EP4537016A1 - Beleuchtetes scheibenartiges glaselement mit verminderter abstrahlung über die seitenkante - Google Patents

Beleuchtetes scheibenartiges glaselement mit verminderter abstrahlung über die seitenkante

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EP4537016A1
EP4537016A1 EP23727245.5A EP23727245A EP4537016A1 EP 4537016 A1 EP4537016 A1 EP 4537016A1 EP 23727245 A EP23727245 A EP 23727245A EP 4537016 A1 EP4537016 A1 EP 4537016A1
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EP
European Patent Office
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light
glass pane
pane
side edge
glass
Prior art date
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Pending
Application number
EP23727245.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Semjon MOORAJ
Tobias NIELSEN
Buyin YU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
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    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0095—Light guides as housings, housing portions, shelves, doors, tiles, windows, or the like

Definitions

  • the invention relates to an illuminated glass element with at least one glass pane and its use.
  • Illuminated glass panels are known as such.
  • a light source typically a light-emitting diode
  • Light-scattering structures can be used to extract the light from the glass pane, thereby providing lighting.
  • the shape of the light-scattering structures can be freely selected, so that illuminated surfaces of any shape, for example as a pattern, can be created.
  • Illuminated glass panes of this type are known, for example, from WO2014/060409A1 or WO2014/167291 A1.
  • the present invention is based on the object of providing an illuminated glass element with such an improved illuminated glass pane.
  • the illuminated glass element is a disc or plate-like object which comprises at least one glass pane and is in particular structurally formed from at least one glass pane.
  • the glass element can be a single pane of glass and structurally only consist of the said pane of glass.
  • the glass element can alternatively be a composite pane or insulating glazing which contains said glass pane. With a composite pane, the glass pane is connected to another pane via a thermoplastic intermediate layer. In the case of insulating glazing, the glass pane is connected to another pane via a circumferential spacer in the edge area, which creates a space between the panes that is typically filled with inert gas or is evacuated.
  • the glass element can be used as a window pane, for example as a window pane of vehicles, buildings or interiors.
  • the glass element can also be used as part of furniture or electrical devices, for example as a door pane on a cupboard or shelf or as a pane on an oven door.
  • the glass element can also be used as such Furnishings can be used, for example as a display board in bars or discos.
  • the illuminated glass element according to the invention comprises at least one glass pane.
  • the glass pane has a first surface (main surface) and a second surface (main surface), which are typically formed substantially parallel to one another, and a side edge surface extending between the first and second surfaces.
  • the glass pane is at least partially provided with a light trap in a peripheral edge area, which is suitable for at least reducing or even completely preventing the radiation of light over the side edge surface of the glass pane.
  • a light trap is formed from a light-scattering or diffracting layer on the first surface of the glass pane and an opaque element on the second surface of the glass pane. The light-scattering or diffracting layer and the opaque element can be applied directly to the respective surface or be in contact with it.
  • the light trap arranged in the edge area.
  • the light-scattering or diffracting layer on the first surface of the glass pane interrupts total reflection when light rays strike it.
  • the light scattered or diffracted by said layer hits the opaque element and is absorbed by it.
  • the light trap intercepts the light, so to speak, before it reaches the side edge surface of the glass pane.
  • At least part of the light that would hit the side edge surface without the light trap and be coupled out via it is prevented from doing so and, as it were, swallowed by the light trap. This prevents radiation over the side edge surface. If the glass element is designed appropriately, it is even possible to intercept all of the light before it hits the side edge surface and completely prevent radiation. That is the great advantage of the present invention.
  • the glass element according to the invention is a window pane (for example of a vehicle, a building, an interior, a piece of furniture or an item of furnishings), it is intended to be inserted into a window opening and to separate an interior there from an external environment.
  • the glass pane then has an outside surface and an interior surface.
  • the outside surface refers to the main surface which is intended to face the external environment in the installed position.
  • the interior-side surface refers to the main surface which is intended to face the interior in the installed position.
  • the glass pane is provided with a light source which is suitable for coupling light into the glass pane.
  • the light coupling can take place in particular via the side edge surface of the glass pane, via the edge surface of a recess in the glass pane or using a light coupling means via one of the surfaces of the glass pane.
  • the light is irradiated into the glass pane and hits one of the surfaces of the glass pane, which represent interfaces to an adjacent medium.
  • the glass pane typically has a higher refractive index (for example soda-lime glass: 1.52 at a light wavelength of 589 nm) than the adjacent media (for example the surrounding atmosphere, in particular air: 1.00 at a light wavelength of 589 nm).
  • OCT 41 °.
  • the light beam is refracted at the surface and largely passes into the area surrounding the glass pane. This situation occurs particularly near the point of coupling. Only a small part is reflected at the surface with an angle of reflection equal to the angle of incidence, and then hits the opposite surface, where again much of the remaining light intensity is refracted and leaves the glass pane. This light is therefore lost for its intended use, namely the illumination of the glass pane, by coupling out from the light-scattering structures.
  • the unwanted one Radiation near the point of coupling can optionally be prevented by an opaque element, for example a cover print or a sticker.
  • the angle of incidence refers to the angle that the light beam incident on the surface has to the surface normal of the surface at the point of impact.
  • the angle of reflection is also determined analogously to the surface normal, as is the critical angle of total reflection.
  • the glass pane can be mentally divided into a peripheral edge area that borders the peripheral side edge surface and a central area surrounded by the edge area.
  • the light-scattering structure is arranged in the central area and the light trap according to the invention in the edge area.
  • the edge area is arranged in a strip-like manner along the side edge surface or the outline of the glass pane; it can also be referred to as an edge strip.
  • the dimension of the edge strip that extends along the side edge surface (or parallel to the side edge surface) can be referred to as the length of the edge region and the dimension that extends perpendicular to the side edge can be referred to as the width of the edge region.
  • the width of the edge area corresponds to the extent to which the edge area extends from the side edge surface towards the central area.
  • the edge area has a width of 10 cm, for example, or just 7 cm or 5 cm.
  • the light trap according to the invention is arranged in the edge area of the glass pane. However, it does not have to completely cover the edge area.
  • the components of the light trap do not have to extend over the entire length or over the entire width of the edge area.
  • the light trap extends in a strip-like manner at least over a length section of the edge area. There is therefore at least one length section of the edge region along which the light-scattering/diffracting layer and the opaque element are present, the light-scattering/diffracting layer and the opaque element being independent of one another over a part of the width (width section) of the edge region or extend over the entire width of the edge area.
  • the light-scattering diffractive layer and the opaque element can independently of one another directly adjoin the side edge surface or be separated from it.
  • the light trap is designed to run completely around the edge area, only interrupted at any points that serve to couple in light. Then the radiation is reduced over the entire side edge.
  • the light trap is also conceivable that only one section or several sections of the edge area are provided with the light trap, while other sections remain free. This can be chosen, for example, if the radiation is only to be reduced over part of the side edge.
  • the light-scattering or diffracting layer is particularly suitable for deflecting the light striking it in the direction of the opaque element.
  • the light deflected by the light-scattering or diffracting layer is (at least partially) reflected back into the glass pane with an angle of reflection that is smaller than the angle of incidence, and as a result does not hit the side edge surface of the glass pane, but rather the opaque element and is absorbed by it .
  • the light-scattering or diffracting layer and the opaque element are suitably positioned relative to one another. The width and relative arrangement of the light-scattering diffractive layer and the opaque element depends on the design of the glass element in the specific application.
  • the light-scattering or diffracting layer is designed like a strip and extends along (a section of) the side edge of the first surface, in particular parallel to the side edge. In other words, the light-scattering or diffracting layer extends in a strip-like manner along at least a portion of the side edge surface of the glass pane.
  • That dimension of the light-scattering or diffracting layer that extends along the side edge can be referred to as the length of the light-scattering or diffracting layer and that dimension that extends perpendicular to the side edge can be referred to as the width.
  • the width of the light-scattering or diffracting layer is preferably constant.
  • the strip-like light-scattering or diffracting layer in turn has two side edges which extend along the length dimension and limit the width dimension. One of these side edges faces the side edge of the first surface and the other side edge faces away from the side edge of the first surface.
  • the width of the light-scattering or diffracting layer is preferably from 10 mm to 65 mm, particularly preferably from 30 mm to 50 mm.
  • the side edge of the light-scattering or diffracting layer, which faces the side edge of the first surface preferably has a distance of 0 mm to 35 mm from the side edge of the first surface, particularly preferably from 5 mm to 20 mm or from 10 mm to 20 mm. This distance can also be referred to as the distance of the light scattering or diffracting layer from the side edge surface. At a distance of 0 mm, the light-scattering or diffracting layer directly adjoins the side edge of the first surface.
  • the light-scattering or diffracting layer is spaced from the side edge of the first surface, so that an area of the first surface is present between the light-scattering or diffracting layer and the side edge of the glass pane, which is not connected to the light-scattering or -diffractive layer is occupied.
  • the side edge of the light-scattering or diffracting layer, which faces away from the side edge of the first surface preferably has a distance of 10 mm to 100 mm from the side edge of the first surface, particularly preferably of 35 mm to 70 mm.
  • the light-scattering or diffracting layer is in direct contact with the first surface of the glass pane in order to develop its effect. It can be applied directly to the first surface. If the glass element is a composite pane in which the first surface of the glass pane faces the intermediate layer, it can also be applied to that surface of the thermoplastic intermediate layer that is first surface faces the glass pane and is in contact with it. Alternatively, it can be inserted between the first surface of the glass pane and the intermediate layer.
  • the light-scattering or diffracting layer is designed as an optical grating.
  • Optical gratings are periodic structures for diffracting light (diffraction gratings). They have parallel, line-like structures through which a plurality of gaps are formed. Gratings work by bending light: the light from the individual slits interferes and forms an interference pattern. This causes the light to be deflected, with the extent of the deflection depending on the wavelength of the light and the lattice constant.
  • the lattice constant is the period of the lattice, i.e. the distance between neighboring line-like structures.
  • the edge length of the individual microprisms is preferably from 10 pm to 250 pm, particularly preferably from 20 pm to 100 pm, for example about 30 pm, 50 pm or 70 pm.
  • the microprism film is provided with a light-reflecting coating, for example a silver coating or a dielectric layer sequence. The coating is applied to the surface of the microprism film facing away from the glass pane in order to increase the reflective effect increase.
  • a rigid plastic plate with a flat arrangement of microprisms can also be used.
  • the light-scattering or diffracting layer is designed as a structured coating.
  • the structured coating is preferably a micro-perforated dielectric thin film coating.
  • a SiC>2 coating is particularly preferred.
  • the coating preferably has a layer thickness of less than 1 pm, particularly preferably from 50 nm to 500 nm.
  • Micro perforation is understood to mean (in particular periodic) interruptions in the coating with dimensions in the nanometer or micrometer range, which are incorporated into the coating, for example, by laser processing be introduced.
  • the light-scattering or diffracting effect of such a coating is based in particular on local differences in the refractive index.
  • the coating can be applied directly to the first surface of the glass pane, for example by chemical or physical vapor deposition.
  • the coating can alternatively be applied to that surface of the thermoplastic intermediate layer that faces the glass pane and is in contact with it.
  • the coating can be provided prefabricated on a carrier film, for example a PET film, and inserted between the first surface of the glass pane and the intermediate layer.
  • the opaque element is particularly suitable for absorbing (at least partially) the light that is deflected by the light-scattering or diffracting layer.
  • the opaque element is also designed like a strip and extends along (a region) of the side edge of the second surface, in particular parallel to the side edge. In other words, the opaque element extends in a strip-like manner along at least a portion of the side edge surface of the glass pane. Analogous to the edge region and the light-scattering or diffracting layer, that dimension of the opaque element that extends along the side edge can be referred to as the length of the opaque element and that dimension that extends perpendicular to the side edge as the width.
  • the width of the opaque element is preferably constant.
  • the strip-like opaque element in turn has two side edges which extend along the length dimension and delimit the width dimension. One of these side edges faces the side edge of the second surface and the other side edge faces away from the side edge of the second surface.
  • the opaque element is preferably arranged at least in the same length section of the edge region as the light-scattering or diffracting layer. This means that the opaque element has at least the same length as the light-scattering or diffracting layer and is arranged such that the opaque element completely overlaps the light-scattering or diffracting layer.
  • the opaque element can have the same length as the light-scattering or diffracting layer and can be arranged in the same length section of the edge region, with the opaque element and the light-scattering or diffraction layer extending completely along said length section. However, the opaque element can also extend beyond the light-scattering or diffracting layer on one or both sides in relation to the length dimension. In both cases, the light deflected by the light-scattering or diffracting layer can be effectively absorbed by the opaque element.
  • the side edge of the opaque element which faces the side edge of the second surface, particularly preferably has a distance of 0 mm from the side edge of the second surface, so preferably directly adjoins the side edge of the second surface or the side edge surface.
  • the opaque element can also be spaced from the side edge of the second surface, preferably by a maximum of 20 mm, so that the distance of the side edge of the opaque element, which faces the side edge of the second surface, to the side edge of the second surface is preferably from 0 mm to is 20 mm. This distance can also be referred to as the distance of the opaque element from the side edge surface.
  • the required width of the opaque element depends in particular on the light-deflecting effect of the light-scattering or diffracting layer.
  • the side edge of the opaque element facing away from the side edge of the second surface may have a distance from the side edge of the second surface that is less than the distance from the side edge of the light scattering or diffractive layers facing away from the side edge of the first surface is, from the side edge of the first surface.
  • the opaque element extends less far in the direction of the central region of the glass pane than the light-scattering or diffracting layer, which is typically sufficient for the light on the light-scattering or diffracting layer to be deflected in the direction of the side edge surface, with an angle of reflection that is smaller is than the angle of incidence, but still greater than zero.
  • the opaque element can also extend as far or even further in the direction of the central region than the light-scattering layer, so that the side edge of the opaque element, which faces away from the side edge of the second surface, has a distance of the side edge of the second surface, which is equal to or even greater than the distance of the side edge of the light scattering or diffracting layers, which faces away from the side edge of the first surface, from the side edge of the first surface.
  • the opaque element is preferably attached directly to the second surface of the glass pane.
  • the opaque element is designed as a print on the second surface of the glass pane.
  • a printing paste containing a pigment or a dye is applied to the second surface using any printing method, for example screen printing or pad printing.
  • the pigment or dye causes the opacity of the opaque element and is present to a sufficient extent so that the opaque element is not transparent with regard to the light from the light source deflected on the light-scattering or diffracting layer, but rather absorbs said light.
  • the color of the opaque element is irrelevant. A black color may be preferred for aesthetic reasons, but in principle the opaque element can be of any color.
  • the printing paste can be dried after printing and adhere to the glass pane in a purely adhesive manner.
  • an enamel-like print can also be used, as is common as a so-called covering print on vehicle windows.
  • the printing paste contains glass frits that are burned into the glass surface after printing, thereby providing a particularly stable connection to the glass surface.
  • the opaque element is designed as an opaque component made of rubber or plastic, which is attached to the second surface of the glass pane, for example glued.
  • the opaque component can be film-like, flexible, elastic or rigid.
  • opaque coatings are also conceivable as an opaque element, which are applied to the second surface of the glass pane, for example by means of chemical or physical vapor deposition.
  • the opaque element can also be formed on that surface of the thermoplastic intermediate layer that faces the glass pane and is in contact with it (for example as an opaque print) or between the intermediate layer and the second surface of the glass pane are inserted (for example as an opaque component made of rubber or plastic).
  • the light source emits visible light, i.e. electromagnetic radiation in the visible spectral range, in particular in the range from 380 nm to 780 nm.
  • the light source can have one or more emission bands, which are or are arranged in the visible spectral range and cover or cover part of it .
  • the light source can also have a broad emission band that covers the entire visible spectral range.
  • the emission band(s) - and thus the color of the emitted light - can be freely selected according to the requirements of the specific application.
  • the glass pane can contain a single light source or several light sources whose light is coupled into the glass pane at different points.
  • the light from the light source can be coupled into the glass pane directly or via an optical element, for example a lens.
  • the light source is preferably a light-emitting diode (LED, light-emitting diode).
  • the electroluminescent material of the light-emitting diode can be, for example, an inorganic semiconductor or an organic semiconductor. In the latter case one also speaks of an organic light emitting diode (OLED, organic light emitting diode).
  • the light from the light source can be coupled into the glass pane in different ways, with three embodiments in particular being preferred.
  • the light source is assigned to a recess in the glass pane.
  • the glass pane therefore has a recess.
  • This recess is preferably a hole, i.e. a passage, which extends between the first and second surfaces of the glass pane.
  • the recess can also be a depression in the manner of a blind hole (sack-like depression), which extending from the first surface or the second surface into the glass pane, but without reaching the opposite main surface, which would result in a feedthrough.
  • the blind hole preferably extends from a surface into the glass pane, which forms an exposed surface of the glass element according to the invention. The light source can then be used later and easily replaced in the event of a defect.
  • the surface of the glass pane is the exposed surface that faces away from the intermediate layer.
  • the recess can be created in the glass pane, for example, by mechanical drilling or by laser processing.
  • the recess is preferably round, but can in principle have any shape, for example also a polygonal shape. This means the base area of the recess in the plane of the at least one surface of the glass pane, via which the recess is made in the glass pane.
  • the recess has the overall shape of a cylinder, preferably a vertical cylinder.
  • the cylinder is preferably a circular cylinder (circular base), but can also have any other base area, for example an elliptical base area (elliptical cylinder) or a polygonal base area (prism).
  • the recess is delimited by a circumferential edge surface which extends between the main surfaces of the glass pane. In the case of implementation, this is the only boundary surface of the recess. In the case of the bag-like depression, there is a further boundary surface which faces the main surface of the glass pane to which the depression does not extend and which, as it were, forms the bottom of the blind hole.
  • the glass element comprises several light sources, a separate recess is preferably provided for each light source. However, several light sources, for example with different emission colors, can also be arranged in the same recess.
  • the light source it is also possible for the light source not to directly irradiate the edge surface, but for the radiation to be initially deflected. It is therefore conceivable that the light source is located in a housing, with a part of the housing being inserted into the recess, while another part of the housing is located outside the recess. The light source is positioned in the part of the housing outside the recess and the light is deflected by reflective surfaces or waveguides in the housing in such a way that it irradiates the edge surface of the recess. Said housing is preferably attached to an exposed surface of the glass pane and extends from there into the recess.
  • the light trap i.e. the light-scattering or diffracting layer and the opaque element
  • the light-scattering or diffracting layer and the opaque element are particularly preferably designed to be completely circumferential in the edge region.
  • the light-scattering or diffracting layer and the opaque element each extend along the entire length of the edge region and are each designed like a frame without interruption. There is therefore no length section of the edge region that is not provided with the light-scattering or diffracting layer and the opaque element. This reduces or prevents the emission of light over the entire side edge, which is particularly advantageous.
  • the light source is assigned to one of the two surfaces of the glass pane.
  • the light source is arranged on one of the surfaces and radiates light into the glass pane via this surface.
  • a light coupling means is arranged, which is suitable for coupling the light striking the light coupling means through the glass pane into the glass pane via said other surface (i.e. the surface on which the light coupling means is arranged).
  • the light coupling means can be designed, for example, as a microprism film, as a structured plastic film or as a plastic plate with a flat arrangement of microprisms.
  • the light coupling means reflects the light back into the glass pane, but at a changed angle that deviates from 0° to the surface normal.
  • the light is refracted at the surface of the glass pane and at least part of the resulting light in the glass pane impinges on the opposite surface at an angle of incidence that is greater than the critical angle of total reflection, whereby the light is coupled into the glass pane.
  • the light source is preferably arranged on an exposed surface of the glass pane or the glass element so that it can be attached subsequently and easily replaced in the event of a defect.
  • the light trap i.e. the light-scattering or diffracting layer and the opaque element, is particularly preferably designed to be completely circumferential in the edge region. This reduces or prevents the emission of light over the entire side edge, which is particularly advantageous.
  • the light source is assigned to the side edge surface of the glass pane and is suitable for coupling light into the glass pane via the side edge surface.
  • the light emitted by the light source can hit the side edge surface directly.
  • the light source can be located on the side of the inner pane in the plane defined by the glass pane.
  • the light source can be attached directly to the side edge surface, for example glued or clamped.
  • the light source can also be located in a housing or a holder and fixed there, the housing or the holder being attached to the glass pane, for example glued or clamped, in such a way that the light source irradiates the side edge surface.
  • the light source is located in a housing that contains reflective surfaces or waveguides through which the beam path of the light is designed.
  • This housing is attached to the glass pane in such a way that the beam path directs the light to the side edge surface of the glass pane.
  • the light source itself then does not have to be located on the side of the glass pane in the plane defined by the glass pane, but can, for example, be arranged in front of or behind the glass pane in the viewing direction.
  • Said housing is preferably attached to an exposed surface of the glass pane and extends from there to the side edge surface of the glass pane.
  • the light trap i.e. the light-scattering or diffracting layer and the opaque element
  • the light trap is particularly preferably formed all around in the edge region and is only interrupted at the point or points at which the light from the light source (s) enters the glass pane is coupled in.
  • Each light source is assigned a length section of the edge area of the glass pane over which the light is coupled in. In these length sections, the light-scattering or diffracting layer and the opaque element are not present. All other length sections of the edge region are provided with the light-scattering or diffracting layer and the opaque element along their entire length. This reduces or prevents the emission of light over the entire side edge because it is prevented from emitting over the side edge by either the light trap or the light source.
  • a central diaphragm is arranged between the light source and the side edge surface or the edge surface of the recess.
  • a central diaphragm is a diaphragm which blocks a central region of the beam cone of the light source, so that a central region of the side edge surface or edge surface is not irradiated with light.
  • the side edge surface or edge surface can then be divided into three areas, with two areas (edge areas) each adjoining a surface of the glass pane and the third area (the said middle area) is arranged between the other two sections.
  • the light is coupled in via at least one of the peripheral areas, preferably via both.
  • the beam cone of the light source can be divided into three angle groups: a first angle group in which the light is coupled into the glass pane in such a way that it hits the surfaces of the glass pane with an angle of incidence smaller than the critical angle of total reflection, so that it is not subject to total reflection and is lost across surfaces; a second angle group in which the light is coupled into the glass pane in such a way that it hits the surface of the glass pane with an angle of incidence greater than the critical angle of total reflection and consequently spreads through the glass pane through total reflection, but the angle of incidence is sufficiently small so that the light strikes the light-scattering or diffracting layer before it reaches the side edge surface of the glass pane;
  • the beam trap acts on this group of angles and prevents or reduces radiation over the side edge surface; a third angle group in which the light is coupled into the glass pane in such a way that it a) passes through the glass pane and emerges again at the opposite side edge surface without hitting a surface of the glass pane, or b) with
  • the central aperture is preferably dimensioned such that the light of the third angle group is partially or completely blocked. This allows the light emission over the side edge surface of the glass pane to be further reduced.
  • the glass pane is also provided with a light-scattering structure which is suitable for coupling the coupled-in light out of the glass pane via the first and/or the second surface.
  • the light-scattering structure has direct contact with one of the surfaces so that the light spreading through the glass pane hits it.
  • the light-scattering properties of the light-scattering structure prevent total reflection.
  • the light-scattering structure represents, so to speak, a scattering center at which the light is scattered and is therefore not totally reflected. Since the scattering is fundamentally non-directional, at least some of the scattered light leaves the glass pane. This allows lighting to be implemented or information to be displayed.
  • the surface of the glass pane occupied by the light-scattering structure appears to the viewer as a luminous surface.
  • This can be used, for example, for lighting (for example an interior) or to create a display to show information or to create aesthetic luminous surfaces or patterns.
  • the luminous structure can be present in a single, contiguous area of the glass pane or in several separate areas.
  • the light-scattering structure allows any shapes or patterns to be created.
  • the light-scattering structure is arranged in particular in the central area of the glass pane, which is surrounded by the edge area with the light trap.
  • the light-scattering structure can be applied directly to or formed on the first or second surface of the glass pane.
  • the light-scattering structure can be provided, for example, on a carrier film which is attached to the first or second surface, for example by gluing.
  • the glass element according to the invention is a composite pane
  • the light-scattering structure can be applied to the surface of the thermoplastic intermediate layer that is in contact with the glass pane.
  • the light-scattering structure (for example applied to a carrier film) can be inserted between the glass pane and the intermediate layer.
  • the light-scattering structure is designed as a print, in particular as a print on one of the surfaces of the glass pane or - in the case of a composite pane - on the surface of the intermediate layer facing the glass pane.
  • An imprint on the glass pane is preferably designed as a light-scattering enamel.
  • This enamel can, for example, be printed using a screen printing process. It preferably contains glass frits, which are burned into the surface of the glass pane, creating a roughened and therefore light-scattering surface.
  • a print on the intermediate layer can be realized by printing a surface of a thermoplastic film with a light-scattering printing paste, for example using a screen printing process.
  • the film is inserted between the outer and inner panes to form the intermediate layer, with the printed surface facing the glass pane, in particular with direct contact with the glass pane.
  • the light-scattering structure is transparent, so that it does not significantly restrict the view through the glass pane.
  • the print (the enamel or printing paste) therefore preferably contains no pigment. But opaque or semi-transparent light-scattering structures with pigments are also conceivable, for example white structures.
  • Light-scattering structures can also be formed by roughening the relevant surface of the glass pane or the intermediate layer. This roughening can be done mechanically (for example through grinding techniques) or through laser processing. Laser processing has the advantage, particularly in the case of a composite pane, that the light-scattering structure can also be introduced into the finished laminated composite pane, even if it is to be located inside the composite pane, since the laser radiation also focuses on a plane inside the composite pane can be made, for example through the transparent glass pane through. With laser processing it is also possible to form the light-scattering structure not on a surface, but inside the glass pane.
  • the glass pane is preferably made of soda lime glass, which is common for window panes.
  • the glass pane can also be made from other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass).
  • the thickness of the glass pane can vary widely. Preferably, disks with a thickness in the range from 0.5 mm to 10 mm, preferably from 1 mm to 5 mm.
  • the glass pane is preferably clear so that the light can spread advantageously through the inner pane.
  • the glass element according to the invention is a composite pane.
  • the composite pane includes another pane, which is connected to the glass pane via a thermoplastic intermediate layer.
  • the further disk also has a first surface, a second surface and a circumferential side edge surface running between them.
  • the glass element is a window pane
  • one of the panes can be referred to as the outer pane and the other pane as the inner pane.
  • the inner pane refers to the pane of the composite pane that faces the interior in the installed position.
  • the outer pane refers to the pane facing the external environment.
  • the interior surface of the outer pane and the outside surface of the inner pane face each other and the thermoplastic intermediate layer and are connected to one another by the thermoplastic intermediate layer.
  • the glass pane with the light source, the light-scattering structure and the light trap can be the outer pane or the inner pane of the composite pane.
  • the glass pane is preferably the inner pane and the other pane is the outer pane. This means the interior can be illuminated advantageously.
  • the first surface or the second surface of the glass pane can face the intermediate layer.
  • the light-scattering structure is particularly preferably applied or formed on the outside surface of the glass pane (inner pane) because it is then protected inside the laminate. The same applies to a light-scattering structure on the surface of the intermediate layer that is in contact with the inner pane.
  • the further pane (preferably outer pane) is preferably made of glass, in particular soda-lime glass.
  • the other pane can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the thickness of the outer pane and the inner pane is preferably from 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.5 mm.
  • the additional pane (outer pane) and/or the intermediate layer are tinted.
  • the inner pane glass pane with light source, light-scattering structure and light trap
  • the light can then spread advantageously in the inner pane and the illuminated light-scattering structure appears advantageously clear against the tinted background.
  • the outer pane and/or the intermediate layer are preferably tinted such that the light transmission of the composite pane in the visible spectral range is in the range from 0% to 80%, preferably from 2% to 20%, very particularly preferably from 4% to 12%. With a light transmission of 0%, the composite pane only serves for illumination and visibility is not possible.
  • the central panel 10 causes the light of the third angle group to be blocked and not to be coupled into the glass pane 2. This means that the radiation over the side edge e can be further reduced.
  • the dimensions of the central diaphragm 10 are ideally chosen depending on the specific application in such a way that, on the one hand, the light of the third angular group is blocked as completely as possible and, on the other hand, the light of the second angular group is blocked as little as possible or only to a small extent.
  • the principle of the central panel 10 was explained here using the example of an embodiment in which the light is coupled into the glass pane 2 via the side edge surface e (as in Figures 3 and 4).
  • the central diaphragm 10 can also be used if the light is coupled in via the edge surface i of a recess 4 (as in Figures 1 and 2).
  • the prevention of the emission of light from the first angle group can be done in all configurations by an opaque cover print, an opaque sticker or similar opaque elements in the vicinity of the locations where the light is coupled in, regardless of whether the light is transmitted via the side edge surface e, the edge surface i of a recess or by a light coupling means 11 on one of the surfaces III, IV.
  • the opaque element is arranged in the area of the surface(s) of the glass pane that is irradiated by the light of the first angle group.
  • FIG 10 shows a cross section through a further embodiment of the glass element according to the invention.
  • the glass element is designed as a composite pane. It includes the glass pane 2, which is basically designed as in Figures 1 and 2, with the light source 5 in the recess 4, the light-scattering structures 6 on the second surface IV and the light trap, which consists of the light-scattering or diffracting layer 7 and the opaque element 8 is formed all around in the edge area.
  • the glass pane 2 is connected to another pane 1 via a thermoplastic intermediate layer 3.
  • the further pane 1 is also a pane made of soda-lime glass with a thickness of, for example, 2.1 mm.
  • the composite pane is intended as a vehicle roof pane. For the sake of simplicity, it is shown flat, with vehicle roof windows typically being curved.
  • the glass pane 2 is the inner pane of the composite pane, which faces the vehicle interior in the installed position. Its first surface III is its outside surface, which in the installed position faces the further pane 1 and the external environment. Your second surface IV is your interior surface, which faces the vehicle interior in the installed position.
  • the further pane 1 is the outer pane of the composite pane, which faces the external environment in the installed position. It also has a first or exterior surface I, which faces the external environment in the installed position, and a second or interior surface II, which in the installed position facing the glass pane 2 and the vehicle interior.
  • the intermediate layer 3 is formed from a single film based on PVB with a thickness of, for example, 0.76 mm.
  • the further pane 1 and the intermediate layer 3 are tinted, for example, while the glass pane 2 is made of clear glass. As a result of this tint, the total transmission through the composite pane is, for example, less than 15%.
  • the interior surface II of the further pane 1 is provided with a covering print 9 in a peripheral edge area, which forms an opaque masking area of the composite pane, as is usual with vehicle panes.
  • the recess 4 with the light source 5 is arranged in this masking area, which makes them advantageously inconspicuous. The same applies to the light trap made of light-scattering or diffracting layer 7 and opaque element 8.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein beleuchtetes Glaselement, umfassend eine Glasscheibe (2) mit einer ersten Oberfläche (III), einer zweiten Oberfläche (IV) und einer dazwischen verlaufenden Seitenkantenfläche (e), welche - mit mindestens einer Lichtquelle (5) ausgestattet ist, die geeignet ist, Licht derart in die Glasscheibe (2) einzukoppeln, dass sich das Licht in der Glasscheibe (2) ausbreitet, insbesondere durch Totalreflexion an der ersten Oberfläche (III) und der zweiten Oberfläche (IV), und - mit mindestens einer lichtstreuenden Struktur (6) versehen ist, die geeignet ist, das besagte Licht aus der Glasscheibe (2) über die erste Oberfläche (III) und/oder über die zweite Oberfläche (IV) auszukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe (2) in einem umlaufenden Randbereich zumindest abschnittsweise mit einer Lichtfalle versehen ist, welche geeignet ist, die Abstrahlung des Lichts über die Seitenkantenfläche (e) zu verringern, wobei die Lichtfalle ausgebildet ist aus einer lichtstreuenden oder -beugenden Schicht (7) auf der ersten Oberfläche (III) und einem opaken Element (8) auf der zweiten Oberfläche (IV).

Description

Beleuchtetes scheibenartiges Glaselement mit verminderter Abstrahlung über die Seitenkante
Die Erfindung betrifft eine beleuchtetes Glaselement mit mindestens einer Glasscheibe und seine Verwendung.
Beleuchtete Glasscheiben sind als solche bekannt. Zur Beleuchtung kann eine Lichtquelle, typischerweise eine Leuchtdiode, an der Seitenkantenfläche oder in einer Ausnehmung der Glasscheibe angeordnet werden, so dass Licht über die Seitenkantenfläche beziehungsweise die Kantenfläche der Ausnehmung in die Glasscheibe eingekoppelt wird und sich dort infolge von Totalreflexion ausbreitet. Durch lichtstreuende Strukturen kann das Licht wieder aus der Glasscheibe ausgekoppelt werden, wodurch die Beleuchtung realisiert wird. Die Form der lichtstreuenden Strukturen ist dabei frei wählbar, so dass beleuchtete Flächen beliebiger Form, beispielsweise als Muster, erzeugt werden können. Beleuchtete Glasscheiben dieser Art sind beispielsweise aus W02014/060409A1 oder WO2014/167291 A1 bekannt.
Im Fahrzeugbereich sind solche beleuchteten Glasscheiben insbesondere als Dachscheiben interessant, durch welche der Innenraum beleuchtet werden kann. Die beleuchtete Glasscheibe stellt dabei typischerweise die Innenscheibe einer Verbundscheibe dar. Aber auch für andere Fahrzeugscheiben oder auch Scheiben im Gebäude- und Architekturbereich oder in Einrichtungsgegenständen können solche beleuchteten Glasscheiben Verwendung finden. Statt der Ausleuchtung eines Innenraums können die durch die lichtstreuenden Strukturen ausgebildeten beleuchteten Flächen auch zur Darstellung von Informationen verwendet werden, beispielweise zur Darstellung von Richtungspfeilen, Statusanzeigen, Warnhinweisen, Preistafeln oder ähnlichem, oder es können ästhetische Muster erzeugt werden.
Bei herkömmlichen beleuchteten Glasscheiben dieser Art besteht das Problem, dass sich ein Teil des Lichtes bis zur umlaufenden Seitenkante der Glasscheibe ausbreitet und dort ausgekoppelt wird. Es werden also nicht nur die lichtstreuenden Strukturen beleuchtet, sondern auch die Seitenkante. Dies ist einerseits störend, weil die Abstrahlung von Licht über die Seitenkante nicht erwünscht ist und für den Betrachter irritierend ist oder sogar dazu führen kann, dass die Glasscheibe gesetzlichen Anforderungen nicht mehr genügt, insbesondere im Bereich der Fahrzeugscheiben, wo eine Blendung des Fahrers oder anderer Verkehrsteilnehmer ausgeschlossen werden soll. Andererseits führt die Lichtauskopplung an der Seitenkante auch zu einem Verlust an Licht, welches dann nicht mehr für die eigentlich beabsichtigte Auskopplung an den lichtstreuenden Strukturen zur Verfügung steht. Die Intensität der Beleuchtung beziehungsweise der Wirkungsgrad wird also herabgesetzt.
In der unveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/EP2023/051960 wird vorgeschlagen, die Seitenkantenfläche mit einer reflektierenden Schicht zu versehen, welche das Licht zurück in die Glasscheibe reflektiert und dadurch eine Abstrahlung über die Seitenkantenfläche zu verhindern. Die reflektierende Schicht ist wiederum mit einem opaken Material abgedeckt, welches der Maskierung sowie dem mechanischen und chemischen Schutz der lichtreflektierenden Schicht dient.
Es besteht weiter Bedarf an beleuchteten Glasscheiben der eingangs genannten Art, bei denen die unerwünschte Abstrahlung von Licht über die Seitenkantenfläche verhindert oder zumindest reduziert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beleuchtetes Glaselement mit einer solchen verbesserten beleuchteten Glasscheibe bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein beleuchtetes Glaselement gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das beleuchtete Glaselement ist im Sinne der Erfindung ein scheiben- oder plattenartiger Gegenstand, der mindestens eine Glasscheibe umfasst und insbesondere strukturell aus mindestens einer Glasscheibe ausgebildet ist. Das Glaselement kann eine Einzelglasscheibe sein und dabei strukturell nur aus der besagten Glasscheibe bestehen. Das Glaselement kann alternativ eine Verbundscheibe oder Isolierverglasung sein, welche die besagte Glasscheibe enthält. Bei einer Verbundscheibe ist die Glasscheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht mit einer weiteren Scheibe verbunden. Bei einer Isolierverglasung ist die Glasscheibe über einen umlaufenden Abstandshalter im Randbereich mit einer weiteren Scheibe verbunden, wodurch ein typischerweise Inertgas-gefüllter oder evakuierter Scheibenzwischenraum ausgebildet wird. Das Glaselement kann als Fensterscheibe eingesetzt werden, beispielsweise als Fensterscheibe von Fahrzeugen, Gebäuden oder Innenräumen. Das Glaselement kann aber auch als Bestandteil von Möbeln oder elektrischen Geräten verwendet werden, beispielsweise als Türscheibe eines Schranks oder Regals oder als Scheibe einer Ofentür. Das Glaselement kann auch als solches als Einrichtungsgegenstand verwendet werden, beispielsweise als Anzeigetafel in Bars oder Diskotheken.
Das erfindungsgemäße beleuchtete Glaselement umfasst mindestens eine Glasscheibe. Die Glasscheibe weist eine erste Oberfläche (Hauptfläche) und eine zweite Oberfläche (Hauptfläche) auf, die typischerweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sind, sowie eine zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche verlaufende Seitenkantenfläche.
Das Glaselement beziehungsweise die Glasscheibe kann plan sein oder in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. In letzterem Fall ist typischerweise eine der Oberflächen konkav und die andere konvex gebogen. Die Seitenkantenfläche kann plan ausgebildet sein. Es ist jedoch üblich, die Seitenkantenfläche zu schleifen, um das von ihnen ausgehende Verletzungsrisiko zu minimieren. Die Seitenkantenfläche ist dann gekrümmt beziehungsweise abgerundet ausgebildet, insbesondere konvex gekrümmt beziehungsweise abgerundet.
Die Glasscheibe ist mit mindestens einer Lichtquelle ausgestattet, die geeignet ist, das von ihr abgestrahlte Licht derart in die Glasscheibe einzukoppeln, dass sich das Licht in der Glasscheibe zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche ausbreitet, insbesondere durch Totalreflexion an der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche. Wie bei gattungsgemäßen beleuchteten Glasscheiben üblich, ist die Glasscheibe mit mindestens einer lichtstreuenden Struktur versehen, die geeignet ist, das besagte Licht aus der Glasscheibe über ihre erste Oberfläche und/oder über ihre zweite Oberfläche auszukoppeln. Die lichtstreuende Struktur ist auf der ersten oder der zweiten Oberfläche angeordnet oder steht mit einer dieser Oberfläche in Kontakt. Trifft das sich in der Glasscheibe ausbreitende Licht auf die lichtstreuende Struktur, so wird es gestreut, wodurch die Totalreflexion verhindert wird, so dass das gestreute Licht aus der Glasscheibe ausgekoppelt wird und die Glasscheibe verlässt.
Erfindungsgemäß ist die Glasscheibe in einem umlaufenden Randbereich zumindest abschnittsweise mit einer Lichtfalle versehen ist, welche geeignet ist, die Abstrahlung des Lichts über die Seitenkantenfläche der Glasscheibe mindestens zu verringern oder sogar gänzlich zu verhindern. Anders ausgedrückt ist mindestens ein Abschnitt des umlaufenden Randbereichs der Scheibe mit der Lichtfalle versehen. Die Lichtfalle ist ausgebildet aus einer lichtstreuenden oder -beugenden Schicht auf der ersten Oberfläche der Glasscheibe und einem opaken Element auf der zweiten Oberfläche der Glasscheibe. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht und das opake Element können direkt auf der jeweiligen Oberfläche aufgebracht sein oder mit dieser in Kontakt stehen.
Bei herkömmlichen beleuchteten Glasscheiben trifft ein Teil des Lichts, welches sich in der Glasscheibe ausbreitet, auf die Seitenkantenfläche und wird dann über die Seitenkantenfläche aus der Glasscheibe ausgekoppelt. Das Licht wird also auch über die Seitenkantenfläche abgestrahlt, was nicht erwünscht ist. Dies wird beim erfindungsgemäßen Glaselement durch die im Randbereich angeordnete Lichtfalle verhindert oder zumindest verringert. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht auf der ersten Oberfläche der Glasscheibe unterbricht die Totalreflexion, wenn Lichtstrahlen auf sie treffen. Das an der besagten Schicht gestreute oder gebeugte Licht trifft auf das opake Element und wird durch dieses absorbiert. Die Lichtfall fängt das Licht also gleichsam ab, bevor es die Seitenkantenfläche der Glasscheibe erreicht. Zumindest ein Teil des Lichtes, welches ohne die Lichtfalle auf die Seitenkantenfläche treffen und über diese ausgekoppelt werden würde, wird durch die Lichtfalle daran gehindert und gleichsam geschluckt. Dadurch wird die Abstrahlung über die Seitenkantenfläche verhindert. Bei geeigneter Ausbildung des Glaselements ist es sogar möglich, das komplette Licht abzufangen, bevor es auf die Seitenkantenfläche trifft, und die Abstrahlung gänzlich verhindert. Das ist der große Vorteil der vorliegenden Erfindung.
Ist das erfindungsgemäße Glaselement eine Fensterscheibe (beispielsweise eines Fahrzeugs, eines Gebäudes, eines Innenraums, eines Möbelstücks oder eines Einrichtungsgegenstands), so ist es dafür vorgesehen, in eine Fensteröffnung eingesetzt zu werden und dort einen Innenraum von einer äußeren Umgebung abzutrennen. Die Glasscheibe weist dann eine außenseitige Oberfläche und eine innenraumseitige Oberfläche auf. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die erste Oberfläche der Glasscheibe (im Sinne der Erfindung diejenige Oberfläche mit der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht der Lichtfalle) kann die außenseitige Oberfläche der Glasscheibe sein, dann ist die zweite Oberfläche (im Sinne der Erfindung diejenige Oberfläche mit dem opaken Element der Lichtfalle) die innenraumseitige Oberfläche. Alternativ kann aber auch die erste Oberfläche der Glasscheibe die innenraumseitige Oberfläche sein und die zweite Oberfläche die außenseitige.
Die Glasscheibe ist mit einer Lichtquelle versehen, welche geeignet ist, Licht in die Glasscheibe einzukoppeln. Die Lichteinkopplung kann insbesondere über die Seitenkantenfläche der Glasscheibe, über die Kantenfläche einer Ausnehmung der Glasscheibe oder mithilfe eines Lichteinkopplungsmittels über eine der Oberflächen der Glasscheibe erfolgen. Das Licht wird in die Glasscheibe eingestrahlt und trifft auf eine der Oberflächen der Glasscheibe, welche Grenzflächen zu einem angrenzenden Medium darstellen. Die Glasscheibe weist typischerweise einen höheren Brechungsindex (beispielsweise Kalk-Natron-Glas: 1 ,52 bei eine Lichtwellenlänge von 589 nm) auf als die angrenzenden Medien (beispielsweise die umgebende Atmosphäre, insbesondere Luft: 1 ,00 bei eine Lichtwellenlänge von 589 nm). Da also ein Übergang von einem optische dichteren in ein optisch weniger dichtes Medium vorliegt, kann ein Grenzwinkel OCT der Totalreflexion bestimmt werden als aT = arcsin(— ), wobei ni der Brechungsindex der Glasscheibe und n2 der Brechungsindex der Umgebung ist. Der Grenzwinkel der Totalreflexion beträgt beispielsweise bei einem Übergang von Kalk- Natron-Glas zu Luft und einer Lichtwellenlänge von 589 nm OCT = 41 °.
Das Licht wird typischerweise durch die Lichtquelle über einen gewissen Winkelbereich in die Glasscheibe eingestrahlt. Die Lichtstrahlen treffen kann aus dem Innern der Glasscheibe auf eine Oberfläche der Glasscheibe. Ein Lichtstrahl trifft mit einem Einfallswinkel auf die besagte Oberfläche der Glasscheibe, welcher davon abhängt, mit welchem Winkel der Lichtstrahl eingestrahlt wurde. Es sind dabei zwei Situation zu unterscheiden:
Ist der Einfallswinkel kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so wird der Lichtstrahl an der Oberfläche gebrochen und tritt größtenteils in die Umgebung der Glasscheibe über. Diese Situation tritt insbesondere in der Nähe des Orts der Einkopplung auf. Nur ein geringer Teil wird an der Oberfläche reflektiert mit einem Ausfallswinkel, der dem Einfallswinkel entspricht, und trifft dann auf die gegenüberliegende Oberfläche, wo erneut ein Großteil der verbleibenden Lichtintensität gebrochen wird und die Glasscheibe verlässt. Dieses Licht geht also für die bestimmungsgemäße Verwendung, nämlich die Beleuchtung der Glasscheibe durch Auskopplung an den lichtstreuenden Strukturen, verloren. Die unerwünschte Abstrahlung in der Nähe des Orts der Einkopplung kann optional durch ein opakes Element verhindert werden, beispielsweise einen Abdeckdruck oder einen Aufkleber. Ist der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so wird der Lichtstrahl an der Oberfläche totalreflektiert mit einem Ausfallswinkel, der dem Einfallswinkel entspricht. Das Licht tritt nicht in die Umgebung über und breitet sich infolge wiederholter Totalreflexion im Wesentlichen verlustfrei in der Glasscheibe aus, wobei es gleichsam zwischen den beiden Oberflächen der Glasscheibe hin und her reflektiert wird. Diejenigen Anteile des Lichts, die dabei auf die lichtstreuende Struktur trifft, werden ausgekoppelt, worauf die bestimmungsgemäße Beleuchtung der Glasscheibe beruht. Anteile des Lichts, die nicht an der lichtstreuenden Struktur ausgekoppelt werden, gelangen in den Randbereich der Glasscheibe, wo sie über die Seitenkantenfläche ausgekoppelt werden oder durch die erfindungsgemäße Lichtfalle abgefangen werden.
Wie in der Strahlenoptik üblich wird mit Einfallswinkel derjenige Winkel bezeichnet, den der auf die Oberfläche einfallende Lichtstrahl zur Flächennormalen der Oberfläche am Ort des Auftreffens aufweist. Der Ausfallswinkel wird analog ebenfalls zur Flächennormalen bestimmt, ebenso wie der Grenzwinkel der Totalreflexion.
Die Glasscheibe kann gedanklich aufgeteilt werden in einem umlaufenden Randbereich, der an die umlaufende Seitenkantenfläche angrenzt, und einen vom Randbereich umgebenen Zentral be re ich. Die lichtstreuende Struktur ist im Zentralbereich angeordnet und die erfindungsgemäße Lichtfalle im Randbereich. Der Randbereich ist streifenartig entlang der Seitenkantenfläche beziehungsweise der Umrisslinie der Glasscheibe angeordnet, er kann auch als Randstreifen bezeichnet werden. Dabei kann diejenige Dimension des Randstreifens, die sich entlang der Seitenkantenfläche (beziehungsweise parallel zur Seitenkantenfläche) erstreckt, als Länge des Randbereichs bezeichnet werden und diejenige Dimension, die sich senkrecht zur Seitenkante erstreckt, als Breite des Randbereichs. Die Breite des Randbereichs entspricht dem Ausmaß, in dem sich der Randbereich ausgehend von der Seitenkantenfläche in Richtung des Zentralbereichs erstreckt. Der Randbereich weist beispielweise eine Breite von 10 cm auf oder auch von nur 7 cm oder 5 cm.
Die erfindungsgemäße Lichtfalle ist im Randbereich der Glasscheibe angeordnet. Sie muss den Randbereich aber nicht komplett bedecken. Die Bestandteile der Lichtfalle (lichtstreuendeAbeugende Schicht und opakes Element) müssen weder über die gesamte Länge noch über die gesamte Breite des Randbereichs erstrecken. Die Lichtfalle erstreckt sich streifenartig zumindest über einen Längenabschnitt des Randbereichs. Es existiert also mindestens ein Längenabschnitt des Randbereichs, entlang dessen die lichtstreuende/- beugende Schicht und das opake Element vorhanden sind, wobei sich die lichtstreuende/- beugende Schicht und das opake Element unabhängig voneinander über einen T eil der Breite (Breitenabschnitt) des Randbereichs oder über die gesamte Breite des Randbereichs erstrecken. Die lichtstreuendeAbeugende Schicht und das opake Element können dabei unabhängig voneinander direkt an die Seitenkantenfläche angrenzen oder von dieser beanstandet sein.
Die lichtstreuende oder -beugende Schicht und das opake Element sind im selben Längenabschnitt des Randbereichs angeordnet. Sie müssen aber nicht den gleichen Breitenabschnitt abdecken. Anders ausgedrückt müssen sie in Durchsichtsrichtung durch die Glasscheibe nicht in Deckung zueinander angeordnet sein, sondern können versetzt zueinander angeordnet sein (bezogen auf die Breitendimension des Randbereichs).
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Lichtfalle vollständig umlaufend im Randbereich ausgebildet ist, lediglich unterbrochen an etwaigen Stellen, die der Lichteinkopplung dienen. Dann wird die Abstrahlung über die gesamte Seitenkante verringert. Es ist aber auch denkbar, dass nur ein Abschnitt oder mehrere Abschnitte des Randbereichs mit der Lichtfalle versehen sind, während andere Abschnitte frei bleiben. Dies kann beispielsweise dann gewählt werden, wenn nur die Abstrahlung über einen Teil der Seitenkante verringert werden soll.
Die lichtstreuende oder -beugende Schicht ist insbesondere geeignet, das auf sie treffende Licht in Richtung des opaken Elements abzulenken. Das an der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht abgelenkte Licht wird (zumindest teilweise) mit einem Ausfallswinkel in die Glasscheibe zurückgeworfen, der kleiner ist als der Einfallswinkel, und trifft infolgedessen nicht auf die Seitenkantenfläche der Glasscheibe, sondern auf das opake Element und wird von diesem absorbiert. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht und das opake Element sind dazu geeignet zueinander positioniert. Die Breite und relative Anordnung von lichtstreuenderAbeugender Schicht und opakem Element hängt von der Ausgestaltung des Glaselements im konkreten Anwendungsfall ab. Sie sind unter anderem abhängig von der Dicke der Glasscheibe, der Wellenlänge des Lichts, dem Material von Glasscheibe und Umgebung sowie der Ausgestaltung und dem Brechungsindex der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht ist streifenartig ausgebildet und erstreckt sich entlang (eines Abschnitts) der Seitenkante der ersten Oberfläche, insbesondere parallel zur Seitenkante. Anders ausgedrückt erstreckt sich die lichtstreuende oder -beugende Schicht streifenartig entlang mindestens eines Abschnitts der Seitenkantenfläche der Glasscheibe. Analog zum Randbereich kann diejenige Dimension der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht, die sich entlang der Seitenkante erstreckt, als Länge der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht bezeichnet werden und diejenige Dimension, die sich senkrecht zur Seitenkante erstreckt, als Breite. Die Breite der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht ist bevorzugt konstant. Die streifenartige lichtstreuende oder -beugende Schicht weist ihrerseits zwei Seitenkanten auf, die sich entlang der Längendimension erstrecken und die Breitendimension begrenzen. Eine dieser Seitenkanten ist der Seitenkante der ersten Oberfläche zugewandt und die andere Seitenkante von der Seitenkante der ersten Oberfläche abgewandt.
Die Breite der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht beträgt bevorzugt von 10 mm bis 65 mm, besonders bevorzugt von 30 mm bis 50 mm. Die Seitenkante der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht, die der Seitenkante der ersten Oberfläche zugewandt ist, weist bevorzugt einen Abstand von 0 mm bis 35 mm von der Seitenkante der ersten Oberfläche auf, besonders bevorzugt von 5 mm bis 20 mm oder von 10 mm bis 20 mm. Dieser Abstand kann auch als Abstand der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht von der Seitenkantenfläche bezeichnet werden. Bei einem Abstand von 0 mm grenzt die lichtstreuende oder -beugende Schicht direkt an die Seitenkante der ersten Oberfläche an. Bei einem Abstand von größer 0 mm ist die lichtstreuende oder -beugende Schicht von der Seitenkante der ersten Oberfläche beabstandet, so dass ein Bereich der ersten Oberfläche zwischen der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht und der Seitenkante der Glasscheibe vorhanden ist, welcher nicht mit der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht belegt ist. Die Seitenkante der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht, die von der Seitenkante der ersten Oberfläche abgewandt ist, weist bevorzugt einen Abstand von 10 mm bis 100 mm von der Seitenkante der ersten Oberfläche auf, besonders bevorzugt von 35 mm bis 70 mm.
Die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht steht direkt mit der ersten Oberfläche der Glasscheibe in Kontakt, um ihre Wirkung zu entfalten. Sie kann direkt auf der ersten Oberfläche aufgebracht sein. Ist das Glaselement eine Verbundscheibe, bei der die erste Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, so kann sie auch auf derjenigen Oberfläche der thermoplastischen Zwischenschicht aufgebracht sein, die der ersten Oberfläche der Glasscheibe zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht. Alternativ kann sie zwischen die erste Oberfläche der Glasscheibe und die Zwischenschicht eingelegt sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht als optisches Gitter ausbildet. Optische Gitter sind periodische Strukturen zur Beugung von Licht (Beugungsgitter). Sie weisen parallele, linienartige Strukturen auf, durch die eine Mehrzahl von Spalten ausgebildet werden. Gitter wirken durch Beugung von Licht: das Licht der einzelnen Spalte interferiert und bildet ein Interferenzmuster. Das Licht wirkt dadurch abgelenkt, wobei das Maß der Ablenkung von der Wellenlänge des Lichts und der Gitterkonstante abhängt. Die Gitterkonstante ist die Periode des Gitters, also der Abstand benachbarter linienartiger Strukturen. Die Gitterkonstante und die geometrische Anordnung des optischen Gitters und des opaken Elements werden unter Berücksichtigung der Wellenlänge der Lichtquelle geeignet aufeinander abgestimmt, so dass ein möglichst großer Anteil des am Gitter gebeugten Lichts auf das opake Element trifft. Das optische Gitter ist insbesondere ein Reflexionsgitter. Bei Reflexionsgittern entstehen Beugungseffekte durch Reflexion an einer entsprechend präparierten, spiegelnden Schicht. Die linienartigen Strukturen können dabei beispielsweise durch Ätzen, durch Ritzen oder durch Belichtung in ein geeignetes (spiegelndes) Substrat eingebracht sein. Das optische Gitter wird bevorzugt als fertiges Bauteil bereitgestellt und an der ersten Oberfläche befestigt. Optische Gitter sind kommerziell erhältlich und können zugekauft werden. Das optische Gitter kann beispielsweise an der ersten Oberfläche angeklebt werden. Im Falle einer Verbundscheibe, bei der die erste Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, kann das optische Gitter zwischen die erste Oberfläche der Glasscheibe und der thermoplastischen Schicht eingelegt werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die erste Oberfläche mit einer geeigneten (spiegelnden) Beschichtung zu versehen und in dieser das optische Gitter auszubilden. Die Beschichtung kann beispielsweise eine dielektrische Schichtenfolge oder eine Schichtenfolge mit metallhaltigen Schichten sein, die Ausbildung des Gitters kann beispielsweise durch Laserstrukturierung der Beschichtung erfolgen.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht als Aufdruck ausbildet. Der Aufdruck kann direkt auf der ersten Oberfläche der Glasscheibe aufgedruckt sein. Im Falle einer Verbundscheibe, bei der die erste Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, kann der Aufdruck alternativ auf derjenigen Oberfläche der thermoplastischen Schicht aufgedruckt sein, welche der ersten Oberfläche der Glasscheibe zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht.
Der Aufdruck wirkt insbesondere als lichtstreuende Struktur. Dies kann auf beliebige Art und Weise realisiert werden, beispielsweise durch lichtstreuende Zusätze in der Druckpaste. Geeignete lichtstreuende Zusätze sind beispielsweise Glasfritten, welche optional in die erste Oberfläche der Glasscheibe eingebrannt werden können. Es können auch Glaskugeln oder sonstige Partikel im Mikrometerbereich als lichtstreuende Zusätze verwendet werden.
Die Farbe des Aufdrucks ist unerheblich. Der Druckpaste können daher optional beliebige Pigmente oder Farbstoffe zugesetzt werden.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht als Mikroprismenfilm ausbildet. Ein Mikroprismenfilm umfasst ein Substrat (insbesondere ein flexibles Substrat beispielsweise in Form einer Kunststofffolie) mit einer flächigen Anordnung einer Mehrzahl von Prismen mit Abmessungen im Mikrometerbereich. Die Mikroprismen wirken insbesondere als Reflexionsprismen und werfen das auf sie treffende Licht mit einem Ausfallswinkel zurück, welche vom Einfallswinkel abweicht, insbesondere kleiner ist als der Einfallswinkel, so dass das Licht auf das opake Element gelenkt wird. Aufgrund der Abmessungen im Mikrometerbereich treten an den Prismen außerdem Beugung und Brechung auf, so dass der Mikroprismenfilm als lichtstreuende oder -beugende Schicht aufgefasst werden kann. Der Mikroprismenfilm wird bevorzugt als fertiges Bauteil bereitgestellt und an der ersten Oberfläche befestigt. Mikroprismenfilme sind kommerziell erhältlich und können zugekauft werden. Der Mikroprismenfilm kann beispielsweise an der ersten Oberfläche angeklebt werden. Im Falle einer Verbundscheibe, bei der die erste Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, kann der Mikroprismenfilm zwischen die erste Oberfläche der Glasscheibe und der thermoplastischen Schicht eingelegt werden.
Die Kantenlänge der einzelnen Mikroprismen beträgt bevorzugt von 10 pm bis 250 pm, besonders bevorzugt von 20 pm bis 100 pm, beispielsweise etwa 30 pm, 50 pm oder 70 pm. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mikroprismenfilm mit einer lichtreflektierenden Beschichtung versehen, beispielsweise einer Silberbeschichtung oder einer dielektrischen Schichtenfolge. Die Beschichtung ist auf der von der Glasscheibe abgewandten Oberfläche des Mikroprismenfilms aufgebracht, um die Reflexionswirkung zu steigern. Statt eines flexiblen Mikroprismenfilms kann auch eine starre Kunststoffplatte mit einer flächigen Anordnung von Mikroprismen verwendet werden.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht als strukturierte Beschichtung ausbildet. Die strukturierte Beschichtung ist bevorzugt eine mikroperforierte dielektrische Dünnschicht-Beschichtung. Besonders bevorzugt ist dabei eine SiC>2-Beschichtung. Die Beschichtung weist bevorzugt eine Schichtdicke von weniger als 1 pm auf, besonders bevorzugt von 50 nm bis 500 nm. Unter einer Mikro perforation werden (insbesondere periodische) Unterbrechungen der Beschichtung mit Abmessungen im Nanometer- oder Mikrometerbereich verstanden, die beispielsweise durch Laserbearbeitung in die Beschichtung eingebracht werden. Die lichtstreuende beziehungsweise -beugende Wirkung einer solchen Beschichtung beruht insbesondere auf lokalen Unterschieden des Brechungsindex. Die Beschichtung kann direkt auf der ersten Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht sein, beispielsweise durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung. Im Falle einer Verbundscheibe, bei der die erste Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, kann die Beschichtung alternativ auf derjenigen Oberfläche der thermoplastischen Zwischenschicht aufgebracht sein, die der Glasscheibe zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht. Alternativ kann die Beschichtung auf einer Trägerfolie, beispielsweise einer PET-Folie, vorgefertigt bereitgestellt werden und zwischen die erste Oberfläche der Glasscheibe und der Zwischenschicht eingelegt werden.
Das opake Element ist insbesondere geeignet, das an der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht abgelenkte Licht (zumindest teilweise) zu absorbieren. Das opake Element ist ebenfalls streifenartig ausgebildet und erstreckt sich entlang (eines Bereichs) der Seitenkante der zweiten Oberfläche, insbesondere parallel zur Seitenkante. Anders ausgedrückt erstreckt sich das opake Element streifenartig entlang mindestens eines Abschnitts der Seitenkantenfläche der Glasscheibe. Analog zum Randbereich und der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht kann diejenige Dimension des opaken Elements, die sich entlang der Seitenkante erstreckt, als Länge des opaken Elements bezeichnet werden und diejenige Dimension, die sich senkrecht zur Seitenkante erstreckt, als Breite. Die Breite des opaken Elements ist bevorzugt konstant. Das streifenartige opake Element weist seinerseits zwei Seitenkanten auf, die sich entlang der Längendimension erstrecken und die Breitendimension begrenzen. Eine dieser Seitenkanten ist der Seitenkante der zweiten Oberfläche zugewandt und die andere Seitenkante von der Seitenkante der zweiten Oberfläche abgewandt. Das opake Element ist bevorzugt mindestens im gleichen Längenabschnitt des Randbereichs angeordnet wie die lichtstreuende oder -beugende Schicht. Damit ist gemeint, dass das opake Element mindestens die gleiche Länge aufweist wie die lichtstreuende oder -beugende Schicht und derart angeordnet ist, dass das opake Element die lichtstreuende oder -beugende Schicht vollständig überlappt. Das opake Element kann dabei die gleiche Länge aufweisen wie die lichtstreuende oder -beugende Schicht und im gleichen Längenabschnitt des Randbereichs angeordnet sein, wobei sich das opake Element und die lichtstreuende- oder beugende Schicht vollständig entlang des besagten Längenabschnitts erstrecken. Das opake Element kann aber auch bezogen auf die Längendimension einseitig oder beidseitig über die lichtstreuende oder -beugende Schicht hinaus erstrecken. In beiden Fällen kann das an der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht abgelenkte Licht wirksam vom opaken Element absorbiert werden.
Die Seitenkante des opaken Elements, die der Seitenkante der zweiten Oberfläche zugewandt ist, weist besonders bevorzugt einen Abstand von 0 mm von der Seitenkante der zweiten Oberfläche auf, grenzt also bevorzugt direkt an die Seitenkante der zweiten Oberfläche beziehungsweise an die Seitenkantenfläche an. Das opake Element kann aber auch von der Seitenkante der zweiten Oberfläche beabstandet sein, vorzugsweise um höchstens 20 mm, so dass der Abstand der Seitenkante des opaken Elements, die der Seitenkante der zweiten Oberfläche zugewandt ist, zur Seitenkante der zweiten Oberfläche bevorzugt von 0 mm bis 20 mm beträgt. Dieser Abstand kann auch als Abstand des opaken Elements von der Seitenkantenfläche bezeichnet werden. Die erforderliche Breite des opaken Elements richtet sich insbesondere nach der lichtablenkenden Wirkung der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht. Typischerweise kann die Seitenkante des opaken Elements, die von der Seitenkante der zweiten Oberfläche abgewandt ist, einen Abstand zur Seitenkante der zweiten Oberfläche aufweisen, der geringer ist als der Abstand der Seitenkante der lichtstreuenden oder -beugenden Schichten, die von der Seitenkante der ersten Oberfläche abgewandt ist, von der Seitenkante der ersten Oberfläche. Das opake Element erstreckt sich dabei weniger weit in Richtung des Zentralbereichs der Glasscheibe als die lichtstreuende oder -beugende Schicht, was typischerweise ausreichend ist, die das Licht an der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht in Richtung der Seitenkantenfläche abgelenkt wird, mit einem Ausfallswinkel der zwar kleiner ist als der Einfallswinkel, aber immer noch größer Null. Das opake Element kann sich aber auch ebenso weit oder sogar weiter in Richtung des Zentralbereichs erstrecken als die lichtstreuende Schicht, so dass die Seitenkante des opaken Elements, die von der Seitenkante der zweiten Oberfläche abgewandt ist, einen Abstand von der Seitenkante der zweiten Oberfläche aufweist, der gleich oder sogar größer ist als der Abstand der Seitenkante der lichtstreuenden oder -beugenden Schichten, die von der Seitenkante der ersten Oberfläche abgewandt ist, von der Seitenkante der ersten Oberfläche.
In typischen Anwendungen beträgt der Abstand der Seitenkante des opaken Elements, die von der Seitenkante der zweiten Oberfläche abgewandt ist, zur Seitenkante der zweiten Oberfläche von 20 mm bis 100 mm. Die Breite des opaken Elements beträgt beispielsweise von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt von 20 mm bis 70 mm.
Das opake Element ist bevorzugt direkt an der zweiten Oberfläche der Glasscheibe angebracht. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das opake Element als Aufdruck auf der zweiten Oberfläche der Glasscheibe ausgebildet. Dabei wird eine Druckpaste, die ein Pigment oder einen Farbstoff enthält, durch ein beliebiges Druckverfahren auf die zweite Oberfläche aufgebracht, beispielsweise durch Siebdruck oder Tampondruck. Das Pigment oder der Farbstoff bewirken die Opazität des opaken Elements und sind in ausreichendem Maße vorhanden, so dass das opake Element hinsichtlich der an der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht abgelenkte Licht der Lichtquelle nicht transparent ist, sondern das besagte Licht absorbiert. Die Farbe des opaken Elements ist unerheblich. Eine schwarze Farbe kann aus ästhetischen Gründen bevorzugt sein, grundsätzlich kann das opake Element aber jede beliebige Farbe aufweisen.
Die Druckpaste kann nach dem Aufdrucken getrocknet werden und rein adhäsiv an der Glasscheibe anhaften. Es kann aber auch ein Emaille-artiger Aufdruck verwendet werden, wie er als sogenannter Abdeckdruck bei Fahrzeugscheiben üblich ist. Dabei enthält die Druckpaste Glasfritten, die nach dem Aufdrucken in die Glasoberfläche eingebrannt werden, wodurch eine besonders stabile Verbindung mit der Glasoberfläche bereitgestellt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das opake Element als opakes Bauteil aus Gummi oder Kunststoff ausgebildet, welches an der zweiten Oberfläche der Glasscheibe abgebracht ist, beispielsweise angeklebt ist. Das opake Bauteil kann folienartig flexibel, elastisch oder auch starr sein.
Grundsätzlich sind auch opake Beschichtungen als opakes Element denkbar, die beispielsweise mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung auf der zweiten Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht werden. Im Falle einer Verbundscheibe, bei der die zweite Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt ist, kann das opake Element auch auf derjenigen Oberfläche der thermoplastischen Zwischenschicht ausgebildet sein, die der Glasscheibe zugewandt ist und mit dieser in Kontakt steht (beispielsweise als opaker Aufdruck) oder zwischen die Zwischenschicht und die zweite Oberfläche der Glasscheibe eingelegt werden (beispielsweise als opakes Bauteil aus Gummi oder Kunststoff).
Die Lichtquelle sendet im Betrieb sichtbares Licht aus, also elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im Bereich von 380 nm bis 780 nm. Die Lichtquelle kann eine oder mehrere Emissionsbanden aufweisen, welche im sichtbaren Spektralbereich angeordnet ist beziehungsweise sind und einen Teil davon abdeckt beziehungsweise abdecken. Die Lichtquelle kann aber auch eine breite Emissionsbande aufweisen, die den gesamten sichtbaren Spektral be re ich abdeckt. Die Emissionsbande(n) - und damit die Farbe des abgestrahlten Lichts - kann beziehungsweise können den Anforderungen im konkreten Anwendungsfall entsprechend frei gewählt werden.
Die Glasscheibe kann eine einzelne Lichtquelle enthalten oder auch mehrere Lichtquellen, deren Licht an unterschiedlichen Stellen in die Glasscheibe eingekoppelt wird. Das Licht der Lichtquelle kann direkt oder über ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, in die Glasscheibe eingekoppelt werden.
Die Lichtquelle ist bevorzugt eine Leuchtdiode (LED, light-emitting diode). Das elektrolumineszente Material der Leuchtdiode kann beispielsweise ein anorganischer Halbleiter oder ein organischer Halbleiter sein. In letztem Fall spricht man auch von einer organischen Leuchtdiode (OLED, organic light emitting diode).
Das Einkoppeln des Lichts der Lichtquelle in die Glasscheibe kann auf unterschiedliche Arten erfolgen, wobei insbesondere drei Ausgestaltungen bevorzugt sind.
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die Lichtquelle einer Ausnehmung der Glasscheibe zugeordnet. Die Glasscheibe weist also eine Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung ist bevorzugt ein Loch, also eine Durchführung, welche sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der Glasscheibe erstreckt. Die Ausnehmung kann aber alternativ auch eine Vertiefung nach Art einer Sackbohrung sein (sackartige Vertiefung), welche sich ausgehend von der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche in die Glasscheibe hinein erstreckt, ohne jedoch die gegenüberliegende Hauptfläche zu erreichen, wodurch sich eine Durchführung ergeben würde. Die Sackbohrung erstreckt sich bevorzugt ausgehen von einer Oberfläche in die Glasscheibe hinein, welche eine exponierte Oberfläche des erfindungsgemäßen Glaselements bildet. Die Lichtquelle kann dann nachträglich eingesetzt werden und im Falle eines Defekts einfach ausgetauscht werden. Im Falle einer Verbundscheibe ist diejenige Oberfläche der Glasscheibe die exponierte Oberfläche, die von der Zwischenschicht abgewandt ist. Die Ausnehmung kann beispielsweise durch mechanisches Bohren oder durch Laserbearbeitung in der Glasscheibe erzeugt werden. Die Ausnehmung ist bevorzugt rund ausgebildet, kann aber grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen, beispielweise auch eine polygonale Form. Damit ist die Grundfläche der Ausnehmung gemeint in der Ebene der mindestens einen Oberfläche der Glasscheibe, über welche die Ausnehmung in die Glasscheibe eingebracht ist. Die Ausnehmung hat insgesamt die Form eines Zylinders, bevorzugt senkrechten Zylinders. Der Zylinder ist bevorzugt ein Kreiszylinder (kreisrunde Grundfläche), kann aber auch beliebige andere Grundflächen aufweisen, beispielsweise eine elliptische Grundfläche (elliptischer Zylinder) oder eine polygonale Grundfläche (Prisma).
Die Ausnehmung, sei es als Durchführung oder als Vertiefung, wird durch eine umlaufende Kantenfläche begrenzt, welche sich zwischen den Hauptflächen der Glasscheibe erstreckt. Im Falle der Durchführung ist dies die einzige Begrenzungsfläche der Ausnehmung. Im Fall der sackartigen Vertiefung ist eine weitere Begrenzungsfläche vorhanden, welche derjenige Hauptfläche der Glasscheibe zugewandt ist, bis zu der sich die Vertiefung nicht erstreckt, und welche gleichsam den Boden der Sackbohrung bildet. Umfasst das Glaselement mehrere Lichtquellen, so ist für jede Lichtquelle bevorzugt eine eigene Ausnehmung vorgesehen. Es können aber auch mehrere Lichtquellen, beispielsweise mit unterschiedlicher Emissionsfarbe, in der gleichen Ausnehmung angeordnet sein.
Die Lichtquelle ist in dieser Ausgestaltung der besagten Kantenfläche der Ausnehmung zugeordnet und dazu geeignet, Licht über diese Kantenfläche in die Glasscheibe einzukoppeln. Die Lichtquelle selbst kann dazu in der Ausnehmung angeordnet sein, so dass sie sich in der durch die Glasscheibe definierten Ebene befindet und das abgestrahlte Licht direkt auf die Kantenfläche trifft. Die Lichtquelle kann dazu beispielsweise in die Ausnehmung geklemmt oder an der Kantenfläche angeklebt sein. Es ist auch denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse oder einer Halterung befindet und dort fixiert ist, wobei das Gehäuse oder die Halterung in die Ausnehmung eingesetzt werden, bevorzugt passgenau. Es ist aber alternativ auch möglich, dass die Lichtquelle die Kantenfläche nicht direkt bestrahlt, sondern die Strahlung dazu zunächst umgelenkt wird. So ist es denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse befindet, wobei ein Teil des Gehäuses in die Ausnehmung eingesetzt ist, während sich ein anderer Teil des Gehäuses außerhalb der Ausnehmung befindet. Die Lichtquelle ist in dem Teil des Gehäuses außerhalb der Ausnehmung positioniert und das Licht wird durch spiegelnde Flächen oder Wellenleiter im Gehäuse derart umgelenkt, dass es die Kantenfläche der Ausnehmung bestrahlt. Das besagte Gehäuse ist bevorzugt an einer exponierten Oberfläche der Glasscheibe befestigt und erstreckt sich von dort aus in die Ausnehmung.
In dieser Ausgestaltung ist die Lichtfalle, also die lichtstreuende oder- beugende Schicht und das opake Element, besonders bevorzugt vollständig umlaufend im Randbereich ausgebildet. Das bedeutet, dass die lichtstreuende oder- beugende Schicht und das opake Element sich jeweils entlang der gesamten Länge des Randbereichs erstrecken und jeweils rahmenartig ohne Unterbrechung ausgebildet sind. Es existiert also kein Längenabschnitt des Randbereichs, der nicht mit der lichtstreuenden oder- beugenden Schicht und dem opaken Element versehen sind. Dadurch wird die Abstrahlung von Licht über die gesamte Seitenkante verringert oder verhindert, was besonders vorteilhaft ist.
In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist die Lichtquelle einer der beiden Oberflächen der Glasscheibe zugeordnet. Die Lichtquelle ist auf einer der Oberflächen angeordnet und strahlt Licht über diese Oberfläche in die Glasscheibe ein. Auf der anderen Oberfläche ist der Lichtquelle gegenüberliegend ein Lichteinkopplungsmittel angeordnet, welches geeignet ist, das durch die Glasscheibe hindurch auf das Lichteinkopplungsmittel treffende Licht über die besagte andere Oberfläche (also die Oberfläche, auf der das Lichteinkopplungsmittel angeordnet ist) in die Glasscheibe einzukoppeln. Das Lichteinkopplungsmittel kann beispielsweise als Mikroprismenfilm, als strukturierte Kunststofffolie oder als Kunststoffplatte mit einer flächigen Anordnung von Mikroprismen ausgebildet sein. Das Lichteinkopplungsmittel reflektiert das Licht zurück in die Glasscheibe, aber mit einem veränderten Winkel, der von 0° zur Flächennormalen abweicht. Das Licht wird an der Oberfläche der Glasscheibe gebrochen und zumindest ein Teil des resultierenden Lichts in der Glasscheibe trifft mit einem Einfallswinkel auf die gegenüberliegende Oberfläche, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, wodurch das Licht in die Glasscheibe eingekoppelt wird. Die Lichtquelle ist bevorzugt an einer exponierten Oberfläche der Glasscheibe beziehungsweise des Glaselements angeordnet, so dass sie nachträglich angebracht und im Falle eines Defekts einfach ausgetauscht werden kann.
Auch in dieser Ausgestaltung ist die Lichtfalle, also die lichtstreuende oder- beugende Schicht und das opake Element, besonders bevorzugt vollständig umlaufend im Randbereich ausgebildet. Dadurch wird die Abstrahlung von Licht über die gesamte Seitenkante verringert oder verhindert, was besonders vorteilhaft ist.
In einer dritten bevorzugten Ausgestaltung ist die Lichtquelle der Seitenkantenfläche der Glasscheibe zugeordnet und dazu geeignet, Licht über die Seitenkantenfläche in die Glasscheibe einzukoppeln. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht kann dabei direkt auf die Seitenkantenfläche treffen. Die Lichtquelle kann dabei seitlich der Innenscheibe in der durch die Glasscheibe definierten Ebene befinden. Dazu kann die Lichtquelle direkt an der Seitenkantenfläche befestigt sein, beispielsweise angeklebt oder angeklemmt sein. Alternativ kann sich die Lichtquelle auch in einem Gehäuse oder einer Halterung befinden und dort fixiert sein, wobei das Gehäuse oder die Halterung derart an der Glasscheibe befestigt ist, beispielsweise angeklebt oder angeklemmt, dass die Lichtquelle die Seitenkantenfläche bestrahlt. Es ist aber auch möglich, dass die Lichtquelle die Seitenkantenfläche nicht direkt bestrahlt, sondern die Strahlung dazu zunächst umgelenkt wird. So ist es denkbar, dass sich die Lichtquelle in einem Gehäuse befindet, welches spiegelnde Flächen oder Wellenleiter beinhaltet, durch welche der Strahlengang des Lichts gestaltet wird. Dieses Gehäuse ist derart an der Glasscheibe befestigt, dass der Strahlengang das Licht der Seitenkantenfläche der Glasscheibe zuführt. Die Lichtquelle selbst muss sich dann nicht seitlich der Glasscheibe in der durch die Glasscheibe definierten Ebene befinden, sondern kann beispielsweise in Durchsichtsrichtung vor oder hinter der Glasscheibe angeordnet sein. Das besagte Gehäuse ist bevorzugt an einer exponierten Oberfläche der Glasscheibe befestigt und erstreckt sich von dort aus zur Seitenkantenfläche der Glasscheibe.
In dieser Ausgestaltung ist die Lichtfalle, also die lichtstreuende oder- beugende Schicht und das opake Element, besonders bevorzugt umlaufend im Randbereich ausgebildet und ist lediglich an der Stelle oder an den Stellen unterbrochen, an der beziehungsweise an denen das Licht der Lichtquelle(n) in die Glasscheibe eingekoppelt wird. Jeder Lichtquelle ist also ein Längenabschnitt des Randbereichs der Glasscheibe zugeordnet, über den das Licht eingekoppelt wird. In diesen Längenabschnitten sind die lichtstreuende oder- beugende Schicht und das opake Element nicht vorhanden. Alle anderen Längenabschnitte des Randbereichs sind entlang ihrer gesamten Länge mit der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht und dem opaken Element versehen. Dadurch wird die Abstrahlung von Licht über die gesamte Seitenkante verringert oder verhindert, weil es entweder durch die Lichtfalle oder die Lichtquelle an der Ausstrahlung über die Seitenkante gehindert wird.
Es ist auch eine Kombination der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen denkbar, wobei mehrere Lichtquellen vorhanden sind, deren Licht auf unterschiedliche Weise in die Glasscheibe eingekoppelt wird.
Erfolgt die Einkopplung des Lichts der Lichtquelle über die Seitenkantenfläche der Glasscheibe oder über die Kantenfläche einer Ausnehmung der Glasscheibe, so ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eine Zentralblende zwischen der Lichtquelle und der Seitenkantenfläche beziehungsweise der Kantenfläche der Ausnehmung angeordnet. Eine Zentralblende ist eine Blende, welche einen mittleren Bereich des Strahlkegels der Lichtquelle blockt, so dass ein mittlerer Bereich der Seitenkantenfläche beziehungsweise Kantenfläche nicht mit Licht bestrahlt wird. Die Seitenkantenfläche beziehungsweise Kantenfläche kann dann in drei Bereiche aufgeteilt werden, wobei zwei Bereiche (randständige Bereiche) an jeweils eine Oberfläche der Glasscheibe angrenzen und der dritte Bereich (der besagte mittlere Bereich) zwischen den beiden anderen Abschnitten angeordnet ist. Die Einkopplung des Lichts erfolgt über mindestens einen der randständigen Bereiche, bevorzugt über beide.
Der Strahlkegel der Lichtquelle kann in drei Winkelgruppen aufgeteilt werden: eine erste Winkelgruppe, in der das Licht derart in die Glasscheibe eingekoppelt wird, dass es mit einem Einfallswinkel kleiner dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Oberflächen der Glasscheibe trifft, so dass es nicht der Totalreflexion unterliegt und über die Oberflächen verloren geht; eine zweite Winkelgruppe, in der das Licht derart in die Glasscheibe eingekoppelt wird, dass es mit einem Einfallswinkel größer dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Oberfläche der Glasscheibe trifft und sich folglich durch Totalreflexion in der Glasscheibe ausbreitet, wobei der Einfallswinkel aber hinreichend klein ist, damit das Licht auf die lichtstreuende oder -beugende Schicht trifft, bevor es die Seitenkantenfläche der Glasscheibe erreicht; auf diese Winkelgruppe wirkt die Strahlfalle und verhindert oder vermindert die Abstrahlung über die Seitenkantenfläche; eine dritte Winkelgruppe, in der das Licht derart in die Glasscheibe eingekoppelt wird, dass es a) die Glasscheibe durchläuft und an der gegenüberliegenden Seitenkantenfläche wieder austritt, ohne auf eine Oberfläche der Glasscheibe getroffen zu sein, oder b) mit einem Einfallswinkel größer dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Oberfläche der Glasscheibe trifft, der aber dermaßen groß ist, dass das Licht nach wenigen Totalreflexionen zur gegenüberliegenden Seitenkantenfläche gelangt, ohne dabei auf die lichtstreuende oder -beugende Schicht zu treffen (die lichtstreuende oder -beugende Schicht wird gleichsam übersprungen); auf diese Winkelgruppe kann die Strahlfalle nicht wirken.
Die Zentralblende ist bevorzugt so bemessen, dass das Licht der dritten Winkelgruppe teilweise oder vollständig geblockt wird. Dadurch kann die Lichtabstrahlung über die Seitenkantenfläche der Glasscheibe weiter reduziert werden.
Die Glasscheibe ist außerdem mit einer lichtstreuenden Struktur versehen, die geeignet ist, das eingekoppelte Licht über die erste und/oder die zweite Oberfläche aus der Glasscheibe auszukoppeln. Die lichtstreuende Struktur hat dazu direkten Kontakt mit einer der Oberflächen, so dass das sich in der Glasscheibe ausbreitende Licht auf sie trifft. Durch die lichtstreuenden Eigenschaften der lichtstreuenden Struktur wird die Totalreflexion unterbunden. Die lichtstreuende Struktur stellt gleichsam ein Streuzentrum dar, an dem das Licht gestreut wird und daher nicht totalreflektiert wird. Da die Streuung grundsätzlich ungerichtet ist, verlässt zumindest ein Teil des gestreuten Lichtes die Glasscheibe. Dadurch kann eine Beleuchtung realisiert werden oder es können Informationen dargestellt werden.
Die von der lichtstreuenden Struktur belegte Fläche der Glasscheibe erscheint dem Betrachter als leuchtende Fläche. Dies kann genutzt werden beispielsweise zur Beleuchtung (beispielsweise eines Innenraums) oder zur Realisierung einer Anzeige zur Darstellung von Informationen oder zur Erzeugung ästhetischer leuchtender Flächen oder Muster. Die leuchtende Struktur kann in einem einzelnen zusammenhängenden Bereich der Glasscheibe vorhanden sein oder auch in mehreren voneinander separierten Bereichen. Durch die lichtstreuende Struktur sind beliebige Formen oder Muster realisierbar. Die lichtstreuende Struktur ist insbesondere im Zentralbereich der Glasscheibe angeordnet, der vom Randbereich mit der Lichtfalle umgeben wird. Die lichtstreuende Struktur kann direkt auf der ersten oder der zweiten Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht oder dort ausgebildet sein. Alternativ kann die lichtstreuende Struktur beispielsweise auf einer Trägerfolie bereitgestellt werden, welche an der ersten oder der zweiten Oberfläche befestigt ist, beispielsweise durch Kleben. Ist das erfindungsgemäße Glaselement eine Verbundscheibe, so kann die lichtstreuende Struktur auf der mit der Glasscheibe in Kontakt stehenden Oberfläche der thermoplastischen Zwischenschicht aufgebracht sein. Alternativ kann die lichtstreuende Struktur (beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie) zwischen die Glasscheibe und der Zwischenschicht eingelegt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die lichtstreuende Struktur als Aufdruck ausgebildet, insbesondere aus Aufdruck auf einer der Oberflächen der Glasscheibe oder - im Falle einer Verbundscheibe - auf der der Glasscheibe zugewandten Oberfläche der Zwischenschicht. Ein Aufdruck auf der Glasscheibe ist bevorzugt als lichtstreuende Emaille ausgebildet. Diese Emaille kann beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgedruckt werden. Sie enthält bevorzugt Glasfritten, welche in die Oberfläche der Glasscheibe eingebrannt werden, wodurch eine aufgeraute und daher lichtstreuende Fläche entsteht. Ein Aufdruck auf der Zwischenschicht kann dadurch realisiert wird, dass eine Oberfläche einer thermoplastischen Folie mit einer lichtstreuenden Druckpaste bedruckt wird, beispielsweise im Siebdruckverfahren. Die Folie wird bei der Herstellung der Verbundscheibe zwischen Außen- und Innenscheibe eingelegt, um die Zwischenschicht auszubilden, wobei die bedruckte Oberfläche der Glasscheibe zugewandt wird, insbesondere mit direktem Kontakt zur Glasscheibe. Die lichtstreuende Struktur ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung transparent, so dass sie die Durchsicht durch die Glasscheibe nicht wesentlich einschränkt. Der Aufdruck (die Emaille beziehungsweise Druckpaste) enthält daher bevorzugt kein Pigment. Aber es sind auch opake oder semitransparente lichtstreuende Strukturen mit Pigmenten denkbar, beispielsweise weiße Strukturen.
Lichtstreuende Strukturen können aber auch durch Aufrauhung der betreffenden Oberfläche der Glasscheibe beziehungsweise der Zwischenschicht ausgebildet werden. Diese Aufrauhung kann mechanisch erfolgen (beispielsweise durch Schleiftechniken) oder auch durch Laserbearbeitung. Die Laserbearbeitung hat insbesondere im Falle einer Verbundscheibe den Vorteil, dass die lichtstreuende Struktur auch in die fertig laminierte Verbundscheibe eingebracht werden kann, selbst dann, wenn sie sich im Innern der Verbundscheibe befinden soll, da die Laserstrahlung auch auf eine Ebene im Innern der Verbundscheibe fokussiert werden kann, beispielsweise durch die transparente Glasscheibe hindurch. Mit der Laserbearbeitung ist es außerdem möglich, die lichtstreuende Struktur nicht auf einer Oberfläche, sondern im Innern der Glasscheibe auszubilden.
Die Glasscheibe ist bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas gefertigt, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Glasscheibe kann grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) gefertigt sein. Die Dicke der Glasscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, bevorzugt von 1 mm bis 5 mm. Die Glasscheibe ist bevorzugt klar, damit sich das Licht vorteilhaft in der Innenscheibe ausbreiten kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Glaselement eine Verbundscheibe. Die Verbundscheibe umfasst neben der Glasscheibe eine weitere Scheibe, welche über eine thermoplastische Zwischenschicht mit der Glasscheibe verbunden ist. Die weitere Scheibe weist ebenfalls eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkantenfläche auf. Ist das Glaselement eine Fensterscheibe, so kann eine der Scheiben als Außenscheibe und die andere Scheibe als Innenscheibe bezeichnet werden. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die in Einbaulage dem Innenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander und der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Grundsätzlich kann die Glasscheibe mit der Lichtquelle, der lichtstreuenden Struktur und der Lichtfalle die Außenscheibe oder die Innenscheibe der Verbundscheibe sein. Bevorzugt ist die Glasscheibe die Innenscheibe und die weitere Scheibe die Außenscheibe. So kann der Innenraum vorteilhaft beleuchtet werden. Dabei kann die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche der Glasscheibe der Zwischenschicht zugewandt sein. Besonders bevorzugt ist die lichtstreuende Struktur auf der außenseitigen Oberfläche der Glasscheibe (Innenscheibe) aufgebracht oder dort ausgebildet, weil sie dann im Innern des Laminats geschützt ist. Selbiges gilt für eine lichtstreuende Struktur auf der mit der Innenscheibe in Kontakt stehenden Oberfläche der Zwischenschicht.
Die weitere Scheibe (bevorzugt Außenscheibe) ist bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas. Die weitere Scheibe kann aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe beträgt bevorzugt von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die weitere Scheibe (Außenscheibe) und/oder die Zwischenschicht getönt. Die Innenscheibe (Glasscheibe mit Lichtquelle, lichtstreuender Struktur und Lichtfalle) ist bevorzugt klar. Dann kann sich das Licht vorteilhaft in der Innenscheibe ausbreiten und die beleuchtete lichtstreuende Struktur erscheint vor dem getönten Hintergrund vorteilhaft deutlich. Die Außenscheibe und/oder die Zwischenschicht sind bevorzugt derart getönt, dass die Lichttransmission der Verbundscheibe im sichtbaren Spektralbereich im Bereich von 0% bis 80% liegt, bevorzugt von 2% bis 20 %, ganz besonders bevorzugt von 4% bis 12%. Bei einer Lichttransmission von 0% dient die Verbundscheibe nur der Beleuchtung, während eine Durchsicht nicht möglich ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung, insbesondere dann, wenn die Verbundscheibe eine Fahrzeug-Dachscheibe ist, ist die Außenscheibe getönt und weist eine Lichttransmission von 0% bis 95% auf oder von 2% bis 80%, ist die Zwischenschicht getönt und weist eine Lichttransmission von 0% bis 95% auf oder von 2% bis 80% und ist die Innenscheibe klar und weist eine Lichttransmission von mehr als 80%, insbesondere mehr als 90% auf.
Die thermoplastische Zwischenschicht umfasst zumindest eine Lage eines thermoplastischen Verbindungsmaterial, welche bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon enthält, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus zumindest einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Folie beträgt bevorzugt von 0,3 mm bis 2 mm, wobei besonders die Standarddicken von 0,36 mm und 0,76 mm gebräuchlich sind. Die Zwischenschicht kann auch mehrere Lagen thermoplastischen Materials umfassen und beispielsweise aus mehreren flächig übereinander angeordneten Polymerfolien ausgebildet sein.
Die Verbundscheibe weist bevorzugt einen opaken Maskierungsbereich auf, durch den keine Durchsicht möglich ist. Dieser Maskierungsbereich ist bevorzugt umlaufend in einem Randbereich der Verbundscheibe angeordnet und umgibt einen zentralen transparenten Durchsichtsbereich rahmenartig. Dies ist insbesondere für Fahrzeugscheiben gebräuchlich. Dieser Randbereich muss aber nicht mit dem Randbereich übereinstimmen, der zur Beschreibung der Lichtfalle herangezogen wurde. Der Maskierungsbereich ist bevorzugt durch einen opaken Abdeckdruck ausgebildet, der besonders bevorzugt zumindest auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht ist.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen beleuchteten Glaselements. Dabei wird die Glasscheibe bereitgestellt und mit der mindestens einen lichtstreuenden Struktur versehen, mit der lichtstreuenden oder- beugenden Schicht der Lichtfalle versehen, mit dem opaken Element der Lichtfalle versehen und mit der Lichtquelle ausgestattet.
Die einzelnen Schritte können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Häufig wird in einem letzten Verfahrensschritt die Lichtquelle angebracht, insbesondere wenn dieser über eine exponierte Oberfläche des ansonsten fertigen Glaselements zugänglich ist.
Ist das Glaselement eine Verbundscheibe, so wird die Glasscheibe mit einerweiteren Scheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden. Dann ist es auch möglich, dass die lichtstreuende Struktur und entweder die lichtstreuende oder- beugende Schicht oder das opake Element nicht auf der Glasscheibe aufgebracht werden, sondern auf der Zwischenschicht aufgebracht wird oder zwischen der Zwischenschicht und der Glasscheibe eingelegt wird, wie dies vorstehend schon beschrieben wurde. Die Lichtquelle wird bevorzugt erst nach der Lamination der Verbundscheibe angebracht.
Es können an sich bekannte Verfahren zur Lamination zum Einsatz kommen, beispielsweise Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung eines erfindungsgemäßen Glaselements als Fensterscheibe eines Fahrzeugs. Eine besonders bevorzugte Verwendung ist dabei eine Fahrzeug-Dachscheibe, welchen zur Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt wird. Das Fahrzeug kann grundsätzlich ein beliebiges Landfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Luftfahrzeug sein, ist bevorzugt ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeug. Das Glaselement kann auch in Gebäuden verwendet werden, beispielsweise als Fensterscheibe, Glasfassade oder Glastür im Außen- oder Innenbereich, insbesondere als Fensterscheibe eines Gebäudes oder eines Innenraums. Das Glaselement kann auch als Bestandteil von Möbeln, elektrischen Geräten, als Bestandteil von Einrichtungsgegenständen oder als Einrichtungsgegenstand verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements, Fig. 2 einen Querschnitt entlang A-A1 durch das Glaselement aus Figur 1 ,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements,
Fig. 4 einen Querschnitt entlang B-B1 durch das Glaselement aus Figur 3,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements, Fig. 6 einen Querschnitt entlang C-C1 durch das Glaselement aus Figur 5,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Strahlengangs innerhalb der Glasscheibe eines erfindungsgemäßen Glaselements,
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Strahlengangs im Bereich der Lichtfalle eines erfindungsgemäßen Glaselements,
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Glaselements,
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements.
Figur 1 und Figur 2 zeigen je ein Detail einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements. Das Glaselement ist als Einzelglasscheibe ausgebildet und strukturell aus einer einzelnen Glasscheibe 2 gebildet. Die Glasscheibe 2 ist aus Kalk-Natron-Glas gefertigt und weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf. Die Glasscheibe 2 ist plan dargestellt, kann aber je nach beabsichtigter Verwendung auf zylindrisch oder sphärisch gebogen sein. Die Glasscheibe weist zwei parallele Hauptfläche auf, nämlich eine erste Oberfläche III und eine zweite Oberfläche IV, und eine dazwischen verlaufende Seitenkantenfläche e. Die Seitenkantenfläche e ist der Einfachheit halber plan dargestellt, ist in der Realität aber häufig infolge eines Kantenschliffs konvex abgerundet.
Die Glasscheibe 2 ist mit vier Ausnehmungen 4 versehen, welche sich als Durchführung vollständig durch die Glasscheibe 2 erstreckt, also von ihrer ersten Oberfläche III bis zu ihrer zweiten Oberfläche IV. Diese Ausnehmungen 4 weisen beispielsweise eine kreisförmige Grundfläche auf und werden von einer umlaufenden Kantenfläche i begrenzt. Die Ausnehmungen 4 haben jeweils insgesamt die Form eines Kreiszylinders, wobei die Kantenfläche i die Mantelfläche bildet und die Grundflächen des Zylinders durch den Ein- und Ausgang der Ausnehmung in der ersten Oberfläche III beziehungsweise zweiten Oberfläche IV gegeben sind. In die Ausnehmungen 4 ist jeweils eine Lichtquelle 5 eingesetzt, welche beispielsweise an die Kantenfläche i angeklebt ist. Die Lichtquellen 5 sind beispielsweise als Leuchtdioden (LED) ausgeführt. Sie strahlen im Betrieb sichtbares Licht ab, welches über die Kantenfläche i in die Glasscheibe 2 eingekoppelt wird und sich dort infolge von Totalreflexion an ihren Oberflächen III, IV ausbreitet. Auf der zweiten Oberfläche IV der Innenscheibe 2 sind außerdem lichtstreuende Strukturen 6 aus einer transparenten Emaille aufgedruckt. Wenn das Licht der Lichtquelle 5 auf diese lichtstreuenden Strukturen 6 trifft, wird es gestreut und dadurch aus der Glasscheibe 2 ausgekoppelt. Die lichtstreuenden Strukturen 6 erscheinen einem Betrachter dadurch als leuchtende Flächen, welche beispielsweise zur Beleuchtung eingesetzt werden können.
Neben den Strahlungsanteilen, die auf die lichtstreuenden Strukturen 6 treffen, werden bei herkömmlichen Scheiben dieser Art auch diejenigen Strahlungsanteile ausgekoppelt, die auf die Seitenkantenfläche e treffen. Die Seitenkantenfläche e strahlt also unerwünscht ebenfalls Strahlung ab, was unerwünscht ist und störend sein kann.
Um die unerwünschte Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e zu verringern, ist in einem Randbereich der Glasscheibe 2 eine vollständig umlaufende Lichtfalle ausgebildet. Die Lichtfalle ist gebildet aus einer lichtstreuenden oder - beugenden Schicht 7 auf der ersten Oberfläche III und einem opaken Element 8 auf der zweiten Oberfläche IV. Erreicht das Licht in der Glasscheibe 2 den besagten Randbereich, so wird es an der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht 7 gestreut oder gebeugt, wodurch die Totalreflexion unterbrochen wird. Das Licht wird zumindest teilweise in Richtung des opaken Elements 8 abgelenkt, von dem es absorbiert wird. Das Licht erreicht daher nicht oder in geringerem Maße die Seitenkantenfläche e, wodurch die Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e verhindert oder zumindest reduziert wird.
Die lichtstreuende oder -beugende Schicht 7 und das opake Element 8 erstrecken sich jeweils streifenartig und vollständig umlaufend entlang des Umrisses der Glasscheibe 2, insbesondere parallel zur Umfangslinie. Die Streifen sind jeweils von zwei Seitenkanten begrenzt, wobei eine Seitenkante der Seitenkantenfläche e der Glasscheibe 2 zugewandt ist und die andere Seitenkante von der Seitenkantenfläche e abgewandt ist. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht 7 weist beispielsweise eine Breite (Streifenbreite, Abstand der besagten Seitenkanten) von 30 mm auf. Die der Seitenkantenfläche e zugewandte Seitenkante weist einen Abstand von beispielsweise 10 mm zur Seitenkantenfläche e auf. Entsprechend weist die von der Seitenkantenfläche e abgewandte Seitenkante einen Abstand von beispielsweise 40 mm zur Seitenkantenfläche e auf. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht 7 ist also insgesamt von der Seitenkantenfläche e beabstandet. Das opake Element 8 weist beispielsweise eine Breite (Streifenbreite, Abstand der besagten Seitenkanten) von 30 mm auf. Das opake Element grenzt direkt an die Seitenkantenfläche e an. Die der Seitenkantenfläche e zugewandte Seitenkante weist also einen Abstand von 0 mm zur Seitenkantenfläche e auf. Entsprechend weist die von der Seitenkantenfläche e abgewandte Seitenkante einen Abstand von beispielsweise 30 mm zur Seitenkantenfläche e auf.
Die lichtstreuende oder -beugende Struktur 7 kann beispielsweise als optisches Gitter oder als Mikroprismenfilm ausgebildet sein und an der ersten Oberfläche III angeklebt sein. Alternativ kann die lichtstreuende oder -beugende Struktur 7 kann als streuende Aufdruck auf der ersten Oberfläche III ausgebildet sein, ähnlich den lichtstreuenden Strukturen 6 zur Lichtauskopplung. Das opake Element 8 kann beispielsweise ein opaker Aufdruck auf der zweiten Oberfläche IV sein oder ein angeklebtes opakes Bauteil aus Gummi oder Kunststoff.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf die erste Oberfläche III der Glasscheibe 2. Die lichtstreuenden Strukturen 6 und der Randbereich des opaken Elements 8 sind in Durchsicht durch die transparente Glasscheibe 2 zu erkennen.
Figur 3 und Figur 4 zeigen je ein Detail einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements. Das Glaselement entspricht im Wesentlichen demjenigen aus den Figuren 1 und 2, mit der einzelnen Glasscheibe 2, den lichtstreuenden Strukturen 6 und der Lichtfalle aus der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht 7 und dem opaken Element 8, welche ebenso ausgebildet sind wie in der ersten Ausgestaltung. Die zweite Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung durch die Art der Lichteinkopplung sowie die geometrische Anordnung der Lichtfalle.
Drei Lichtquellen 3 sind an der Seitenkantenfläche e der Glasscheibe 2 angebracht, beispielsweise angeklebt, und koppeln Licht über die Seitenkantenfläche e ein, welches sich dann infolge von Totalreflexion an den Oberflächen III, IV in der Glasscheibe 2 ausbreitet. Die Lichtquellen 5 sind auch hier beispielsweise als Leuchtdioden (LED) ausgeführt. Diejenigen Abschnitte des Randbereichs der Glasscheibe 2, die an die Abschnitte der Seitenkantenfläche e mit den Lichtquellen 5 angrenzen, sind nicht mit der Lichtfalle versehen. Die lichtstreuende oder - beugende Schicht 7 und das opake Element 8 sind vollständig umlaufenden im Randbereich angeordnet, jedoch an den Stellen unterbrochen, an denen die Lichteinkopplung erfolgt. Die Lichteinkopplung wird also durch die Lichtfalle nicht gestört, welche die Totalreflexion unterbinden würde. Erreicht das Licht nach einem Durchlauf durch die Glasscheibe 2 die Seitenkantenfläche e, so wird die unerwünschte Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e durch die Lichtfalle unterbunden oder zumindest reduziert.
Figur 3 zeigt wieder eine Draufsicht auf die erste Oberfläche III der Glasscheibe 2. Die lichtstreuenden Strukturen 6 und der Randbereich des opaken Elements 8 sind in Durchsicht durch die transparente Glasscheibe 2 zu erkennen. Die Schnittlinie B-B1 verläuft durch eine Unterbrechung der Lichtfalle, so dass die lichtstreuende oder - beugende Schicht 7 und das opake Element 8 in Figur 4 hinter der Schnittebene zu erkennen sind und folglich nicht schraffiert dargestellt sind.
Figur 5 und Figur 6 zeigen je ein Detail einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements. Das Glaselement entspricht im Wesentlichen demjenigen aus den Figuren 1 und 2, mit der einzelnen Glasscheibe 2, den lichtstreuenden Strukturen 6 und der Lichtfalle aus der lichtstreuenden oder - beugenden Schicht 7 und dem opaken Element 8, welche ebenso ausgebildet sind wie in der ersten Ausgestaltung. Die zweite Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung durch die Art der Lichteinkopplung.
Vier Lichtquellen 5 sind an der zweiten Oberfläche IV der Glasscheibe 2 befestigt, beispielsweise angeklebt. Jeder Lichtquelle 5 gegenüberliegend ist an der ersten Oberfläche III ein Lichteinkopplungsmittel 11 angebracht, welches beispielsweise als Mikroprismenfilm ausgebildet ist. Die Lichteinkopplungsmittel 11 werden durch die Glasscheibe 2 hindurch von den Lichtquellen 5 bestrahlt. Das Licht tritt dann mit verändertem Strahlwinkel über die erste Oberfläche III wieder in die Glasscheibe 2 ein und breitet sich in dieser durch Totalreflexion aus. Das Licht wird also mittels der Lichteinkopplungsmittel 11 über die erste Oberfläche III in die Glasscheibe 2 eingekoppelt. Die Lichtstrahlung ist durch Pfeile in der Figur angedeutet.
Um die unerwünschte Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e zu verringern, ist in einem Randbereich der Glasscheibe 2 eine vollständig umlaufende Lichtfalle ausgebildet. Die Lichtfalle ist vollständig umlaufend im Randbereich der Glasscheibe 2 ausgebildet, um die Abstrahlung des Lichts über die Seitenkantenfläche e zu reduzieren. Die lichtstreuende oder -beugende Schicht 7 und das opake Element 8 sind in keinem Längenabschnitt des Randbereichs unterbrochen.
Figur 5 zeigt wieder eine Draufsicht auf die erste Oberfläche III der Glasscheibe 2. Die lichtstreuenden Strukturen 6 und der Randbereich des opaken Elements 8 sind in Durchsicht durch die transparente Glasscheibe 2 zu erkennen.
Figur 7 veranschaulicht die Ausbreitung des Lichts der Lichtquelle 5 in der Glasscheibe 2. Das Licht trifft aus dem Innern der Glasscheibe 2 auf deren Oberflächen III, IV, welche Grenzflächen aus einem optische dichteren zu einem optisch weniger dichten Medium darstellen. Daher liegt ein Grenzwinkel OCT der Totalreflexion vor, welcher sich aus dem Brechungsindex ni der Glasscheibe 2 und dem Brechungsindex n2 der umgebenden Luft erreicht als aT = arcsin(— ). Der Grenzwinkel OCT beträgt bei einer Wellenlänge von 589 nm ni beispielsweise 41° bei einem Übergang von Kalk-Natron-Glas (ni = 1 ,52) zu Luft (ni = 1 ,0).
Teile des in die Glasscheibe 2 eingekoppelten Lichts treffen mit einem Einfallswinkel a auf die Oberflächen III, IV der Glasscheibe 2, welcher größer ist als der Grenzwinkel OCT. Diese Lichtstrahlen werden totalreflektiert mit einem Ausfallswinkel a1, der betragsmäßig gleich dem Einfallswinkel a ist. Dargestellt ist die Reflexion an der ersten Oberfläche III. Der einfallende und der ausfallende Lichtstrahl sind durch Pfeile angedeutet. Der ausfallende Lichtstrahl durchläuft die Glasscheibe 2 erneut bis zur zweiten Oberfläche IV, auf welche er wieder mit dem Einfallswinkel a trifft, so dass er wiederum totalreflektiert wird. So würde sich die Ausbreitung des Lichts in der Glasscheibe 2 fortsetzen, bis das Licht entweder auf die lichtstreuenden Strukturen 6 trifft und über die Oberflächen III, IV ausgekoppelt wird (was erwünscht ist) oder die Seitenkantenfläche e erreicht und über die Seitenkantenfläche e abgestrahlt wird (was nicht erwünscht ist).
Der Einfallswinkel a und der Ausfallswinkel a1 sind bezogen auf die Flächennormale der reflektierenden Oberfläche, wie es allgemein üblich ist.
Figur 8 veranschaulicht die Wirkung der erfindungsgemäßen Strahlfalle, um die unerwünschte Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e zu verringern. Im Randbereich der Glasscheibe 2 trifft das Licht auf die lichtstreuende oder -beugende Schicht 7. Dadurch wird die Totalreflexion unterbunden. Zumindest Teile des Lichts werden von der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 in die Glasscheibe 2 zurückgeworden mit einem Ausfallswinkel ß, der deutlich kleiner ist als der Einfallswinkel a. Der Lichtstrahl wird dadurch in Richtung des opaken Elements 8 abgelenkt, von welchem er absorbiert wird. Die Lichtfalle fängt das Licht also zumindest teilweise ab, bevor es die Seitenkantenfläche e erreicht. Die Abstrahlung über die Seitenkante e wird folglich zumindest reduziert.
Die Breite und relative Anordnung der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 und des opaken Elements 8 können im konkreten Anwendungsfall derart gewählt werden, dass ein möglichst großer Anteil des Lichts abgefangen wird, dass ohne die Lichtfalle die Seitenkante e erreichen würde. Sie sind unter anderem abhängig von der Dicke der Glasscheibe 2, der Wellenlänge des Lichts und dem Material von Glasscheibe 2 und Umgebung (aus Wellenlänge und Material ergeben sich die Brechungsindizes und damit der Grenzwinkel OCT), der Ausgestaltung der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 (welche Auswirkungen auf den Ausfallswinkel ß hat).
Figur 9 veranschaulicht eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Glaselements. Gezeigt ist ein Querschnitt durch einen Abschnitt einer Glasscheibe 2, an deren Seitenkantenfläche e eine Lichtquelle 5 angebracht ist. Zwischen der Lichtquelle 5 und der Seitenkantenfläche e ist eine Zentralblende 10 angeordnet. Die Zentralblende 10 verhindert die Einstrahlung des Lichts auf einen mittleren Abschnitt der Seitenkantenfläche e, so dass die Einkopplung des Lichts nur über Abschnitte der Seitenkantenfläche e erfolgt, welche direkt an die Oberflächen III, IV angrenzen und zwischen denen der mittlere Abschnitt angeordnet ist.
Die Lichtquelle 5 bestrahlt die Seitenkantenfläche e entsprechend ihres Strahlkegels über einen gewissen Winkelbereich. Dabei kann hinsichtlich der Einkopplung zwischen drei Winkelgruppen unterschieden werden.
In einer ersten Winkelgruppe trifft das Licht in der Nähe der Seitenkantenfläche e mit einem kleinen Einfallswinkel a auf die Oberflächen III, IV (in der Figur angedeutet durch die dünnen durchgezogenen Pfeile). Der Einfallswinkel a ist kleiner als der Grenzwinkel OCT der Totalreflexion. Diese Strahlungsanteile werden nicht totalreflektiert, sondern größtenteils an der jeweiligen Oberfläche gebrochen, und verlassen die Glasscheibe 2 größtenteils über die jeweilige Oberfläche. In geringem Maße reflektierte Strahlung trifft auf die gegenüberliegende Oberfläche, wo sie wieder größtenteils gebrochen wird. Das Licht der ersten Winkelgruppe geht für die bestimmungsgemäße Lichteinkopplung also verloren. Die Abstrahlung über die Oberflächen III, IV in der Nähe der Lichtquelle 5 kann optional beispielsweise durch opake Aufdrucke verhindert werden, welche die Strahlung der ersten Winkelgruppe absorbieren.
In einer zweiten Winkelgruppe trifft das Licht (in größerer Entfernung zur Seitenkantenfläche e als das Licht der ersten Winkelgruppe) mit einem größeren Einfallswinkel a auf die Oberflächen III, IV (in der Figur angedeutet durch die dicken durchgezogenen Pfeile). Der Einfallswinkel a ist größer als der Grenzwinkel OCT der Totalreflexion. Das Licht breitet sich in der Glasscheibe 2 aus, wie vorstehend beschrieben (vgl. Figur 7), und dient der bestimmungsgemäßen Beleuchtung der lichtstreuenden Strukturen 6.
In einer dritten Winkelgruppe würde das Licht gleichsam noch flacher in die Glasscheibe 2 eingekoppelt werden als in der zweiten Winkelgruppe. Das Licht der dritten Winkelgruppe würde
- entweder zwischen den Oberflächen III, IV durch die Glasscheibe 2 verlaufen und der Lichtquelle 5 gegenüberliegend auf die Seitenkantenfläche e treffen, ohne auf eine der Oberflächen III, IV zu treffen und daran totalreflektiert zu werden (in der Figur angedeutet durch den gestrichelten Pfeil),
- oder mit einem dermaßen großen Einfallswinkel auf die Oberflächen III, IV der Glasscheibe 2 treffen, dass es nur wenige Male totalreflektiert wird, wobei die Reflexionsstellen derart weit voneinander entfernt sind, dass im Bereich der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 keine Reflexionsstelle liegt, die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 also gleichsam übersprungen wird.
In beiden Fällen kann die erfindungsgemäße Lichtfalle nicht auf die Strahlung der dritten Winkelgruppe wirken und die Abstrahlung über die Seitenkantenfläche e nicht verhindern.
Die Zentralblende 10 bewirkt, dass das Licht der dritten Winkelgruppe geblockt wird und nicht in die Glasscheibe 2 eingekoppelt wird Dadurch kann die Abstrahlung über die Seitenkante e weiter verringert werden. Die Abmessungen der Zentralblende 10 wird idealerweise in Abhängigkeit vom konkreten Anwendungsfall derart gewählt, dass einerseits das Licht der dritten Winkelgruppe möglichst vollständig geblockt wird und andererseits das Licht der zweiten Winkelgruppe möglichst nicht oder nur in geringem Maße geblockt wird. Das Prinzip der Zentralblende 10 wurde hier am Beispiel einer Ausgestaltung erläutert, bei der das Licht über die Seitenkantenfläche e in die Glasscheibe 2 eingekoppelt wird (wie in den Figuren 3 und 4). Die Zentralblende 10 kann aber genauso eingesetzt werden, wenn das Licht über die Kantenfläche i einer Ausnehmung 4 eingekoppelt wird (wie in den Figuren 1 und 2).
Die Verhinderung der Abstrahlung von Licht aus der ersten Winkelgruppe kann in allen Ausgestaltungen durch einen opaken Abdeckdruck, einen opaken Aufkleber oder ähnliche opake Elemente in der Nähe derjenigen Orte, an denen das Licht eingekoppelt wird, erfolgen, unabhängig davon, ob das Licht über die Seitenkantenfläche e, die Kantenfläche i einer Ausnehmung oder durch ein Lichteinkopplungsmittel 11 auf einer der Oberflächen III, IV erfolgt. Das opake Element ist in dem Bereich der Oberfläche(n) der Glasscheibe angeordnet, der vom Licht der ersten Winkelgruppe bestrahlt wird.
Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Glaselements. Das Glaselement ist als Verbundscheibe ausgebildet. Sie umfasst die Glasscheibe 2, welche grundsätzlich ausgebildet ist wie in den Figuren 1 und 2, mit der Lichtquelle 5 in der Ausnehmung 4, dem lichtstreuenden Strukturen 6 auf der zweiten Oberfläche IV und der Lichtfalle, welche aus der lichtstreuenden oder -beugenden Schicht 7 und dem opaken Element 8 umlaufend im Randbereich ausgebildet ist.
Die Glasscheibe 2 ist über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 mit einer weiteren Scheibe 1 verbunden. Die weitere Scheibe 1 ist ebenfalls eine Scheibe aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von beispielsweise 2,1 mm.
Die Verbundscheibe ist als Fahrzeug-Dachscheibe vorgesehen. Sie ist der Einfachheit halber plan dargestellt, wobei Fahrzeug-Dachscheiben typischerweise gebogen ausgebildet sind. Die Glasscheibe 2 ist die Innenscheibe der Verbundscheibe, welche in Einbaulage dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt ist. Ihre erste Oberfläche III ist ihre außenseitige Oberfläche, welche in Einbaulage der weiteren Scheibe 1 und der äußeren Umgebung zugewandt ist. Ihre zweite Oberfläche IV ist ihre innenraumseitige Oberfläche, welche in Einbaulage dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt ist. Die weitere Scheibe 1 ist die Außenscheibe der Verbundscheibe, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist. Auch sie weist eine erste oder außenseitige Oberfläche I auf, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine zweite oder innenraumseitige Oberfläche II, welche in Einbaulage der Glasscheibe 2 und dem Fahrzeug-Innenraum zugewandt ist. Die innenraumseitige Oberfläche II der weiteren Scheibe 1 (Außenscheibe) und die außenseitige Oberfläche III der Glasscheibe 2 (Innenscheibe) sind einander zugewandt und über die thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden. Die Zwischenschicht 3 ist aus einer einzelnen Folie auf Basis von PVB ausgebildet mit einer Dicke von beispielsweise 0,76 mm. Die weitere Scheibe 1 und die Zwischenschicht 3 sind beispielsweise getönt, während die Glasscheibe 2 aus Klarglas gefertigt ist. Die Gesamttransmission durch die Verbundscheibe beträgt infolge dieser Tönung beispielsweise weniger als 15%. Die innenraumseitige Oberfläche II der weiteren Scheibe 1 ist in einem umlaufenden Randbereich mit einem Abdeckdruck 9 versehen, welcher einen opaken Maskierungsbereich der Verbundscheibe ausbildet, wie es bei Fahrzeugscheiben üblich ist. Die Ausnehmung 4 mit der Lichtquelle 5 ist in diesem Maskierungsbereich angeordnet, wodurch sie vorteilhaft unauffällig sind. Selbiges gilt für die Lichtfalle aus lichtstreuender oder -beugender Schicht 7 und opakem Element 8.
Bezugszeichenliste:
(1) weitere Scheibe
(2) Glasscheibe
(3) thermoplastische Zwischenschicht
(4) Ausnehmung der Glasscheibe 2
(5) Lichtquelle
(6) lichtstreuende Struktur
(7) lichtstreuende oder -beugende Schicht
(8) opakes Element
(9) Abdeckdruck
(10) Zentralblende
(11) Lichteinkopplungsmittel
(I) erste/außenseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 1
(II) zweite/innenraumseitige Oberfläche der weiteren Scheibe 1
(III) erste Oberfläche der Glasscheibe 2
(IV) zweite Oberfläche der Glasscheibe 2
(e) Seitenkantenfläche der Glasscheibe 2
(i) Kantenfläche der Ausnehmung 4
OCT Grenzwinkel der Totalreflexion a Einfallswinkel des Lichts a1 Ausfallswinkel des Lichts bei Totalreflexion (a = a1) ß Ausfallswinkel des Lichts ausgehend von der lichtstreuendenAbeugenden Schicht 7
A - A1 Schnittlinie
B - B1 Schnittlinie
C - C1 Schnittlinie

Claims

Patentansprüche Beleuchtetes Glaselement, umfassend eine Glasscheibe (2) mit einer ersten Oberfläche
(III), einer zweiten Oberfläche (IV) und einer dazwischen verlaufenden
Seitenkantenfläche (e), welche
- mit mindestens einer Lichtquelle (5) ausgestattet ist, die geeignet ist, Licht derart in die Glasscheibe (2) einzukoppeln, dass sich das Licht in der Glasscheibe (2) ausbreitet, insbesondere durch Totalreflexion an der ersten Oberfläche (III) und der zweiten Oberfläche (IV), und
- mit mindestens einer lichtstreuenden Struktur (6) versehen ist, die geeignet ist, das besagte Licht aus der Glasscheibe (2) über die erste Oberfläche (III) und/oder über die zweite Oberfläche (IV) auszukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe (2) in einem umlaufenden Randbereich zumindest abschnittsweise mit einer Lichtfalle versehen ist, welche geeignet ist, die Abstrahlung des Lichts über die Seitenkantenfläche (e) zu verringern, wobei die Lichtfalle ausgebildet ist aus einer lichtstreuenden oder -beugenden Schicht (7) auf der ersten Oberfläche (III) und einem opaken Element (8) auf der zweiten Oberfläche
(IV). Beleuchtetes Glaselement nach Anspruch 1 , wobei die lichtstreuende oder -beugende Schicht (7) geeignet ist, das auf sie treffende Licht in Richtung des opaken Elements (8) abzulenken. Beleuchtetes Glaselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lichtstreuende oder - beugende Schicht (7) als optisches Gitter, als Aufdruck, als Mikroprismenfilm oder als strukturierte Beschichtung ausgebildet ist. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht (7) in Form eines Streifens entlang mindestens eines Abschnitts der Seitenkantenfläche (e) erstreckt mit einer Breite von 10 mm bis 65 mm, bevorzugt von 30 mm bis 50 mm. Beleuchtetes Glaselement nach Anspruch 4, wobei die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht (7) einen Abstand zur Seitenkantenfläche (e) von 0 mm bis 35 mm aufweist, bevorzugt von 5 mm bis 20 mm. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das opake Element (8) als Aufdruck ausgebildet ist oder als opakes Bauteil aus Gummi oder Kunststoff. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich das opake Element (8) in Form eines Streifens entlang mindestens eines Abschnitts der Seitenkantenfläche (e) erstreckt mit einer Breite von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt von 20 mm bis 70 mm. Beleuchtetes Glaselement nach Anspruch 7, wobei die lichtstreuenden oder -beugenden Schicht (7) direkt an die Seitenkantenfläche (e) angrenzt. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Glasscheibe (2) eine Ausnehmung (4) aufweist, welche durch eine umlaufende Kantenfläche (i) begrenzt wird, und wobei die Lichtquelle (5) derart in oder an der Ausnehmung (4) angeordnet ist, dass sie geeignet ist, Licht über die Kantenfläche (i) in die Glasscheibe (2) einzukoppeln, und wobei die Lichtfalle vollständig umlaufend im Randbereich ausgebildet ist. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtquelle (5) auf einer der Oberflächen (III, IV) angeordnet ist und ihr gegenüberliegend ein Lichteinkopplungsmittel (11) auf der anderen Oberfläche (III, IV) angeordnet ist, welches geeignet ist, das durch die Glasscheibe (2) hindurch auf das Lichteinkopplungsmittel (11) treffende Licht in die Glasscheibe (2) einzukoppeln, und wobei die Lichtfalle vollständig umlaufend im Randbereich (R) ausgebildet ist. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Lichtquelle (5) derart an der Seitenkantenfläche (e) angeordnet ist, dass sie geeignet ist, Licht über die Seitenkantenfläche (e) in die Glasscheibe (2) einzukoppeln, und wobei die Lichtfalle umlaufend im Randbereich (R) ausgebildet ist und lediglich an der Stelle oder an den Stellen, an der/denen das Licht in die Glasscheibe (2) eingekoppelt wird, unterbrochen ist. Beleuchtetes Glaselement nach Anspruch 9 oder 11 , wobei zwischen der Lichtquelle (5) und der Kantenfläche (i) beziehungsweise der Seitenkantenfläche (e) eine Zentralblende angeordnet ist. 13. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Lichtquelle (5) eine Leuchtdiode ist. 14. Beleuchtetes Glaselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend eine weitere
Scheibe (1), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) mit der Glasscheibe (2) verbunden ist.
15. Verwendung eines beleuchteten Glaselements nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Fensterscheibe eines Fahrzeugs, eines Gebäudes oder eines Innenraums, als Bestandteil von Möbeln, elektrischen Geräten, als Bestandteil von Einrichtungsgegenständen oder als Einrichtungsgegenstand, bevorzugt als Fahrzeug- Dachscheibe.
EP23727245.5A 2022-06-10 2023-05-10 Beleuchtetes scheibenartiges glaselement mit verminderter abstrahlung über die seitenkante Pending EP4537016A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102024108287A1 (de) * 2024-03-22 2025-09-25 Webasto SE Scheibenanordnung für ein Fahrzeugdach und Fahrzeugdach für ein Fahrzeug

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2899954B1 (fr) 2006-04-13 2008-06-06 Saint Gobain Panneau lumineux
FR2970671B1 (fr) * 2011-01-21 2016-12-30 Saint Gobain Vitrage lumineux
DE102011016433A1 (de) 2011-04-08 2012-10-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Sonnendach für ein Kraftfahrzeug
DE102012109900B4 (de) 2012-10-17 2015-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugverglasung
GB201306726D0 (en) * 2013-04-12 2013-05-29 Pilkington Group Ltd A glazing
US9841551B2 (en) * 2014-02-10 2017-12-12 Saint-Gobain Glass France Luminous glazing assembly
CN117015472A (zh) 2022-03-07 2023-11-07 法国圣戈班玻璃厂 具有反射性边缘涂层的经照明的复合玻璃板
FR3151786A1 (fr) * 2023-07-31 2025-02-07 Saint-Gobain Glass France Fabrication d'un toit vitré feuilleté illuminable de véhicule avec laminat fonctionnel, un tel laminat fonctionnel et sa fabrication

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