DE112020005996T5

DE112020005996T5 - Optoelektronische anordnung

Info

Publication number: DE112020005996T5
Application number: DE112020005996.0T
Authority: DE
Inventors: Ulrich Frei; Ludwig Hofbauer; Michael Brandl; Rainer Huber; Sebastian Wittmann; Peter Brick; Ulrich Streppel
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-12-15
Also published as: US20220310893A1; CN114786943A; WO2021110331A1; JP2023504810A

Abstract

Es wird eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement, beispielsweise eines Fahrzeugs, vorgeschlagen. Die optoelektronische Anordnung umfasst eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht (230), mindestens eine Leiterschicht (260), die Leiterbahnen umfasst, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, optoelektronische Bauelemente, die mindestens eine Vielzahl von LEDs (240) umfassen, die auf der Trägerschicht (230) angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht gekoppelt sind, und Mittel (250; 280) zur Bestimmung der Temperatur von mindestens einer der LEDs. Die Bestimmung der Temperatur ermöglicht die Anpassung des Betriebs der LEDs, um eine stabile Beleuchtung oder einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten und die Lebensdauer zu verlängern. Die überwachte Temperatur kann zum Beispiel auch für die örtliche Klimaregelung in einem Fahrzeug verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität aus der DE-Anmeldung Nr. 10 2019 133 448 .9 vom 06. Dezember 2019, der DK-Anmeldung Nr. PA202070106 vom 21. Februar 2020, der DE-Anmeldung Nr. 10 2020 123 227 .6 vom 04. September 2020 und der DE-Anmeldung Nr. 10 2020 123 229 .2 vom 04. September 2020, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft optoelektronische Anordnungen in im Wesentlichen transparenten Laminatstrukturen zur Verwendung in Verglasungen, insbesondere in Fahrzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein photoelektrisches Sensorsystem zur Überwachung eines Raums, insbesondere des Raums innerhalb und außerhalb eines Kraftfahrzeugs, und zur Bereitstellung einer 3D-Kartierung von Objekten innerhalb des Raums.
Hintergrund
Photoelektrische Überwachungssysteme spielen in der heutigen Automobilindustrie eine wichtige Rolle für Sicherheitsanwendungen und Fahrerassistenz. Ein Bereich, der auf Interesse stößt, ist die Überwachung des Innenraums eines Fahrzeugs und die Bestimmung verschiedener Merkmale des Fahrers. Ein Problem beim Einsatz von Sensorsystemen für solche Anwendungen ist die diskrete Anordnung der Systeme in verschiedenen Innenräumen, die dennoch eine gute Sichtverbindung haben.
Angesichts dieser Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem bereitzustellen, das in der Lage ist, eine 3D-Kartierung eines Raums zu erstellen, der unabhängig vom Fahrzeugtyp eine wohldefinierte Position aufweist. Ein weiteres Ziel ist es, ein solches Sensorsystem bereitzustellen, das leicht in verschiedenen Fahrzeugtypen eingesetzt werden kann.
Darüber hinaus besteht ein Bedarf an der Überwachung und/oder Anzeige von Informationen für die Insassen von Fahrzeugen sowie für Personen im Freien, und dieser Bedarf erstreckt sich auch auf andere teilweise oder vollständig geschlossene Räume, wie z. B. Gebäude.
DE 10 2017 122 852 A1 offenbart eine Abdeckung für ein Kraftfahrzeugdach, umfassend einen Schichtenstapel. Der Schichtenstapel umfasst eine Scheibe, die sich flächig erstreckt, eine Folie, die sich flächig erstreckt, und eine zwischen der Scheibe und der Folie angeordnete Verbindungsschicht zur Befestigung der Folie an der Scheibe. In der Verbindungsschicht ist eine Vielzahl von Mikro-Leuchtdioden angeordnet. Auch die DE 10 2017 122 852 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Kraftfahrzeugdach mit einer solchen Abdeckung.
US 2019/0248122 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe. Das Verfahren umfasst ferner das Anordnen einer Kunststofffolie zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe und das Anordnen einer Leuchtdiode (LED) auf einer Oberfläche der Kunststofffolie. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das lokale Erwärmen der Kunststofffolie zumindest in einem Bereich der LED in einen flüssigen Zustand mittels einer Heizquelle, die auf einer Außenfläche der ersten Scheibe oder der zweiten Scheibe positioniert oder in einem Abstand von der Außenfläche der ersten Scheibe oder der zweiten Scheibe angeordnet ist. Zusätzlich umfasst das Verfahren das Einbringen der LED in die in den flüssigen Zustand erwärmte Kunststofffolie unter Verdrängung eines vordefinierten Volumens der Kunststofffolie, und das Verfahren umfasst nach dem Einbringen der LED in die Kunststofffolie das Laminieren der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe mit der dazwischen liegenden Kunststofffolie.
WO 2019/186513 A1 offenbart eine laminierte Fahrzeugverglasung, die eine äußere Glasschicht, eine innere Glasschicht, mindestens eine Kunststoffzwischenschicht zwischen der äußeren und der inneren Glasschicht und mindestens ein Kamerasystem umfasst, wobei das Kamerasystem zwischen den Glasschichten als integraler, dauerhafter Teil des Laminats laminiert ist.
WO 2019/008493 A1 offenbart ein Fahrzeuglaminat, das eine äußere Glasschicht, mindestens eine innere Glasschicht, mindestens eine zwischen der äußeren Glasschicht und der inneren Glasschicht angeordnete Kunststoffverbindungsschicht und mindestens eine in die Kunststoffverbindungsschicht eingebettete LED umfasst. Ein Draht ist im Wesentlichen in die Kunststoff-Verbindungsschicht eingebettet und bildet einen Stromkreis zur Versorgung der LED.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte optoelektronische Anordnung, insbesondere eine zumindest teilweise transparente optoelektronische Vorrichtung, bereitzustellen, die eine verbesserte Funktionalität aufweist. In einigen Aspekten zielt die vorliegende Erfindung auch darauf ab, elektronische oder optoelektronische Bauelemente, wie z.B. Lichtquellen und/oder Sensoren, in zumindest teilweise transparente Scheiben, insbesondere von Fahrzeugen, zu integrieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die obigen und weitere Ziele werden in einem Überwachungssystem gemäß der Definition in den beigefügten Gegenständen erreicht.
Genauer gesagt, liegt die Erfindung in einem Überwachungssystem zur Überwachung des Raums innerhalb und/oder außerhalb eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Vielzahl von photoelektrischen Sensorelementen, die geeignet sind, eine dreidimensionale Abbildung von Objekten in dem Raum zu erzeugen, wobei die Sensorelemente elektrisch mit einer im Wesentlichen transparenten Trägerschicht verbunden sind, die geeignet ist, zwischen einer ersten und einer zweiten im Wesentlichen transparenten Schicht angeordnet zu werden, um eine im Wesentlichen transparente Laminatstruktur zur Verwendung in einem oder mehreren Fenstern und/oder einer Panoramascheibe des Kraftfahrzeugs zu bilden.
Die Bereitstellung einer Vielzahl von Sensoren auf einem Träger, der in eine transparente Laminatstruktur integriert werden kann, die als Fenster und/oder Panoramascheibe dient, bedeutet, dass das Sensorsystem über eine große, genau definierte Fläche des Kraftfahrzeugs verteilt werden kann. Dadurch können die Sensoren optimal positioniert werden, um die Position der Insassen im Fahrzeug für Sicherheitsanwendungen zu erfassen, den Fahrer im Fahrzeug zu erkennen, um den Fahrzeugstart zu steuern oder Fahrereinstellungen auszuwählen, und einen außerhalb des Fahrzeugs stehenden Fahrer zu erkennen, um die Türschlösser zu steuern.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind noch größer, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Sensorelemente in einer zweidimensionalen Anordnung auf der Trägerschicht angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Sensorelemente so konfiguriert, dass sie einen Raum unter Verwendung von Triangulation, strukturiertem Licht und/oder Lichtlaufzeit überwachen.
Vorzugsweise sind die Sensorelemente, wenn sie in der genannten Laminatstruktur in einem Kraftfahrzeug angebracht sind, so angeordnet, dass sie einen dreidimensionalen Erfassungsbereich innerhalb und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sensorelemente auf der Trägerschicht angebracht. In einer alternativen Ausführungsform sind die Sensorelemente in die Trägerschicht eingebettet, wodurch das resultierende Laminat dünner sein kann.
Zwischen der Trägerschicht und mindestens einer der ersten und zweiten Schichten kann eine Verbindungsschicht vorgesehen sein. Alternativ kann die Trägerschicht auch als Verbindungsschicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht dienen.
Vorzugsweise ist die Trägerschicht flexibel und umfasst Leitungen für die Stromversorgung und die Signalübertragung der Sensoren. Auf diese Weise kann das Sensorsystem leicht in verschiedenen Teilen eines Fahrzeugs eingesetzt und an verschiedene Fahrzeugtypen angepasst werden. Das Sensorsystem kann auch eine große Fläche einnehmen, falls erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Sensoren fotoelektrischen Emitterelemente und fotoelektrische Detektorelemente, von denen jedes vorzugsweise mindestens eine Linse umfasst, die ein gerichtetes Sichtfeld bietet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen die Sensoren Bildverarbeitungs- und Steuerschaltungen zur Steuerung mindestens eines fotoelektrischen Emitterelements und/oder fotoelektrischen Detektorelements. Die Integration von Bildverarbeitungs- und Steuerschaltkreisen in die Laminatstruktur vereinfacht den Einsatz des Systems in verschiedenen Fahrzeugtypen weiter.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Sensoren nicht größer als 500µm, vorzugsweise nicht größer als 200µm. Die Begrenzung der Bauteile auf diese Größe gewährleistet, dass sie für die Fahrzeuginsassen praktisch nicht wahrnehmbar sind, und ermöglicht die Anbringung der Sensoren an jeder beliebigen Stelle von Fenstern oder Panoramascheiben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine transparente Laminatstruktur zur Verwendung in den Fenstern und/oder der Panoramascheibe eines Kraftfahrzeugs mit einem Überwachungssystem, wie oben dargelegt und hier unten beschrieben, sowie in einem Fahrzeug, das eine solche transparente Laminatstruktur umfasst, vorzugsweise in mindestens zwei Seitenfenstern, einem Heckfenster, einem Frontfenster und einer Panoramascheibe des Kraftfahrzeugs, um eine ausreichende Abdeckung zu gewährleisten, die eine effektive 3D-Abbildung des Innenraums ermöglicht.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement z.B. eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die optoelektronische Anordnung umfasst eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht, mindestens eine Leiterschicht, die Leiterbahnen umfasst und auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, optoelektronische Bauelemente, die mindestens eine Vielzahl von LEDs umfassen, die auf der Trägerschicht angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht elektrisch gekoppelt sind, sowie Mittel zur Bestimmung der Temperatur von mindestens einer der LEDs.
In einigen Ausführungsformen umfasst die optoelektronische Anordnung Mittel zur Einstellung der Betriebsparameter der optoelektronischen Bauelemente und zumindest der LEDs in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur. Die Einstellmittel können beispielsweise den den LEDs zugeführten Strom ändern, um die LED-Farbe zu korrigieren oder zu ändern und/oder die Lebensdauer der LED zu verlängern.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst das Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED mindestens einen Temperatursensor, der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform ist um den Temperatursensor ein Reflektor angeordnet, der Wärme und/oder Licht von der Trägerschicht weg reflektiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem Temperatursensor und der mindestens einen LED höchstens 5 cm, vorzugsweise höchstens 1 cm und noch bevorzugter höchstens 0,5 cm.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Mittel zur Bestimmung der Temperatur mindestens einer LED ein Mittel zur Messung einer Vorwärtsspannung (Vf) mindestens einer LED.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfassen die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED Mittel zur Messung der Leitfähigkeit von Leiterbahnen in der Leiterschicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die optoelektronische Anordnung mindestens eine im Wesentlichen transparente Außenschicht und mindestens eine im Wesentlichen transparente Zwischenschicht, die zwischen der Trägerschicht und der mindestens einen Außenschicht angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Trägerschicht thermisch isolierend. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Trägerschicht zwei Schichten, die durch eine thermisch isolierende Schicht getrennt sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vielzahl der LEDs auf beiden Seiten der Trägerschicht angeordnet.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist mindestens ein Photodetektor auf mindestens einer Seite der Trägerschicht angebracht, um Signale zu liefern, die kennzeichnend für die auf die optoelektronische Anordnung einfallende Lichtintensität ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die optoelektronische Anordnung eine Richtungsstruktur, die über dem Fotodetektor angeordnet ist, um das Licht in Abhängigkeit von der Richtung des empfangenen Lichts zum Fotodetektor zu leiten.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die optoelektronische Anordnung eine Richtungsstruktur, die über mindestens einer LED angeordnet ist, wobei die Richtungsstruktur so konfiguriert ist, dass sie Licht von der LED in vorbestimmte Richtungen lenkt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Trägerschicht zur Verwendung in einer im Wesentlichen transparenten Laminatstruktur, die ein für ein Fahrzeug geeignetes Verglasungselement bildet, ein Fahrzeug mit einer solchen optoelektronischen Anordnung und ein Verfahren zum Betrieb der optoelektronischen Anordnung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement, beispielsweise eines Fahrzeugs, wobei die optoelektronische Anordnung umfasst: mindestens eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht, mindestens eine Leiterschicht mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, mindestens ein lichtemittierendes Element, das auf der Trägerschicht angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht gekoppelt ist, und mindestens einen Näherungssensor und/oder Berührungssensor, der auf mindestens einer der Trägerschichten angeordnet ist, wobei die Anordnung ferner mit einem Steuermodul zur Steuerung des Betriebs des mindestens einen lichtemittierenden Elements in Reaktion auf Informationen von dem mindestens einen Näherungs- und/oder Berührungssensor koppelbar ist. Durch die Steuerung des einen oder der mehreren lichtemittierenden Elemente als Reaktion auf Informationen des Näherungssensors und/oder des Berührungssensors wird die optoelektronische Anordnung interaktiv und reagiert auf eine Bewegung in Richtung der Anordnung und möglicherweise auch auf eine Berührung der Anordnung. Eine solche Anordnung findet Anwendung in Verglasungselementen eines Autos, wie Windschutzscheibe, Seitenfenster oder Panoramascheiben, aber auch in statischen Fensteranzeigen oder transparenten Informationsanzeigen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Näherungssensor mindestens einen Infrarotsender und mindestens einen Infrarotdetektor.
Vorzugsweise umfasst der Berührungssensor einen kapazitiven Berührungssensor.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die optoelektronische Anordnung mindestens eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht mit Leiterbahnen, die als kapazitiver Berührungssensor dienen.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit zumindest teilweise auf mindestens einer Trägerschicht angebracht.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das lichtemittierende Element eine LED, vorzugsweise eine Mikro-LED.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfasst das lichtemittierende Element einen Laser.
Vorzugsweise umfasst die optoelektronische Anordnung mindestens einen Umgebungslichtdetektor, der auf der mindestens einen Trägerschicht angebracht ist, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die Beleuchtungsstärke des lichtemittierenden Elements in Reaktion auf Signale von dem mindestens einen Umgebungslichtdetektor steuert.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind mindestens ein lichtemittierendes Element und mindestens ein Näherungssensor in einer Gruppe angeordnet, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb des lichtemittierenden Elements jeder Gruppe in Reaktion auf Signale von dem mindestens einen Näherungssensor derselben Gruppe steuert.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen die Gruppen mindestens einen Umgebungslichtdetektor, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie die Beleuchtungsstärke der lichtemittierenden Elemente einer Gruppe in Reaktion auf ein Signal von einem Umgebungslichtdetektor derselben Gruppe steuert.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die optoelektronische Anordnung Linsenstrukturen, die über mindestens einem der Näherungssensoren angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine optische Schicht mit der Trägerschicht über den lichtemittierenden Elementen verbunden, um Licht von jedem lichtemittierenden Element in einen Lichtfleck mit im Wesentlichen gleichmäßiger Beleuchtungsstärke und einem größeren Durchmesser als das lichtemittierende Element zu streuen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die optische Schicht eine Anordnung optischer Segmente auf einer Eingangsfläche und eine Anordnung optischer Segmente auf einer Ausgangsfläche, wobei die Segmente auf der Ausgangsfläche größer sind als die Segmente auf der Eingangsfläche.
Vorzugsweise sind die Seitenabmessungen der lichtemittierenden Elemente, Näherungssensoren und Berührungssensoren ≤ 300µm.
In einigen Ausführungsformen ist die mindestens eine Trägerschicht flexibel und vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Leiterschicht aus einem weitgehend transparenten Metalloxid wie ITO gebildet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug mit mindestens einer optoelektronischen Anordnung, wie hierin beansprucht und beschrieben.
In einigen Ausführungsformen umfasst die optoelektronische Anordnung, die Laminatstruktur oder das Überwachungssystem eine Trägerschicht, die auch als Trägerfolie bezeichnet wird, sowie eine vordere und eine hintere Schicht, die auch als Deckschichten oder Außenschichten bezeichnet werden. Die Trägerschicht kann zwischen zwei Deckschichten angeordnet sein. Die Trägerschicht kann das mindestens eine Emitterelement, auch als LED bezeichnet, und/oder das mindestens eine Detektorelement, auch als Photodetektor oder Temperatursensor bezeichnet, tragen. In einigen Ausführungsformen kann das mindestens eine Emitterelement und/oder Detektorelement teilweise oder vollständig in die Trägerschicht eingebettet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Trägerschicht zumindest teilweise transparent sein und ein Material umfassen oder daraus bestehen, wie z. B. hochwertiges oder minderwertiges Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polycarbonate (PC), (farbloses) Polyimid (PI), Polyurethan (PU), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) oder jedes andere geeignete Material. Insbesondere kann die Trägerschicht einen zumindest teilweise transparenten Kunststoff, insbesondere eine zumindest teilweise transparente Folie, insbesondere eine flexible Folie, umfassen oder daraus bestehen.
Sowohl die vordere als auch die hintere Schicht können aus Glas, Kunststoff und/oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Jede der vorderen und hinteren Schichten kann nur eine Schicht oder mehrere Schichten aus demselben oder aus unterschiedlichen Materialien enthalten.
In einigen Ausführungsformen umfasst die optoelektronische Anordnung, die Laminatstruktur oder das Überwachungssystem außerdem mindestens eine Laminierschicht, die auch als Verbindungsschicht bezeichnet wird. Eine erste Laminierschicht kann zwischen der Trägerschicht und der vorderen Schicht und optional eine zweite Laminierschicht kann zwischen der Trägerschicht und der hinteren Schicht angeordnet werden.
Die mindestens eine Laminierschicht kann auf eine der folgenden Arten gebildet werden:

eine Schicht aus geschmolzenem Material oder
eine Klebstoffschicht, insbesondere eine Schmelzklebeschicht, ein Harz, wie Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), oder
ein System auf Ionomerbasis.

In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Laminierschicht die Trägerschicht einschließen. Die mindestens eine Laminierschicht kann die gleiche Höhe wie die Trägerschicht aufweisen, die mindestens eine Laminierschicht kann aber auch eine andere, insbesondere größere, Höhe als die Trägerschicht aufweisen. Die mindestens eine Laminierschicht kann die Trägerschicht nicht nur in einer Umfangsrichtung umschließen, da die Trägerschicht vollständig in die mindestens eine Laminierschicht eingebettet sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Laminierschicht zumindest teilweise transparent sein. In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Laminierschicht geschwärzt werden, was zu einer zumindest teilweise transparenten Laminierschicht führt. Wenn die optoelektronische Anordnung mehr als eine Laminierschicht umfasst, kann keine, eine, eine Auswahl der Laminierschichten oder alle Laminierschichten geschwärzt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das mindestens eine Emitterelement, insbesondere die LED, und/oder das Detektorelement kleiner als 300µm, insbesondere kleiner als 150µm sein. Bei diesen räumlichen Ausdehnungen ist mindestens ein Emitterelement und/oder Detektorelement für das menschliche Auge nahezu unsichtbar.
In einigen Ausführungsformen ist das mindestens eine Emitterelement eine LED. Eine LED kann insbesondere als Mini-LED bezeichnet werden, das ist eine kleine LED, beispielsweise mit Kantenlängen von weniger als 200 um, insbesondere bis zu weniger als 40 um, insbesondere im Bereich von 200 um bis 10 um. Ein anderer Bereich liegt zwischen 150 um und 40 um.
Die LED kann auch als Mikro-LED, auch µLED genannt, oder als µLED-Chip bezeichnet werden, insbesondere für den Fall, dass die Kantenlängen in einem Bereich von 100 um bis 10 um liegen.
In einigen Ausführungsformen kann die LED räumliche Abmessungen von 90 × 150µm oder die LED räumliche Abmessungen von 75 × 125µm aufweisen.
Die Mini-LED oder der µLED-Chip kann in einigen Ausführungsformen ein ungehauster Halbleiterchip sein. Ungehaust kann bedeuten, dass der Chip kein Gehäuse um seine Halbleiterschichten aufweist, wie z. B. ein ungehauster Halbleiterchip. In einigen Ausführungsformen kann ungehaust bedeuten, dass der Chip frei von jeglichem organischen Material ist. Somit enthält das ungehauste Bauelement keine organischen Verbindungen, die Kohlenstoff in kovalenter Bindung enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann jedes Emitterelement eine Mini-LED oder einen µLED-Chip umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Licht einer ausgewählten Farbe emittiert. In einigen Ausführungsformen kann jedes Emitterelement eine oder mehrere Mini-LEDs oder µLED-Chips umfassen, wie z. B. ein RGB-Pixel, das drei Mini-LEDs oder µLED-Chips umfasst. Ein RGB-Pixel kann z. B. Licht in den Farben Rot, Grün und Blau sowie in einer beliebigen Mischfarbe emittieren.
In einigen Ausführungsformen kann ein RGB-Pixel außerdem einen oder mehrere integrierte Schaltkreise (IC) umfassen, insbesondere kleine integrierte Schaltkreise wie z. B. mikrointegrierte Schaltkreise (µIC).
In einigen Ausführungsformen umfasst die optoelektronische Anordnung, die Laminatstruktur oder das Überwachungssystem mindestens eine, vorzugsweise zwei Leiterbahnen, die auch als Leiterschichten bezeichnet werden, insbesondere zur Zuführung von elektrischer Energie und/oder eines Datensignals zu dem mindestens einen Emitterelement und/oder Detektorelement.
In einigen Ausführungsformen trägt die Trägerschicht die mindestens eine Leiterbahn. In einigen Ausführungsformen kann jedoch auch mindestens eine Laminierschicht die mindestens eine Leiterbahn tragen.
In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Leiterbahn aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, gebildet sein. Die mindestens eine Leiterbahn kann beschichtet und/oder geschwärzt werden, um den Reflexionsgrad der äußeren Oberfläche der mindestens einen Leiterbahn zu verringern. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Palladium- oder Molybdänbeschichtung handeln. In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Leiterbahn eine Breite im Bereich zwischen 5 um und 50 um aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Leiterbahn als leitendes Netz, insbesondere als Metallnetz, ausgebildet sein. Das Netz kann beschichtet und/oder geschwärzt werden, insbesondere um den Reflexionsgrad der äußeren Oberfläche des leitenden Netzes zu verringern. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Palladium- oder Molybdänbeschichtung handeln.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine optoelektronische Anordnung einen Schichtstapel, der eine Trägerschicht sowie eine erste Deckschicht und eine zweite Deckschicht umfasst. Die Trägerschicht ist insbesondere eine Zwischenschicht, die zwischen der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht angeordnet ist. Auf der Trägerschicht ist mindestens ein elektronisches oder optoelektronisches Element, insbesondere eine optoelektronische Lichtquelle, angeordnet und mindestens eine Schicht des Schichtenstapels, vorzugsweise alle Schichten des Schichtenstapels, sind zumindest teilweise transparent. Der Schichtstapel umfasst mindestens eine elektrisch leitende Schicht, die zwischen zwei benachbarten Schichten des Schichtstapels angeordnet oder in eine Schicht eingebettet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine elektrisch leitende Schicht mindestens eine leitende Leitung, die elektrisch mit einem Kontaktpad der optoelektronischen Lichtquelle verbunden ist. Die mindestens eine elektrisch leitende Schicht kann aus einem elektrisch und thermisch gut leitenden Material wie z. B. Kupfer, Silber, Gold und Aluminium gebildet sein. Die mindestens eine elektrisch leitende Schicht und insbesondere die mindestens eine leitende Leitung kann beschichtet und/oder geschwärzt werden, um den Reflexionsgrad des äußeren Oberflächenbereichs der mindestens einen leitenden Leitung zu verringern. Bei der Beschichtung kann es sich zum Beispiel um eine Palladium- oder Molybdänbeschichtung handeln. In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine elektrische Leitung eine Breite im Bereich zwischen 5 um und 50 um haben.
Die mindestens eine elektrisch leitende Schicht kann ein elektrisch leitendes Netz, z. B. ein Metallnetz, insbesondere ein Kupfernetz, umfassen. Das Netz kann Knoten und Verbindungen zwischen den Knoten aufweisen, wobei vorzugsweise zumindest der Großteil der Verbindungen nicht unterbrochen ist. Die mindestens eine elektrisch leitende Schicht kann somit strukturiert sein und eine Vielzahl von miteinander verbundenen Leiterbahnen aufweisen.
Das Netz kann ein regelmäßiges oder ein unregelmäßiges Muster aufweisen, wobei ein unregelmäßiges Muster bevorzugt werden kann, da ein unregelmäßiges Muster die Transparenz der elektrisch leitenden Schicht erhöhen kann. Der Grund dafür kann sein, dass ein unregelmäßiges Muster für das menschliche Auge schwieriger wahrzunehmen ist.
In einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Netz beschichtet und/oder geschwärzt, insbesondere um den Reflexionsgrad der äußeren Oberfläche des leitfähigen Netzes zu verringern. Bei der Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Palladium- oder Molybdänbeschichtung handeln.
Zumindest einige Ausführungsformen der hierin beschriebenen optoelektronischen Anordnung, Laminatstruktur oder des Überwachungssystems können auf nicht ebenen oder gekrümmten Oberflächen angeordnet werden, zum Beispiel an der Außenseite oder im Inneren eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes. Dies ist insbesondere möglich, da zumindest einige Ausführungsformen der hierin beschriebenen optoelektronischen Anordnung, der Laminatstruktur oder des Überwachungssystems auf der Basis eines flexiblen Schichtaufbaus aufgebaut werden können.
Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein größeres Gebilde, wie z. B. ein Fahrzeug oder ein Gebäude, das an seiner Außen- oder Innenseite, insbesondere an einer Außen- oder Innenfläche, mindestens eine optoelektronische Anordnung, einen Laminatstruktur oder ein Überwachungssystem aufweist.
Die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele schränkt die Erfindung nicht auf diese ein. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal und jede Merkmalskombination, wozu insbesondere jede Merkmalskombination der Patentansprüche gehört, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht ausdrücklich in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen schematisch dargestellt sind, näher beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung von Sensoren in einem Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt schematisch ein Erfassungsfeld gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 zeigt ein Erfassungsfeld gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt,
4 zeigt schematisch ein Erfassungsfeld gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
5 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein im Wesentlichen transparentes Laminat mit 3D-Sensoren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein im Wesentlichen transparentes Laminat mit 3D-Sensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein im Wesentlichen transparentes Laminat mit 3D-Sensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 zeigt schematisch den Aufbau von Sende- und Detektorelementen gemäß der vorliegenden Erfindung,
9 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein im wesentlichen transparentes Laminat mit Temperatursensoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10a und 10b zeigt schematisch die Anordnung von Temperatursensoren in einem Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 zeigt schematisch einen Abschnitt eines im Wesentlichen transparenten Laminats mit Temperatursensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
12 zeigt schematisch einen Abschnitt eines im Wesentlichen transparenten Laminats mit Temperatursensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
13 zeigt schematisch einen Abschnitt eines im wesentlichen transparenten Laminats mit Temperatursensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
14 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein im Wesentlichen transparentes Laminat mit Temperatursensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
15 zeigt schematisch einen Abschnitt eines im Wesentlichen transparenten Laminats mit Temperatursensoren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
16a und 16b zeigt schematisch die Anordnung von Temperatursensoren und Sonnenlichtdetektoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
17 zeigt schematisch eine optoelektronische Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
18 zeigt schematisch eine optoelektronische Anordnungsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
19 zeigt schematisch eine optoelektronische Anordnung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
20a bis 20c zeigen schematisch das Funktionsprinzip der optoelektronischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
21a bis 21c zeigen schematisch ein weiteres Funktionsprinzip gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
22 zeigt schematisch eine Trägerschicht mit optischen Segmentstrukturen,
23 zeigt schematisch eine Laminatstruktur mit optischen Segmenten wie in 22 dargestellt,
24 zeigt schematisch ein Beleuchtungsmuster, das mit der Laminatstruktur von 23 erhalten wurde,
25 zeigt schematisch einen Laminatstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
26 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Laminatstruktur von 25,
27 zeigt schematisch einen Laminatstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
28 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Laminatstruktur von 27.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 10. In den hier gezeigten Beispielen handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen Personenkraftwagen, aber die vorliegende Erfindung ist auf alle Kraftfahrzeuge anwendbar, die verglaste Fenster aufweisen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Busse, Lieferwagen und Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 10 ist in herkömmlicher Weise mit Front-, Heck- und Seitenscheiben ausgestattet, die den Innenraum des Fahrzeugs umgeben. Das Fahrzeug kann außerdem eine verglaste Panoramascheibe (nicht abgebildet) aufweisen. Die Fenster sind aus einer im Wesentlichen transparenten Laminatstruktur 20 gebildet, die im Folgenden näher beschrieben wird. Die Laminatstruktur 20 jedes Fensters umfasst außerdem einen oder mehrere Sensoren 30, die Teil eines 3D-Sensorsystems sind, insbesondere eines Überwachungssystems. In der gezeigten Ausführungsform sind die Sensoren 30 auf den Innenraum des Kraftfahrzeugs gerichtet, wie durch die Dreiecke angedeutet, die das konische Sichtfeld jedes Sensors darstellen.
Die Sensoren 30 umfassen fotoelektrische Sender 301 und Detektorelemente 302, die über die Oberfläche der Laminatstruktur 30 verteilt sind und so gesteuert werden, dass sie zusammenarbeiten, um Objekte und/oder Bewegungen innerhalb des überwachten Raums zu erfassen. In den dargestellten Beispielen kann ein Sensor 30 einen oder mehrere fotoelektrische Emitter 301, einen oder mehrere fotoelektrische Detektoren 302 oder eine Kombination aus einem oder mehreren Emittern und Detektoren darstellen. Folglich kann jeder Sensor 30 ein einzelnes Pixel oder eine Anordnung von Pixeln darstellen. Die fotoelektrischen Detektorelemente 302 können so gesteuert werden, dass sie reflektiertes oder durchgelassenes Licht erfassen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenlegung bezieht sich der Begriff Licht auf alle Wellenlängen zwischen etwa 240 nm und etwa 900 nm und umfasst somit ultraviolettes Licht über das sichtbare Spektrum bis hin zu Infrarotlicht. Der fotoelektrische Emitter 301 und die Detektorelemente 302 können daher bei geeigneten Wellenlängen innerhalb dieses Bereichs arbeiten.
Beispiele für Emitterelemente 301 sind LEDs wie IREDs oder Laser wie VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), die so konfiguriert sind, dass sie Lichtpunkte oder -linien aussenden. Die Detektorelemente 302 können eine oder eine Reihe von Fotodioden, Fotodetektoren, Bildsensoren wie CCD- oder CMOS-Sensoren, ToF-Kameras oder Ähnliches umfassen. Die im Sensorsystem enthaltenen Sende- und Detektorelemente 301, 302 sind so konfiguriert und gesteuert, dass sie Objekte in drei Dimensionen erkennen. Dies kann durch das Prinzip der Triangulation oder des strukturierten Lichts erreicht werden. Alternativ können die Detektorelemente 302 einen ToF-Sensor (Time of Flight) oder ein ToF-Array umfassen, der bzw. das in der Lage ist, in Zusammenarbeit mit einem gesteuerten Emitterelement sowohl 2D-Bildinformationen als auch Tiefeninformationen zu liefern, entweder durch Messung der Phasenverschiebung zwischen ausgesendetem Lichtsignal und empfangenem Signal oder der Zeitdifferenz zwischen einem ausgesendeten Lichtimpuls und einem empfangenen Signal. Vorzugsweise arbeiten die Sende- und Detektorelemente 301, 302 in nicht sichtbarem Licht, wie z. B. Infrarot, um die Störung der Fahrzeuginsassen zu minimieren und Störungen durch die Umgebungsbeleuchtung zu verringern.
2 zeigt schematisch eine Anordnung von Sensoren 30 an verschiedenen Stellen in den Fenstern des Kraftfahrzeugs, um Erfassungspfade zu schaffen, die den gesamten Raum durchschneiden. Jeder fotoelektrische Sender 301 und Detektor 302 kann so angeordnet werden, dass er Licht in eine bestimmte Richtung oder einen bestimmten Richtungskegel aussendet und erfasst. In der Abbildung sind nur zwei Sensoren 30 dargestellt, die Licht ausstrahlen. Diese Sensoren 30 sind an einer Seitenscheibe bzw. an der Frontscheibe des Kraftfahrzeugs angebracht. Das von diesen Sensoren 30 ausgesendete Licht wird von den Detektorelementen 302 der übrigen Sensoren 30 erfasst, die an den Fenstern angeordnet sind, die dem Ausgangsfenster gegenüber und benachbart liegen, wie durch den Lichtweg 40 angedeutet. Durch die geschickte Anordnung der Sensoren 30 können diese Lichtwege den Innenraum des Fahrzeugs im Wesentlichen abdecken, so dass ein dreidimensionaler Erfassungsbereich entsteht.
3 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensoranordnung mit ToF-Detektorelementen 302 in Verbindung mit VCSEL-Emitterelementen 301 zur Überwachung des Innenraums des Kraftfahrzeugs. In dieser Ausführungsform erzeugen die Sensoren 30 dreidimensionale Daten über Objekte innerhalb eines bestimmten Bereichs, vorzugsweise eines im Wesentlichen konischen Erfassungsbereichs. Dies ist durch den schraffierten Bereich 50 dargestellt. Sich überschneidende Erfassungsbereiche 50 ermöglichen die vollständige Überwachung des Innenraums.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Sensorsystems mit einem oder mehreren ToF-Sensoren 30, die in der Fahrerseitenscheibe eingebaut und nach außen gerichtet sind und so einen externen 3D-Erfassungsbereich 60 erzeugen. Diese Anwendung kann zur Fahrererkennung genutzt werden, um eine automatische Entriegelung des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Der Fachmann wird verstehen, dass der ToF-Sensor 30 durch einen 3D-Sensor 30 ersetzt werden kann, der z. B. Triangulation oder strukturiertes Licht verwendet.
In den dargestellten Ausführungsformen sind die Sensoren 30 im Wesentlichen in derselben horizontalen Ebene relativ zum Fahrzeuginnenraum angeordnet. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, dass die Sensoren 30 oder zumindest die Sende- und/oder Detektorelemente 301, 302 in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordnet sein können, um eine vollständige oder gezieltere Überwachung des Raumes zu gewährleisten. Zusätzlich zu den Seiten-, Front- und Heckscheiben ist es möglich, das beschriebene Sensorsystem in einer verglasten Panoramascheibe vorzusehen. Ferner ist es möglich, verschiedene Sensortypen in dasselbe Kraftfahrzeug oder sogar in dieselbe Laminatstruktur 20, aus der ein Fenster gebildet ist, einzubauen. So können ToF-Sensoren, die an der Frontscheibe oder an der Fahrerseite angebracht sind, zur Fahrererkennung innerhalb eines Kraftfahrzeugs und möglicherweise außerhalb der Fahrertür verwendet werden, während LEDs und Fotodetektoren, die an denselben und anderen Fenstern angebracht sind, zur Überwachung der Position der Fahrgäste mittels Triangulation, strukturiertem Licht oder anderen Kartierungsverfahren verwendet werden können.
In den 5, 6 und 7 sind schematisch verschiedene Ausführungsformen eines Abschnitts einer transparenten Laminatstruktur 20 zur Verwendung als Kraftfahrzeugfenster oder Panoramascheibe dargestellt, in die der 3D-Sensor der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Ziffern gleiche Strukturen. Die Figuren dienen nur der Veranschaulichung, und die dargestellten relativen Abmessungen sind nicht repräsentativ für die tatsächliche Struktur.
In 5 umfasst die transparente Laminatstruktur 20 eine vordere und eine hintere Schicht 70, 80 aus einem im Wesentlichen transparenten Material wie Glas oder einem Kunststoff aus Polycarbonat oder Acryl (PMMA). Zwischen diesen beiden Schichten 70, 80 befindet sich eine dazwischenliegende Trägerschicht oder Folie 90, die mit der vorderen bzw. hinteren Schicht 70, 90 durch Verbindungsschichten 100 verbunden ist. Die Verbindungsschichten 100 sind ebenfalls im Wesentlichen transparent und haben inhärente Klebeeigenschaften und können beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind nur eine vordere und eine hintere Schicht 70, 80 dargestellt, diese Schichten können jedoch aus weiteren Schichten oder Folien gebildet sein, z. B. für den UV-Schutz oder ähnliches. Die Trägerschicht oder -folie 90 ist aus einem vorzugsweise flexiblen, im Wesentlichen transparenten Material, wie z. B. einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Auf einer oder beiden Seiten ist sie mit einer Verdrahtung (nicht dargestellt) mit Verbindungskanälen oder Durchgangslöchern versehen, die zur Herstellung von Kontakten zu den verschiedenen Bauelemente erforderlich sind.
Im dargestellten Beispiel sind ein Sender- und ein Empfängerelement 301, 302 auf der Trägerschicht 90 angeordnet und elektrisch mit der Verdrahtung verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerschicht 90 und ebenfalls elektrisch mit der Verdrahtung auf dieser Schicht und mit den Sende- und Detektorelementen 301, 302 verbunden ist eine Bildverarbeitungs- und Steuerschaltung 303 zur Steuerung des Betriebs der Sende- und Detektorelemente 301, 302 und zur Verarbeitung der empfangenen Signale. Die Bauelemente 301, 302, 303 können direkt mit der Trägerschicht 90 verbunden sein oder alternativ mit Kontakten in der Verdrahtung verbunden oder verlötet werden, die wiederum mit der Trägerschicht 90 verbunden ist.
Die Verkabelung auf der Trägerschicht 90 dient der Stromversorgung der Elemente 301, 302, 303. In einigen Anwendungen kann eine bereits in einer Fensterlaminatstruktur vorhandene Verdrahtung genutzt werden, wie sie beispielsweise für die Fensterheizung vorgesehen ist. Die Verdrahtung ermöglicht auch die Kommunikation sowohl zwischen den Sensorelementen 301, 302, 303 als auch, vorzugsweise, zwischen der Bildverarbeitungs- und Steuerschaltung 303 und weiteren, nicht auf der Trägerschicht vorhandenen Verarbeitungs- und Steuerschaltungen. Diese weitere Schaltung kann zur Bildverarbeitung genutzt werden und damit die benötigte Rechenleistung für die Bildverarbeitungs- und Steuerschaltung 303 reduzieren. Zusätzlich oder alternativ können diese zusätzlichen Verarbeitungsschaltungen Steuereinheiten enthalten, die z.B. das Fahrzeug in Abhängigkeit von der Fahrererkennung entriegeln, in Abhängigkeit von der Fahrererkennung den Start freigeben oder in Abhängigkeit von den erkannten Beifahrerpositionen die Airbags auslösen.
Die Verdrahtung und die auf der Trägerschicht 90 vorhandenen Bauelemente 301, 302, 303 sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie für die Insassen des Kraftfahrzeugs praktisch nicht wahrnehmbar sind, so dass die Laminatstruktur 30 im Wesentlichen transparent ist. Zu diesem Zweck sind alle Abmessungen der Bauelemente 301, 302, 303 und die Verdrahtungsbreite vorzugsweise kleiner als 500µm, noch bevorzugter kleiner als 200µm. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Sende- und Detektorelemente 301, 302 und die zugehörigen Verarbeitungs- und Steuerschaltungen 303 in einem zweidimensionalen Layout über die Trägerschicht und damit über die die Fenster und/oder das Panoramadach des Kraftfahrzeugs bildende Laminatstruktur 30 verteilt werden können, ohne die Transparenz der Fenster oder Verglasungsscheiben wesentlich zu beeinträchtigen.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform sind die Sende- und Detektorelemente 301, 302 und die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 303 in die Verbindungsschicht 100 eingebettet. Dies kann durch lokales Erhitzen der Verbindungsschicht um diese Bauelemente herum erreicht werden, um sie vor dem Anbringen der vorderen und hinteren Schicht 70, 80 zu verflüssigen.
In den hier gezeigten Beispielen ist ein Senderelement 301 mit einem Empfängerelement 302 und einem Verarbeitungs- und Steuerschaltkreis 303 gruppiert. Einem Fachmann wird jedoch klar sein, dass diese Anordnung lediglich der Veranschaulichung dient und dass die Sender- und Empfängerelemente 301, 302 nicht paarweise angeordnet sein müssen und dass die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 303 mit einer Vielzahl von Sendern 301 und/oder Empfängerelementen 302 verbunden sein kann. Wie bereits erwähnt, kann jedes Sende- und/oder Detektorelement 301, 302 ein einzelnes Pixel oder eine Pixelanordnung darstellen. Es ist auch möglich, dass die Sender- und Empfängerelemente 301, 302 zusammen als eine einzige Einheit verpackt sind.
Bei der Herstellung der Laminatstruktur 20 werden die Sensoren 30, d. h. die Sende- und Detektorelemente 301, 302 und die Bildverarbeitungs- und Steuerschaltungen 303 auf die bereits mit einer Verdrahtung versehene Trägerschicht 90 montiert und anschließend die Vorder- und Rückseitenschichten 70, 80 mit dieser verklebt. Es ist auch möglich, die Trägerschicht 90 in der gewünschten Anordnung mit Leitungen und Bauteilen zu versehen und dann vor dem Zusammenbau der Laminatstruktur 30 auf die entsprechenden Abmessungen zu schneiden oder zu stanzen.
6 zeigt eine alternative Anordnung der Laminatstruktur 30. Diese Anordnung unterscheidet sich von derjenigen in 5 dadurch, dass die fotoelektrischen Sende- und Detektorbauelemente 301, 302 und die Bildverarbeitungs- und Steuerschaltung 303 in die Trägerschicht 90 eingebettet sind, so dass die Vorderflächen der Sende- und Detektorelemente 301, 302 im Wesentlichen bündig oder auf einer Ebene mit der Vorderfläche der Trägerschicht 90 liegen. Die Verarbeitungs- und Steuerschaltung 303 kann wie dargestellt, d.h. bündig mit einer Rückseite der Trägerschicht 90, oder alternativ auf einer Ebene mit der Vorderseite dieser Schicht 90 angeordnet sein.
7 zeigt eine weitere Anordnung der Laminatstruktur 30. Auch in dieser Anordnung sind die photoelektrischen Bauelemente 301, 302, 303 in die Trägerschicht 90 eingebettet. Es ist jedoch keine zusätzliche Verbindungsschicht vorgesehen. Stattdessen werden die vordere und die hintere Schicht 70, 80 der Laminatstruktur direkt auf die Trägerschicht 90 montiert, wobei die Trägerschicht als Verbindungsmaterial dient.
In 8 ist der Aufbau der Sende- und Detektorelemente 301, 302 näher dargestellt. Das fotoelektrische Emitterelement 301 umfasst einen Halbleiterkörper 310, der je nach Art des Bauelements (µLED, IRED, VCSEL o. ä.) konventionell aufgebaut ist, und eine Linse 311. In ähnlicher Weise umfasst das Erfassungselement 302 einen Halbleiterkörper 320 und eine Linse 321. Bei den Linsen 311, 321 kann es sich um optische Standardlinsen handeln. Alternativ können sie als Fresnellinse ausgebildet sein oder aus beugenden optischen Elementen gebildet sein. Die Linsen 311, 321 dienen zur Begrenzung des Emissionsfeldes bzw. des Sichtfeldes der darunter liegenden Vorrichtungen 310, 320 und ermöglichen so eine genauere Gestaltung der erforderlichen Lichtwege und Erfassungszonen. Vorzugsweise begrenzt die Linse 311 die Emission auf einen Winkel von ± 45° zur Normalen. Die Linse 321 des photoelektrischen Detektorelements kann das empfangene Licht auf einen ähnlichen Winkel begrenzen.
9 zeigt eine Ausführungsform einer optoelektronischen Anordnung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung. In 9 ist eine weitere Laminatstruktur 200 dargestellt, die zumindest mehrere LEDs 240 umfasst, in denen jedoch die Temperatur lokalisiert gemessen werden kann. Diese Laminatstruktur 200 kann für die Verglasung eines Gebäudes oder Fahrzeugs verwendet werden und somit ein oder mehrere Fenster oder eine Panoramascheibe eines Fahrzeugs bilden. Sie kann auch als teilweise verglaste Abdeckung für andere Oberflächen, wie z. B. eine Gebäudewand oder ein Armaturenbrett eines Fahrzeugs, verwendet werden. Die abgebildete Laminatstruktur 200 ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent, kann aber auch gefärbt oder getönt sein, um Licht mehr oder weniger stark zu filtern.
Die Laminatstruktur 200 hat eine Deckschicht 210, die im Wesentlichen transparent ist und aus einem beliebigen geeigneten Verglasungsmaterial wie Glas oder einem Polycarbonat- oder Acrylkunststoff (PMMA) gebildet ist. Diese äußere Schicht 210 kann gefärbt oder getönt sein. Bei dieser Anordnung bildet die Deckschicht 210 die Vorderseite der Laminatstruktur für die Zwecke der Anzeige. Auf der gegenüberliegenden Seite der Laminatstruktur 200 befindet sich eine Trägerschicht oder - folie 230, auf der optoelektronische Elemente angebracht sind, zu denen LEDs 240 und gegebenenfalls weitere Bauelemente gehören, die zur Bestimmung der Temperatur 250 geeignet sind. Die Trägerschicht 230 kann flexibel sein und ist vorzugsweise im Wesentlichen transparent. Die Trägerschicht ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material, z. B. PET oder dergleichen gebildet. Sie ist ferner mit elektrischen Verbindungen oder Kontakten versehen, die eine strukturierte Leiterschicht 260 für die Stromversorgung der optoelektronischen Bauelemente 240, 250 bilden und mit denen die optoelektronischen Elemente 240, 250 verbunden sind. Die Leiterschicht 260 kann aus Metall, z. B. Silber oder Gold, oder aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material, z. B. einem leitfähigen Oxid, z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO), hergestellt sein. Insbesondere wenn sie aus einem undurchsichtigen Material gebildet sind, können die Leiterbahnen eine so geringe Breite haben, dass sie für das menschliche Auge in einer Entfernung von 0,5 m praktisch nicht wahrnehmbar sind. Im Allgemeinen sollten die Leiterbahnbreiten ≤ 300nm sein.
Die Trägerschicht 230 kann aus einem thermoplastischen oder einem anderen geeigneten flexiblen Material gebildet sein, das es der Trägerschicht ermöglicht, sich an die Form der äußeren Schichten anzupassen. Mit anderen Worten, die Form der Laminatstruktur 200, sei sie im Wesentlichen eben oder gekrümmt, kann in erster Linie durch die äußere(n) Schicht(en) 210 definiert werden. Andere, nicht gezeigte Schichten können in der Laminatstruktur 210 vorhanden sein.
Die optoelektronischen Bauelemente umfassen ein oder mehrere lichtemittierende Elemente 240, bei denen es sich um LEDs in Gehäusen handeln kann, die einen oder mehrere Halbleiterchips umfassen können. Darüber hinaus können ein oder mehrere Temperatursensoren 250 vorhanden sein, bei denen es sich um Thermistoren (NTC oder PTC), Platin-Widerstandsthermometer oder Ähnliches handeln kann. Eine weitere Laminierschicht 220 kapselt die optoelektronischen Elemente 240, 250 ein und verbindet die äußeren Schichten miteinander.
Sowohl die LEDs 240 als auch der Temperatursensor 250 ermöglichen die Bestimmung der lokalen Temperatur, d. h. der Temperatur in unmittelbarer Nähe des Bauteils selbst. Der Temperatursensor 250 liefert je nach verwendeter Technologie ein temperaturabhängiges Signal. Die LEDs 240 ermöglichen ebenfalls die Bestimmung der Temperatur, z. B. durch Messung der LED-Vorwärtsspannung Vf, die mit steigender Temperatur abnimmt. Lokale Temperaturänderungen können auch durch die Überwachung der Leitfähigkeit der Leiterschicht 260 ermittelt werden, die ebenfalls mit der Temperatur schwankt. Die Überwachung der LED-Durchlassspannung wird vorzugsweise von einer LED-Ansteuerungs- oder Steuerschaltung 280 durchgeführt, die den Betrieb der LED 240 steuert. Diese Steuerschaltung 280 kann auch die Leitfähigkeit von Leiterbahnen in der Leiterschicht 260 in der Nähe einer oder einer Gruppe von LEDs 240 überwachen. Die Steuerschaltung 280 kann auch mit den Temperatursensoren 250 gekoppelt sein, falls vorhanden.
Alternativ kann auch eine separate Schaltung zur Überwachung und/oder Steuerung der Temperatursensoren vorgesehen werden. Die Steuerschaltung 280 kann sich außerhalb der Laminatstruktur befinden und über die Kontakte angeschlossen sein. Alternativ kann die Steuerschaltung 280 zusammen mit den optoelektronischen Elementen 240, 250 (nicht dargestellt) auf der Trägerschicht 230 angebracht sein. Im Falle der letztgenannten Anordnung ist es vorteilhaft, dass die Steuerschaltung 280 klein gehalten wird und folglich so konfiguriert ist, dass sie weniger LED-Chips oder sogar nur einen einzigen LED-Chip, d. h. ein einziges Pixel, ansteuern kann. Auf diese Weise kann die Bestimmung der Vorwärtsspannung Vf zur Ermittlung von Temperaturänderungen pro LED-Chip durchgeführt werden. Die gleiche Auflösung ist auch bei der Messung der Leitfähigkeit der Leiterschicht 260 möglich. So kann beispielsweise die Leitfähigkeit der Leiterbahnen in der Leiterschicht 260 zwischen Gruppen von LEDs 240 oder LED-Chips gemessen werden, um eine geringere Auflösung der lokalen Temperatur zu erhalten. Bei Verwendung spezieller Temperatursensoren 250 hängt die erzielte Temperaturauflösung vom Abstand zwischen dem Temperatursensor 250 und der überwachten LED 240 oder LED-Gruppe sowie von der von der überwachten LED-Gruppe abgedeckten Fläche ab. Um optimale Betriebsbedingungen zu gewährleisten, sollten die Temperatursensoren vorzugsweise so nahe wie möglich an dem oder den LED-Chips angebracht werden, die die Temperatur bestimmen. Der Abstand zwischen einem Temperatursensor 250 und der LED 240 oder der Gruppe von LEDs, für die die Temperatur ermittelt werden soll, beträgt daher nicht mehr als 5 cm, vorzugsweise nicht mehr als 1 cm und noch besser nicht mehr als 0,5 cm. Die Verarbeitungsschaltung zur Verarbeitung der Temperatursignale des Temperatursensors 250, der LEDs 240 und/oder zur Bestimmung der Leitfähigkeit der Leiterschicht 260 kann außerhalb der Laminatstruktur 210 angeordnet oder in der Laminatstruktur 200 enthalten sein, beispielsweise auf der Trägerschicht 230 angebracht und mit der Leiterschicht 260 elektrisch gekoppelt sein.
Vorzugsweise haben die optoelektronischen Bauelemente 240, 250 und alle zugehörigen Ansteuerungs- und Verarbeitungsschaltkreise, die in der Laminatstruktur montiert sind, Kantenabmessungen von nicht mehr als 300µm.Wie bereits erwähnt, nimmt das menschliche Auge bei einem Abstand von 0,5 m Objekte mit Abmessungen von ≤ 300 um nicht mehr wahr. Die Laminatstruktur ist also für das menschliche Auge im Wesentlichen transparent, es sei denn, die LEDs 240 werden beleuchtet.
In einigen Ausführungsformen kann eine Mikro-LED, auch µLED genannt, oder ein µLED-Chip als optoelektronisches Bauelement eingesetzt werden. Eine µLED ist eine kleine LED, z.B. mit Kantenlängen von weniger als 70 um, insbesondere bis unter 20 um, insbesondere im Bereich von 1 um bis 10 um. Ein anderer Bereich liegt zwischen 10-60 um. Daraus kann sich eine Fläche von einigen hundert m² bis zu einigen zehn µm² ergeben. Eine µ-LED kann zum Beispiel eine Oberfläche von etwa 2500 m² mit einer Kantenlänge von etwa 50 um haben. In einigen Fällen hat eine µ-LED eine Kantenlänge von 5 um oder weniger, was zu einer Flächengröße von weniger als 30 m² führt. Typische Höhen solcher µ-LEDs liegen z. B. im Bereich von 1,5 um bis 10 um.
Ein Mikro-Leuchtdioden-Chip, auch µLED-Chip genannt, kann als optoelektronisches Bauteil verwendet werden. Eine Mikro-Leuchtdiode kann ein Pixel oder ein Subpixel bilden und Licht in einer bestimmten Farbe aussenden.
Bei der Verwendung als Temperaturmessgerät erfüllen die LEDs 240 vorzugsweise gleichzeitig andere Funktionen, z. B. als Informationsanzeige, als Beleuchtung oder als Sender in einem Sender-Detektor-Näherungssensor.
Beim Betrieb mit konstantem Strom variiert die Lichtausbeute von LEDs 240 in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur.
Auch die Farbabgabe von LEDs variiert in der Regel mit der Temperatur. Diese Temperaturabhängigkeit ist auch eine Funktion des verwendeten Halbleitermaterials. Beispielsweise variieren AlInGaP-LEDs, die normalerweise für rotes und gelbes Licht verwendet werden, stärker mit der Temperatur als InGaN-LEDs, die für Blau, Grün und Cyan verwendet werden. In einer RGB-LED-Anordnung oder einer ähnlichen kombinierten Farbanordnung ändert sich daher auch das Farbgleichgewicht mit der Temperatur. Die Lebensdauer von LEDs und anderen optoelektronischen Bauteilen wird ebenfalls verkürzt, wenn diese außerhalb ihrer Nenntemperaturen betrieben werden. Bei LEDs, die in der Verglasung von Fahrzeugen oder Gebäuden eingesetzt werden, besteht die Gefahr typischerweise in hohen Temperaturen, da das Sonnenlicht auf die Scheiben trifft und den Innenraum aufheizt.
Die Auswirkung einer steigenden lokalen Temperatur kann erfindungsgemäß durch eine Anpassung der Betriebsparameter, d.h. durch eine Reduzierung der Verlustleistung der betroffenen LEDs, z.B. durch eine Änderung des Stromdurchsatzes unter Kontrolle der Steuerschaltung 280, abgeschwächt werden. Ebenso kann ein ermittelter Temperaturabfall die Leistungsreduzierung der LEDs durch die Steuerschaltung 280 auslösen. In einigen Ausführungsformen kann die Temperatur aller LEDs beim Fahrzeugstart und optional in regelmäßigen Abständen ermittelt und der Betrieb der LEDs kalibriert oder angepasst werden, um den Betrieb und/oder die Lebensdauer zu optimieren. In einigen Ausführungsformen können übermäßige örtliche Temperaturänderungen eine Warnung auslösen, um die Anpassung der Betriebsparameter für die betroffenen LEDs zu veranlassen, um die Auswirkungen der Temperaturänderung abzuschwächen.
In einigen Ausführungsformen kann die ermittelte Temperatur verwendet werden, um die Betriebsparameter, z. B. Strom und/oder Spannungen, anderer optoelektronischer oder elektronischer Bauelemente in der Laminatstruktur anzupassen. Zu den relevanten Bauelemente gehören Fotodetektoren, wie Fotodioden, CCD- oder CMOS-Kameras, TOF-Kameras, Laser und andere.
In der in 9 dargestellten Anordnung zeigt die von den optoelektronischen Temperaturfühlern 240, 250 gemessene Temperatur die Temperatur der Laminatstruktur 200 an und wird somit von der Temperatur auf beiden Seiten dieser Struktur beeinflusst.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine wärmeisolierende Schicht auf der Unterseite der in 1 dargestellten Struktur, d. h. angrenzend an die Trägerschicht 230, angeordnet werden. Die Temperaturmessung durch die optoelektronischen Elemente 240, 250 kann dadurch auf die gegenüberliegende Seite der Laminatstruktur 200 beschränkt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die örtliche Temperaturbestimmung dazu verwendet werden, die Klimaanlage und/oder die Heizung örtlich einzustellen, wobei beispielsweise ein Fenster 20 oder ein verglaster Bereich eine örtliche Temperaturauflösung darstellt. In diesem Fall können die Temperaturmesswerte aus jedem überwachten Bereich von der Steuerschaltung 280 an einen separaten Klimaregler im Fahrzeug oder im Gebäude weitergeleitet oder signalisiert werden.
In den und ist ein Beispiel für eine Anordnung der Laminatstruktur in einem Fahrzeug in Seiten- bzw. Draufsicht dargestellt. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein Auto 10, die Laminatstruktur 200 kann jedoch auch in jedem anderen Fahrzeug mit Verglasung, einschließlich Spiegeln, oder mit anderen Oberflächen, auf denen eine Laminatstruktur angebracht werden kann, wie z. B. Elemente des Armaturenbretts, verwendet werden. Das abgebildete Fahrzeug 10 hat eine vordere und hintere Windschutzscheibe und Seitenfenster, die alle zumindest teilweise aus einer Laminatstruktur 200, wie hier beschrieben, gebildet sind. In einigen Ausführungsformen kann die Laminatstruktur 200 nur für einige der verglasten Scheiben eines Fahrzeugs 10 verwendet werden. Optoelektronische Bauelemente, einschließlich LED 240 und möglicherweise auch ein spezieller Temperatursensor 250, sind über die Oberfläche der verglasten Scheiben verteilt. Jedes optoelektronische Bauteil kann Informationen über die lokale Temperatur liefern. Wie bereits erwähnt, kann in einigen Fällen die örtliche Temperatur um die optoelektronischen Bauelemente herum durch Messung von Änderungen der Leitfähigkeit der Leiterschicht 260 bestimmt werden.
In dem in 10 gezeigten Fahrzeug 10 können vier Temperaturorte auf der Grundlage der vorderen und hinteren Windschutzscheibe sowie der vier Seitenfenster 20 definiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Temperatur auf der Grundlage der vorderen und hinteren Seitenscheiben 20 unterschiedlich zu überwachen und zu steuern. Auf diese Weise kann der Fahrzeuginnenraum unabhängig von unterschiedlichen äußeren Bedingungen, wie Sonneneinstrahlung oder Windrichtung, auf einer im Wesentlichen gleichmäßigen Temperatur gehalten werden.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der laminierten Struktur 200, bei der LEDs 240 so angeordnet sind, dass sie auf beiden Seiten der Struktur Licht abgeben. Wie in der Anordnung von 9 sind die LEDs 240 und ein Temperatursensor 250 auf einer Trägerschicht 230 angeordnet, die in elektrischem Kontakt mit einer auf der Trägerschicht 230 aufgebrachten Leiterschicht 260 steht. In dieser Anordnung ist die Trägerschicht jedoch im Wesentlichen doppelseitig mit einer weiteren Leiterschicht 260 auf ihrer gegenüberliegenden Seite. Auf der Unterseite der Trägerschicht sind LEDs 240 und ein Temperatursensor 250 in elektrischem Kontakt mit einer zweiten Leiterschicht 260 angebracht. Die Leiterschichten 260 können voneinander getrennt oder miteinander verbunden sein, z. B. durch Durchkontaktierungen in der Trägerschicht. Auf jeder Seite der Trägerschicht 230 ist eine Deckschicht 210 mittels einer Verbindungsschicht 220 in der gleichen Weise befestigt, wie in 9 beschrieben. Wie bei früheren Ausführungsformen können in der Struktur 200 zusätzliche Zwischen- oder sogar Außenschichten vorhanden sein. In dieser und den folgenden Ausführungsformen der Laminatstruktur 200 wird die Steuerschaltung 280 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen, aber es versteht sich, dass eine oder mehrere Steuerschaltungen 280 entweder als Teil der Laminatstruktur 200 vorgesehen oder mit dieser verbunden sein werden. In der Anordnung von 11 kann die Temperatur jedes LED-Chips oder jeder Gruppe von LED-Chips durch Überwachen der Vorwärtsspannung an der LED oder den LEDs, durch Bestimmen der Leitfähigkeit von Kontakten auf der leitenden Schicht 260 oder unter Verwendung spezieller Temperatursensoren 250, wie NTCs, bestimmt werden. In ähnlicher Weise wie bei der in 9 gezeigten Anordnung ist eine flexible, im Wesentlichen transparente Trägerschicht 260 mit einer strukturierten Leiterschicht 260 versehen, auf der die LEDs 240 und optional ein oder mehrere Temperatursensoren 250 angebracht sind. In der Anordnung von 11 ist jedoch auf beiden Seiten der Trägerschicht eine Leiterschicht 260 vorgesehen und auch auf der Unterseite der Trägerschicht sind optoelektronische Bauelemente auf diese Leiterschicht 260 gebondet. Die optoelektronischen Bauelemente 240, 250 auf beiden Seiten der Trägerschicht 260 sind in gleicher Weise wie bei der in 9 gezeigten Anordnung in eine Laminierschicht 220 eingekapselt. Zwei äußere, im Wesentlichen transparente Schichten 210 bilden die Außenflächen der Laminatstruktur. Wie bei der Anordnung in 9 sind diese Außenschichten aus jedem geeigneten Verglasungsmaterial, wie z. B. Glas oder einem Polycarbonat- oder Acrylkunststoff (PMMA) gebildet, und eine oder beide Außenschichten 210 können gefärbt oder getönt sein. Die Laminatstruktur 200 kann weitere, nicht dargestellte Schichten enthalten. Die Trägerschicht 230 ist thermisch isolierend, so dass die optoelektronischen Bauelemente 240, 250 auf einer Seite zumindest teilweise unabhängig von Temperaturschwankungen auf der anderen Seite sind.
12 zeigt eine weitere Variante der doppelseitigen Laminatstruktur von 11, bei der die Temperatur auf beiden Seiten unabhängig voneinander gemessen und eingestellt werden kann. Bei dieser Anordnung umfasst die Trägerschicht zwei Trägerschichtteile 230', die durch eine dazwischen liegende thermisch isolierende Schicht 232 getrennt sind. Jeder Trägerschichtteil 230' ist mit einer Leiterschicht 260 versehen, um eine doppelseitige Trägerschichtstruktur zu schaffen, an die die optoelektronischen Elemente angeschlossen werden können. Die wärmeisolierende Schicht 232 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das die Übertragung von IR-Strahlung reflektiert und/oder blockiert, um die lokale Erwärmung der laminierten Struktur 200 zu verringern.
13 zeigt eine weitere Variante einer doppelseitigen Laminatstruktur, die so konfiguriert ist, dass eine separate Temperaturbestimmung auf jeder Seite möglich ist und somit eine separate Bestimmung der Innen- und Außentemperatur z. B. in einem Fahrzeug oder einem Gebäude ermöglicht. Diese Anordnung ähnelt der in 11 dargestellten und gleiche Referenznummern wurden für gleiche Elemente verwendet und werden hier nicht weiter beschrieben. Diese Struktur unterscheidet sich von der in 11 gezeigten durch einen gerichteten Reflektor 252, der auf der Unterseite und um die vier Seitenwände eines Temperatursensors 250 herum ausgebildet ist, um Licht und Infrarotstrahlung von der Unterseite der Laminatstruktur und damit von den darunter liegenden Temperatursensoren weg zu reflektieren. Der Reflektor 252 ist vorzugsweise eine reflektierende Struktur, die auf der Trägerschicht 230 oder der Leiterschicht 260 ausgebildet und in die Laminatschicht eingebettet ist. Die reflektierende Struktur 252 kann aus einem Spiegel, einer Metallbeschichtung und/oder einer dielektrischen Beschichtung gebildet sein, wie z. B. einem verteilten Bragg-Reflektor. Vorzugsweise ist der Reflektor 252 so konfiguriert, dass er Licht und Infrarotstrahlung zurück auf die Außenfläche der Laminatstruktur reflektiert, d. h. auf die Außenfläche eines Fahrzeugfensters oder Gebäudes. Diese Anordnung ist besonders wirksam, wenn Temperaturunterschiede durch Sonnenlicht verursacht werden, das von außen auf ein Fenster oder eine andere verglaste Struktur scheint.
Eine weitere Variante der doppelseitigen Laminatstruktur ist in 14 dargestellt. Diese Anordnung hat einen ähnlichen Laminatstruktur wie die in 13 gezeigte. Allerdings ist in dieser Anordnung ein weiteres optoelektronisches Element in Form eines Photodetektors 270 auf der Trägerschicht angebracht und elektrisch mit der Leiterschicht 230 gekoppelt. Der Photodetektor 270 befindet sich vorzugsweise in der Nähe der LED und ist optional auch ein Temperatursensor. In der dargestellten Anordnung ist ein Fotodetektor 270 auf beiden Seiten der Trägerschicht 230 angebracht, die Laminatstruktur 200 kann jedoch auch nur auf einer Seite einen oder mehrere Fotodetektoren 270 aufweisen. Der Fotodetektor kann eine Fotodiode oder ähnliches sein und ist vorzugsweise geeignet, sichtbares oder weißes Licht zu detektieren, um den Grad des auf die Laminatstruktur einfallenden Sonnenlichts zu erfassen. Die Lichtintensitätssignale des Photodetektors 270 werden von der Steuerschaltung 280 (siehe 9) oder einem anderen Schaltkreismodul, das mit der Steuerschaltung 280 in Verbindung steht, empfangen und verarbeitet. Die Temperatur der optoelektronischen Bauelemente 240 250 in der Laminatstruktur 200 wird zwangsläufig durch die Länge und Intensität des auf die Struktur einfallenden Sonnenlichts beeinflusst. Mit dem Fotodetektor 270 kann daher die Wirkung des Sonnenlichts berücksichtigt werden. In einigen Ausführungsformen kann es möglich sein, die Temperaturschwankungen nur durch Messungen von einem oder mehreren Fotodetektoren zu berücksichtigen.
Der Fotodetektor 270 kann ferner mit einer Richtungsstruktur 272 kombiniert werden, die um die Oberseite der Fotodiode herum ausgebildet und in die Laminatschicht 220 eingebettet ist. Diese Variante der Laminatstruktur ist in 15 dargestellt. Die Richtungsstruktur 272 ist so konfiguriert, dass sie Licht in bestimmten Richtungsabschnitten oder Ausbreitungskanälen sammelt, je nach der Richtung, aus der das Licht empfangen wird. Sie kann aus einem Material gebildet werden, das einen höheren Brechungsindex als das umgebende Material aufweist. Vorzugsweise sollte der Unterschied im Brechungsindex größer als 0,02 sein. Licht, das senkrecht auf die Laminatstruktur einfällt, wird von allen Teilen der Richtungsstruktur 272 aufgefangen, während Licht, das in einem größeren oder kleineren Winkel zur Oberfläche der Laminatstruktur einfällt, von weniger Teilen der Richtungsstruktur aufgefangen wird. Die Intensität des empfangenen Lichts ist somit eine Funktion der Richtung, aus der das Licht empfangen wird, und die Wirkung des Sonnenlichts auf die Laminatstruktur kann in Abhängigkeit vom Einfallswinkel bestimmt werden.
Eine oder mehrere LEDs 240 können auch mit einer ähnlichen richtungsabhängigen Strahlformungsstruktur 242 versehen sein, damit das ausgestrahlte Licht in bestimmte Richtungen gelenkt werden kann, anstatt gleichmäßig in einem Kegel ausgestrahlt zu werden. Auf diese Weise kann das Licht in bestimmten Blickwinkeln deutlich gesehen werden, während es in anderen Winkeln nicht zu sehen ist.
Ein Anwendungsbeispiel für die Laminatstruktur mit den Fotodetektoren 270 ist in den und dargestellt, die ein Auto in Seiten- bzw. Draufsicht zeigen. Das Auto 10 hat eine vordere und eine hintere Windschutzscheibe sowie Seitenfenster 20, die alle zumindest teilweise durch eine Laminatstruktur 200, wie hier beschrieben, gebildet sind. Optoelektronische Elemente in Form einer oder mehrerer LEDs 240 befinden sich in allen Fenstern, wie durch die Punkte dargestellt. Die Laminatstruktur 200, die zumindest einen Teil der Frontscheibe bildet, umfasst ferner einen Fotodetektor 270, der mit einer Richtungsstruktur 272 (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Richtungsstruktur 272 kanalisiert Licht aus verschiedenen Richtungen, wie durch die in der Abbildung gezeigten konischen Richtstrahlformen 274 dargestellt. Auf diese Weise kann der Fotodetektor die Intensität der einfallenden Strahlung oder den Grad der Abschattung in Abhängigkeit von der Summe der Strahlung aus den verschiedenen Strahlrichtungen bestimmen.
Wie bei den in diesem Dokument beschriebenen früheren Ausführungsformen kann die Trägerschicht 230, 230' als eine einzige Einheit mit einer einfachen oder doppelten Leiterschicht 260 und den darauf angebrachten optoelektronischen Elementen 240, 250, 270, Reflektoren 252, falls vorhanden, und möglicherweise Steuerschaltungen 280 bereitgestellt werden. Dieses Element kann dann in eine Laminatstruktur 200 integriert werden, indem es mit Zwischenlaminatschichten 220 mit Richtungsstrukturen 272 und einer oder mehreren Außenschichten 210 verklebt wird.
17 illustriert schematisch eine optoelektronische Anordnung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. 17 zeigt eine Laminatstruktur 400 mit einer optoelektronischen Anordnung zur Bereitstellung von Informationen, insbesondere von Informationen in Form von beleuchteten Symbolen, für einen Benutzer in interaktiver Weise. Die Laminatstruktur umfasst eine Trägerschicht 410, die mit elektrischen Verbindungen oder Kontakten versehen ist, die eine Leiterschicht 411 für die Stromversorgung der optoelektronischen Bauelemente bilden. Die Leiterschicht 260 kann aus Metall, wie z. B. Silber, Gold oder Kupfer, oder aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material, wie z. B. einem leitfähigen Oxid, z. B. Indium-Zinn-Oxid oder ITO, gebildet sein. Insbesondere wenn sie aus einem undurchsichtigen Material gebildet sind, können die Leiterbahnen eine so geringe Breite haben, dass sie für das menschliche Auge in einer Entfernung von 0,5 m praktisch nicht wahrnehmbar sind. Im Allgemeinen sollten die Leiterbahnbreiten ≤ 300nm sein. Mit dieser Leiterschicht 411 sind mehrere optoelektronische Bauelemente elektrisch gekoppelt, insbesondere LED-Sender 408, die sichtbares Licht einer oder mehrerer Farben erzeugen, ein Infrarot-Sender (IR-Sender) 404 und ein Infrarot-Detektor (IR-Detektor) 406.
Die Trägerschicht 410 ist vorzugsweise aus einem flexiblen, im Wesentlichen transparenten Material gebildet und kann ein thermoplastischer Kunststoff wie PET oder ähnliches sein.
Wie in früheren hier beschriebenen Ausführungsformen haben die optoelektronischen Bauelemente 404, 406, 408 und alle zugehörigen Ansteuerungs- und Verarbeitungsschaltkreise, die in der Laminatstruktur montiert sind, eine Größe, die für das menschliche Auge aus einer Entfernung von 1 m praktisch nicht wahrnehmbar ist. Vorzugsweise haben diese Bauelemente Kantenabmessungen von nicht mehr als 300µm.Die Laminatstruktur ist somit für das menschliche Auge im Wesentlichen transparent, es sei denn, die LEDs 240 werden beleuchtet.
In einigen Ausführungsformen kann eine Mikro-LED, auch µLED genannt, oder ein µLED-Chip als optoelektronisches Bauelement eingesetzt werden. Eine µLED ist eine kleine LED, z.B. mit Kantenlängen von weniger als 70 um, insbesondere bis unter 20 um, insbesondere im Bereich von 1 um bis 10 µm. Ein anderer Bereich liegt zwischen 10-60 um. Daraus kann sich eine Fläche von einigen hundert µm² bis zu einigen zehn µm² ergeben. Eine µ-LED kann zum Beispiel eine Oberfläche von etwa 2500 µm² mit einer Kantenlänge von etwa 50 um haben. In einigen Fällen hat eine µ-LED eine Kantenlänge von 5 um oder weniger, was zu einer Flächengröße von weniger als 30 µm² führt. Typische Höhen solcher µ-LEDs liegen z. B. im Bereich von 1,5 um bis 10 um.
Ein Mikro-Leuchtdioden-Chip, auch µLED-Chip genannt, kann als optoelektronisches Bauteil verwendet werden. Eine Mikro-Leuchtdiode kann ein Pixel oder ein Subpixel bilden und Licht in einer bestimmten Farbe aussenden.
Die Trägerschicht 410 ist mit den Außenschichten 420 durch im Wesentlichen transparente Verbindungsschichten 430 verbunden, die beispielsweise aus PVA gebildet sein können. Die Außenschichten 420 bilden die Außenfläche der Laminatstruktur. Die Außenschichten 420 sind im Wesentlichen transparent, können aber auch gefärbt oder getönt sein und aus jedem geeigneten Verglasungsmaterial wie Glas oder einem Polycarbonat- oder Acrylkunststoff (PMMA) gebildet sein. Zusätzliche, nicht dargestellte Zwischenschichten können in die Laminatstruktur 400 eingefügt werden. Die dargestellte Laminatstruktur 400 eignet sich zur Verwendung als Verglasungselement einer Scheibe oder eines Spiegels eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes. Die hier beschriebene optoelektronische Anordnung kann jedoch alternativ dazu verwendet werden, um eine interaktive Beleuchtungsanordnung auf einer nicht verglasten und/oder nicht transparenten Oberfläche bereitzustellen, wie z. B. auf dem Armaturenbrett, dem Handschuhfach oder einer anderen Innenfläche eines Fahrzeugs oder einer geeigneten Oberfläche eines Gebäudes. Durch die flexible(n) Trägerschicht(en) 410, 410' kann die Laminatstruktur als eine im Wesentlichen unsichtbare Beschichtung oder Haut auf mehrere Oberflächen, einschließlich Kunststoff oder Metall, aufgebracht werden. Bei einer derartigen Anordnung kann eine der äußeren Schichten 420 weggelassen werden.
Der IR-Sender 404 und der IR-Detektor 406 bilden zusammen eine Näherungssensor, wobei der IR-Detektor die reflektierte IR-Strahlung von Objekten in der Nähe der Laminatstruktur 400 erfasst. In der Regel werden Objekte in einem Abstand von höchstens 30 cm und vorzugsweise höchstens 20 cm von der Laminatstruktur 400 erfasst, um die Erfassung zufällig vorbeigehender Objekte auszuschließen. In einigen Fällen sind der IR-Sender 404 und der IR-Detektor 406 so konfiguriert, dass sie Objekte nur in einem sehr geringen Abstand von 5 mm oder weniger erkennen, so dass eine relativ kleine Positionsänderung des Objekts festgestellt werden kann. Auf diese Weise kann eine Gleitbewegung einer Hand erkannt werden. Der IR-Sender 404, der IR-Detektor 406 und die LEDs 408 sind mit einer Steuerschaltung oder einer Steuereinheit 440 verbunden, die sich auf der Trägerschicht 410 befinden kann und somit Teil der Laminatstruktur ist, in der dargestellten Anordnung jedoch außerhalb der Laminatstruktur angeordnet ist. Die Steuereinheit 440 kann den Betrieb des IR-Senders steuern, um die IR-Emission auszulösen, beispielsweise wenn ein Fahrzeug stillsteht oder alternativ, wenn ein Fahrzeug entriegelt ist und sich im Start befindet. Die Steuereinheit 440 empfängt ferner Signale vom IR-Detektor und steuert als Reaktion auf ein erkanntes Objekt in der Nähe der Laminatstruktur 400 die LEDs 408 an, um Licht in einem bestimmten Muster und/oder einer bestimmten Farbe zu erzeugen, um einem Betrachter Informationen zu liefern. Das Steuergerät kann auch andere Funktionen des Fahrzeugs oder des Gebäudes steuern, z. B. das Entriegeln einer Tür, das Herunterlassen eines Fensters oder Ähnliches, entweder direkt oder durch Kommunikation mit weiteren Steuerschaltungen außerhalb der Laminatstruktur 400.
In 18 ist eine alternative interaktive Laminatstruktur 400 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Anordnung ist ähnlich der in 17 gezeigten, und gleiche Referenznummern wurden für gleiche Elemente verwendet. Die Struktur 400 umfasst demnach eine Trägerschicht 410 mit einer Leiterschicht 411 und zwei Außenschichten 420, die mit Hilfe von Verbindungsschichten 430 mit Innenschichten verbunden sind. Die LED-Emitter 408 sind auf der Trägerschicht 410 angebracht und elektrisch mit der Leiterschicht 411 verbunden. Diese Struktur unterscheidet sich jedoch von der in 17 gezeigten durch eine zusätzliche Trägerschicht 410', die mit einer in Leiterbahnen angeordneten Leiterschicht 411' versehen ist, um einen kapazitiven Berührungssensor zu bilden. Die Steuereinheit 440 ist bei dieser Anordnung entweder drahtgebunden oder drahtlos mit den LEDs 408 und dem kapazitiven Berührungssensor 411' verbunden und steuert als Reaktion auf eine Erhöhung der Ausgangskapazität des Berührungssensors 411' selektiv den Strom zu den LEDs, um ein bestimmtes Muster und/oder eine bestimmte Farbe zu erzeugen und dem Betrachter Informationen zu liefern. Wie bei der Anordnung in 17 kann die Steuereinheit zusätzlich andere Funktionen des Fahrzeugs oder Gebäudes steuern.
In 19 ist eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung mit einer anderen Laminatstruktur 400 dargestellt. Auch hier werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so dass auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente verzichtet werden kann. In dieser Anordnung ist die Laminatstruktur sowohl mit einem Näherungssensor in Form eines IR-Senders 404 und eines IR-Detektors 406 als auch mit einem kapazitiven Berührungssensor in Form einer leitfähigen Schicht 411' versehen, die in Streifen auf einer zusätzlichen Trägerschicht 410' ausgebildet ist. Die Steuereinheit 440 reagiert somit sowohl auf den Näherungssensor 406, 408 als auch auf den kapazitiven Berührungssensor 410', 411', um den Betrieb der LEDs 408 und möglicherweise andere Funktionen des Fahrzeugs oder Gebäudes zu steuern.
Es wird deutlich, dass die in den 17 bis 19 dargestellte Laminatstruktur 400 mehrere Näherungssensoren und/oder mehrere kapazitive Berührungssensoren 411' sowie eine beliebige Anordnung von LEDs 408 enthalten kann. Die optoelektronischen Elemente 404, 406, 408, 411' können auch an jeder beliebigen Stelle und in jeder beliebigen Anordnung in einer verglasten Struktur angeordnet sein und sind nicht auf den Rand von Fenstern beschränkt.
Die Funktion der in den 17 bis 19 dargestellten optoelektronischen Anordnungen wird in den 20a bis 20c veranschaulicht, die ein Fahrzeug 10 im Teilprofil mit Fenstern zeigen, von denen mindestens eines eine Laminatstruktur 400 mit einer optoelektronischen Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. In 17a sind die Fenster und die Laminatstruktur 400 transparent und zeigen keine Informationen an. Nähert sich der Benutzer dem Fenster, was durch die abgebildete Hand symbolisiert wird, erkennt der Näherungssensor 404, 406 die Annäherung und meldet dies an die Steuereinheit 440, die die LEDs 408 ansteuert, um Licht in Form eines Symbols 401 auf der vorderen Seitenscheibe zu erzeugen. Dieses Symbol 401 kann in einer ersten Farbe oder in einer bestimmten ersten Form vorliegen. Wenn sich die Hand fortbewegt und die Laminatstruktur 400 berührt, wird dies von dem kapazitiven Sensor 411' und der Steuereinheit 440 erkannt, die dann die LEDs 408 ansteuert, um die angezeigten Informationen zu ändern. Beispielsweise kann die Steuereinheit die LEDs ansteuern, um eine Änderung der Farbe des angezeigten Symbols von rot zu grün zu bewirken, wie dies durch die Änderung von einem normalen Symbol 401 zu einem fetten Symbol 402 in den und angezeigt wird.
Eine abgewandelte Funktion der optoelektronischen Anordnung ist in den 21a bis 21c anhand einer eingeblendeten Steuerung zur Einstellung der Höhe einer Scheibe dargestellt. Die 21a bis 21c zeigen jeweils eine Teilseitenansicht eines weiteren Fahrzeugs 10, wiederum mit einer vorderen Seitenscheibe, die die Laminatstruktur 400 umfasst. In 21a befindet sich kein Gegenstand in der Nähe der Laminatstruktur 400, und das Fenster ist im Wesentlichen transparent, ohne dass ein Gegenstand sichtbar ist. Wie in 21b zu sehen ist, wird die Annäherung der abgebildeten Hand an das Fenster bis auf die detektierbare Entfernung von den Näherungssensoren 404, 406 erfasst, und die Steuereinheit 440 steuert die LEDs 408 an, um die gewünschten Informationen anzuzeigen, in diesem Fall eine Skala, die einen Schieberegler 403 für die Position des Fensters darstellt. In 21c schließlich kann der Benutzer die Höhe des Fensters einstellen, indem er einen Finger über den Schieberegler in die gewünschte Position schiebt oder tippt. Die Bewegung der Hand wird entweder von einem kapazitiven Berührungssensor 411' oder von einem oder mehreren Näherungssensoren 404, 406 oder einer Kombination aus beidem erfasst und die Informationen an die Steuereinheit 440 weitergeleitet. Das Steuergerät 440 kann daraufhin reagieren, indem es den Strom zu den LEDs 408 ändert, um eine Änderung der Form und/oder Farbe der Anzeige zu bewirken. Beispielsweise kann der angezeigte Schieberegler 402 seine Farbe ändern, wenn der Finger darüber fährt, um einen gewünschten Öffnungsgrad des Fensters anzuzeigen, wie durch die abgedunkelten Bereiche des Symbols 403 in 20c dargestellt. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 440 ein Signal erzeugen, um das Öffnen oder Schließen des Fensters in die angezeigte Position zu steuern.
Es versteht sich, dass die lichtemittierenden Elemente oder Lichtquellen 408, seien es LEDs oder andere Bauelemente , in jeder gewünschten Konfiguration auf der Trägerschicht 410 und damit in der Laminatstruktur (400) angeordnet sein können. Mit anderen Worten, die Lichtquellen 408 können einzelne Lichtpunkte bilden und somit 0-dimensional sein, oder alternativ in einer 1-dimensionalen oder 2-dimensionalen Konfiguration angeordnet sein. Mit eindimensional ist gemeint, dass ein einzelner Lichtfleck vom Betrachter wahrgenommen wird, der aber auch von einer Gruppe von LEDs 408 unterschiedlicher Farbe oder einer der LEDs 408 dieser Gruppe erzeugt werden kann.
In 22 ist ein mikrooptisches Strahlformungselement 450 dargestellt, das in die Laminatstruktur 400 integriert werden kann. Wie in 23 gezeigt, handelt es sich bei diesem mikrooptischen Element 450 im Wesentlichen um einen Film oder eine Schicht, die in der Laminatstruktur zwischen einer Trägerschicht 410, auf der eine Lichtquelle 456, bei der es sich um eine LED oder einen Laser handeln kann, angebracht ist, und einer Außenschicht 420, möglicherweise über eine oder mehrere Zwischenschichten, eingefügt werden kann. Das mikrooptische Element 450 ist auf beiden Seiten mit optischen Segmenten oder Zellen 452, 454 ausgebildet. Im gezeigten Beispiel weist das mikrooptische Element 450 Segmente in einer zweidimensionalen Konfiguration auf, um Licht von einer einzigen Quelle in ein zweidimensionales Feld zu kanalisieren und zu streuen. Es versteht sich jedoch, dass ein solches Strahlformungselement auch zur Erzeugung 1-dimensionaler Strahlen verwendet werden kann. Die Segmente 454 auf der Vorder- oder Lichtempfangsfläche des optischen Elements 450 sind kleiner als die Segmente 452 auf der Lichtabgabefläche. Die Segmente 454, 452 sind außerdem an die Größe und Divergenz der Lichtquelle 456 angepasst. Das mikrooptische Element 450 hat einen Brechungsindex, der höher ist als der des umgebenden Materials, vorzugsweise um mindestens 0,02. Die Kombination der Eingangs- und Ausgangssegmente 454, 452 und der dazwischen liegenden Schicht bewirkt, dass das Licht der Lichtquelle 456 gestreut und zu einem im Wesentlichen gleichmäßigen Lichtfleck abgelenkt wird, der größer ist als die Größe der Lichtquelle 456. Dies ist in 24 dargestellt, die die homogene Beleuchtungsstärke zeigt, die mit dem mikrooptischen Element 450 erreicht werden kann. Ein mikrooptisches Element kann mit jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, um die Erzeugung eines gewünschten Lichtsymbols zu erleichtern und gleichzeitig die Anzahl der erforderlichen Lichtquellen und zugehörigen Schaltungen zu begrenzen, wodurch die Transparenz der Laminatstruktur 400 verbessert wird.
Das mikrooptische Element 450 kann durch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren oder durch Lithographie und UV-Formung auf dem Substrat der äußeren Schicht hergestellt werden.
Die 25 und 26 zeigen eine weitere Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung im Querschnitt bzw. in der Draufsicht, bei der Sensoren 406 und Lichtquellen 408 in einem 2-dimensionalen Array angeordnet sind, das als rudimentäre interaktive Kamera dient. In der dargestellten Laminatstruktur sind die Lichtquellen 408, bei denen es sich um LEDs handeln kann, und die Näherungssensoren 406 gruppiert, so dass ein von einem Näherungssensor 406 einer Gruppe detektiertes Objekt eine Verstellung der Lichtquellen 408 in derselben Gruppe bewirken kann. Die Näherungssensoren umfassen vorzugsweise IR-Sender 404 und IR-Detektoren 406; einige können jedoch alternativ oder zusätzlich RGB-Detektoren zur Erfassung der Umgebungshelligkeit umfassen. Auf diese Weise kann die Beleuchtungsstärke der Lichtquellen 408 an das örtliche Umgebungslicht angepasst werden, so dass direktes Sonnenlicht oder Schatten berücksichtigt werden, und sie können gedimmt werden, um sie an die schlechten Lichtverhältnisse in der Nacht anzupassen.
Eine modifizierte Konfiguration der optoelektronischen Anordnung aus den 25 und 26 ist in den 27 und 28 dargestellt. In einer Querschnittsansicht in 25 ist zu erkennen, dass über jedem Näherungssensor, insbesondere über einem IR-Detektor, Linsenstrukturen 460 ausgebildet sind. Diese Linsenstrukturen können auch über RGB- oder Umgebungslichtdetektoren ausgebildet sein, falls vorhanden. Die Linsen 460 können vor dem Zusammenbau der Laminatstruktur 400 in der Verbindungsschicht 430 vorstrukturiert werden. Die Linsen 460 dienen dazu, den räumlichen Bereich der Sensoren 406 zu begrenzen, wodurch eine höhere Präzision bei der Erkennung lokaler Hindernisse und eine genauere Steuerung für jede Gruppe von Näherungssensoren 406 und Lichtquellen 408 gewährleistet wird.
In den Anordnungen der 25 bis 28 ist es vorteilhaft, dass die Näherungssensoren 406 und/oder Umgebungslichtdetektoren in der Nähe der Lichtquellen 408 derselben Gruppe angebracht sind, und dass der spezielle Bereich des Näherungssensors auf den Gruppenbereich begrenzt oder knapp größer als der Gruppenbereich ist, um Überlappungen in benachbarte Gruppen zu vermeiden.
Im Folgenden werden verschiedene Vorrichtungen und Anordnungen sowie Methoden zur Herstellung, Verarbeitung und zum Betrieb als Gegenstände aufgelistet. Die folgenden Gegenstände zeigen verschiedene Aspekte und Umsetzungen der vorgeschlagenen Grundsätze und Konzepte, die auf unterschiedliche Weise kombiniert werden können. Solche Kombinationen sind nicht auf die unten aufgeführten Kombinationen beschränkt:

Gegenstand 1: Ein Überwachungssystem zur Überwachung des Raums innerhalb und/oder außerhalb eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Vielzahl von photoelektrischen Sensorelementen (30), die geeignet sind, eine dreidimensionale Abbildung von Objekten in dem Raum zu erzeugen, wobei die Sensorelemente (30) elektrisch mit einer im Wesentlichen transparenten Trägerschicht (90) verbunden sind, die geeignet ist, zwischen einer ersten und einer zweiten im Wesentlichen transparenten Schicht (70, 80) angeordnet zu werden, um eine im Wesentlichen transparente Laminatstruktur (20) zur Verwendung in einem oder mehreren Fenstern und/oder einer Panoramascheibe des Kraftfahrzeugs zu bilden.
Gegenstand 2: Ein Überwachungssystem gemäß Gegenstand 1, wobei die Sensorelemente (30) auf der Trägerschicht (90) in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind.
Gegenstand 3: Ein Überwachungssystem gemäß Gegenstand 1 oder 2, wobei die Trägerschicht (90) flexibel ist.
Gegenstand 4: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensorelemente (30) so ausgebildet sind, dass sie einen Raum unter Verwendung von Triangulation, strukturiertem Licht und/oder Lichtlaufzeit überwachen.
Gegenstand 5: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensorelemente (30), wenn sie in der Laminatstruktur (20) in einem Kraftfahrzeug angebracht sind, so angeordnet sind, dass sie einen dreidimensionalen Erfassungsbereich (40, 50, 60) innerhalb und/oder außerhalb des Kraftfahrzeugs erzeugen.
Gegenstand 6: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensorelemente (30; 301, 302, 303) auf der Trägerschicht (90) angebracht sind.
Gegenstand 7: Ein Überwachungssystem gemäß einem der Gegenstände 1 bis 3, wobei die Sensorelemente (30; 301, 302, 303) in die Trägerschicht (90) eingebettet sind.
Gegenstand 8: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei eine Verbindungsschicht (100) zwischen der Trägerschicht (90) und mindestens einer der ersten und zweiten Schichten (70, 80) vorgesehen ist.
Gegenstand 9: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Trägerschicht (90) eine Verdrahtung für die Stromversorgung und die Signalübertragung der Sensoren (30) umfasst.
Gegenstand 10: Ein Überwachungssystem gemäß Gegenstand 9, wobei die Sensoren über die Verdrahtung mit der Trägerschicht (90) verbunden sind.
Gegenstand 11: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensoren (30) photoelektrische Emitterelemente (301) und photoelektrische Detektorelemente (302) umfassen.
Gegenstand 12: Ein Überwachungssystem gemäß Gegenstand 11, wobei jedes der photoelektrischen Emitterelemente (301) und photoelektrischen Detektorelemente (302) mindestens eine Linse (311, 321) umfasst, die angepasst ist, um ein gerichtetes Sichtfeld zu liefern.
Gegenstand 13: Ein Überwachungssystem gemäß Gegenstand 10 oder 11, wobei die Sensoren (30) ferner eine Bildverarbeitungs- und Steuerschaltung (330) zur Steuerung mindestens eines photoelektrischen Emitterelements (301) und/oder photoelektrischen Detektorelements (302) umfassen.
Gegenstand 14: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensoren (30) Abmessungen von nicht mehr als 500µm und vorzugsweise nicht mehr als 200µm aufweisen.
Gegenstand 15: Ein Überwachungssystem gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände, wobei die Sensoren (30) im Infrarot-Wellenlängenbereich arbeiten.
Gegenstand 16: Eine transparente Laminatstruktur zur Verwendung in den Fenstern und/oder einer Panoramascheibe eines Kraftfahrzeugs, die ein Überwachungssystem gemäß einem der Gegenstände 1 bis 15 umfasst.
Gegenstand 17: Ein Fahrzeug mit einer transparenten Laminatstruktur gemäß Gegenstand 16.
Gegenstand 18: Ein Fahrzeug gemäß Gegenstand 17, wobei die transparente Laminatstruktur in mindestens zwei von einem Seitenfenster, einem Heckfenster, einem Frontfenster und einer Panoramascheibe des Kraftfahrzeugs enthalten ist.
Gegenstand 19: Eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement z.B. eines Fahrzeugs, wobei die optoelektronische Anordnung umfasst:
- eine im wesentlichen transparente Trägerschicht (230),
- mindestens eine Leiterschicht (260) mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist,
- optoelektronische Bauelemente mit mindestens einer Vielzahl auf der Trägerschicht (230) angeordneten und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht elektrisch gekoppelten LEDs (240), und
- Mittel (250; 280) zur Bestimmung der Temperatur mindestens einer der LEDs.
Gegenstand 20: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 19, ferner umfassend Mittel (280) zur Regelung von Betriebsparametern der optoelektronischen Bauelemente und zumindest der LEDs (240) in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur.
Gegenstand 21: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 oder 20, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED mindestens einen Temperatursensor (250) umfassen, der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht (230) angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (230) elektrisch verbunden ist.
Gegenstand 22: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 21, ferner umfassend einen Reflektor (252), der um den Temperatursensor (250) herum angeordnet ist, um Wärme und/oder Licht von der Trägerschicht (230) weg zu reflektieren.
Gegenstand 23: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 20, wobei der Abstand zwischen dem Temperatursensor (250) und der mindestens einen LED (240) höchstens 5 cm, vorzugsweise höchstens 1 cm und noch bevorzugter höchstens 0,5 cm beträgt.
Gegenstand 24: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 23, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur von der mindestens einen LED Mittel (280) zur Messung einer Vorwärtsspannung (Vf) von der mindestens einen LED (240) umfassen.
Gegenstand 25: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 24, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED Mittel (280) zur Messung der Leitfähigkeit von Leiterbahnen in der Leiterschicht (260) umfassen.
Gegenstand 26: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 25, ferner umfassend mindestens eine im Wesentlichen transparente Außenschicht (210) und mindestens eine im Wesentlichen transparente Zwischenschicht (220), die zwischen der Trägerschicht (230) und der mindestens einen Außenschicht (210) angeordnet ist.
Gegenstand 27: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 26, wobei die Trägerschicht (230) thermisch isolierend ist.
Gegenstand 28: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 23, wobei die Trägerschicht (230) zwei Schichten (230') umfasst, die durch eine thermisch isolierende Schicht (232) getrennt sind.
Gegenstand 29: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 28, wobei die Vielzahl der LEDs (230) auf beiden Seiten der Trägerschicht (230) angeordnet sind.
Gegenstand 30: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 29, ferner umfassend mindestens einen Photodetektor (270), der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht angebracht ist, um Signale zu liefern, die kennzeichnend für auf die optoelektronische Anordnung einfallende Lichtintensität sind.
Gegenstand 31: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 30, ferner umfassend eine Richtungsstruktur (242), die über dem Photodetektor (270) angeordnet ist, um Licht in Abhängigkeit von der Richtung des empfangenen Lichts zum Photodetektor zu leiten.
Gegenstand 32: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 31, ferner umfassend eine Richtungsstruktur, die über mindestens einer LED (240) angeordnet ist, wobei die Richtungsstruktur so ausgebildet ist, dass sie Licht von der LED in vorbestimmte Richtungen lenkt.
Gegenstand 33: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 32, wobei die Seitenabmessungen der LEDs und der Mittel zur Temperaturüberwachung ≤ 300 um sind.
Gegenstand 34: Eine Trägerschicht zur Verwendung in einer im wesentlichen transparenten Laminatstruktur, die ein Verglasungselement bildet, das beispielsweise für ein Fahrzeug geeignet ist, wobei die Trägerschicht (230) im wesentlichen transparent ist und umfasst:
- eine Leiterschicht mit Leiterbahnen auf mindestens einer Seite,
- eine Vielzahl von LEDs (240), die auf mindestens einer Seite angebracht und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (260) gekoppelt sind, und
- Mittel (250; 280) zum Bestimmen der Temperatur von mindestens einer der LEDs.
Gegenstand 35: Eine Trägerschicht gemäß Gegenstand 34, ferner umfassend Mittel (280) zum Einstellen des Betriebs der LEDs (240) in Antwort auf die bestimmte Temperatur.
Gegenstand 36: Eine Trägerschicht gemäß Gegenstand 34 oder 35, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED mindestens einen Temperatursensor (250) umfassen, der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht (230) angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (230) elektrisch verbunden ist.
Gegenstand 37: Ein Fahrzeug mit mindestens einer optoelektronischen Anordnung, wie sie in einem der Gegenstände 19 bis 33 beschrieben ist.
Gegenstand 38: Ein Fahrzeug, wie in Gegenstand 37 beschrieben, mit einem Regler zur Steuerung der Innentemperatur des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur der LEDs (240).
Gegenstand 39: Ein Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Anordnung gemäß einem der Gegenstände 19 bis 33, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen der Temperatur von mindestens einer LED; Einstellen der Betriebsparameter der mindestens einen LED, um die Farbe des von der LED erzeugten Lichts zu modifizieren.
Gegenstand 40: Ein Verfahren gemäß Gegenstand 39, ferner umfassend:
- Bestimmen der Temperatur von mindestens einer LED;
- Einstellen der Betriebsparameter der mindestens einen LED, um die Lebensdauer der LED zu verlängern.
Gegenstand 41: Ein Verfahren gemäß Gegenstand 39 oder 40, ferner umfassend:
- Bestimmen der Temperatur mindestens einer LED;
- Übermitteln der bestimmten Temperatur an eine externe Klimasteuerung, die die Temperatur in der Nähe der LED regeln kann.
Gegenstand 42: Eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement beispielsweise eines Fahrzeugs, wobei die optoelektronische Anordnung umfasst:
- mindestens eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht (410),
- mindestens eine Leiterschicht (411) mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehenen ist, mindestens ein auf der Trägerschicht (410) angeordnetes und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (411) elektrisch gekoppeltes lichtemittierendes Element (408), und
- mindestens einen Näherungs- und/oder Berührungssensor (404, 406; 411'), der auf mindestens einer der Trägerschichten (410, 410') angeordnet ist,
- wobei die Anordnung ferner mit einem Steuermodul (440) zur Steuerung des Betriebs des mindestens einen lichtemittierenden Elements in Reaktion auf Informationen von dem mindestens einen Näherungs- und/oder Berührungssensor koppelbar ist.
Gegenstand 43: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 42, wobei der Näherungssensor mindestens einen Infrarotsender und mindestens einen Infrarotdetektor umfasst.
Gegenstand 44: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 42 oder 43, wobei der Berührungssensor einen kapazitiven Berührungssensor (411') umfasst.
Gegenstand 45: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 44, wobei mindestens eine Trägerschicht (410') Leiterstreifen (411') umfasst, die als kapazitiver Berührungssensor dienen.
Gegenstand 46: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 45, wobei die Steuereinheit (440) zumindest teilweise auf mindestens einer Trägerschicht (410) angebracht ist.
Gegenstand 47: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 46, ferner umfassend eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die in einer eindimensionalen, vorzugsweise zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind, wobei mindestens ein lichtemittierendes Element individuell durch die Steuereinheit (440) steuerbar ist.
Gegenstand 48: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 47, wobei das mindestens eine lichtemittierende Element eine LED (480), vorzugsweise eine Mikro-LED, umfasst.
Gegenstand 49: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 48, wobei das lichtemittierende Element einen Laser (456) umfasst.
Gegenstand 50: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 49, ferner umfassend mindestens einem Umgebungslichtdetektor, der auf der mindestens einen Trägerschicht (410) angebracht ist, wobei die Steuereinheit (440) so konfiguriert ist, dass sie die Beleuchtungsstärke der Lichtquellen in Reaktion auf Signale von dem mindestens einen Umgebungslichtdetektor steuert.
Gegenstand 51: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 50, wobei mindestens ein lichtemittierendes Element (408) und mindestens ein Näherungssensor (408) in einer Gruppe angeordnet sind, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb der lichtemittierenden Elemente jeder Gruppe in Reaktion auf Signale von dem mindestens einen Näherungssensor derselben Gruppe steuert.
Gegenstand 52: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 50, wobei jede Gruppe mindestens einen Umgebungslichtdetektor umfasst, wobei die Steuereinheit (440) so konfiguriert ist, dass sie die Beleuchtungsstärke der lichtemittierenden Elemente einer Gruppe in Reaktion auf ein Signal von einem Umgebungslichtdetektor derselben Gruppe steuert.
Gegenstand 53: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 49 oder 51, wobei der Umgebungslichtdetektor eine Fotodiode, vorzugsweise eine RGB-Fotodiode, ist.
Gegenstand 54: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 53, mit einer Linsenstruktur, die über mindestens einem der Näherungssensoren (406) angeordnet ist.
Gegenstand 55: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 54, ferner umfassend mindestens eine optische Schicht (450), die mit der Trägerschicht (410) über den Lichtquellen (456) verbunden ist, um Licht von jedem lichtemittierenden Element (456) in einen Lichtfleck von im Wesentlichen gleichmäßiger Beleuchtungsstärke und von größerem Durchmesser als die Lichtquelle zu streuen.
Gegenstand 56: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 54, wobei die optische Schicht eine Anordnung optischer Segmente (454) auf einer Eingangsfläche und eine Anordnung optischer Segmente (452) auf einer Ausgangsfläche umfasst, wobei die Segmente (452) auf der Ausgangsfläche größer sind als die Segmente (454) auf der Eingangsfläche.
Gegenstand 57: Eine optoelektronische Anordnung gemäß Gegenstand 54, wobei die Anordnung der Lichtsegmente eindimensional, vorzugsweise zweidimensional ist.
Gegenstand 58: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 57, wobei die Seitenabmessungen der lichtemittierenden Elemente, der Näherungssensoren und der Berührungssensoren ≤ 300µm sind.
Gegenstand 59: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 58, wobei die mindestens eine Trägerschicht (410) flexibel ist und vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie PET, gebildet ist. Gegenstand 60: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 59, wobei die mindestens eine Leiterschicht (411, 411') aus einem im Wesentlichen transparenten Metalloxid wie ITO gebildet ist.
Gegenstand 61: Eine optoelektronische Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 60, ferner umfassend mindestens eine äußere Schicht (420), wobei die äußere Schicht mit der mindestens einen Trägerschicht durch eine Verbindungsschicht (430) verbunden ist, wobei die äußere Schicht vorzugsweise aus Glas, einem Polycarbonat oder PMMA hergestellt ist.
Gegenstand 62: Ein Fahrzeug mit mindestens einer optoelektronischen Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Gegenstände 42 bis 58.

Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
20: transparente Laminatstruktur
30: photoelektrischer Sensor
40: Lichtweg
50: Erfassungsbereich
60: Erfassungsbereich
70: Frontschicht
80: Hintere Schicht
90: Trägerschicht
100: Verbindungsschicht
200: Laminatstruktur
210: Deckschicht
220: Laminierschicht
230: Trägerschicht
230': Teil der Trägerschicht
232: wärmeisolierende Schicht
240: LED
242: Richtungsstruktur
250,: Temperatursensor
252: Reflektor
260: Leiterschicht
270: Photodetektor
272: Richtungsstruktur
274: gerichteter Strahl
280: Kontrollschaltung
301: Emitterelement
302: Detektorelement
310: Halbleitergehäuse
303: bildverarbeitende Schaltung
311: Linse
320: Halbleitergehäuse
321: Linse
400: Laminatstruktur
401: Licht-Symbol
402: fett gedrucktes Lichtzeichen
403: Symbol für die Schieberegelung
404: IR-Emitter
406: IR-Detektor
408: LED-Emitter
410: Trägerschicht
410': Trägerschicht
411: Leiterschicht
411': Leiterschicht
420: äußere Schicht
430: Verbindungsschicht
440: Steuergerät
450: mikrooptisches Element
452: optische Segmente
454: optische Segmente
456: Lichtquelle
460: Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019133448 [0001]
PA 202070106 [0001]
DE 102020123227 [0001]
DE 102020123229 [0001]
DE 102017122852 A1 [0006]
US 20190248122 A1 [0007]
WO 2019186513 A1 [0008]
WO 2019008493 A1 [0009]

Claims

Optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement, beispielsweise eines Fahrzeugs, wobei die optoelektronische Anordnung umfasst: eine im wesentlichen transparente Trägerschicht (230), mindestens eine Leiterschicht (260) mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, optoelektronische Bauelemente mit mindestens einer Vielzahl von LEDs (240), die auf der Trägerschicht (230) angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht elektrisch gekoppelt sind, und Mittel (250; 280) zur Bestimmung der Temperatur von mindestens einer der LEDs.
Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend Mittel (280) zum Einstellen von Betriebsparametern der optoelektronischen Bauelemente und zumindest der LEDs (240) in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED mindestens einen Temperatursensor (250) umfassen, der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht (230) angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (230) gekoppelt ist.
Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 3, ferner umfassend einen Reflektor (252), der um den Temperatursensor (250) herum angeordnet ist, um Wärme und/oder Licht von der Trägerschicht (230) weg zu reflektieren.
Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Abstand zwischen dem Temperatursensor (250) und der mindestens einen LED (240) höchstens 5 cm, vorzugsweise höchstens 1 cm und noch bevorzugter höchstens 0,5 cm beträgt.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum Bestimmen der Temperatur der mindestens einen LED Mittel (280) zum Messen einer Vorwärtsspannung (Vf) der mindestens einen LED (240) umfassen.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum Bestimmen der Temperatur von der mindestens einen LED Mittel (280) zum Messen der Leitfähigkeit von Leiterbahnen in der Leiterschicht (260) umfassen.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens eine im Wesentlichen transparente Außenschicht (210) und mindestens eine im Wesentlichen transparente Zwischenschicht (220), die zwischen der Trägerschicht (230) und der mindestens einen Außenschicht (210) angeordnet ist.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (230) thermisch isolierend ist.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (230) zwei Schichten (230') umfasst, die durch eine thermisch isolierende Schicht (232) getrennt sind.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von LEDs (230) auf beiden Seiten der Trägerschicht (230) angeordnet sind.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Photodetektor (270), der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht angebracht ist, um Signale zu liefern, die kennzeichnend für die auf die optoelektronische Anordnung einfallende Lichtintensität sind.
Optoelektronische Anordnung nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Richtungsstruktur (242), die über dem Photodetektor (270) angeordnet ist, um Licht in Abhängigkeit von der Richtung des empfangenen Lichts zu dem Photodetektor zu leiten.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Richtungsstruktur, die über mindestens einer LED (240) angeordnet ist, wobei die Richtungsstruktur so konfiguriert ist, dass sie Licht von der LED in vorbestimmte Richtungen lenkt.
Optoelektronische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenabmessungen der LEDs und der Mittel zur Temperaturüberwachung ≤ 300 um sind.
Trägerschicht zur Verwendung in einer im wesentlichen transparenten Laminatstruktur, die ein Verglasungselement bildet, das beispielsweise für ein Fahrzeug geeignet ist, wobei die Trägerschicht (230) im Wesentlichen transparent ist und umfasst: eine Leiterschicht mit Leiterbahnen auf mindestens einer Seite, eine Vielzahl von LEDs (240), die auf mindestens einer Seite angebracht und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (260) gekoppelt sind, und Mittel (250; 280) zum Bestimmen der Temperatur von mindestens einer der LEDs.
Trägerschicht nach Anspruch 16, ferner umfassend Mittel (280) zum Einstellen des Betriebs der LEDs (240) in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur.
Trägerschicht nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Mittel zur Bestimmung der Temperatur der mindestens einen LED mindestens einen Temperatursensor (250) umfassen, der auf mindestens einer Seite der Trägerschicht (230) angeordnet und elektrisch mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (230) gekoppelt ist.
Fahrzeug mit mindestens einer optoelektronischen Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Fahrzeug nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Steuerung zur Regelung der Innentemperatur des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur der LEDs (240).
Verfahren zum Betreiben einer optoelektronischen Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen der Temperatur von mindestens einer LED; Einstellen der Betriebsparameter der mindestens einen LED, um die Farbe des von der LED erzeugten Lichts zu modifizieren.
Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend: Bestimmen der Temperatur von mindestens einer LED; Einstellen der Betriebsparameter der mindestens einen LED, um die Lebensdauer der LED zu verlängern.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, ferner umfassend: Bestimmen der Temperatur von mindestens einer LED; Übermitteln der bestimmten Temperatur an einen externen Klimaregler, der so ausgelegt ist, dass er die Temperatur in der Nähe der LED regelt.
Überwachungssystem zur Überwachung des Raums innerhalb und/oder außerhalb eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Vielzahl von fotoelektrischen Sensorelementen (30), die dazu geeignet sind, eine dreidimensionale Abbildung von Objekten in dem Raum zu erzeugen, Sensorelemente (30), die elektrisch mit einer im Wesentlichen transparenten Trägerschicht (90) verbunden sind, die dazu geeignet ist zwischen einer ersten und einer zweiten im Wesentlichen transparenten Schicht (70, 80) angeordnet zu werden, um eine im Wesentlichen transparente Laminatstruktur (20) zur Verwendung in einem oder mehreren Fenstern und/oder eines Panoramascheibe des Kraftfahrzeugs zu bilden, oder eine optoelektronische Anordnung zur Verwendung in einem transparenten Verglasungselement, beispielsweise eines Fahrzeugs, wobei die optoelektronische Anordnung umfasst: eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht (230) , mindestens eine Leiterschicht (260) mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, optoelektronische Bauelemente mit mindestens einer Vielzahl von LEDs (240), die auf der Trägerschicht (230) angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht elektrisch gekoppelt sind, und Mittel (250; 280) zur Bestimmung der Temperatur von mindestens einer der LEDs, oder die optoelektronische Anordnung umfasst: mindestens eine im Wesentlichen transparente Trägerschicht (410), mindestens eine Leiterschicht (411) mit Leiterbahnen, die auf mindestens einer Seite der Trägerschicht vorgesehen ist, mindestens ein lichtemittierendes Element (408), das auf der Trägerschicht (410) angeordnet und mit Leiterbahnen auf der Leiterschicht (411) elektrisch gekoppelt ist, und mindestens einen Näherungs- und/oder Berührungssensor (404, 406; 411'), der auf mindestens einer der genannten Trägerschichten (410, 410') angeordnet ist, wobei die Anordnung ferner mit einem Steuermodul (440) zur Steuerung des Betriebs des mindestens einen lichtemittierenden Elements in Reaktion auf Informationen von dem mindestens einen Näherungs- und/oder Berührungssensor koppelbar ist.