Lichtleiter kann eine homogene Lichtauskopplung erreicht werden. Auch hat sich gezeigt, dass eine hohe Transparenz und eine gezielte Abstrahlcharakteristik erreicht werden kann.
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Die durch die Mikrostrukturelemente bereitgestellte Geometrie muss nicht zwangsweise dem effektiven Kontaktbereich oder Öffnungsbereich zwischen den Mikrostrukturelementen und dem Lichtleiter entsprechen, da dieser beispielsweise durch eine zusätzliche Anbindungsschicht modifiziert, insbesondere verbreitert sein kann. Dies ermöglicht jedoch eine flexible Anpassung der Größe des effektiven Kontaktbereichs zwischen den Mikrostrukturelementen und dem Lichtleiter. Denn durch die zunächst im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige bereitgestellte Geometrie der Mikrostrukturelemente im Bereich des Lichtleiters kann bedingt durch die Verbindungstechnik der Mikrostrukturelemente mit dem Lichtleiter der effektive Kontaktbereich in definierter Weise aufgeweitet werden. In einem Beispiel passen sich die Mikrostrukturelemente bei der Verbindung im Kontaktbereich an die planare Lichtleiteroberfläche an, was beispielsweise durch thermisch aktivierte oder nicht vollständig vernetzte (klebrige) Oberflächenschicht der Mikrostrukturelemente erreicht werden kann. In einem weiteren Beispiel prägen sich die Mikrostrukturelemente in die planare Lichtleiteroberfläche ein, was beispielsweise durch eine thermisch aktivierte oder nicht vollständig vernetzte (klebrige) Oberflächenschicht des Lichtleiters erreicht werden kann. In einem weiteren Beispiel kann der effektive Kontaktbereich durch ein unterschiedlich tiefes Eintauchen der Mikrostrukturelemente in die zusätzliche Anbindungsschicht modifiziert werden, sodass der effektive Kontaktbereich auch ohne eine Geometrieänderung der Mikrostrukturelemente selbst variabel eingestellt werden kann. Beispielsweise ist die Breite des (definiert aufgeweiteten) effektiven Kontaktbereichs der Mikrostrukturelemente mit dem Lichtleiter im Bereich der im Wesentlichen punktförmigen oder linienförmigen Geometrie im Querschnitt gesehen höchstens 20 μm, vorzugsweise höchstens 10 μm, weiter vorzugsweise höchstens 5 μm breit.
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Ausgehend von der im Wesentlichen punktförmigen oder linienförmigen Geometrie des dem Lichtleiter zugewandten Bereichs der Mikrostrukturelemente verbreitern sich die Mikrostrukturelemente vorzugsweise im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise in die vom Lichtleiter abgewandte Richtung.
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Die Mikrostrukturelemente können beispielsweise in unmittelbarem Kontakt oder mittelbarem Kontakt (beispielsweise über eine Anbindungsschicht) mit dem Lichtleiter stehen. Vorzugsweise ist die Mikrostruktur dabei stoffschlüssig mit dem Lichtleiter verbunden.
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Unter einer Mikrostruktur wird dabei insbesondere eine gezielte Struktur verstanden, dessen charakteristische Dimensionen im Mikrometerbereich, das heißt im Bereich unterhalb von 1 mm, liegen. Da die Mikrostruktur für eine Lichtauskopplung sorgt, kann die Mikrostruktur auch als mikrooptische Struktur bezeichnet werden.
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Unter einem flächigen, transparenten Lichtleiter wird insbesondere ein Bauteil verstanden, welches Licht über gewisse Strecken transportieren kann. Die Lichtleitung wird dabei durch Reflexion, beispielsweise durch Totalreflexion an der Grenzfläche des Lichtleiters erreicht. Hier weist der Lichtleiter beispielsweise ein Brechungsindex auf, welcher höher ist als derjenige des den Lichtleiter umgebenden Mediums. Unter Licht wird dabei der für das Auge sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung verstanden, das heißt elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von etwa 380 nm bis 780 nm oder eines Teils hiervon. Beispielsweise ist der Lichtleiter als eine eckige, insbesondere rechteckige Scheibe ausgebildet.
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Der Lichtleiter weist vorzugsweise im Wesentlichen planparallele Oberflächen auf. Der Lichtleiter besteht beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Ein Lichtleiter aus Glas weist eine hohe Härte und Beständigkeit auf. Zudem wird Glas bereits in vielen Bauelementen, wie beispielsweise Fenstern oder Vitrinen ohnehin eingesetzt. Derartige Lichtleiter können durch Aufbringen der Auskopplungsschicht einfach mit einer Mikrostruktur versehen werden. Lichtleiter aus Kunststoff können ebenfalls eine hohe Beständigkeit aufweisen. Beispiele für einen Kunststoff sind Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Cycloolefincopolymer (COC), Polyurethan (PU), Polysiloxan, etwa Polydimethylsiloxan (PDMS) oder Flüssigsilikone (LSR = Liquid Silicone Rubber). Beispielsweise weist der Lichtleiter eine Dicke von mindestens 0,2 mm, bevorzugt mindestens 0,5 mm, weiter bevorzugt mindestens 1 mm und/oder eine Dicke von höchstens 15 mm, bevorzugt höchstens, 10 mm, weiter bevorzugt höchstens 8 mm auf.
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Zwischen den Mikrostrukturelementen der Mikrostruktur befindet sich vorzugsweise ein Medium mit einem geringeren Brechungsindex als derjenige des Materials der Mikrostrukturelemente. Beispielsweise befindet sich zwischen den Mikrostrukturelementen ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Luft. Beispielsweise ist der Brechungsindex des Mediums kleiner als 1,3, vorzugsweise kleiner als 1,2, weiter bevorzugt kleiner als 1,1.
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Die zumindest bereichsweise auf den Lichtleiter vorgesehene Mikrostruktur kann beispielsweise in nur einem Teilbereich oder vollständig auf dem Lichtleiter vorgesehen sein. Vorzugsweise wird die Mikrostruktur auf den Lichtleiter aufgebracht, beispielsweise mittels einer Deckschicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung umfasst diese weiterhin eine zumindest bereichsweise auf den Lichtleiter flächig aufgebrachte, transparente Deckschicht, wobei die Mikrostruktur zwischen der Deckschicht und dem Lichtleiter vorgesehen ist. Durch die Deckschicht kann die Mikrostruktur beispielsweise vor Verschmutzung und Beschädigungen geschützt werden. Die Mikrostruktur kann dabei durch die Deckschicht, durch den Lichtleiter, durch zusätzliche Elemente oder eine Kombination hiervon ausgebildet werden.
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Grundsätzlich kann die Deckschicht als Platte oder Tafel ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Deckschicht jedoch als Folie ausgebildet. Unter einer Folie wird insbesondere eine dünne Schicht (insbesondere mit einer Dicke kleiner als 1 mm) aus dem jeweiligen Material (zum Beispiel Kunststoff) verstanden. Beispielsweise lässt sich die Folie aufwickeln. Dabei weist die Folie vorteilhaft jedoch weiterhin eine ausreichende Festigkeit auf, um beispielsweise als äußere Schicht die Funktion einer Schutzschicht zu erfüllen.
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Beispielsweise besteht die Deckschicht zumindest teilweise aus Glas oder einem Kunststoff. Es hat sich gezeigt, dass Ausgestaltungen der Deckschicht vorteilhaft aus Glas oder einem Kunststoff hergestellt werden können. Ein Kunststoff hat sich insbesondere bei der Ausbildung der Deckschicht als Folie als vorteilhaft gezeigt. Ein Kunststoff kann insbesondere ein transparentes, thermoplastisches Material sein. Der Kunststoff ist beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Cycloolefincopolymer (COC), Polyurethan (PU), Polysiloxan, etwa Polydimethylsiloxan (PDMS), oder Flüssigsilikon (LSR = Liquid Silicone Rubber). Ebenfalls ist jedoch denkbar, dass die Deckschicht aus einem transparenten Epoxidharz oder Acrylat hergestellt wird.
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Beispielsweise weist die Deckschicht eine Dicke von höchstens 1000 μm, bevorzugt höchstens, 500 μm, weiter bevorzugt höchstens 300 μm und/oder eine Dicke von mindestens 50 μm, bevorzugt mindestens 100 μm, weiter bevorzugt mindestens 150 μm auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung weist die Deckschicht auf der dem Lichtleiter zugewandten Oberfläche die Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht auf. Die Deckschicht kann so vorteilhaft als Träger für die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur dienen. Dabei sind die Mikrostrukturelemente vorzugsweise integral mit der Deckschicht ausgebildet. Die der Mikrostruktur gegenüberliegende Oberfläche der Deckschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen plan. Die plane Oberfläche verläuft insbesondere im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen des flächigen Lichtleiters. Die im Wesentlichen plane Oberfläche der Deckschicht kann insbesondere eine Außenseite der Lichtumlenkvorrichtung darstellen und insofern die äußere Schutzschicht darstellen bzw. eine zusätzliche Schutzschicht verzichtbar machen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung sind zumindest ein Teil (vorzugsweise alle) der Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur durch separate Mikrokörper gebildet. Beispielsweise sind die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur ausschließlich durch zwischen Lichtleiter und Deckschicht eingebrachte Mikrokörper gebildet. Die Mikrokörper können die bereits beschriebene Geometrie der Mikrostruktur bereitstellen. Beispielsweise sind die Mikrokörper kugelförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Die Mikrokörper sind bevorzugt nicht integral mit einer vorgesehenen Deckschicht ausgebildet, können aber in diese eingebettet und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden sein. Beispielsweise sind die Mikrokörper zu mindestens 10%, vorzugsweise zu mindestens 30%, weiter vorzugsweise zu mindestens 50% ihrer Ausdehnung in der Deckschicht eingebettet. Dies ermöglicht eine in mechanischer und optischer Hinsicht vorteilhafte Verbindung der Mikrokörper mit der Deckschicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung sind zumindest ein Teil der Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur in den Lichtleiter eingeprägt. Der Lichtleiter verformt sich beispielsweise in den jeweiligen Bereichen. Dadurch können die Mikrostrukturelemente im Bereich der im Wesentlichen punktförmigen oder linienförmigen Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter zumindest teilweise in die der Mikrostruktur zugewandten Oberfläche des Lichtleiters eingeprägt werden, was beispielsweise durch eine thermisch aktivierte oder nicht vollständig vernetzte (klebrige) Oberflächenschicht des Lichtleiters erreicht werden kann. In Abhängigkeit von der Tiefe der Einprägung können die optischen Eigenschaften der Lichtumlenkvorrichtung modifiziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung sind zumindest ein Teil (vorzugsweise alle) der Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur mittels einer Anbindungsschicht mit dem Lichtleiter verbunden. Beispielsweise ist die Anbindungsschicht vollflächig oder bereichsweise auf dem Lichtleiter vorgesehen. Beispielsweise ist oder umfasst die Anbindungsschicht ein Haftmittel, beispielsweise einen Kleber oder einen (härtbaren) Lack. Durch die Anbindungsschicht kann die mechanische und optische Verbindung zwischen dem Lichtleiter und der Mikrostruktur verbessert werden.
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Vorzugsweise beeinflusst die Anbindungsschicht die optischen Eigenschaften der Lichtumlenkvorrichtung im dadurch entstehenden Kontaktbereich zwischen Mikrostruktur und Lichtleiter. Beispielsweise wird die zunächst durch die Mikrostrukturelemente bereitgestellte im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter durch die Anbindungsschicht zu einer flächigen Anbindung modifiziert. Hierzu sind die Mikrostrukturelemente vorzugsweise zumindest teilweise in die Anbindungsschicht eingetaucht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung sind zumindest ein Teil (vorzugsweise alle) der Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise konvex gewölbt. Hierdurch können vorteilhaft eine oder mehrere interne Totalreflexionen des auszukoppelnden Lichts erreicht werden, sodass eine Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht quer (insbesondere im Wesentlichen senkrecht) zur Oberfläche des Lichtleiters erreicht wird.
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Haben die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen punktförmige Geometrie im Kontaktbereich mit dem Lichtleiter, sind die Mikrostrukturelemente beispielsweise sphärisch linsenförmig, asphärisch linsenförmig oder kuppelförmig geformt. Haben die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen linienförmige Geometrie im Kontaktbereich mit dem Lichtleiter, sind die Mikrostrukturelemente beispielsweise zylinderlinsenförmig, insbesondere mit sphärischem oder asphärischem Querschnitt, ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung sind zumindest ein Teil der Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildet. Haben die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen punktförmige Geometrie im Kontaktbereich mit dem Lichtleiter, können die Mikrostrukturelemente zum Beispiel kegelförmig oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Haben die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen linienförmige Geometrie im Kontaktbereich mit dem Lichtleiter, können diese zum Beispiel stabprismenförmig ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung verläuft die im Wesentlichen linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter zumindest abschnittsweise geradlinig oder zumindest abschnittsweise gekrümmt. Durch einen gekrümmten Linienverlauf kann beispielsweise die Abstrahlcharakteristik beeinflusst werden oder die Auskopplung von schräg in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht beeinflusst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung ist die Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht zumindest teilweise mittels zumindest einer Totalreflexion innerhalb der Mikrostrukturelemente ausgebildet. Die Totalreflexion kann durch entsprechende Wahl von Geometrie und Material erreicht werden. Im Ergebnis wird erzielt, dass das Licht, nachdem es über den Kontaktbereich zwischen Lichtleiter und Mikrostrukturelement in das entsprechende Mikrostrukturelement übergetreten ist, vorwiegend auf Basis von einer Totalreflexion umgelenkt wird. Dies wiederum ermöglicht neben einer hohen Effizienz eine im Wesentlichen senkrechte Auskopplung zur Lichtleiteroberfläche. Darunter, dass das Licht vorwiegend oder hauptsächlich auf diese Weise ausgekoppelt wird, wird insbesondere verstanden, dass mindestens 50%, vorzugsweise mindesten 80%, weiter vorzugsweise mindestens 90% des ausgekoppelten Lichts aus Basis von Totalreflexion in den Mikrostrukturelementen ausgekoppelt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung ist die Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht quer zur Oberfläche des Lichtleiters ausgebildet. Durch die geometrische Form der Mikrostrukturelemente können maßgeschneiderte Lichtverteilungen bzw. Lichtverteilungskurven erzielt werden. Beispielsweise liegt ein Schwerpunkt der Verteilung des ausgekoppelten Lichts in der oder den gewünschten Richtungen, beispielsweise im Wesentlichen senkrecht (das heißt im Wesentlichen in Richtung der Flächennormale) oder unter einem bestimmen Winkel (beispielsweise +30° und/oder –30°) zur Flächennormalen. Vorzugsweise wird ein Großteil des ausgekoppelten Lichts dabei in die gewünschte(n) Richtung(en) ausgekoppelt. Beispielsweise wird ein Großteil (beispielsweise mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 80%, weitere bevorzugt mindestens 90%) des ausgekoppelten Lichts in einen Winkelbereich von höchstens 30°, vorzugsweise höchstens 20°, weiter vorzugsweise höchstens 10° um die gewünschte(n) Richtung(n) herum abgegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung weisen die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen konstante oder variierende Anordnungsdichte auf. Bei einer (auf makroskopischer Ebene) im Wesentlichen konstanten Anordnungsdichte können die Strukturelemente beispielsweise regelmäßig oder stochastisch verteilt angeordnet sein. Durch eine im Wesentlichen konstante Anordnungsdichte kann die Mikrostruktur besonders wirtschaftlich hergestellt werden. Auch für ein Aufbringen der Auskopplungsschicht auf den Lichtleiter ist die Fehleranfälligkeit in Bezug auf eine Fehlpositionierung reduziert. Durch eine (auf makroskopischer Ebene) variierende Anordnungsdichte kann die Abstrahlcharakteristik gezielt beeinflusst werden. Dadurch kann beispielsweise eine durch die Auskopplung verursachte abnehmende Lichtmenge entlang des Lichtleiters berücksichtigt und insbesondere kompensiert werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtumlenkvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung, gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen eines flächigen, transparenten Lichtleiters und Versehen des Lichtleiters mit einer Mikrostruktur zur Auskopplung von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht, wobei die Mikrostruktur Mikrostrukturelemente aufweist und wobei die Mikrostrukturelemente jeweils eine im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter aufweisen.
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Wie bereits ausgeführt, kann entgegen den bisherigen Ansätzen aus dem Stand der Technik durch eine im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie der Mikrostrukturelemente im Kontaktbereich mit dem Lichtleiter insbesondere lange Lichtwege im Lichtleiter bei hoher Transparenz erreicht werden. Zudem kann eine flexible Anpassung der Größe des effektiven Kontaktbereichs oder Öffnungsbereichs zwischen den Mikrostrukturelementen und dem Lichtleiter ermöglicht werden, da die dem Lichtleiter zugewandte im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie der Mikrostrukturelemente etwa durch ein unterschiedlich tiefes Eintauchen der Mikrostrukturelemente in eine zusätzliche Anbindungsschicht modifiziert werden kann, sodass der effektive Kontaktbereich auch ohne eine Geometrieänderung der Mikrostrukturelemente selbst variabel eingestellt werden kann.
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Die Mikrostruktur wird bevorzugt mittels einer zusätzlichen Schicht, beispielsweise einer Platte oder Folie, auf den Lichtleiter aufgebracht und dadurch mit der Mikrostruktur versehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin: Aufbringen einer flächigen, transparenten Deckschicht zumindest bereichsweise auf den Lichtleiter, wobei die Mikrostruktur zwischen dem Lichtleiter und der Deckschicht vorgesehen wird. Die Deckschicht kann vorteilhaft die Mikrostruktur vor Beschädigung und Verschmutzung schützen. Bevorzugt ist die Mikrostruktur auf der Deckschicht vorgesehen, beispielsweise auf diese aufgebracht oder integral mit dieser ausgebildet. Die Deckschicht kann dann zusammen mit der Deckschicht auf den Lichtleiter aufgebracht werden.
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Beispielsweise wird die Mikrostruktur durch Replikation von einer Urform, welche ein Negativ der Mikrostruktur aufweist, auf der Deckschicht ausgebildet. Die Replikation erfolgt beispielsweise durch UV-Prägen, Heißprägen oder Extrusion. Beispielsweise wird ein Roll-to-Roll-Prozess oder ein Roll-to-Plate-Prozess verwendet. Die Urform (beispielsweise eine Rolle oder Platte) wird vorzugsweise durch Lithographie, insbesondere UV-Lithographie, Laserlithographie oder Lithographie mit anschließendem Ätzverfahren, Mikrozerspanung oder Laserablation gefertigt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Mikrostrukturelemente der Mikrostruktur durch separate Mikrokörper bereitgestellt, welche zwischen der Deckschicht und dem Lichtleiter angeordnet werden. Beispielsweise werden die Mikrokörper auf den Lichtleiter aufgebracht und die Deckschicht wird anschließend auf den mit den Mikrokörpern versehenen Lichtleiter aufgebracht. Alternativ kann jedoch auch die Deckschicht mit den Mikrokörpern versehen werden. Anschließend kann die mit den Mikrokörpern versehene Deckschicht auf den Lichtleiter aufgebracht werden.
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Beispielsweise werden die Mikrokörper in die Deckschicht eingebettet und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden. Beispielsweise sind die Mikrokörper zu mindestens 10%, vorzugsweise zu mindestens 30%, weiter vorzugsweise zu mindestens 50% ihrer (senkrecht zum Lichtleiter verlaufenden) Ausdehnung in der Deckschicht eingebettet. Dies ermöglicht eine in mechanischer und optischer Hinsicht vorteilhafte Verbindung der Mikrokörper mit der Deckschicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Versehen des Lichtleiters mit der Mikrostruktur ein zumindest teilweises Anpassen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente im Bereich der im Wesentlichen punktförmigen oder linienförmigen Geometrie an den Lichtleiter. Dabei passt sich beispielsweise das jeweilige Mikrostrukturelement an der punktförmigen bzw. linienförmigen Geometrie an die planaren Oberfläche des Lichtleiters an. Das kann beispielsweise durch thermisch aktivierte oder nicht vollständig vernetzte (klebrige) Oberflächenschicht der Mikrostrukturelemente erreicht werden. In Abhängigkeit vom Grad der Anpassung können die optischen Eigenschaften der Lichtumlenkvorrichtung modifiziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Versehen des Lichtleiters mit der Mikrostruktur ein zumindest teilweises Einprägen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente in den Lichtleiter. Dabei prägt sich beispielsweise das jeweilige Mikrostrukturelement an der punktförmigen bzw. linienförmigen Geometrie in die planaren Oberfläche des Lichtleiters ein. Das beispielsweise durch eine thermisch aktivierte oder nicht vollständig vernetzte (klebrige) Oberflächenschicht des Lichtleiters erreicht werden. In Abhängigkeit von der Tiefe der Einprägung können die optischen Eigenschaften der Lichtumlenkvorrichtung modifiziert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin: Aufbringen einer Anbindungsschicht auf den Lichtleiter, wobei das Versehen des Lichtleiters der Mikrostruktur auf den Lichtleiter ein zumindest teilweises Eintauchen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente in die Anbindungsschicht umfasst.
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Die Anbindungsschicht ist bevorzugt ein Haftmittel, beispielsweise ein Kleber oder ein (härtbarer) Lack. Eine härtbare Anbindungsschicht kann beispielsweise mittels UV-Strahlung, chemisch oder thermisch härtbar sein. Beispielsweise hat die Anbindungsschicht einen vergleichbaren oder den gleichen Brechungsindex wie die Mikrostrukturelemente und/oder der Lichtleiter.
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Wie bereits ausgeführt, kann durch die Anbindungsschicht und das Eintauchen der Mikrostrukturelemente der effektive Kontaktbereich oder Öffnungsbereich zwischen Lichtleiter und dem jeweiligen Strukturelement modifiziert, insbesondere vergrößert werden. Insbesondere kann die Mikrostruktur definiert in die Anbindungsschicht eingetaucht werden, sodass ein gezielter Kontaktbereich und damit eine gezielte Abstrahlcharakteristik eingestellt wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung gelöst, umfassend eine erfindungsgemäße Lichtumlenkvorrichtung, und zumindest eine an zumindest einem Rand des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsquelle zur Einkopplung von Licht über den Rand des Lichtleiters.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise als transparentes, scheibenförmiges Beleuchtungselement angesehen werden. Eine Beleuchtungsquelle kann beispielsweise eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Leuchtdioden (LED). Beispielsweise kann eine Leiste aus mehreren Lichtquellen (beispielsweise aus mehreren LEDs) entlang des Rands des Lichtleiters angeordnet sein. Beispielsweise sind Leuchtdioden für rotes, grünes, blaues und/oder weißes Licht vorgesehen.
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Die zumindest eine Beleuchtungsquelle ist vorzugsweise zumindest bereichsweise auf einen Rand des Lichtleiters aufgebracht, beispielsweise stoffschlüssig mit dem Rand verbunden. Dies kann insbesondere Verluste beim Einkoppeln des Lichts reduzieren.
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Beispielsweise umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine erste an einem ersten Rand des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsquelle zur Einkopplung von Licht über den ersten Rand des Lichtleiters und zumindest eine zweite an einem zweiten Rand des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsquelle zur Einkopplung von Licht über den zweiten Rand des Lichtleiters. Das Vorsehen von einer ersten und einer zweiten Beleuchtungsquelle an verschiedenen Rändern ermöglicht eine homogene und flexible Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung. Um die Anpassungsfähigkeit und Homogenität der Beleuchtungseinrichtung weiter zu verbessern, kann die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise auch noch weitere (beispielsweise eine dritte, vierte oder mehr) an einem entsprechenden Rand des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsquelle zur Einkopplung von Licht über den entsprechenden Rand des Lichtleiters aufweisen.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung oder einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung für ein raumbildendes Bauelement, für eine Raumleuchte, für Leuchten im Außenbereich, für Leuchten in Fahrzeugen oder für eine Displaybeleuchtung gelöst. Unter einem raumbildenden Bauelement wird beispielsweise ein (Schau-)Fenster (beispielsweise einer Fassade oder einer Vitrine), eine Trennwand, eine Brüstung, eine Ablagefläche, eine Werbefläche oder ein Deckenelement verstanden. Ein Fenster kann insbesondere ein Mehrscheibenisolierglas (MIG) sein, bei dem eine der Scheiben eine erfindungsgemäße Lichtumlenkvorrichtung oder eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist oder umfasst.
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Es hat sich gezeigt, dass die beschriebene Lichtlenkvorrichtung und die beschriebene Beleuchtungseinrichtung sich zur Verwendung für die beschriebenen Zwecke eignen, da bei derartigen Einsatzzwecken in der Regel eine hohe Beständigkeit bei im Wesentlichen senkrechter Lichtauskopplung gefordert wird und zudem eine hohe Effizienz der Beleuchtung erwartet wird.
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Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere sollen beispielhafte Ausgestaltungen in Bezug auf die unterschiedlichen Aspekte als offenbart verstanden werden. So soll beispielsweise durch die Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens auch eine entsprechend hergestellte Lichtumlenkvorrichtung offenbart sein. Ebenfalls sollen durch die Beschreibung der Lichtumlenkvorrichtung entsprechende Ausgestaltungen des Verfahrens zur Herstellung offenbart sein.
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Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
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In der Zeichnung zeigt
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1a, b schematische Querschnittsdarstellungen von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Lichtumlenkvorrichtungen;
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1c–f schematische Querschnittsdarstellungen zur Veranschaulichung beispielhafter Herstellungsverfahren von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Lichtumlenkvorrichtungen;
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2a, b schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Lichtauskopplung durch die Ausführungsbeispiele aus 1;
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3a–e schematische perspektivische Darstellungen unterschiedlicher Mikrostrukturelemente mit im Wesentlichen punktförmiger Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter;
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3f–i schematische perspektivische Darstellungen unterschiedlicher Mikrostrukturelemente mit im Wesentlichen linienförmiger Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter;
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4a, b eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
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5a–d beispielhafte Lichtverteilungskurven der Lichtauskopplung mittels Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung.
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1a, b zeigen zunächst schematische Querschnittsdarstellungen von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Lichtumlenkvorrichtungen. 1a zeigt eine Lichtumlenkvorrichtung 1. Die Lichtumlenkvorrichtung umfasst einen flächigen, transparenten Lichtleiter 2 und eine auf dem Lichtleiter 2 vorgesehene Mikrostruktur 4 zur Auskopplung von in den Lichtleiter 2 eingekoppeltem Licht. Exemplarisch ist ein Mikrostrukturelement 6 der Mikrostruktur dargestellt. Die Mikrostrukturelemente 6 weisen jeweils zunächst eine im Wesentlichen punktförmige oder linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter 2 auf.
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Die Lichtumlenkvorrichtung weist eine auf den Lichtleiter 2 flächig aufgebrachte, transparente Deckschicht 8 auf. Die Mikrostruktur 4 ist zwischen der Deckschicht 8 und dem Lichtleiter 2 vorgesehen. Zwischen den Mikrostrukturelementen ist ein Medium mit einem Brechungsindex, welcher geringer ist als derjenige der Mikrostrukturelemente 6, vorgesehen, beispielsweise Luft. Die Deckschicht 8 weist auf der dem Lichtleiter 2 zugewandten Oberfläche die Mikrostruktur 4 zur Auskopplung von in den Lichtleiter 2 eingekoppeltem Licht auf. Die Mikrostrukturelemente 6 sind im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise konvex gewölbt. In diesem Fall sind die Mikrostrukturelemente 6 sphärisch linsenförmig ausgebildet.
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Im Kontaktbereich der punktförmigen oder linienförmigen Geometrie der Mikrostrukturelemente 6 mit dem Lichtleiter 2 ist eine Anbindungsschicht (nicht dargestellt) vorgesehen, sodass ein effektiver Kontaktbereich oder Öffnungsbereich 10 entsteht, welcher in Abhängigkeit von der Eindringtiefe der Mikrostrukturelemente 6 in die Anbindungsschicht verbreitert ist.
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1b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtumlenkvorrichtung 1'. Die Lichtumlenkvorrichtung 1' ist ähnlich zu der Lichtumlenkvorrichtung 1. Daher soll im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Im Unterschied zu der Lichtumlenkvorrichtung 1 sind bei der Lichtumlenkvorrichtung 1' die Mikrostrukturelemente 6' der Mikrostruktur 4' durch separate Mikrokörper 12' gebildet. Die Mikrokörper 12' sind zwischen der Deckschicht 8' und dem Lichtleiter 2' angeordnet. Die Mikrokörper 12' sind dabei in die Deckschicht 8' eingebettet und stoffschlüssig mit dieser verbunden. Die Mikrokörper 12' sind zu etwa 50% ihrer Ausdehnung in der Deckschicht 8' eingebettet.
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1c–f zeigen schematische Querschnittsdarstellungen zur Veranschaulichung beispielhafter Herstellungsverfahren von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Lichtumlenkvorrichtungen. Dabei werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1a verwendet. Nachdem eine Mikrostruktur 4 mit mehreren eines hier beispielhaft dargestellten Mikrostrukturelements 6 und ein Lichtleiter 2 bereitgestellt worden sind, kann der Lichtleiter 2 mit der Mikrostruktur 4 versehen werden. Das Versehen des Lichtleiters 2 mit der Mikrostruktur 4 kann beispielsweise ein zumindest teilweises Anpassen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente 6 an den Lichtleiter 2 umfassen (1d). Alternativ kann das Versehen des Lichtleiters 2 mit der Mikrostruktur 4 ein zumindest teilweises Einprägen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente 6 in den Lichtleiter 2 umfassen (1e). Weiter alternativ kann, wie bereits beschrieben, eine Anbindungsschicht 3 auf den Lichtleiter 2 aufgebracht werden und das Versehen des Lichtleiters 2 mit der Mikrostruktur 4 kann ein zumindest teilweises Eintauchen zumindest eines Teils der Mikrostrukturelemente 6 in die Anbindungsschicht 3 umfassen (1f).
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Die 2a, b veranschaulichen nun die Lichtauskopplung durch die Ausführungsbeispiele aus 1. Dabei ist beispielhaft die Lichtumlenkvorrichtung 1 aus 1a dargestellt. Gleiches gilt jedoch für die in 1b dargestellte Lichtumlenkvorrichtung 1'. Wie bereits beschrieben, ergibt sich durch die Anbindungsschicht (nicht dargestellt) ein effektiver Kontaktbereich oder Öffnungsbereich 10 zwischen Lichtleiter 2 und Mikrostrukturelementen 6, welcher einen Übergang von in den Lichtleiter 2 eingekoppeltem Licht in die Mikrostrukturelemente 6 ermöglicht. In 2b sind nun beispielhaft zwei Lichtstrahlen 14 und 16 dargestellt, welche in dem Lichtleiter 2 mittels Totalreflexion geführt werden und welche mittels Totalreflexion in dem Mikrostrukturelement 6 ausgekoppelt werden. Lichtstrahl 14 tritt durch den Öffnungsbereich 10 und wird am Rand des Mikrostrukturelements 6 einmal totalreflektiert, bevor der Lichtstrahl 14 durch die der Mikrostruktur 4 gegenüberliegende Oberfläche der Deckschicht 8 ausgekoppelt wird. Lichtstrahl 16 tritt ebenfalls durch den Öffnungsbereich 10 und wird am Rand des Mikrostrukturelements 6 zweimal totalreflektiert, bevor der Lichtstrahl 16 ausgekoppelt wird.
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Die 3a–e zeigen nun schematische perspektivische Darstellungen unterschiedlicher Mikrostrukturelemente 6a–6e mit im Wesentlichen punktförmiger Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter. In 3a ist exemplarisch die bereits in Zusammenhang mit 2b beschriebene Auskopplung von Lichtstrahlen dargestellt.
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Die in den 3a, 3b, 3e dargestellten Mikrostrukturelemente 6a, 6b, 6e sind im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise konvex gewölbt, in diesem Fall im Querschnitt gesehen beidseitig konvex. Das Mikrostrukturelement 6a ist sphärisch linsenförmig, das Mikrostrukturelement 6b ist asphärisch linsenförmig, das Mikrostrukturelement 6e ist kuppelförmig geformt. Alternativ können die Mikrostrukturelemente im Querschnitt gesehen auch zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildet sein, wie in den 3c, 3d dargestellt. Das Mikrostrukturelement 6c ist kegelförmig, das Mikrostrukturelement 6d ist pyramidenförmig ausgebildet.
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Die 3f–i zeigen nun schematische perspektivische Darstellungen unterschiedlicher Mikrostrukturelemente 6f–6i mit im Wesentlichen linienförmiger Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter. Die in den 3f, 3g dargestellten Mikrostrukturelemente 6f, 6g sind im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise konvex gewölbt, in diesem Fall im Querschnitt gesehen beidseitig konvex. Das Mikrostrukturelement 6f ist sphärisch zylinderlinsenförmig, das Mikrostrukturelement 6g ist asphärisch zylinderlinsenförmig geformt. Alternativ können die Mikrostrukturelemente im Querschnitt gesehen auch zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildet sein, wie in den 3h, 3i dargestellt. Die Mikrostrukturelemente 6h, 6i sind beispielsweise stabprismenförmig geformt. Dabei verläuft die im Wesentlichen linienförmige Geometrie zum Kontakt mit dem Lichtleiter bei Mikrostrukturelement 6h geradlinig, bei Mikrostrukturelement 6i gekrümmt.
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Die beschriebenen Mikrostrukturelemente können beispielsweise in einer der beschriebenen Lichtumlenkvorrichtungen zum Einsatz kommen.
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Die 4a, b zeigen nun schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 20. Die Beleuchtungsvorrichtung 20 umfasst eine Lichtumlenkvorrichtung 1. Die exemplarisch dargestellte Lichtumlenkvorrichtung 1 kann eine der beschriebenen Lichtumlenkvorrichtungen sein. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin zumindest eine an zumindest einem Rand des Lichtleiters 2 angeordnete Beleuchtungsquelle 22 in Form einer oder mehrerer LED zur Einkopplung von Licht über den Rand des Lichtleiters 2. In 4a ist die Beleuchtungsquelle am unteren Rand, in 4b am oberen Rand angeordnet. Durch die Mikrostruktur 4 wird das eingekoppelte Licht im Wesentlichen senkrecht ausgekoppelt. Das heißt ein Großteil des ausgekoppelten Lichts wird Innerhalb eines Winkels Θ um die Flächennormale des Lichtleiters ausgekoppelt, wie in 4a dargestellt. Dadurch kann ein Betrachter 24 beispielsweise optimal beleuchtete, hinter der Beleuchtungsvorrichtung 20 angeordnete Gegenstände 26 betrachten.
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Die beschriebenen Lichtumlenkvorrichtungen können mittels Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden.
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5a–d zeigen beispielhafte Lichtverteilungskurven der Lichtauskopplung mittels Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Lichtumlenkvorrichtung. In 5a ist eine im Wesentlichen senkrechte (0°) Lichtauskopplung in ein vergleichsweise schmales Winkelsegment, während in 5b eine im Wesentlichen senkrechte (0°) Lichtauskopplung in ein vergleichsweise breites Winkelsegment erfolgt. In 5c ist hingegen eine schräge Lichtauskopplung in zwei Richtungen (–30° und 30°) dargestellt, während in 5d eine schräge Lichtauskopplung unter einem Winkel in nur eine Richtung (30°) gezeigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0244187 A1 [0006]
- WO 2011/124764 A1 [0008]
