DE102016119329A1 - PMMA material and lighting device with it - Google Patents
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Abstract
Bei Lichtquellen bzw. Leuchtmitteln gibt es in vielen Situationen zu vermeidende Blendwirkungen, oder aber das emittierte Licht soll verteilt oder ausgerichtet werden, beispielsweise hinsichtlich einer bestimmten Anordnung der Lichtquelle in einer Lampe oder einem Scheinwerfer. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, porösen PMMA-Werkstoff nicht nur zur mehr oder weniger beliebigen Lichtstreuung, sondern auch zur gezielten Lichtführung oder Lichtleitung bereitzustellen, indem die Porosität durch Kavitäten sichergestellt wird, die geschlossenporig sind und die bevorzugt größer als 1µm sind, insbesondere durch Kavitäten, die durch Blasenbildung bei Wärmeeinwirkung erzeugt sind.In light sources or bulbs there are in many situations to avoid glare, or the emitted light should be distributed or aligned, for example, with regard to a particular arrangement of the light source in a lamp or a headlight. The present invention proposes to provide porous PMMA material not only for more or less arbitrary light scattering but also for targeted light guidance or light conduction, by ensuring the porosity by cavities which are closed-pore and which are preferably larger than 1 μm, in particular by cavities which are generated by blistering when exposed to heat.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen PMMA-Werkstoff zur Lichtstreuung. Ferner betrifft die Erfindung eine Blende aus diesem PMMA-Werkstoff oder eine Beleuchtungsvorrichtung mit der Blende. Auch betroffen ist ein Verfahren zur Herstellung von PMMA-Werkstoff zur Lichtstreuung. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von solchem PMMA-Werkstoff in strahlungstechnischer Wechselwirkung mit wenigstens einer Lichtquelle. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gegenstand gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. The present invention relates to a PMMA material for light scattering. Furthermore, the invention relates to a diaphragm made of this PMMA material or a lighting device with the diaphragm. Also affected is a process for producing PMMA material for light scattering. Not least, the present invention also relates to the use of such PMMA material in radiation interaction with at least one light source. In particular, the invention relates to an article according to the preamble of the respective independent claim.
Bei der Verwendung von insbesondere punktförmigen Lichtquellen geht es in vielen Fällen darum, Einfluss auf die Art und Weise der Lichtemission nehmen zu können, sei es um dem Licht bestimmte Eigenschaften zu verleihen, sei es um Blendwirkungen zu vermindern. Insbesondere bei LED-Lichtquellen kann es erforderlich sein, Blenden oder sonstige streuende Elemente vor der Lichtquelle anzuordnen. In particular, the use of punctiform light sources in particular is about being able to influence the way in which the light is emitted, whether to impart certain properties to the light or to reduce glare. Especially with LED light sources, it may be necessary to arrange screens or other scattering elements in front of the light source.
Die
Die
Bisherige Werkstoffe oder Blenden können eine streuende oder absorbierende Funktion in vielen Fällen recht zufriedenstellend erfüllen. Jedoch besteht ein Bedarf an einem einfach herzustellenden Werkstoff, welcher sich sowohl für die Lichtstreuung eignet als auch in Hinblick auf weitere Funktionen auf einfache Weise verwendbar oder anpassbar ist. Previous materials or diaphragms can quite satisfactorily fulfill a scattering or absorbing function in many cases. However, there is a need for a readily manufactured material which is both light scattering and easily usable or adaptable for other functions.
Aufgabe ist, einen Werkstoff oder eine Blende mit/aus dem Werkstoff oder eine den Werkstoff umfassende Vorrichtung bereitzustellen, womit Licht gestreut und auf einfache Weise Einfluss auf Charakteristika der Lichtemission genommen werden kann. Insbesondere ist es eine Aufgabe, einen Werkstoff bereitzustellen, mittels welchem Licht nicht nur gestreut werden kann, sondern auch ausgerichtet oder geführt oder gelenkt oder gerichtet weitergeleitet werden kann. Auch eine Aufgabe ist, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkstoffes so auszuführen, dass Licht von insbesondere punktförmigen Lichtquellen einerseits gestreut werden kann, andererseits aber auch geführt oder gelenkt oder gerichtet weitergeleitet werden kann. Das Verfahren soll es möglichst auch ermöglichen, den Werkstoff auf einfache Weise herstellen und konfektionieren zu können. The object is to provide a material or a diaphragm with / from the material or a device comprising the material, with which light can be scattered and in a simple way influence on characteristics of the light emission can be taken. In particular, it is an object to provide a material by means of which light can not only be scattered, but can also be aligned or guided or guided or directionally relayed. It is also an object to design a method for producing such a material such that light from, in particular, punctiform light sources can, on the one hand, be scattered, but on the other hand, it can also be guided or guided or directed. If possible, the method should also make it possible to produce and assemble the material in a simple manner.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird durch einen Werkstoff gemäß Anspruch 1 oder eine Blende gemäß dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch sowie durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.At least one of these objects is achieved by a material according to claim 1 or a diaphragm according to the independent device claim and by a manufacturing method according to the independent method claim. Advantageous developments of the invention are explained in the respective subclaims. The features of the exemplary embodiments described below can be combined with one another, unless this is explicitly denied.
Der erfindungsgemäße PMMA-Werkstoff in transparenter, poröser Form zur Lichtstreuung ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von nicht miteinander verbundenen Kavitäten zur Lichtführung oder Lichtleitung, welche Kavitäten geschlossenporig sind. The PMMA material according to the invention in transparent, porous form for light scattering is characterized by a multiplicity of unconnected cavities for light guidance or light conduction, which cavities are closed-pored.
Die Kavitäten liefern eine geschlossene Porosität. Der PMMA-Werkstoff kann zudem eine geschlossene, porenfreie Oberfläche aufweisen. Dies kann sicherstellen, dass Schmutz oder sonstige Fremdkörper den Werkstoff nicht zusetzen können. The cavities provide a closed porosity. The PMMA material can also have a closed, non-porous surface. This can ensure that dirt or other foreign matter can not clog the material.
Der PMMA-Werkstoff kann mittels der Kavitäten eingerichtet sein zur Lichtführung oder Lichtleitung, also nicht nur zur Lichtstreuung. Dabei können die Kavitäten eine lichtführende Wirkung hervorrufen.The PMMA material can be set up by means of the cavities for guiding the light or guiding the light, ie not only for light scattering. The cavities can cause a light-guiding effect.
Bevorzugt sind die Kavitäten nicht miteinander verbunden und dadurch geschlossenporig, so dass die Kavitäten eine geschlossene Porosität liefern.Preferably, the cavities are not interconnected and thereby closed-pore, so that the cavities provide a closed porosity.
Der PMMA-Werkstoff kann im Inneren konstant inhomogen ausgestaltet sein. Der PMMA-Werkstoff kann nach außen hin mit geschlossener Oberfläche ausgestaltet sein. Die geschlossene Oberfläche kann eine Aufnahme von Wasser, Luft, Staub oder anderen Stoffen verhindern. Damit ist der PMMA-Werkstoff besonders gut als Blende auch an Stellen geeignet, an welche eine Reinigung nur sehr schwer möglich ist oder an welchem mit starken Verschmutzungen zu rechnen ist. Es kann dann ausreichen, wenn die Blende außen abgestaubt wird. The PMMA material can be designed to be constantly inhomogeneous inside. The PMMA material can be configured to the outside with a closed surface. The closed surface can prevent ingestion of water, air, dust or other substances. Thus, the PMMA material is particularly well suited as a diaphragm in places where cleaning is very difficult or at which heavy soiling is expected. It may be sufficient if the panel is dusted outside.
Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Werkstoff eine vielfältige Lichtbrechung bewirken kann, wodurch eine Lokalisierung einzelner Lichtquellen/LED unmöglich wird. Der Beleuchtungseffekt kann von punktförmig auf rein flächig umgewandelt werden. It has been found that such a material can cause a diverse refraction of light, whereby a localization of individual light sources / LED is impossible. The lighting effect can be converted from point to pure area.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Porengröße der Kavitäten größer 1µm oder größer 1mm oder größer 5mm oder größer 10mm ist oder zwischen 1mm und 15mm. Es hat sich gezeigt, dass vergleichsweise große Kavitäten eine besonders vorteilhafte Streuung oder Lichtleitung ermöglichen, insbesondere Kavitäten mit einem Durchmesser zwischen 1mm und 15mm. Diese Größe kann insbesondere durch das vorliegend beschriebene Verfahren eingestellt und variiert werden. Beispielsweise werden Kavitäten/Blasen speziell im Bereich von 5mm bis 10mm erzeugt. Hierdurch lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften des PMMA-Werkstoffes auch weitgehend unabhängig von der Größe der daraus herzustellenden Blende erzielen. Ist die Blende z.B. nur 20mm dick, so können eher kleine Kavitäten/Blasen im Bereich von z.B. 2mm bis 5mm erzeugt werden. According to one exemplary embodiment, the pore size of the cavities is greater than 1 μm or greater than 1 mm or greater than 5 mm or greater than 10 mm or between 1 mm and 15 mm. It has been shown that comparatively large cavities allow a particularly advantageous scattering or light conduction, in particular cavities with a diameter between 1 mm and 15 mm. This size can be set and varied in particular by the method described here. For example, cavities / bubbles are generated specifically in the range of 5mm to 10mm. As a result, the advantageous properties of the PMMA material can also be achieved largely independently of the size of the diaphragm to be produced therefrom. For example, if the aperture is only 20mm thick, it is more likely to produce small cavities / bubbles ranging from 2mm to 5mm, for example.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der PMMA-Werkstoff als Schaum ausgebildet. Hierdurch lassen sich zuvor beschriebene Vorteile besonders umfassend realisieren. According to one embodiment, the PMMA material is formed as a foam. As a result, advantages described above can be implemented particularly comprehensively.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Kavitäten durch Wärmeeinwirkung hervorgerufene und daraufhin wieder erstarrte Blasen. Es hat sich gezeigt, dass sich derartige Blasen auf vergleichsweise einfache Art und Weise innen im Material erzeugen lassen. According to one embodiment, the cavities are caused by the action of heat and then solidified again bubbles. It has been found that such bubbles can be generated in the material in a comparatively simple manner.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch durch eine Blende gemäß dem entsprechenden nebengeordneten Anspruch gelöst, nämlich durch eine Blende zur Lichtstreuung und Lichtführung aus dem zuvor beschriebenen transparenten, geschlossenporigen PMMA-Werkstoff, insbesondere durch eine Blende integral ausschließlich aus diesem PMMA-Werkstoff. As mentioned, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a panel according to the corresponding independent claim, namely by an aperture for light scattering and light guidance from the above-described transparent, closed-cell PMMA material, in particular by a panel integral exclusively of this PMMA material ,
Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Blende auch in einem Abstand von wesentlich weniger als den bisher üblicherweise eingehaltenen Abständen angeordnet werden kann, beispielsweise deutlich weniger als 20cm, entsprechend einem üblichen Abstand von Blenden aus allenfalls an der Oberfläche behandeltem Acrylglas. Insbesondere können Abstände von weniger als 5cm realisiert werden, was auch große Vorteile bei der Konzeptionierung von Leuchten haben kann.It has been found that such a diaphragm can also be arranged at a distance of substantially less than the previously customarily observed distances, for example, significantly less than 20 cm, corresponding to a customary spacing of diaphragms made of at most acrylic glass treated on the surface. In particular, distances of less than 5 cm can be realized, which can also have great advantages in the design of luminaires.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem entsprechenden nebengeordneten Anspruch gelöst, nämlich durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle und mit wenigstens einer Blende aus dem zuvor beschriebenen transparenten, geschlossenporigen PMMA-Werkstoff, wobei die Blende insbesondere in einem Abstand kleiner 5cm zur Lichtquelle angeordnet ist. Ein derart geringer Abstand liefert nicht zuletzt bei der Auslegung und Konzipierung der Beleuchtungsvorrichtung große Vorteile. As mentioned, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a lighting device according to the corresponding independent claim, namely by a lighting device having at least one light source and at least one aperture made of the previously described transparent, closed-pore PMMA material, wherein the aperture is in particular in one Distance less than 5cm to the light source is arranged. Such a small distance provides great advantages not least in the design and design of the lighting device.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem entsprechenden nebengeordneten Anspruch gelöst, nämlich durch ein Verfahren zur Herstellung von porösem, transparentem PMMA-Werkstoff zur Lichtstreuung, insbesondere Verfahren zur Herstellung von zuvor beschriebenem PMMA-Werkstoff, wobei der PMMA-Werkstoff bis zur Blasenbildung erhitzt wird, insbesondere auf mindestens 300°C, und danach derart abgekühlt wird, dass sich beim Erstarren ausgehend von den Blasen geschlossenporige Kavitäten bilden, insbesondere mit einer Porengröße größer 1µm, insbesondere im Bereich 1 bis 15mm. Hierdurch lassen sich zuvor beschrieben Vorteile erzielen. As mentioned, at least one of the abovementioned objects is also achieved by a production method according to the corresponding independent claim, namely by a method for producing porous, transparent PMMA material for light scattering, in particular methods for producing PMMA material described above, wherein the PMMA Material is heated to blistering, in particular to at least 300 ° C, and then cooled so that form closed-cell cavities when solidifying, starting from the bubbles, in particular with a pore size greater than 1 micron, in particular in the range 1 to 15mm. As a result, advantages described above can be achieved.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erhitzen auf mindestens 360°C. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Konfektionierung der Kavitäten bzw. Blasen erzielen. In one embodiment, the heating is at least 360 ° C. This makes it possible to achieve a particularly advantageous fabrication of the cavities or bubbles.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erhitzen durch Wärmeeinwirkung mittels Wärmestrahlung. Hierdurch kann das Material vergleichsweise homogen im Inneren erwärmt werden, und die Blasenbildung kann im Inneren hervorgerufen werden. According to one embodiment, the heating is effected by the action of heat by means of heat radiation. As a result, the material can be heated relatively homogeneously in the interior, and the bubbling can be caused inside.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch durch einen PMMA-Werkstoff in poröser, transparenter und geschlossenporiger Form zur Lichtstreuung und Lichtführung gelöst, welcher erhalten oder hergestellt wird durch Wärmeeinwirkung auf PMMA in fester Form bis zur Blasenbildung und darauffolgendes Erstarren derart, dass sich beim Erstarren geschlossenporige Kavitäten bilden, insbesondere mit einer Porengröße größer 1µm oder größer 1mm. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile. At least one of the aforementioned objects is, as mentioned, also solved by a PMMA material in porous, transparent and closed-pore form for light scattering and light guidance, which is obtained or produced by exposure to heat PMMA in solid form to blistering and subsequent solidification such that form closed-pore cavities during solidification, in particular with a pore size greater than 1 μm or greater than 1 mm. This results in previously described advantages.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung von transparentem PMMA-Werkstoff in poröser Form in strahlungstechnischer Wechselwirkung mit wenigstens einer Lichtquelle, wobei der PMMA-Werkstoff geschlossenporige Kavitäten aufweist, insbesondere in der Art eines Schaums, insbesondere Verwendung von PMMA-Schaum mit geschlossenporigen Kavitäten mit einer Porengröße größer 1µm oder größer 1mm als eine Blende vor einer punktförmigen Lichtquelle. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.At least one of the abovementioned objects is, as mentioned, also achieved by using transparent PMMA material in porous form in radiation-technical interaction with at least one light source, wherein the PMMA material has closed-pore cavities, in particular in the manner of a foam, in particular use of PMMA. Foam with closed-pore cavities with a pore size greater than 1μm or greater than 1mm as a diaphragm in front of a punctiform light source. This results in previously described advantages.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung von aufgeschäumtem, geschlossenporigem PMMA-Werkstoff in strahlungstechnischer Wechselwirkung mit wenigstens einer Lichtquelle, insbesondere zur Lichtstreuung und/oder Lichtleitung und/oder Lichtausrichtung. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile.As mentioned above, at least one of the aforementioned objects is also achieved by using foamed, closed-pore PMMA. Material in radiation interaction with at least one light source, in particular for light scattering and / or light conduction and / or light alignment. This results in previously described advantages.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 1923416 B2 [0004] DE 1923416 B2 [0004]
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