WO2016034275A1 - Lichtverteilvorrichtung und leuchtvorrichtung - Google Patents

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WO2016034275A1
WO2016034275A1 PCT/EP2015/001730 EP2015001730W WO2016034275A1 WO 2016034275 A1 WO2016034275 A1 WO 2016034275A1 EP 2015001730 W EP2015001730 W EP 2015001730W WO 2016034275 A1 WO2016034275 A1 WO 2016034275A1
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WO
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light
guide plate
light guide
layer
reflector element
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PCT/EP2015/001730
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English (en)
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Steven Schmidt
Ansgar NIEHOFF
Stefan Eibl
Jörg Goldstein
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Rehau Ag + Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • 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
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    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
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    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer

Definitions

  • Light distribution device and light device are Light distribution device and light device
  • the present invention relates to a light distribution device with a light guide plate, a flat protective element and a flat reflector element.
  • the invention further relates to a lighting device with such a light distribution device.
  • Light distribution devices or light distribution elements of the type mentioned above find e.g. in ceiling lights use and are provided due to the provision of a light guide plate having a light exit surface for creating a lighting device in the manner of a surface light, with a flat light or with a light emerging over a comparatively large area light.
  • the light coupled into the light guide plate via the side surface of the light guide plate may in particular be the light from a plurality of light emitting diodes, e.g. known from DE 20 2011 000 598 U1.
  • DE 10 2004 037 033 A1 discloses the use of a prism light guide plate for providing a backlight unit for a liquid crystal display device.
  • the planar reflector element is intended to reflect into the light guide plate coupled or irradiated light, which is directed to provided deflecting means, in particular in the form of scattering elements, to the reflector element, to reflect the light exit surface.
  • planar protective element or planar support element usually consists of a translucent material and serves as an effective protection for the light exit surface (for example, against scratches). Furthermore, the protective element can be replaced by suitable choice of
  • translucent material also represent an optical barrier, the visibility of eg deflection means in the form of scattering bodies or visibility of the lamps of outside of the light distribution device or lighting device difficult or excludes, along with the creation of a homogeneous light.
  • the planar protective element and / or the reflector element are spaced from the light guide plate while forming an air gap which extends over the entire light exit surface or extends over extending to the light exit surface opposite surface of the light guide plate entirely.
  • an excessive light extraction in the immediate vicinity of the respective luminaire, which makes uniform light extraction over the entire light exit surface of the light guide plate difficult or impossible can be avoided.
  • the reflector element, the lightguide plate and the protective element in the known solutions are e.g. sequentially arranged by means of elaborate surrounding frame or the like.
  • the light distribution device according to the invention or the invention
  • Light distribution element comprises a light guide plate, a flat protective element having a first side and a second side opposite the first side and a
  • Reflector element having a first side and a second side opposite the first side.
  • Flat protective element
  • the protective element is made of a translucent material having a refractive index which is within a range of 1.2 to 2.5.
  • the protective element can advantageously serve, in particular, as an outer boundary layer or barrier layer in order to protect the lighting device from mechanical damage or damage which can be caused by penetration of liquids, gases or vapors.
  • Such damages are, for example, stress cracking and / or haze and / or swelling and / or discoloration.
  • the protective element which may be formed in particular in the form of a protective layer, preferably has a very good resistance or a very good resistance to chemicals, in particular to substances which are mentioned in DIN 68861. These substances are, in particular, 10% acetic acid, 48% ethyl alcohol, acetone, detergents and disinfectants.
  • the protective element preferably has sufficient abrasion and scratch resistance.
  • the abrasion should be less than 30 mg.
  • the protective element shows both after one week storage of the lighting device or the
  • Light distribution device at 70 ° C and at one hour exposure to 100 ° C water vapor no detachment from the light guide plate or damage from swelling, cracking, clouding or discoloration.
  • the planar protective element or support element is preferably made of a translucent material, so that this advantageously also provides an optical barrier which ensures visibility, e.g. of deflection means in the form of scattering bodies within the light guide plate or visibility of the light sources from outside the light distribution device or lighting device difficult or preclude, accompanied by the creation of a homogeneous light.
  • the planar protective element can be in the form of a lacquer layer and / or a sol-gel layer and / or in the form of a combination thereof, and in this embodiment, the planar protective element can then be a thermally and / or chemically and / or radiation-curing system and / or be or form a combination.
  • Chemically curing systems include polymerizations and / or polyaddition reactions and / or polycondensation reactions and / or hydrosilylation reactions and / or crosslinking reactions.
  • Radiation-curing systems are in particular photochemically curing systems such as UV and / or NIR and / or electron beams and / or microwaves.
  • the planar protective element can consist of a crosslinked polymer.
  • the crosslinking can be effected photochemically and / or by actinic and / or ionizing radiation and / or chemically by addition of peroxides and / or catalysts and / or initiators.
  • the polymer material may be selected from or the polymer material may include polycarbonate or PMMA or polyamide or PET or biaxially oriented PET or PBT or silicone or polyurethane or polystyrene homopolymer or polystyrene copolymer or polypropylene or polyethylene or an ionomer or ethylene vinyl acetate or
  • Ethylene vinyl alcohol or ethylene-acrylate copolymer such as ethylene-ethyl acrylate or ethylene-butyl acrylate or ethylene-methyl acrylate copolymers, or polysulfone or polyethersulfone or COC.
  • Components of the lacquer layer are e.g. selected from or may include
  • planar protective element is a sol-gel layer, then it has at least one silane compound and / or one silicate compound and / or one silicic acid ester and / or a mixture thereof.
  • the silane compound is selected from or may include allyltrialkoxysilanes and / or allyldialkoxysilanes and / or allylmonoalkoxysilanes and / or undecenyltrialkoxysilanes and / or vinyltrialkoxysilanes and / or vinyldialkoxysilanes and / or vinylmonoalkoxysilane and / or tetraalkoxysilane and / or trialkoxysilane and / or glycidyloxypropylalkoxysilane and / or carbamates and / or aminosilanes and / or 3-mercaptopropyltrialkoxysilanes.
  • the physical coating method can be one of the following coating methods: CVD (Chemical Vapor Deposition) and / or PVD (Physical Vapor Deposition) and / or PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) and / or PICVD (Plasma Pulse Chemical Vapor Deposition) and / or LPCVD (Low-Pressure Chemical Vapor Deposition) and / or TCVD (Thermical Chemical Vapor Deposition).
  • connection layer consists of a light-transmissive material which has, at least in regions or entirely, a refractive index which lies between 0.6 and 0.9 times the refractive index of the material of the lightguide plate, or the connection layer has at least in regions or at least Complete such a refractive index.
  • the bonding layer consists of a light-transmissive material which, at least in regions or in its entirety, has a refractive index which is between 0.6 times and 0.9 times the refractive index of the material of which the light guide plate is made.
  • the light distribution device is characterized in particular by the connection layer of the light-transmitting material, which materially connects the light exit surface of the light guide plate with the first side of the planar protective element and which has at least partially or entirely the refractive index, which is between 0.6 times and 0.9 times the refractive index of the light guide plate material.
  • the connecting layer which connects the light exit surface to the first side of the protective element, or by providing the connecting layer, which preferably completely covers the light exit surface and the first side of the protective element, it can connect to the air gap provided in known solutions between the protective element and the light exit surface, which extends over the entire light exit surface in the known solutions and must be realized by means of a complex circulating frame, are advantageously dispensed with, along with the creation of a structurally simple Lichtverteilvoriques.
  • the connecting layer consists at least partially or completely of a material with a refractive index, the is between 0.6 times and 0.9 times the refractive index of the material of the light guide plate, over the entire light exit surface, a uniform light extraction can be created.
  • the critical angle (measured to the normal on the light exit surface) of the total reflection known from the optics can be adjusted to such an extent that no excessive light extraction in the vicinity of the respective lamp takes place, but a uniform light extraction over the entire light exit surface of the light guide plate.
  • the critical angle is set by providing this difference of the material refractive index to a level at which the proportion of the light totally reflected at the junction from the light guide plate to the interconnecting layer is sufficiently high that excessive light extraction in the vicinity of the light source each lamp is effectively avoided and a uniform light extraction over the entire light exit surface of the light guide plate.
  • the light portions then totally reflected at the transition from the lightguide plate to the connection layer can then advantageously be e.g. as a result of a further deflection at the at least one deflecting means at a greater distance from the respective luminaire through the light exit surface, the connecting layer and the protective element are directed into the environment of Lichtverteilvorraum, in which case the normal to the light exit surface dimensioning angle of incidence or angle of incidence is smaller as the critical angle of total reflection.
  • the bonding layer may in particular at least partially or entirely consist of a material having a refractive index less than 1.4.
  • the connecting layer may preferably be at least one polymer layer and / or an adhesive layer and / or a sol-gel layer and / or a lacquer layer.
  • the tie layer may have been applied by a physical coating process.
  • the bonding layer may consist of a combination of polymer and / or adhesive layer and / or sol-gel layer and / or layers which were produced by means of a physical coating process.
  • the bonding layer is preferably characterized in that the bonding strength of the bonding layer to both the planar protection element and the light exit surface of the light guide plate is greater than 5 N / cm.
  • the bonding layer is characterized in that the light transmittance, that is the transmittance in the visible region of the light, is between 70% and 98%.
  • the bonding layer may be formed as a transparent or translucent layer. In the case of a translucent layer, the bonding layer may act as a diffuser.
  • the thickness of the connecting layer may preferably be within a range of 10 nm to 100 ⁇ m.
  • the connecting layer may be foamed and have a pore diameter in the range 5 nm to 20 pm. Particularly preferred are nanoporous foams with a pore diameter of 5 nm to 500 nm.
  • the tie layer is a polymer layer, this may be polyurethane or adhesion-modified polyolefins or polyolefin copolymers or ionomers or butyl acrylate-methyl acrylate copolymer or polyester elastomers or silicone urethane. Copolymers or silicone-polyurea copolymers or silicone urethane acrylate copolymer or fluoropolymers or mixtures thereof.
  • Adhesion-modified polyolefins are polypropylene or polyethylene or ethylene vinyl acetate functionalized with maleic anhydride or glycidyl methacrylate.
  • the polyolefin copolymers may be selected from ethylene vinyl acetate or ethylene-acrylate copolymers such as ethylene-ethyl acrylate or ethylene-butyl acrylate or ethylene-methyl acrylate copolymers.
  • the fluoropolymers are fluorohomopolymers and / or fluorocopolymers selected from or comprising ETFE and / or PVDF and / or FEP and / or THV and / or EFEP and / or PTFE and / or ETCFE and / or Teflon AF and / or CYTOP and / or HYFLON AD and / or fluorine-containing silicones and / or fluorine-containing polyurethanes.
  • the fluorohomopolymers and / or fluoropolymers can be reacted with amino and / or imino and / or amido and / or epoxy resins. and / or hydroxy and / or carboxylic acid and / or sulfonic acid and / or methacrylic acid and / or maleic anhydride groups.
  • the fluorohomopolymers and / or fluorocopolymers can also
  • ETFE glycidyl methacrylate functionalized ETFE, ETFE-g-GMA, or one
  • glycidyl methacrylate functionalized THV, THV-g-GMA glycidyl methacrylate functionalized THV, THV-g-GMA.
  • At least one side of the polymer-based compound layer by corona discharge or Flammen or plasma coating process or Aerolvon or excimer or microwave excitation or laser or UV radiation or ionizing radiation or actinic radiation or by treatment with sulfuric acid or sodium hydroxide solution on the surface to be activated.
  • the activation can be carried out in the presence of a reactive gas and / or inert gas and / or by grafting with olefinically unsaturated monomers, such as, for example, acrylic acid and / or methyl methacrylate and / or vinyl acetate and / or glycidyl methacrylate and / or maleic anhydride.
  • a reactive gas and / or inert gas and / or by grafting with olefinically unsaturated monomers such as, for example, acrylic acid and / or methyl methacrylate and / or vinyl acetate and / or glycidyl methacrylate and / or maleic anhydride.
  • the tie layer is an adhesive layer
  • it preferably comprises at least one binder selected from polyvinyl alcohol and / or polyvinyl butyral and / or polyvinyl pyrrolidone and / or polyethylene vinyl acetate copolymers and / or polyvinyl acetate and / or acrylates and / or methacrylates and / or Urethanes and / or polyesters and / or polyethers and / or urethane acrylates and / or
  • Vinylhydrogenpolysiloxanen and / or mixtures thereof are examples thereof.
  • the bonding layer is a sol-gel layer, then it has at least one
  • Silane compound and / or a fluorosilicate compound and / or a silicic acid ester Silane compound and / or a fluorosilicate compound and / or a silicic acid ester.
  • the silane compound may be selected from or the silane compound may include allyltrialkoxysilanes and / or allyldialkoxysilanes and / or allylmonoalkoxysilanes and / or undecenyltrialkoxysilanes and / or vinyltrialkoxysilanes and / or vinyldialkoxysilanes and / or vinylmonoalkoxysilane and / or tetraalkoxysilane and / or trialkoxysilane and / or glcidyloxypropylalkoxysilane and / or carbamates and / or aminosilanes and / or 3-mercaptopropyltrialkoxysilanes and / or, fluorosilanes.
  • Examples of these are vinyltrimethoxysilane and / or vinyltriethoxysilane and / or
  • the fluorosilicate compound may be selected from or the fluorosilicate compound may comprise tris (pentafluoroethyl) difluorosilicate and / or bis (pentafluoroethyl) trifluorosilicate and / or tri (n-heptafluoropropyl) difluorosilicate and / or bis (n-heptafluoropropyl) trifluorosilicate and / or tris ( n-nonafluorobutyl) difluorosilicate and / or bis (n-nonafluorobutyl) trifluorosilicate and / or tris (n-tridecafluorohexyl) difluorosilicate and / or bis (n-tridecafluorohexyl) trifluorosilicate.
  • the connecting layer is a lacquer layer, it preferably has at least one acrylate and / or one methacrylate and / or one polyfunctional compound, such as, for example, ethoxylated trimethylolpropane tri (meth) acrylate and / or
  • fluorine-containing compounds are fluorine-containing homo- and / or copolymers having a refractive index of less than 1.4, which are monomers tetrafluoroethylene and / or vinylidene fluoride and / or fluoroethylene and / or hexafluoropropene and / or perfluoro-2,2-dimethyl-1, 3dioxole and / or fluoroalkyl (meth) acrylates.
  • the physical coating processes may be CVD (Chemical Vapor Deposition) and / or PVD (Physical Vapor Deposition) and / or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) and / or PICVD (Plasma Pulses Chemical Vapor Deposition) and / or LPCVD (Low-Pressure Chemical Vapor Deposition) and / or TCVD (Thermal Chemical Vapor Deposition) act.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • PECVD Pulses Chemical Vapor Deposition
  • LPCVD Low-Pressure Chemical Vapor Deposition
  • TCVD Thermal Chemical Vapor Deposition
  • the bonding layer is in the form of a layer comprising an adhesive layer and / or a sol-gel layer and / or a lacquer layer, this may be a thermally and / or chemically and / or radiation-curing system and / or a combination thereof . form.
  • Chemically curing systems include polymerizations and / or polyaddition reactions and / or polycondensation reactions and / or hydrosilylation reactions and / or crosslinking reactions.
  • Radiation-curing systems are in particular photochemically curing systems such as UV and / or NIR and / or electron beams and / or microwaves.
  • the compound layer for reducing the refractive index preferably contains micro- and / or nanoscale compounds and / or constituents, such as nanoscale particles and / or crystals and / or nanoporous materials, which consist of sols and / or gels and / or metals and / or metal oxides and / or or metal sulfides and / or doped metal oxides and / or silicates and / or fluorine-containing compounds can be obtained and / or mixtures thereof.
  • micro- and / or nanoscale compounds and / or constituents which have a negative refractive index.
  • the micro- and / or nanoscale compounds and / or components are used to reduce the refractive index of the bonding layer in a concentration of 0.01-5 wt .-% and with a particle size less than 30 ⁇ to the total refractive index of the bonding layer to reduce.
  • Micro- and / or nanoscale compounds and / or constituents are preferably selected from or preferably comprise magnesium fluoride and / or calcium fluoride and / or sodium fluoride and / or zirconium fluoride and / or titanium fluoride and / or aluminum fluoride and / or tin fluoride and / or airgel and / or pyrogenic silica and / or polymeric hollow glass spheres and / or glass-based hollow spheres and / or zeolites and / or graphene.
  • the fluorine-containing compounds of the tie layer are preferably selected from, and preferably include, fluoroalkyl acrylates and / or fluoroalkyl methacrylates and / or fluoroalkyl alcohols and / or fluoroalkyl esters and / or fluoroalkylolefins and / or fluorosilanes and / or fluorosilicones and / or fluorosilicates and / or mixtures thereof.
  • the connecting layer comprises a first translucent sublayer, a second translucent sublayer and a third translucent sublayer, wherein the second sublayer is arranged between the first and the third sublayer, wherein the second sublayer consists of Material having a refractive index, which is between 0.6 and 0.9 times the refractive index of the material of the light guide plate, wherein the first sub-layer is integrally connected to the first side of the protective element, wherein the third sub-layer cohesively with the Light exit surface is connected.
  • the first and third sub-layers serve as
  • Adhesive if for materials according to the second sub-layer, a direct cohesive connection between the light exit surface and the first side of the protective element is not possible. In this way, advantageously materials can be used for the second sub-layer which, depending on the application, may in particular also bring about very good optical properties, but can not effect a sufficiently stable cohesive connection between the light exit surface and the first side of the protective element.
  • the second sub-layer has a thickness within a range of 10 .mu.m to 100 .mu.m, and the first and third sub-layers each have a thickness within a range of 10 nm to 10 .mu.m, so that advantageously overall, the size of the light distribution device only insignificantly enlarging or influencing connecting layer is provided.
  • the first and third sub-layers each have only the function of a bonding agent, they can be advantageously carried out with the stated very small thickness, so that they have no significant effect on the optical properties of the Lichtverteilvorraum.
  • the refractive index of the material of which the first and / or third sub-layer consists is preferably within a range of 1.2 to 2.5, so that the first and third sub-layers are optically very well matched to the second sub-layer.
  • the first and the third sub-layers may be formed in particular in the form of an adhesive layer and / or a polymer layer and / or sol-gel layer and / or lacquer layer in order to be able to effect a very effective adhesion promotion.
  • the first and / or the third sub-layer of an adhesive layer consisting of acrylates and / or styrene acrylates and / or urethanes and / or polyesters and / or polyethers and / or urethane acrylates and / or cyanomethylacrylates and / or cyanoethylacrylates and / or cyanomethylethacrylates and /or
  • the first and / or the third sub-layer of a polymer layer consisting of polyamide and / or silicone and / or silicone-urethane copolymer or silicone-polyurea copolymer or silicone-urethane acrylate copolymer and / or polyurethane and / or polystyrene copolymer and / or an ionomer and / or butyl acrylate-methyl acrylate copolymer and / or ethylene vinyl acetate and / or ethylene vinyl alcohol and / or ethylene acrylate copolymer, such as ethylene-ethyl acrylate or ethylene-butyl acrylate or ethylene-methyl acrylate copolymers, and / or an adhesion-modified Polyolefin and / or a mixture thereof.
  • Adhesion-modified polyolefins are polypropylene or polyethylene or ethylene vinyl acetate functionalized with maleic anhydride or glycidyl methacrylate.
  • the first and / or the third sub-layer can consist of a sol-gel layer comprising silane compounds and / or a silicate compound and / or silicic acid esters and / or a mixture thereof.
  • the first and / or the third sub-layer of a paint layer consisting of epoxy compounds and / or acrylate and / or a methacrylate and / or a polyfunctional compound, such as ethoxylated
  • the first and the third sub-layers may have been applied by a physical coating method, the physical coating method being CVD (Chemical Vapor Deposition) and / or PVD (Physical Vapor Deposition) and / or or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) and / or PICVD (Plasma Impulse Chemical Vapor Deposition) and / or LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) and / or TCVD (Thermal Chemical Vapor Deposition) can act.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • PECVD Pullasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • PICVD Plasma Impulse Chemical Vapor Deposition
  • LPCVD Low Pressure Chemical Vapor Deposition
  • TCVD Thermal Chemical Vapor Deposition
  • the first and / or the third sub-layer can preferably be applied by surface coating or surface activation in the case of a lamination process or laminating process.
  • the surface activation may be by plasma, corona, CVD, PECVD, PVD and / or aerosol methods, wherein an atmospheric plasma may optionally be used in the presence of a gas or aerosol or a gas and / or aerosol mixture.
  • the optical waveguide plate has a light exit surface, which is arranged parallel to the first side of the planar protective element and connected in a materially bonded manner to the first side of the protective element via a connecting layer or which integrally bonds with the first side of the protective element via a connecting layer is.
  • the light distribution device has at least one deflection means for deflecting light coupled into the light guide plate toward the light exit surface.
  • the light guide plate is made of a light-transmissive material whose refractive index is within a range of 1.4 to 2.5.
  • the light guide plate may be made of a polymer material or of an inorganic material.
  • the light guide plate may be made of polycarbonate or PMMA or an inorganic glass or silicone or PET or PBT or COC or acrylate resin or polystyrene homopolymer or polystyrene copolymer or polyurethane or polyamide or polypropylene or polyethylene or ionomer or ethyl acrylate copolymer or polysulfone or polyether sulfone, accompanied by a high or good light transmission.
  • mixtures and / or layered combinations thereof are possible.
  • the light guide plate may also contain additives, in particular micro- and / or nanoscale additives, which lead to an increase in the refractive index and / or to a diffuse light scattering.
  • the micro- and / or nanoscale additives are of spherical and / or elliptical and / or polyhedron-like shape and have smooth and / or rough and / or micro-rough and / or microstructured and / or textured surfaces and / or combinations thereof.
  • Nanoscale additives have particle sizes of less than 300 nm, preferably less than 50 nm.
  • the particle sizes of microscale additives are preferably within a range of 1 pm to 200 pm.
  • Micro- and / or nanoscale additives are, for example, micro- and / or nanoscale compounds and / or constituents, such as micro- and / or nanoscale particles and / or crystals, which are sols and / or gels and / or metals and / or metal oxides and / or or metal sulfides and / or doped metal oxides and / or silicates and / or mixtures thereof.
  • Micro- and / or nanoscale additives for increasing the refractive index of the lightguide plate contained as metal and / or metal ion e.g. Silver and / or zinc and / or zirconium and / or titanium and / or barium and / or calcium and / or silicon and / or antimony and / or yttrium and / or aluminum and / or iron and / or indium and / or tin magnesium and / or sodium and / or lithium and / or copper and / or gold.
  • metal and / or metal ion e.g. Silver and / or zinc and / or zirconium and / or titanium and / or barium and / or calcium and / or silicon and / or antimony and / or yttrium and / or aluminum and / or iron and / or indium and / or tin magnesium and / or sodium and / or lithium and / or copper and / or gold.
  • Micro- and / or nanoscale additives for increasing the refractive index of the light guide plate are selected from or include silver and / or zinc sulfide and / or zirconium oxide and / or titanium dioxide and / or barium sulfate and / or rare earth metal oxides and / or
  • polymethyl methacrylate particles TECHPOLYMER MBX or MBP or MB-C
  • the particles in the matrix material of the lightguide plate are ideally modified on the particle surface with an organosilane compound. This ensures that the filler particles are present monodisperse and at Golfstoffkonzentrationen smaller than 5 wt .-%, a sufficient distance of the particles to one another of greater than 1 ⁇ can be set, which advantageously leads to a uniform light distribution in the light guide plate.
  • Such organosilane compounds are selected from or include allyltrialkoxysilanes or allyldialkoxysilanes and / or allylmonoalkoxysilanes and / or undecenyltrialkoxysilanes and / or vinyltrialkoxysilanes and / or vinyldialkoxysilanes and / or vinylmonoalkoxysilane and / or tetraalkoxysilane and / or trialkoxysilane and / or glycidyloxypropylalkoxysilane and / or carbamates and / or Aminosilanes and / or 3-mercaptopropyltrialkoxysilanes.
  • One of the light exit surface opposite and parallel to this light guide plate surface is aligned parallel to the first side of the reflector element.
  • This light guide plate surface has a distance of at most one millimeter to the first side of the reflector element.
  • This light guide plate surface is arranged over at least one between the light guide plate surface and the first side of the reflector element
  • the light distribution device according to the invention is also distinguished by the fact that the
  • Light guide plate surface of the light guide plate which is opposite to the light exit surface of the light guide plate is connected by at least one disposed between the light guide plate surface and the first side of the reflector element spacing means with the first side of the reflector element cohesively spaced. Also in this way can be dispensed with spacing for an elaborate circumferential frame, along with the creation of a structurally simple Lichtverteilvorraum.
  • the at least one spacing means which produces a material connection between the light guide plate surface and the first side of the reflector element, in particular regions (or at least a region) can be realized with air between the first side of the reflector element and the light guide plate surface which, due to the difference in the refractive index between the material constituting the lightguide plate and the refractive index of air, advantageously enables uniform light extraction across the entire light exit surface of the lightguide plate analogously to the reasons already set forth above.
  • the light components totally reflected at the transition from the light guide plate to the air can advantageously be directed through the light guide plate surface to the reflector element, for example as a result of deflection at the at least one deflection means at a greater distance from the respective light, where it reflects back into the light guide plate can be and from where they can possibly be directed or scattered out of the Lichtverteilvorraum over the light exit surface out.
  • Spacing means provided, wherein the spacing means is a further connecting layer of a transparent material, via which the light guide plate surface is integrally connected to the first side of the reflector element.
  • the spacing means is a further connecting layer of a transparent material, via which the light guide plate surface is integrally connected to the first side of the reflector element.
  • the further connection layer occupies the space between the light guide plate surface and the first side of the reflector element completely, so that it is particularly advantageous to provide a structurally very compact and stable light distribution device without gaps with air, in which e.g. Adverse contaminants or foreign bodies may occur.
  • the material of the further connecting layer has a refractive index which lies between 0.6 times and 0.9 times the refractive index of the material of the light guide plate, so that the already described above uniform light decoupling over the entire light exit surface of the light guide plate also in the region of the reflector element analogous to that already set out above supportive can be realized.
  • a plurality of deflecting means in the form of scattering bodies for deflecting light coupled into the optical waveguide plate are received in the further connecting layer towards the light exit surface, so that the light outcoupling or light emission through the light exit surface can also be effectively contributed in the further connecting layer.
  • the further connection layer may e.g. in particular a polymer layer and / or an adhesive layer or a UV-curing coating or a sol-gel coating.
  • the further bonding layer may be a polymer layer coextruded in the course of coextrusion in the production of the light distribution device by extrusion.
  • the use of a coextruded polymer layer has the advantage that in one process step, for example by coextrusion, a compact light distribution element or a compact light distribution device can be produced cost-effectively as a planar composite at least of reflector, connecting layer and light guide plate and shaped by individual cutting ,
  • the further compound layer has in particular fluoropolymers and / or adhesion-modified fluorohomo- and / or fluorocopolymers and / or
  • the further connecting layer consists of a transparent material.
  • the further bonding layer may be a polymer layer consisting of polyurethane and / or adhesion-modified polyolefins and / or polyolefin copolymers, such as, for example, ionomer or polyester elastomer or ethylene vinyl acetate or ethylene
  • Adhesion-modified polyolefins can be polypropylene or polyethylene or ethylene vinyl acetate functionalized with maleic anhydride or glycidyl methacrylate.
  • the thickness of the further bonding layer may preferably be within a range of 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • each spacing means being a deflection means for deflecting light coupled into the lightguide plate towards the light exit surface, which is in the form of a diffuser, ie in the form of a diffuser for deflecting the light by scattering the injected light at this.
  • the scattering bodies can be any scattering bodies which are set up to scatter light coupled in or injected into the light guide plate or to effect the deflection of this light by scattering action.
  • the size or extent of the scattering bodies in the direction of their greatest extent is preferably within a range of 20 ⁇ m to 5 mm, particularly preferably within a range of 50 ⁇ m to 0.5 mm, whereby, with a sufficiently large number of preferably spaced-apart ones Stray bodies - can be effectively contributed to a very uniform light extraction.
  • the scattering bodies can be designed in particular in the form of bodies or scattering bodies integrally formed on the light guide plate surface or the reflector element (that is to say the surface which is opposite the light exit surface).
  • the scattering bodies are arranged at a distance from one another between the optical waveguide plate surface and the first side of the reflector element, in order to advantageously realize a very uniform scattering effect or to advantageously avoid excessively very locally acting scatters, for which purpose the smallest intended distance between two Scattering is at least 0.5 mm.
  • the scattering bodies which also serve or act as spacing means can preferably also be designed, for example, in the form of a welding spot or welding body or in the form of a glue point or adhesive body.
  • a corresponding lacquer or a resin or a gel or a dispersion or a polymer or a polymer composition eg in the form of a "hot melt”
  • Such scattering agents serving as spacing agents show very good adhesion both on the reflector element and on the light guide plate, in order to bring about a separation of reflector element and light guide, at least an adhesive strength of 5 N / cm is required.
  • the scattering agents serving as spacing agents may comprise binders.
  • These binders may preferably contain acrylates and / or urethanes and / or polyesters and / or polyethers and / or urethane acrylates and / or cyanomethyl acrylates and / or cyanoethyl acrylates and / or cyanomethyl methacrylates and / or
  • Silicone copolymers such as silicone-urethane copolymer, silicone-polyurea copolymer, silicone-urethane acrylate copolymer, and / or linear or branched
  • Vinylhydrogenpolysiloxanes and / or adhesion-modified polyolefins and / or polyolefin copolymers such as, for example, ionomers or ethylene vinyl acetate or ethylene
  • Adhesion-modified polyolefins can be polypropylene or polyethylene or polypropylene functionalized with maleic anhydride or glycidyl methacrylate
  • the scattering bodies or scattering centers can be generated in-situ in the production of an adhesive bond of the light distribution device, for example by selective bonding by welding and / or bonding, for example, the above further bonding layer or eg a functional layer applied to the reflector.
  • the selective connection can for example be done advantageously by heated embossing rollers and / or deep drawing and / or laser welding.
  • the planar reflector element can be a planar reflector element designed for the person skilled in the art in a known manner, which is used, for example, as a reflector.
  • a flat support element comprising a highly reflective coating or mirror coating.
  • the flat reflector element may be in the form of a foil or a sheet with a highly reflective coating or mirror coating, this coating preferably having a reflectance of at least 80%.
  • the reflector element may be formed from a foil or sheet and a coating applied to one side of the foil or sheet, the first side of the reflector element being the side with the coating, and the coating having a reflectance of at least 80 %, along with a very effective reflection of light back into the light guide plate.
  • the thickness of the reflector element may preferably be within a range of 20 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the planar reflector element is intended to be light coupled into the light guide plate, which is e.g. on the at least one deflecting means, in particular in the form of at least one scattering body, is directed to the reflector element (or which strikes the reflector element directly without prior deflection) to reflect back into the light guide plate, from where it comes to the light exit surface or directed can be.
  • the deflecting means for deflecting light coupled into or irradiated into the optical waveguide plate to the light-emitting surface may be any means known to the person skilled in the art which is suitable or arranged for this diversion.
  • This means may be, for example, a reflection device, such as a mirror, received in or on the light guide plate.
  • it can also be a scattering body, which can be accommodated in particular in the light guide plate and can scatter light radiating to it in many directions, in particular towards the light exit surface, but also towards the reflector element.
  • Particularly preferred is a plurality of deflection means in the form of scattering bodies for deflecting the light coupled into the light guide plate to the light exit surface.
  • the scattering bodies make it possible to effectively redirect light which is coupled into the optical waveguide plate and, in particular, by providing a large number of scattering bodies distributed in the lightguide plate over the entire light exit surface, a very uniform light emission can be realized, together with the creation of one as very pleasantly perceived light.
  • the scattering bodies can be any scattering bodies which are designed to effect or realize the deflection by scattering effect.
  • the size or extent of the scattering bodies in the direction of their greatest extent is preferably within a range of 50 nm to 200 ⁇ m, particularly preferably within a range of 100 nm to 50 ⁇ m.
  • Light distribution advantageously structurally simple and advantageously allows a uniform light extraction over the entire light exit surface of the light guide plate. Due to the provided cohesive connections is advantageously a
  • Light distribution device in the form or in the manner of a one-piece composite or composite material created that can be made stable and frameless, with the material-locking compounds also known from known solutions
  • the light distribution device is also advantageously very well suited for automated production, for example in the context of an extrusion and / or coextrusion and / or lamination and / or laminating process.
  • Reflector element is embedded, the finishing in workspaces without
  • the area between the light guide plate surface and the first side of the reflector element is designed to be closed to the surroundings of the light distribution device.
  • media e.g. Vapors, gases, moisture, cleaning agents, dust, etc.
  • the band-shaped covering means may simultaneously be an edge band with luminaire and / or light-emitting diode arrangement.
  • the light guide plate has a circumferential side surface and the reflector element consists of a
  • the reflective effect of the reflector element for the coupled-in light can also be extended to areas of the circumferential side surface of the light guide plate in order, for example, to be able to selectively form specific areas of the side surface, depending on the application, on the one hand as reflective and / or reflective regions and, on the other hand, to provide complete coverage. encapsulation of the light distribution device, in particular in the area of the peripheral side surface.
  • the invention further relates to a lighting device comprising a light distribution device according to the invention and at least one lamp, wherein the light guide plate has a circumferential side surface, and wherein the lamp has at least one light emitting exit surface, for coupling the light of the lamp in the light guide plate on the side surface of the light guide plate is applied.
  • the light-emitting device has the light distribution device according to the invention and can therefore also be advantageously structurally constructed in a simple manner and moreover enable uniform light extraction over the entire light exit surface of the light guide plate.
  • the luminaire may have at least one light-emitting diode, which is known to have low power consumption.
  • the light-emitting exit surface for coupling the light of the lamp in the light guide plate rests against the side surface of the light guide plate, can advantageously be carried out coupling the light into the light guide plate without much loss of light, so without causing a large or substantial loss of the irradiated Light energy or radiation energy eg as a result of scatters or reflections.
  • the lamp has at least one light-emitting diode and the reflector element consists of a foil-like or sheet-like material, wherein the light-emitting diode on at least one bent edge region of the
  • Reflector element is arranged, which faces the side surface.
  • the reflector element in the bent-over edge region has at least one recess and / or at least one punched hole which serves to receive the at least one light-emitting diode.
  • a holding possibility for the light emitting diode of the luminaire can advantageously be provided in a structurally very simple manner, the luminaire light exit surface of which is in contact with the light guide plate for coupling the light of the luminaire to the side surface of the light guide plate.
  • the reflector element thereby advantageously takes over, in addition to the light reflection, the further functionality of the stable arrangement or holding of the light-emitting diode.
  • the bent-over edge region is furthermore preferably connected in a planar manner to at least one edge section of the protective element, which on the one hand advantageously increases the stability of the entire lighting device and, on the other hand, at least portions of or the edge sections of the Protective element can be excluded from a light emission, which may be advantageous or desirable depending on the application.
  • translucency when used in the above and subsequent statements, it is meant that this translucency exists for at least part of the spectrum of visible light or the entire spectrum of visible light.
  • 1A is a very schematic sectional view of a first embodiment of a light distribution device
  • 1B is a very schematic sectional view of a three-part connecting layer
  • FIG. 2 is a very schematic sectional view of a second embodiment of a light distribution device
  • FIG. 3 is a very schematic sectional view of a third embodiment of a light distribution device
  • FIG. 4 shows a very schematic three-dimensional representation of a light distribution device, inter alia for illustrating the position of a sectional plane
  • Fig. 5 is a very schematic sectional view of a first embodiment of a lighting device
  • Fig. 6, 7 is a very schematic sectional view and a schematic plan view of
  • the light distribution device 10 according to FIG. 1A comprises a light guide plate 12 and a planar protective element 14 made of a light-transmissive material, the protective element 14 having a first side 24 and a second side 26 opposite the first side 24. Furthermore, the light distribution device according to FIG. 1A comprises a planar reflector element 16 with a first side 18 and a second side 20 opposite the first side.
  • the light distribution devices 10 according to FIGS. 1A, 2 and 3 each have a rectangular shape - cf. 4, which very schematically (without any details) shows the three-dimensional design of the light distribution devices 10 according to FIGS. 1 to 3 together with a sectional plane 62 on which the sectional views are based.
  • the light guide plate 12 has a light exit surface 22, which is arranged parallel to the first side 24 of the protective element 14 and materially connected via a connecting layer 28 with the first side 24 of the protective element 14.
  • the connecting layer 28 completely covers the light exit surface 22 and the first side 24 of the protective element 14.
  • the light guide plate 12 is made of a translucent polymer material whose refractive index is 1.59.
  • the light guide plate 12 has one of the light exit surface 22 opposite and parallel to this light guide plate surface 32.
  • This light guide plate surface 32 is aligned parallel to the first side 18 of the reflector element 16 and has a spacing of 100 ⁇ m from the first side 18 of the reflector element 16.
  • the reflector element 16 is in the form of a reflective metal foil.
  • the bonding layer 28 is made of a translucent polymer material having glycidyl methacrylate functionalized ETFE with a refractive index of 1.38.
  • the protective element 14 is in the form of a translucent sol-gel coating with a refractive index of 1.4.
  • the bonding layer 28 may comprise a first translucent sub-layer 40 made of EVA, a second translucent sub-layer 42 from a translucent polymer material with glycidyl methacrylate functionalized ETFE and a third translucent sublayer 44 of EVA.
  • the second sub-layer 42 is arranged between the first and the third sub-layers 40, 44, wherein the second sub-layer 42 consists of the material with the refractive index which is 0.6 times to 0.9 times the refractive index of the polymer material, from which the light guide plate 12 is made.
  • the first part-layer 40 is integrally connected to the first side 24 of the protective element 14 and the third part-layer 44 is materially connected to the light-emitting surface 22.
  • the light guide plate surface 32 is connected by a plurality of spaced between the light guide plate surface 32 and the first side 18 of the reflector element 16 spacing means 34 with the first side 18 of the reflector element 16 cohesively spaced.
  • Each spacing means 34 is a deflection means 30 for deflecting light coupled into the light guide plate 12 (see arrows) toward the light exit surface 22 and each deflection means 30 is in the form of a diffuser 38 for deflecting the light by scattering the injected light thereon.
  • the plurality of diffusers 38 shown in the figures, which are arranged at a distance from one another between the light-guide plate surface 32 and the first side 18 of the reflector element 16, is limited to a few in order to simplify the illustration, but is significantly higher in a concrete embodiment ,
  • the scattering elements 38 are formed as spacing means in the form of projections on the light guide plate surface 32 and each have a maximum extension of at most 5 mm.
  • a further plurality of deflection means 30 in the form of scattering elements 38 for deflecting light coupled into the light guide plate 12 are also received towards the light exit surface 22.
  • Each scattering body 38 is formed in the form of a nano-scale connection, which is accommodated in the light guide plate 12.
  • connection layer 28 consists of the material with the refractive index of 1.38, which lies between 0.6 and 0.9 times the refractive index of the polymer material of which the light guide plate 12 is made, can be applied over the entire light exit surface 22 a uniform light extraction can be created. Due to the provision of this difference in the material refractive index between the bonding layer 28 and the light guide plate 12, the critical angle Sc (measured to the normal paint 58 on the light exit surface 22 - see. 1, there illustrated schematically) known from the optics total reflection are set so effectively to a level that no excessive light extraction takes place in the vicinity of the respective lamp, the light (see arrows in Fig.
  • the critical angle ⁇ c is set by providing this difference of the material refractive index to a level at which the proportion of the light incident at the transition from the light guide plate 12 to the light guide plate 12 Connection layer 28 is totally reflected, is sufficiently high that effectively avoid excessive light extraction in the immediate vicinity of the respective lamp and a uniform light extraction over the entire light exit surface 22 of the light guide plate 12 takes place.
  • the light portions then totally reflected at the transition from the lightguide plate 12 to the connection layer 28 can then advantageously be e.g. as a result of a further deflection at the scattering bodies 38 at a greater distance from the respective luminaire through the light exit surface 22, the connecting layer 28 and the protective element 14 are directed into the environment of the light distribution device 10 (see also corresponding arrows in FIG then the normal to the normal 58 on the light exit surface 22 dimensioning incident angle is smaller than the critical angle 9c of the total reflection.
  • each in the form of scatterers 38 which establish a material bond between the light guide plate surface 32 and the first side 18 of the reflector element 16
  • areas of air 60 may be interposed between the first side 18 of the reflector element 16 and the light guide plate surface 32 realized due to the difference in refractive index between the material from which the
  • Light guide plate 12 is, and the refractive index of air, advantageously a uniform light extraction over the entire light exit surface 22 of the light guide plate 12 can allow analogous to the reasons already set out above.
  • the light portions which are totally reflected at the transition from the light guide plate 12 to the air 60 can, for example, be deflected by the light guide plate in the light guide plate 12 at a greater distance from the respective light fixture 50 (see also FIG. Surface 32 are directed to the reflector element 16 where they can be reflected back into the light guide plate 12 and from where they can be directed or coupled via the light exit surface 22 in the vicinity of the Lichtverteilvorraum 10.
  • the region between the light guide plate surface 32 and the first side 18 of the reflector element 16 is designed to be closed to the surroundings of the light distribution device 10. In order to close off this area towards the surroundings, a covering means extending around this area in the form of a polymer strip 64 is provided.
  • the further connection layer 36 consists of a translucent sol-gel coating with a refractive index which, like the material of the connection layer 28, is between 0.6 and 0.9 times the refractive index of the polymer material from which the light guide plate 12 consists.
  • the further connection layer 36 completely accommodates the intermediate space between the light guide plate surface 32 and the first side 18 of the reflector element 16.
  • the light distribution device 10 according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 only in that the reflector element 16-which is embodied in the form of a reflective metal foil-has a bent-over edge region 48, and that the further connection layer 36 has a bent over molding 72 wherein the bent-over edge region 48 is integrally and integrally connected to the light guide plate 12, the connecting layer 28 and the protective element 14 in the peripheral side region of the light distribution device 10 via the molding 72.
  • the light-emitting device 68 according to FIG. 5 comprises a light distribution device 10 according to FIG. 1 and a light 50 with a plurality of light-emitting diodes 54, wherein only one light-emitting diode 54 is shown in the sectional illustration according to FIG.
  • the light guide plate 12 has a circumferential side surface 46 and the lamp 50 has, for each light-emitting diode 54, a light-emitting exit surface 52 which rests on the side surface 46 of the light guide plate 12 for coupling the light of the light 50 into the light guide plate 12.
  • the luminaire 50, together with the light-emitting diodes 54, is accommodated in a circumferential polymeric edge band 70, which is connected cohesively to the side surface 46.
  • lighting device can be dispensed with the polymer tape 64 and the functionality of the peripheral edge band 70 taken over or taken over.
  • the light-emitting exit surface 52 of each light-emitting diode 54 is provided on each one of a plurality of layers 66 of the lamp 14, via which the lamp 14 is connected to the side surface 46, wherein for each light-emitting diode 54 of the lamp 50, a layer 66 is provided.
  • the layer 66 is designed in the form of an adhesive layer and establishes a bonded connection between the luminaire 50 or the respective light-emitting diode 54 and the side surface 46.
  • the light-emitting diodes 54 are arranged on four bent edge regions 48 of the reflector element 16 (see FIG. 7, which shows the edge regions 48 in the still non-bent state), which face the side surface 46.
  • the bent-over edge regions 48 are furthermore connected in a planar manner in each case to a bevelled edge section 56 of the protective element 14.
  • the reflector element 16 has four recesses (not illustrated here) in each bent edge region 48, each of which serves to receive one of the light emitting diodes 54.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtverteilvorrichtung (10) mit einer Lichtleiterplatte (12), einem flächigen Schutzelement (14) aus einem lichtdurchlässigen Material mit einer ersten Seite (24) und einer der ersten Seite (24) entgegengesetzten zweiten Seite (26), und einem flächigen Reflektorelement (16) mit einer ersten Seite (18) und einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite (20). Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung (68) mit einer derartigen Lichtverteilvorrichtung (10).

Description

Lichtverteilvorrichtung und Leuchtvorrichtung
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtverteilvorrichtung mit einer Lichtleiterplatte, einem flächigen Schutzelement und einem flächigen Reflektorelement. Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung mit einer derartigen Lichtverteilvorrichtung.
Lichtverteilvorrichtungen bzw. Lichtverteilelemente der eingangs genannten Art finden z.B. in Deckenleuchten Verwendung und sind infolge des Vorsehens einer Lichtleiterplatte mit einer Lichtaustrittsfläche zum Schaffen einer Leuchtvorrichtung nach Art einer Flächen- leuchte vorgesehen, und zwar mit einem flächigen Licht bzw. mit einem über eine vergleichsweise große Fläche austretenden Lichts. Das meist über die Seitenfläche der Lichtleiterplatte in diese eingekoppelte Licht kann insbesondere das Licht von mehreren Leuchtdioden sein, wie z.B. aus der DE 20 2011 000 598 U1 bekannt. Aus der DE 10 2004 037 033 A1 ist die Verwendung einer Prismen-Lichtleiterplatte zur Schaffung einer Hintergrund- beleuchtungseinheit für eine Flüssigkristalldisplay-Vorrichtung bekannt.
Bei den Lichtverteilvorrichtungen bzw. Lichtverteilelementen der eingangs genannten Art ist das flächige Reflektorelement dafür vorgesehen, in die Lichtleiterplatte eingekoppeltes bzw. eingestrahltes Licht, welches an vorgesehenen Umlenkmitteln, insbesondere in Form von Streukörpern, zu dem Reflektorelement gelenkt wird, zu der Lichtaustrittsfläche hin zu reflektieren.
Das flächige Schutzelement bzw. flächige Auflageelement besteht meist aus einem transluzenten Material und dient zum einen als wirksamer Schutz für die Lichtaustrittsfläche (z.B. vor Kratzern). Ferner kann das Schutzelement durch geeignete Wahl des
transluzenten Materials auch eine optische Barriere darstellen, die eine Sichtbarkeit z.B. von Umlenkmitteln in Form von Streukörpern oder eine Sichtbarkeit der Leuchtmittel von außerhalb der Lichtverteilvorrichtung bzw. Leuchtvorrichtung erschwert oder ausschließt, einhergehend mit der Schaffung eines homogenen Lichts.
Um bei den bekannten Lichtverteilvorrichtungen eine möglichst über die gesamte Lichtaus- trittsfläche gleichmäßige Lichtauskopplung zu schaffen, sind das flächige Schutzelement und/oder das Reflektorelement unter Ausbildung eines Luftspalts von der Lichtleiterplatte beabstandet, der sich bei über die gesamte Lichtaustrittsfläche hinweg erstreckt bzw. der sich über die zu der Lichtaustrittsfläche entgegengesetzten Fläche der Lichtleiterplatte zur Gänze hinweg erstreckt. Auf diese Weise kann bei den bekannten Lösungen eine übermä- ßige Lichtauskopplung in naher Umgebung der jeweiligen Leuchte, die eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte erschwert bzw. unmöglich macht, vermieden werden. Zur Realisierung dieser Beabstandung sind das Reflektorelement, die Lichtleiterplatte und das Schutzelement bei den bekannten Lösungen z.B. mittels aufwendiger umlaufender Rahmen oder dergleichen aufeinanderfolgend ange- ordnet.
Zugrundeliegende Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lichtverteilvorrichtung anzugeben, die baulich einfach aufgebaut ist und eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte ermöglicht.
Erfindungsgemäße Lösung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Lichtverteilvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lichtverteilvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße
Lichtverteilelement umfasst eine Lichtleiterplatte, ein flächiges Schutzelement mit einer ers- ten Seite und einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite und ein
Reflektorelement mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite. Flächiges Schutzelement
Das Schutzelement besteht aus einem lichtdurchlässigen Material mit einem Brechungsindex, der innerhalb eines Bereichs von 1 ,2 bis 2,5 liegt.
Das Schutzelement kann vorteilhaft insbesondere als äußere Begrenzungsschicht bzw. Barriereschicht dienen, um die Leuchtvorrichtung vor mechanischer Beschädigung oder Beschädigungen, welche durch Eindringen von Flüssigkeiten, Gasen oder Dämpfen hervorgerufen werden können, zu schützen. Derartige Beschädigungen sind beispielsweise Spannungsrissbildung und/oder Trübung und/oder Quellen und/oder Verfärben.
Das Schutzelement, das insbesondere in Form einer Schutzschicht ausgebildet sein kann, weist vorzugsweise eine sehr gute Beständigkeit bzw. eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit auf, und zwar insbesondere gegenüber Substanzen auf, die in der DIN 68861 ge- nannt werden. Bei diesen Substanzen handelt es sich insbesondere um 10 %-ige Essigsäure, 48 %-iger-Ethylalkohol, Aceton, Reinigungsmittel und Desinfektionsmittel.
Zudem weist das Schutzelement vorzugsweise eine ausreichende Abrieb- und Kratzbeständigkeit auf. In Anlehnung an die DIN 53754 soll im Taber-Abraser-Test nach 50 Touren bei einer Kraft von 5N der Abrieb kleiner 30 mg betragen. Vorzugsweise zeigt das Schutzelement sowohl nach einer Woche Lagerung der Leuchtvorrichtung bzw. der
Lichtverteilvorrichtung bei 70 °C als auch bei einer Stunde Beaufschlagung mit 100 °C Wasserdampf kein Ablösen von der Lichtleiterplatte oder eine Beschädigung durch Quellen, Rissbildung, Trübung oder Verfärben.
Das flächige Schutzelement bzw. Auflageelement besteht vorzugsweise aus einem transluzenten Material, so dass dieses vorteilhaft auch eine optische Barriere bereitstellt, die eine Sichtbarkeit z.B. von Umlenkmitteln in Form von Streukörpern innerhalb der Lichtleiterplatte oder eine Sichtbarkeit der Leuchtmittel von außerhalb der Lichtverteilvorrichtung bzw. Leuchtvorrichtung erschwert oder ausschließt, einhergehend mit der Schaffung eines homogenen Lichts.
Insbesondere kann das flächige Schutzelement aus einem anorganischen Glas und/oder Polymermaterial und/oder einer Lackschicht und/oder einer Sol-Gel-Beschichtung und/oder einer Beschichtung, aufgebracht in einem physikalischen Beschichtungsverfahren, und/oder einer Kombination bzw. einer schichtweisen Kombination hieraus bestehen.
Das flächige Schutzelement kann in Form einer Lackschicht und/oder einer Sol-Gel-Schicht und/oder in Form einer Kombination hieraus ausgebildet sein und in dieser Ausbildung kann das flächige Schutzelement dann ein thermisch und/oder chemisch und/oder strahlenhärtendes System und/oder eine Kombination sein bzw. hieraus bilden.
Chemisch härtende Systeme umfassen Polymerisationen und/oder Polyadditionsreaktionen und/oder Polykondensationsreaktionen und/oder Hydrosilylierungsreaktionen und/oder Vernetzungsreaktionen.
Strahlenhärtende Systeme sind insbesondere photochemisch härtende Systeme wie UV und/oder NIR und/oder Elektronenstrahlen und/oder Mikrowellen. Zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit und der Chemikalienbeständigkeit, insbesondere als Schutz gegen Quellen kann das flächige Schutzelement aus einem vernetzten Polymer bestehen. Die Vernetzung kann photochemisch und/oder durch aktinische und/oder ionisierende Strahlung und/oder chemisch durch Zugabe von Peroxiden und/oder Katalysatoren und/oder Initiatoren erfolgen.
Das Polymermaterial kann ausgewählt sein aus bzw. das Polymermaterial kann umfassen Polycarbonat oder PMMA oder Polyamid oder PET oder biaxialorientertes PET oder PBT oder Silikon oder Polyurethan oder Polystyrolhomopolymer oder Polystyrolcopolymer oder Polypropylen oder Polyethylen oder einem lonomer oder Ethylenvinylacetat oder
Ethylenvinylalkohol oder Ethylen-Acrylatcopolymer, wie beispielsweise Ethylen-Ethylacrylat- oder Ethylen-Butylacryltat- oder Ethylen-Metylacrylat-Copolymere, oder Polysulfon oder Polyethersulfon oder COC.
Bestandteile der Lackschicht sind z.B. ausgewählt aus bzw. können umfassen
Epoxyverbindungen und/oder Acrylat und/oder ein Methacrylat und/oder eine
polyfunktionelle Verbindung, wie beispielsweise ethoxyliertes
Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder Tripropylenglycoldi(meth)acrylat und/oder Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder Diethylenglycoldi(meth)acrylat und/oder
Pentaerythritoltetra(meth)acrylat und/oder Pentaerythritoltri(meth)acrylat und/oder
Dipentaerythritolhexa(meth)acrylat und/oder 1 ,6-Hexandioldi(meth)acrylat und/oder Neopentylglycoldie(meth)acrylat und o/oder Polyester(meth)acrylate und/oder fettsäuremodifizierte Polyester(meht)acrylate und/oder propoxyliertes Glyceryltri(meth)acrylat und/oder ethoxyliertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat und/oder Isobornylacrylat und/oder
aminomodifizierte Polyether(meth)acrylate und/oder aliphatische Urethan(meth)acrylate und/oder Silikon(meth)acrylate und/oder Epoxyacrylate.
Ist das flächige Schutzelement eine Sol-Gel-Schicht, so weist diese wenigstens eine Silanverbindungen und/oder eine Silikatverbindung und/oder einen Kieselsäureester und/oder eine Mischung hieraus auf.
Die Silanverbindung ist ausgewählt aus bzw. kann umfassen Allyltrialkoxysilane und/oder Allyldialkoxysilane und/oder Allylmonoalkoxysilane und/oder Undecenyltrialkoxysilane und/oder Vinyltrialkoxysilane und/oder Vinyldialkoxysilane und/oder Vinylmonoalkoxysilan und/oder Tetraalkoxysilan und/oder Trialkoxysilan und/oder Glcidyloxypropylalkoxysilan und/oder Carbamate und/oder Aminosilane und/oder 3-Mercaptopropyltrialkoxysilane.
Beispiele hierfür sind:
Vinyltrimethoxysilan und/oder Vinyltriethoxysilan und/oder Vinyltriisopropoxysilan und/oder Vinyltributoxysilan und/oder Vinyl-tris(2-methoxyethoxy)silan und/oder Vinyl-tris(2- ethoxyethoxy)silan und/oder Vinyldimethylmethoxysilan und/oder Vinyldimethoxysilan und/oder Vinylphenyldimethoxysilan und/oder Vinylphenyldiethoxysilan und/oder
Vinyldiethoxysilan und/oder Vinylmethyldiethoxysilan und/oder
Vinylphenylmethylmethoxysilan und/oder Allyltrimethoxysilan und/oder Allyldimethoxysilan und/oder Allylmethyldimethoxysilan und/oder Allyltriethoxysilan und/oder
Allyldimethoxysilan und/oder Allylmethyldimethoxysilan und/oder Allyldiethoxysilan und/oder Allylmethyldiethoxysilan und/oder Undecenyltrimethoxysilan und/oder
Allyloxyundecyltrimethoxysilan und/oder 1 ,3-Diallyltetramethyldisiloxan und/oder
Vinyltriacetoxysilan und/oder 1 ,3-Divinyltetramethyldisiloxan und/oder
Vinyltetramethyldisiloxan und/oder 1 ,3-Divinyltetraphenyldisiloxan und/oder 3- Glycidyloxypropyltrimethoxysilan und/oder 3-Glycidyloxypropyltriethoxysilan und/oder N- Trimethoxysilylmethyl-O-methyl-carbamat und/oder N-Dimethoxy(methyl)silylmethyl-0- methylcarbamat und/oder N-Methyl[3-(trimethoxysilyl)-propyl]carbamat und/oder 3- Aminopropyltrimethoxysilan und/oder N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan und/oder N-(n-Butyl)aminopropyltrimethoxysilan und/oder Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin und/oder Bis(3-trimethoxysilylpropyl)amin und/oder oligomere Amino/Alkyl-Alkoxysilane. Das physikalische Beschichtungsverfahren kann eines der folgenden Beschichtungsverfah- ren sein: CVD (Chemical-Vapor-Deposition) und/oder PVD (Physical-Vapor-Deposition) und/oder PECVD (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapor-Deposition) und/oder PICVD (Plas- ma-lmpulse-Chemical-Vapor-Deposition)und/oder LPCVD (Low-Pressure-Chemical-Vapor- Deposition)und/oder TCVD (Thermical-Chemical-Vapor-Deposition).
Verbindunqsschicht Die Verbindungsschicht besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, das wenigstens bereichsweise oder zur Gänze einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem 0,6- fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte liegt bzw. die Verbindungsschicht weist wenigstens bereichsweise oder zur Gänze einen derartigen Brechungsindex auf. Oder in anderen Worten: Die Verbindungsschicht besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, das wenigstens bereichsweise oder zur Gänze einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem 0,6-fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials liegt, aus dem die Lichtleiterplatte besteht.
Die erfindungsgemäße Lichtverteilvorrichtung zeichnet sich insbesondere durch die Verbin- dungsschicht aus dem lichtdurchlässigen Material aus, welche die Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte mit der ersten Seite des flächigen Schutzelements stoffschlüssig verbindet und welche wenigstens bereichsweise oder zur Gänze den Brechungsindex aufweist, der zwischen dem 0,6-fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte liegt.
Durch Vorsehen der Verbindungsschicht, welche die Lichtaustrittfläche stoffschlüssig mit der ersten Seite des Schutzelements verbindet bzw. durch Vorsehen der Verbindungsschicht, welche die Lichtaustrittsfläche und die erste Seite des Schutzelements vorzugsweise vollständig bedeckt und stoffschlüssig miteinander verbindet, kann auf den bei bekann- ten Lösungen vorgesehenen Luftspalt zwischen dem Schutzelement und der Lichtaustrittsfläche, der sich bei den bekannten Lösungen über die gesamte Lichtaustrittsfläche hinweg erstreckt und mittels eines aufwendigen umlaufenden Rahmens realisiert werden muss, vorteilhaft verzichtet werden, einhergehend mit der Schaffung einer baulich einfachen Lichtverteilvorrichtung. Denn auch dadurch, dass die Verbindungsschicht wenigstens be- reichsweise oder zur Gänze aus einem Material mit einem Brechungsindex besteht, der zwischen dem 0,6-fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte liegt, kann über die über die gesamte Lichtaustrittsfläche eine gleichmäßige Lichtauskopplung geschaffen werden. Aufgrund des Vorsehens dieses Unterschieds des Material-Brechungsindex zwischen der Verbindungsschicht und der Lichtleiterplatte kann der Grenzwinkel (gemessen zur Normalen auf der Lichtaustrittsfläche) der aus der Optik bekannten Totalreflexion derart wirksam auf ein Maß eingestellt werden, dass keine übermäßige Lichtauskopplung in naher Umgebung der jeweiligen Leuchte erfolgt, sondern eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte. Der Grenzwinkel wird durch Vorsehen dieses Unterschieds des Material-Brechungsindex auf ein Maß eingestellt, bei dem der Anteil des Lichts, der an dem Übergang von der Lichtleiterplatte zu der Verbindungsschicht total reflektiert wird, derart hoch genug ist, dass eine übermäßige Lichtauskopplung in naher Umgebung der jeweiligen Leuchte wirksam vermeiden wird und eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte erfolgt.
Die dann an dem Übergang von der Lichtleiterplatte zu der Verbindungsschicht total reflektierten Lichtanteile können dann vorteilhaft z.B. infolge eines weiteren Umlenkens an dem wenigstens einen Umlenkmittel in größerer Entfernung von der jeweiligen Leuchte durch die Lichtaustrittsfläche, die Verbindungsschicht und das Schutzelement hindurch in die Umgebung der Lichtverteilvorrichtung gelenkt werden, wobei dann der sich zur Normalen auf der Lichtaustrittsfläche bemessende Einfallwinkel bzw. Einstrahlwinkel kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Verbindungsschicht kann insbesondere wenigstens bereichsweise oder zu Gänze aus einem Material mit einem Brechungsindex kleiner als 1 ,4 bestehen.
Die Verbindungsschicht kann bevorzugt wenigstens eine Polymerschicht und/oder eine Klebeschicht und/oder eine Sol-Gel-Schicht und/oder eine Lackschicht sein. Ebenso kann die Verbindungsschicht durch ein physikalisches Beschichtungsverfahren aufgebracht worden sein.
Die Verbindungsschicht kann aus einer Kombination aus Polymer- und/oder Klebeschicht und/oder Sol-Gel-Schicht und/oder Schichten, die mittels eines physikalischen Beschich- tungsverfahrens erzeugt wurden, bestehen. Die Verbindungsschicht ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die Haftfestigkeit der Verbindungsschicht sowohl zu dem flächigen Schutzelement als auch zur Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte größer als 5 N/cm beträgt.
Die Verbindungsschicht ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdurchlässigkeit, das heißt der Transmissionsgrad im sichtbaren Bereich des Lichtes, zwischen 70 % und 98 % beträgt. Die Verbindungsschicht kann als transparente oder transluzente Schicht ausgebildet sein. Im Fall einer transluzenten Schicht kann die Verbindungsschicht als Diffusor wirken.
Die Dicke der Verbindungsschicht kann vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10 nm bis 100 μητι liegen.
Ebenso kann die Verbindungsschicht geschäumt sein und einen Porendurchmesser im Bereich 5 nm bis 20 pm aufweisen. Besonders bevorzugt sind nanoporöse Schäume mit Porendurchmesser 5 nm bis 500 nm. Ist die Verbindungsschicht eine Polymerschicht, so kann diese aus Polyurethan oder haf- tungsmodifizierten Polyolefinen oder Polyolefin-Copolymeren oder lonomere oder Butylac- rylat-Methylacrylat-Copolymer oder Polyesterelastomeren oder Silikon-Urethan- Copolymeren oder Silikon-Polyharnstoff-Copolymeren oder Silikon-Urethanacrylat- Copolymer oder Fluorpolymeren oder Mischungen hieraus bestehen.
Haftungsmodifizierte Polyolefine sind mit Maleinsäureanhydrid oder Glycidylmethacrylat funktionalisiertes Polypropylen oder Polyethylene oder Ethylenvinylacetat.
Die Polyolefin-Copolymere können ausgewählt sein aus bzw. umfassen Ethylenvinylacetat oder Ethylen-Acrylatcopolymere, wie beispielsweise Ethylen-Ethylacrylat oder Ethylen- Butylacryltat- oder Ethylen-Metylacrylat-Copolymere.
Die Fluorpolymere sind Fluorhomopolymere und/oder Fluorcopolymere, ausgewählt aus bzw. umfassend ETFE und/oder PVDF und/oder FEP und/oder THV und/oder EFEP und/oder PTFE und/oder ETCFE und/oder Teflon AF und/oder CYTOP und/oder HYFLON AD und/oder fluorhaltigen Silikonen und/oder fluorhaltigen Polyurethanen.
Um eine ausreichende Haftung der Verbindungsschicht zur Lichtaustrittsseite bzw. Licht- austrittsfläche der Lichtleiterplatte und/oder zu dem flächigen Schutzelement zu erreichen, können die Fluorhomopolymere und/oder Fluorcopolymere mit Amino- und/oder Imino- und/oder Amido- und/oder Epoxy- und/oder Hydroxy- und/oder Carbonsäure- und/oder Sulfonsäure- und/oder Methacrylsäure- und/oder Maleinsäureanhydridgruppen modifiziert sein. Die Fluorhomopolymere und/oder Fluorcopolymere können aber auch
dehydrofluorierte Fluorpolymere sein.
Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen mit einem
glycidylmethacrylatfunktionalisierten ETFE, ETFE-g-GMA, oder einem
glycidylmethacrylatfunktionalisierten THV, THV-g-GMA.
Um eine ausreichende Haftung der vorzugsweise polymerbasierten Verbindungsschicht auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte und/oder dem flächigen Schutzelement zu erreichen, kann wenigstens eine Seite der polymerbasierten Verbindungsschicht durch Corona- Entladung oder Beflammen oder Plasmabeschichtungsverfahren oder Aerolverfahren oder Excimer oder Mikrowellenanregung oder Laser oder UV-Strahlung oder ionisierende Strahlung oder aktinische Strahlung oder durch Behandlung mit Schwefelsäure oder Natronlauge an der Oberfläche aktiviert werden. Die Aktivierung kann in Gegenwart eines reaktiven Gases und/oder inerten Gases und/oder durch Pfropfen mit olefinisch ungesättigten Monomeren, wie beispielsweise Acrylsäure und/oder Methylmethacrylat und/oder Vinylacetat und/oder Glycidylmethacrylat und/oder Maleinsäureanhydrid, erfolgen.
Wenn die Verbindungsschicht eine Klebeschicht ist, so umfasst diese vorzugsweise wenigstens ein Bindemittel, ausgewählt aus bzw. aufweisend Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylbutyral und/oder Polyvinylpyrrolidon und/oder Polyethylenvinylacetat-copolymeren und/oder Polyvinylacetat und/oder Acrylaten und/oder Methacrlyaten und/oder Urethanen und/oder Polyestern und/oder Polyethern und/oder Urethanacrylaten und/oder
Cyanmethylacrylaten und/oder Cyanoethylacrylaten und/oder Cyanomethylmethacrylaten und/oder Cyanoethylmethacrylaten und/oder (Meth)acrylsäurederivaten und/oder
Polymethylmethacrylat und/oder Epoxyharzen und/oder Silikonen und/oder Silikoncopolymeren und/oder Fluorpolymeren und/oder lineare oder verzweigte
Vinylhydrogenpolysiloxanen und/oder Mischungen hiervon.
Ist die Verbindungsschicht eine Sol-Gel-Schicht, so weist diese wenigstens eine
Silanverbindung und/oder eine Fluorsilikatverbindung und/oder einen Kieselsäureester auf.
Die Silanverbindung kann ausgewählt sein aus bzw. die Silanverbindung kann umfassen Allyltrialkoxysilane und/oder Allyldialkoxysilane und/oder Allylmonoalkoxysilane und/oder Undecenyltrialkoxysilane und/oder Vinyltrialkoxysilane und/oder Vinyldialkoxysilane und/oder Vinylmonoalkoxysilan und/oder Tetraalkoxysilan und/oder Trialkoxysilan und/oder Glcidyloxypropylalkoxysilan und/oder Carbamate und/oder Aminosilane und/oder 3- Mercaptopropyltrialkoxysilane und/oder, Fluorsilane.
Beispiele hierfür sind Vinyltrimethoxysilan und/oder Vinyltriethoxysilan und/oder
Vinyltriisopropoxysilan und/oder Vinyltributoxysilan und/oder Vinyl-tris(2- methoxyethoxy)silan und/oder Vinyl-tris(2-ethoxyethoxy)silan und/oder
Vinyldimethylmethoxysilan und/oder Vinyldimethoxysilan und/oder
Vinylphenyldimethoxysilan und/oder Vinylphenyldiethoxysilan und/oder Vinyldiethoxysilan und/oder Vinylmethyldiethoxysilan und/oder Vinylphenylmethylmethoxysilan und/oder Allyltrimethoxysilan und/oder Allyldimethoxysilan und/oder Allylmethyldimethoxysilan und/oder Allyltriethoxysilan und/oder Allyldimethoxysilan und/oder
Allylmethyldimethoxysilan und/oder Allyldiethoxysilan und/oder Allylmethyldiethoxysilan und/oder Undecenyltrimethoxysilan und/oder Allyloxyundecyltrimethoxysilan und/oder 1 ,3- Diallyltetramethyldisiloxan und/oder Vinyltriacetoxysilan und/oder 1 ,3- Divinyltetramethyldisiloxan und/oder Vinyltetramethyldisiloxan und/oder 1 ,3-
Divinyltetraphenyldisiloxan und/oder 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan und/oder 3- Glycidyloxypropyltriethoxysilan und/oder N-Trimethoxysilylmethyl-O-methyl-carbamat und/oder N-Dimethoxy(methyl)silylmethyl-0-methylcarbamat und/oder N-Methyl[3- (trimethoxysilyl)-propyl]carbamat und/oder 3-Aminopropyltrimethoxysilan und/oder N-(2- aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan und/oder N-(n-Butyl)aminopropyltrimethoxysilan und/oder Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin und/oder Bis(3-trimethoxysilylpropyl)amin und/oder oligomere Amino/Alkyl-Alkoxysilane und/oder Perfluoroctyltriethoxysilan und/oder
Trifluorpropylsilane und/oder Polyfluoralkylsilane. Die Fluorsilikatverbindung kann ausgewählt sein aus bzw. die Fluorsilikatverbindung kann umfassen Tris(pentafluorethyl)difluorsilikat und/oder Bis(pentafluorethyl)trifluorsilikat und/oder Tri(n-heptafluorpropyl)difluorsilikat und/oder Bis(n-heptafluorpropyl)trifluorsilikat und/oder Tris(n-nonafluorbutyl)difluorsilikat und/oder Bis(n-nonafluorbutyl)trifluorsilikat und/oder Tris(n-tridecafluorhexyl)difluorsilikat und/oder Bis(n-tridecafluorhexyl)trifluorsilikat.
Ist die Verbindungsschicht eine Lackschicht, so weist diese vorzugsweise wenigstens ein Acrylat und/oder ein Methacrylat und/oder eine polyfunktionelle Verbindung, wie beispielsweise ethoxyliertes Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder
Tripropylenglycoldi(meth)acrylat und/oder Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder Diethylenglycoldi(meth)acrylat und/oder Pentaerythritoltetra(meth)acrylat und/oder
Pentaerythritoltri(meth)acrylat und/oder Dipentaerythritolhexa(meth)acrylat und/oder 1 ,6- Hexandioldi(meth)acrylat und/oder Neopentylglycoldie(meth)acrylat und o/oder Polyes- ter(meth)acrylate und/oder fettsäuremodifizierte Polyester(meht)acrylate und/oder propoxyliertes Glyceryltri(meth)acrylat und/oder ethoxyliertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat und/oder Isobornylacrylat und/oder aminomodifizierte Polyether(meth)acrylate und/oder aliphatische Urethan(meth)acrylate und/oder Silikon(meth)acrylate und/oder Epoxyacrylate und/oder fluorhaltige Verbindungen auf. Beispiele für fluorhaltige Verbindungen sind fluorhaltige Homo- und/oder Copolymere mit einem Brechungsindex kleiner als 1 ,4, welche als Monomere Tetrafluorethylen und/oder Vinylidenfluorid und/oder Fluorethylen und/oder Hexafluorpropen und/oder Perfluor-2,2- dimethyl-1 ,3dioxol und/oder Fluoralkyl(meth)acrylate. Bei den physikalischen Beschichtungsverfahren kann es sich um CVD (Chemical-Vapor- Deposition) und/oder PVD (Physical-Vapor-Deposition) und/oder PECVD (Plasma- Enhanced-Chemical-Vapor-Deposition) und/oder PICVD (Plasma-Impulse-Chemical-Vapor- Deposition)und/oder LPCVD (Low-Pressure-Chemical-Vapor-Deposition) und/oder TCVD (Thermical-Chemical-Vapor-Deposition) handeln.
Wenn die Verbindungsschicht in Form einer Schicht, umfassend eine Klebeschicht und/oder eine Sol-Gel-Schicht und/oder eine Lackschicht, ausgebildet ist, kann diese ein thermisch und/oder chemisch und/oder strahlenhärtendes System und/oder eine Kombination hieraus sein bzw. bilden. Chemisch härtende Systeme umfassen Polymerisationen und/oder Polyadditionsreaktionen und/oder Polykondensationsreaktionen und/oder Hydrosilylierungsreaktionen und/oder Vernetzungsreaktionen. Strahlenhärtende Systeme sind insbesondere photochemisch härtende Systeme wie UV und/oder NIR und/oder Elektronenstrahlen und/oder Mikrowellen.
Vorzugsweise enthält die Verbindungsschicht zur Reduzierung des Brechungsindex mikro- und/oder nanoskalige Verbindungen und/oder Bestandteile, wie nanoskalige Partikel und/oder Kristalle und/oder nanoporöse Materialien, welche aus Solen und/oder Gelen und/oder Metallen und/oder Metalloxiden und/oder Metallsulfiden und/oder dotierten Metall- oxiden und/oder Silikaten und/oder fluorhaltigen Verbindungen erhalten werden können und/oder Mischungen hiervon sind.
Insbesondere können mikro- und/oder nanoskalige Verbindungen und/oder Bestandteile verwendet werden, welche einen negativen Brechungsindex aufweisen.
Vorteilhaft werden die mikro- und/oder nanoskaligen Verbindungen und/oder Bestandteile zur Reduzierung des Brechungsindex der Verbindungsschicht in einer Konzentration von 0,01 - 5 Gew.-% und mit einer Partikelgröße kleiner als 30 μιτι verwendet, um den Gesamt- brechungsindex der Verbindungsschicht zu reduzieren.
Mikro- und/oder nanoskalige Verbindungen und/oder Bestandteile sind vorzugsweise ausgewählt aus bzw. umfassen vorzugsweise Magnesiumfluorid und/oder Calciumfluorid und/oder Natriumfluorid und/oder Zirkonfluorid und/oder Titanfluorid und/oder Aluminiumflu- orid und/oder Zinnfluorid und/oder Aerogel und/oder pyrogener Kieselsäure und/oder poly- mere Hohlglaskugeln und/oder glasbasierte Hohlkugeln und/oder Zeolithe und/oder Graphen.
Die fluorhaltigen Verbindungen der Verbindungsschicht sind vorzugsweise ausgewählt aus bzw. umfassen vorzugsweise Fluoralkylacrylate und/oder Fluoralkylmethacrylate und/oder Fluoralkylalkohole und/oder Fluoralkylester und/oder Fluoralkylolefine und/oder Fluorsilane und/oder Fluorsilikone und/oder Fluorsilikate und/oder Mischungen hiervon.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Lichtverteilvorrichtung umfasst die Verbindungsschicht eine erste lichtdurchlässige Teilschicht, eine zweite lichtdurchlässige Teilschicht und eine dritte lichtdurchlässige Teilschicht, wobei die zweite Teilschicht zwischen der ersten und der dritten Teilschicht angeordnet ist, wobei die zweite Teilschicht aus dem Material mit dem Brechungsindex besteht, der zwischen dem 0,6-fachen und dem 0,9- fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte liegt, wobei die erste Teilschicht stoffschlüssig mit der ersten Seite des Schutzelements verbunden ist, wobei die dritte Teilschicht stoffschlüssig mit der Lichtaustrittsfläche verbunden ist.
Bei dieser praktischen Ausführungsform dienen die erste und dritte Teilschicht als
Haftvermittler, wenn für Materialen gemäß der zweiten Teilschicht eine direkte stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lichtaustrittsfläche und der ersten Seite des Schutzelements nicht möglich ist. Auf diese Weise können für die zweite Teilschicht vorteilhaft Materialen zum Einsatz kommen, die je nach Anwendung, insbesondere auch sehr gute optische Eigenschaften mit sich bringen können, jedoch keine hinreichend stabile stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lichtaustrittsfläche und der ersten Seite des Schutzelements bewerkstelligen können. Vorzugweise weist die zweite Teilschicht eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 10 pm bis 100 pm auf und die erste und die dritte Teilschicht weist jeweils eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 10 nm bis 10 pm auf, so dass vorteilhaft insgesamt gesehen, eine die Baugröße der Lichtverteilvorrichtung nur unwesentlich vergrößernde bzw. beeinflussende Verbindungsschicht bereitgestellt wird. Da die erste und dritte Teilschicht jeweils lediglich die Funktion eines Haftvermittlers haben, können diese vorteilhaft mit der angegebenen sehr geringen Dicke ausgeführt werden, so dass diese keinen wesentlichen Einfluss auf die optischen Eigenschaften der Lichtverteilvorrichtung haben. Der Brechungsindex des Materials aus dem die erste und/oder dritte Teilschicht besteht, liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 ,2 bis 2,5, so dass die erste und dritte Teilschicht optisch sehr gut an die zweite Teilschicht angepasst sind.
Die erste und die dritte Teilschicht können insbesondere in Form einer Klebeschicht und/oder einer Polymerschicht und/oder Sol-Gel-Schicht und/oder Lackschicht ausgebildet sein, um eine sehr wirksame Haftvermittlung bewerkstelligen zu können.
Insbesondere können die erste und/oder die dritte Teilschicht aus einer Klebeschicht, bestehend aus Acrylaten und/oder Styrolacrylaten und/oder Urethanen und/oder Polyestern und/oder Polyethern und/oder Urethanacrylaten und/oder Cyanmethylacrylaten und/oder Cyanoethylacrylaten und/oder Cyanomethylethacrylaten und/oder
(Meth)acrylsäurederivaten und/oder Epoxyharzen und/oder Silikonen und/oder Silikoncopolymeren und/oder linearen oder verzweigten Vinylhydrogenpolysiloxanen und / oder Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylbutyral und/oder Polyvinylpyrrolidon und/oder Polyethylenvinylacetat-Copolymeren und/oder Polyvinylacetat und/oder Mischungen hiervon zusammengesetzt sein.
Insbesondere kann die erste und/oder die dritte Teilschicht aus einer Polymerschicht, bestehend aus Polyamid und/oder Silikon und/oder Silikon-Urethan-Copolymer oder Silikon- Polyharnstoff-Copolymer oder Silikon-Urethanacrylat-Copolymer und/oder Polyurethan und/oder Polystyrolcopolymer und/oder einem lonomer und/oder Butylacrylat-Methylacrylat- Copolymer und/oder Ethylenvinylacetat und/oder Ethylenvinylalkohol und/oder Ethylen- Acrylatcopolymer, wie beispielsweise Ethylen-Ethylacrylat- oder Ethyien-Butylacryltat- oder Ethylen-Metylacrylat-Copolymere, und/oder einem haftungsmodifiziertem Polyolefin und/oder einer Mischung hieraus zusammengesetzt sein.
Haftungsmodifizierte Polyolefine sind mit Maleinsäureanhydrid oder Glycidylmethacrylat funktionalisiertes Polypropylen oder Polyethylene oder Ethylenvinylacetat.
Insbesondere können die erste und/oder die dritte Teilschicht aus einer Sol-Gel-Schicht bestehen, umfassend Silanverbindungen und/oder eine Silikatverbindung und/oder Kieselsäureestern und/oder eine Mischung hieraus.
Insbesondere kann die erste und/oder die dritte Teilschicht aus einer Lackschicht, bestehend aus Epoxyverbindungen und/oder Acrylat und/oder ein Methacrylat und/oder einer polyfunktionellen Verbindung, wie beispielsweise ethoxyliertes
Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder Tripropylenglycoldi(meth)acrylat und/oder Trimethylolpropantri(meth)acrylat und/oder Diethylenglycoldi(meth)acrylat und/oder Pentaerythritoltetra(meth)acrylat und/oder Pentaerythritoltri(meth)acrylat und/oder
Dipentaerythritolhexa(meth)acrylat und/oder 1 ,6-Hexandioldi(meth)acrylat und/oder Neopentylglycoldie(meth)acrylat, und/oder Polyester(meth)acrylat und/oder fettsäuremodifiziertem Polyester(meht)acrylat und/oder propoxyliertes Glyceryltri(meth)acrylat und/oder ethoxyliertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat und/oder Isobornylacrylat und/oder
aminomodifiziertes Polyether(meth)acrylat und/oder aliphatischem Urethan(meth)acrylat und/oder Silikon(meth)acrylat und/oder Epoxyacrylat und/oder UV-vernetzbares Silikonelastomer und/oder einer Mischung hieraus zusammengesetzt sein. Darüber hinaus können die erste und die dritte Teilschicht durch ein physikalisches Be- schichtungsverfahren aufgebracht worden sein, wobei es sich bei dem physikalischen Be- schichtungsverfahren um CVD (Chemical-Vapor-Deposition) und/oder PVD (Physical- Vapor-Deposition) und/oder PECVD (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapor-Deposition) und/oder PICVD (Plasma-lmpulse-Chemical-Vapor-Deposition)und/oder LPCVD (Low- Pressure-Chemical-Vapor-Deposition)und/oder TCVD (Thermical-Chemical-Vapor- Deposition) handeln kann.
Bevorzugt können im Rahmen einer Extrusionsherstellung der Lichtverteilvorrichtung die erste und/oder die dritte Teilschicht durch Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenaktivierung bei einem vorgesehenen Laminierprozess bzw. Kaschierprozess aufgebracht werden.
Die Oberflächenaktivierung kann mittels Plasma, Corona, CVD, PECVD, PVD und/oder Aerosolverfahren erfolgen, wobei ein atmosphärisches Plasma gegebenenfalls in Gegenwart eines Gases oder Aerosols oder eines Gas- und/oder Aerosolgemisches zum Einsatz kommen kann.
Lichtleiterplatte
Die Lichtleiterplatte weist eine Lichtaustrittsfläche auf, die parallel zu der ersten Seite des flächigen Schutzelements angeordnet und über eine Verbindungsschicht stoffschlüssig mit der ersten Seite des Schutzelements verbunden ist bzw. welche über eine Verbindungsschicht stoffschlüssig mit der ersten Seite des Schutzelements vollflächig bzw. flächig ver- bunden ist.
Die Lichtverteilvorrichtung weist wenigstens ein Umlenkmittel zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche hin auf. Die Lichtleiterplatte besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, dessen Brechungsindex innerhalb eines Bereichs von 1 ,4 bis 2,5 liegt.
Die Lichtleiterplatte kann aus einem Polymermaterial oder aus einem anorganischen Werkstoff bestehen. Vorzugsweise kann die Lichtleiterplatte aus Polycarbonat oder PMMA oder einem anorganischen Glas oder Silikon oder PET oder PBT oder COC oder Acrylatharz oder Polystyrolhomopolymer oder Polystyrolcopolymer oder Polyurethan oder Polyamid oder Polypropylen oder Polyethylen oder lonomer oder Ethyl-Acrylat-Copolymer oder Polysulfon oder Polyethersulfon bestehen, einhergehend mit einer hohen bzw. guten Lichtdurchlässigkeit. Ebenso sind Mischungen und/oder schichtweise Kombinationen hiervon möglich.
Die Lichtleiterplatte kann darüber hinaus Additive, insbesondere mikro- und/oder nanoskalige Additive enthalten, die zu einer Erhöhung des Brechungsindex und/oder zu einer diffusen Lichtstreuung führen. Die mikro- und/oder nanoskaligen Additive sind von sphärischer und/oder elliptischer und/oder polyederartiger Gestalt und weisen glatte und/oder raue und/oder mikroraue und/oder mikrostrukturierte und/oder texturierte Oberflächen und/oder Kombinationen hiervon auf.
Nanoskalige Additive weisen Partikelgrößen von kleiner als 300 nm, vorzugsweise kleiner als 50 nm auf. Die Partikelgrößen mikroskaliger Additive liegen vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 pm bis 200 pm.
Mikro- und/oder nanoskalige Additive sind beispielhaft mikro- und/oder nanoskalige Verbindungen und/oder Bestandteile, wie mikro- und/oder nanoskalige Partikel und/oder Kristalle, welche Sole und/oder Gele und/oder Metalle und/oder Metalloxide und/oder Metallsulfide und/oder dotierte Metalloxide und/oder Silikate und/oder Mischungen hiervon sind.
Mikro- und/oder nanoskalige Additive zur Erhöhung des Brechungsindex der Lichtleiterplatte enthalten als Metall und/oder Metallion z.B. Silber und/oder Zink und/oder Zirkonium und/oder Titan und/oder Barium und/oder Calcium und/oder Silizium und/oder Antimon und/oder Yttrium und/oder Aluminium und/oder Eisen und/oder Indium und/oder Zinn Magnesium und/oder Natrium und/oder Lithium und/oder Kupfer und/oder Gold.
Mikro- und/oder nanoskalige Additive zur Erhöhung des Brechungsindex der Lichtleiterplatte sind ausgewählt aus bzw. umfassen Silber und/oder Zinksulfid und/oder Zirkonoxid und/oder Titandioxid und/oder Bariumsulfat und/oder Seltenerdmetalloxiden und/oder
Lanthanoxid und/oder Antimonoxid und/oder Yttriumoxid und/oder Aerogel und/oder pyro- gene Kieselsäure und/oder Aluminiumoxid und/oder Indiumzinnoxid und/oder Indiumoxid und/oder Aluminiumzinnoxid und/oder Silikatpartikel und/oder Mikroglaskugeln und/oder Mikrohohlglaskugeln und/oder Mikroglaskeramikkugeln und/oder vernetzte Polymerpartikel, wie beispielsweise Polymethylmethacrylatpartikel (TECHPOLYMER MBX oder MBP oder MB-C), vernetzte Polybutylmethacrylatpartikel BMX, vernetzte Acrylsäureester ARX, ver- netztes Polystyrol SBX), oder Polymethylsilsesquioxan-Mikrospheren (DIASPHERE, TOSPEARL) oder Composite-Mikrospheren aus Polymethylsilsesquioxan mit Aluminiumoxid- und/oder Titandioxid-Oberflächenmodifizierung (KOBO).
Um eine bessere Dispergierbarkeit der Partikel im Matrixwerkstoff der Lichtleiterplatte zu erreichen bzw. ein Agglomerieren der Partikel zu vermeiden, sind diese idealerweise an der Partikeloberfläche mit einer Organosilanverbindung modifiziert. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Füllstoffpartikel monodispers vorliegen und bei Füllstoffkonzentrationen klei- ner als 5 Gew.-% ein ausreichender Abstand der Partikel zueinander von größer 1 μιτι eingestellt werden kann, was vorteilhaft zu einer gleichmäßigen Lichtverteilung in der Lichtleiterplatte führt.
Derartige Organosilanverbindungen sind ausgewählt aus bzw. umfassen Allyltrialkoxysilane oder Allyldialkoxysilane und/oder Allylmonoalkoxysilane und/oder Undecenyltrialkoxysilane und/oder Vinyltrialkoxysilane und/oder Vinyldialkoxysilane und/oder Vinylmonoalkoxysilan und/oder Tetraalkoxysilan und/oder Trialkoxysilan und/oder Glcidyloxypropylalkoxysilan und/oder Carbamate und/oder Aminosilane und/oder 3-Mercaptopropyltrialkoxysilane. Beabstandungsmittel
Eine der Lichtaustrittsfläche entgegengesetzte und zu dieser parallele Lichtleiterplatten- Fläche ist parallel zu der ersten Seite des Reflektorelements ausgerichtet. Diese Lichtleiterplatten-Fläche weist einen Abstand von höchstens einem Millimeter zu der ersten Seite des Reflektorelements auf. Diese Lichtleiterplatten-Fläche ist über wenigstens ein zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements angeordnetes
Beabstandungsmittel mit der ersten Seite des Reflektorelements stoffschlüssig beabstandet verbunden. Die erfindungsgemäße Lichtverteilvorrichtung zeichnet sich auch dadurch aus, dass die
Lichtleiterplatten-Fläche der Lichtleiterplatte, die der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte entgegengesetzt ist, über wenigstens ein zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements angeordnetes Beabstandungsmittel mit der ersten Seite des Reflektorelements stoffschlüssig beabstandet verbunden ist. Auch auf diese Weise kann zur Beabstandung auf einen aufwendigen umlaufenden Rahmen verzichtet werden, einhergehend mit der Schaffung einer baulich einfachen Lichtverteilvorrichtung. Denn durch Vorsehen des wenigstens einen Beabstandungsmittels, das eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements herstellt, können insbesondere Bereiche (bzw. wenigstens ein Bereich) mit Luft zwischen der ersten Seite des Reflektorelements und der Lichtleiterplatten-Fläche realisiert werden, die infolge des Unterschieds des Brechungsindex zwischen dem Material, aus dem die Lichtleiterplatte besteht, und dem Brechungsindex von Luft, vorteilhaft eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte analog zu den bereits oben dargelegten Gründen ermöglichen können. Die an dem Übergang von der Lichtleiterplatte zur Luft total reflektierten Lichtanteile können vorteilhaft z.B. infolge eines Umlenkens an dem wenigstens einen Umlenkmittel in größerer Entfernung von der jeweiligen Leuchte auch durch die Lichtleiterplatten-Fläche hindurch zu dem Reflektorelement gelenkt werden, wo sie in die Lichtleiterplatte zurück reflektiert werden können und von wo aus sie ggf. über die Lichtaustrittsfläche aus der Lichtverteilvorrichtung heraus gelenkt bzw. heraus gestreut werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lichtverteilvorrichtung ist ein einziges
Beabstandungsmittel vorgesehen, wobei das Beabstandungsmittel eine weitere Verbindungsschicht aus einem lichtdurchlässigen Material ist, über welche die Lichtleiterplatten- Fläche mit der ersten Seite des Reflektorelements stoffschlüssig verbunden ist. Auf diese Weise kann, eine baulich sehr kompakte und stabile Lichtverteilvorrichtung geschaffen werden, die insbesondere bei einem hoch reflektierenden Reflektorelement eine sehr gleichmäßige Lichtausstrahlung bereitstellen kann. Besonders bevorzugt nimmt die weitere Verbindungsschicht den Zwischenraum zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements vollständig ein, so dass besonders vorteilhaft eine baulich sehr kompakte und stabile Lichtverteilvorrichtung ohne Zwischenräume mit Luft geschaffen werden kann, in welche z.B. nachteilig Verunreinigungen bzw. Fremdkörper eintreten können.
Das Material der weiteren Verbindungsschicht weist einen Brechungsindex auf, der zwi- sehen dem 0,6-fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte liegt, so dass die bereits oben dargelegte gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte auch im Bereich des Reflektorelements analog zu dem bereits oben Dargelegtem unterstützend realisiert werden kann. Vorzugsweise sind in der weiteren Verbindungsschicht eine Vielzahl von Umlenkmitteln in Form von Streukörpern zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche hin aufgenommen, so dass auch in der weiteren Verbindungsschicht wirksam zur Lichtauskopplung bzw. Lichtausstrahlung durch die Lichtaustrittsfläche beige- tragen werden kann.
Die weitere Verbindungsschicht kann z.B. insbesondere eine Polymerschicht und/oder eine Klebeschicht oder eine UV-härtende Beschichtung oder eine Sol-Gel-Beschichtung sein. Die weitere Verbindungsschicht kann eine bei der Herstellung der Lichtverteilvorrichtung durch Extrusion im Weg der Coextrusion koextrudierte Polymerschicht sein. Die Verwendung einer koextrudierten Polymerschicht bringt den Vorteil mit sich, dass in einem Verfahrensschritt, beispielsweise durch Koextrusion ein kompaktes Lichtverteilelement bzw. eine kompakte Lichtverteilvorrichtung als flächiger Verbund zumindest aus Reflektor, Verbindungsschicht und Lichtleiterplatte kostengünstig hergestellt und durch individuellen Zu- schnitt in Form gebracht werden kann.
Im Fall eines Reflektorelements, welches reflektierend ist oder eine hoch reflektierende Beschichtung aufweist, weist die weitere Verbindungsschicht insbesondere Fluorpolymere und/oder haftungsmodifizierte Fluorhomo- und/oder Fluorcopolymere und/oder
Fluoralkylacrylate und/oder Fluoralkylmethacrylate und/oder Fluoralkylalkohole und/oder Fluoralkylester und/oder Fluoralkylolefine und/oder Fluorsilane und/oder Fluorsilikone oder Fluorsilikate mikro- und/oder nanoskalige Verbindungen und/oder Bestandteile zur Reduzierung des Brechungsindex auf. Im Fall eines Reflektorelements, welches eine hochspiegelnde Beschichtung aufweist, besteht die weitere Verbindungsschicht aus einem transparenten Werkstoff.
Die weitere Verbindungsschicht kann eine Polymerschicht sein, bestehend aus Polyurethan und/oder haftungsmodifizierten Polyolefinen und/oder Polyolefin-Copolymeren, wie bei- spielsweise lonomer oder Polyesterelastomer oder Ethylenvinylacetat oder Ethylen-
Glycidylmethacrylat-Copolymer oder Ethylen-Ethylacrylat- oder Ethylen-Butylacryltat- oder Ethylen-Methylacrylat-Copolymere, und/oder Butylacrylat-Methylacrylat-Copolymer und/oder Silikon-Urethan-Copolymer und/oder Silikon-Polyharnstoff-Copolymer und/oder Silikon-Urethanacrylat-Copolymer und/oder Polyamid. Haftungsmodifizierte Polyolefine können mit Maleinsäureanhydrid oder Glycidylmethacrylat funktionalisiertes Polypropylen oder Polyethylene oder Ethylenvinylacetat sein.
Die Dicke der weiteren Verbindungsschicht kann vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,5 pm bis 100 pm liegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Vielzahl von Beabstandungsmitteln vorgesehen, wobei jedes Beabstandungsmittel ein Umlenkmittel zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche hin ist, welches in Form eines Streukörpers ausgebildet ist, also in Form eines Streukörpers zum Umlenken des Lichts durch Streuen des eingekoppelten Lichts an diesem.
Durch Vorsehen dieser Vielzahl von Streukörpern kann eine wirksame Umlenkung zu der Lichtaustrittsfläche hin realisiert werden, so dass neben der Beabstandung mittels der Streukörper vorteilhaft auch die Lichtverteilung unterstützt wird.
Bei den Streukörpern kann es sich um beliebige Streukörper handeln, die dazu eingerichtet sind, in die Lichtleiterplatte eigekoppeltes bzw. eingestrahltes Licht zu streuen bzw. die Umlenkung dieses Lichts durch Streuwirkung zu bewirken bzw. zu realisieren. Die Größe bzw. die Ausdehnung der Streukörper in Richtung ihrer größten Ausdehnung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 20 pm bis 5 mm, besonders bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 50 pm bis 0,5 mm, wodurch - bei einer hinreichend großen Vielzahl an vorzugsweise voneinander beabstandeten Streukörpern - zu einer sehr gleichmäßigen Lichtauskopplung wirksam beigetragen werden kann. Die Streukörper können insbesondere in Form von an der Lichtleiterplatten-Fläche oder dem Reflektorelement (also der Fläche, die der Lichtaustrittsfläche entgegengesetzt ist) angeformten Körpern bzw. Streukörpern ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt sind die Streukörper mit Abstand zueinander zwischen der Lichtleiter- platten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements angeordnet, um vorteilhaft eine sehr gleichmäßige Streuwirkung zu realisieren bzw. übermäßige sehr lokal wirkende Streuungen vorteilhaft zu vermeiden, wobei hierfür der kleinste vorgesehene Abstand zwischen zwei Streukörpern wenigstens 0,5 mm beträgt. Die auch als Beabstandungsmitteln dienenden bzw. wirkenden Streukörper können bevorzugt z.B. auch in Form eines Schweißpunkts bzw. Schweißkörpers oder in Form eines Klebpunkts bzw. Klebekörpers ausgebildet sein. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass ein entsprechender Lack oder ein Harz oder ein Gel oder eine Dispersion oder ein Polymer bzw. eine Polymerzusammensetzung (z.B. in Form eines„Hotmelts") z.B. durch Walzenauftragstechnik oder Siebdruck oder Digitaldruck oder 3D-Druck aufgetragen wird. Derartige als Beabstandungsmittel dienende bzw. wirkende Streukörper zeigen sehr gute Haftung sowohl auf dem Reflektorelement als auch auf der Lichtleiterplatte. Um eine Trennung von Reflektorelement und Lichtleiter herbeizuführen, ist mindestens eine Haftfestigkeit von 5 N/cm erforderlich.
Die als Beabstandungsmittel dienenden bzw. wirkenden Streukörper können Bindemittel aufweisen. Diese Bindemittel können vorzugsweise Acrylate und/oder Urethane und/oder Polyester und/oder Polyether und/oder Urethanacrylate und/oder Cyanmethylacrylate und/oder Cyanoethylacrylate und/oder Cyanomethylethacrylate und/oder
(Meth)acrylsäurederivate und/oder Epoxyharze und/oder Silikone und/oder
Silikoncopolymere, wie beispielsweise Silikon-Urethan-Copolymer, Silikon-Polyhamstoff- Copolymer, Silikon-Urethanacrylat-Copolymer, und/oder lineare oder verzweigte
Vinylhydrogenpolysiloxane und/oder haftungsmodifizierte Polyolefine und/oder Polyolefin- Copolymeren, wie beispielsweise lonomere oder Ethylenvinylacetat oder Ethylen-
Glycidylmethacrylat-Copolymer oder Ethylen-Ethylacrylat- oder Ethylen-Butylacryltat- oder Ethylen-Methylacrylat-Copolymer, oder Butylacrylat-Methylacrylat-Copolymer oder Polyamid umfassen. Haftungsmodifizierte Polyolefine können mit Maleinsäureanhydrid oder Glycidylmethacrylat funktionalisiertes Polypropylen oder Polyethylene oder
Ethylenvinylacetat sein.
Die Streukörper bzw. Streuzentren können in-situ bei der Herstellung eines Haftverbundes der Lichtverteilvorrichtung erzeugt werden, z.B. durch punktuelles Verbinden durch Verschweißen und/oder Verkleben z.B. der obigen weiteren Verbindungsschicht oder z.B. einer auf dem Reflektor aufgebrachten Funktionsschicht. Das punktuelle Verbinden kann z.B. vorteilhaft durch beheizte Prägewalzen und/oder Tiefziehen und/oder Laserschweißen erfolgen. Reflektorelement
Das flächige Reflektorelement kann ein für den Fachmann in bekannter Weise ausgebilde- tes flächiges Reflektorelement sein, welches z.B. ein flächiges Trägerelement mit einer hoch reflektierenden Beschichtung bzw. Spiegelbeschichtung umfasst. Insbesondere kann das flächige Reflektorelement in Form einer Folie oder eines Blechs mit einer hochreflektierenden Beschichtung bzw. Spiegelbeschichtung ausgebildet sein, wobei diese Beschichtung vorzugsweise einen Reflexionsgrad von wenigstens 80 % aufweist.
Insbesondere kann das Reflektorelement aus einer Folie oder einem Blech und einer Beschichtung gebildet sein, die auf eine Seite der Folie oder des Blechs aufgebracht ist, wobei die erste Seite des Reflektorelements die Seite mit der Beschichtung ist, und wobei die Beschichtung einen Reflexionsgrad von wenigstens 80 % aufweist, einhergehend mit einer sehr wirksamen Reflexion von Licht zurück in die Lichtleiterplatte.
Die Dicke des Reflektorelements kann vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 20 pm bis 300 pm liegen. Das flächige Reflektorelement ist dafür vorgesehen, in die Lichtleiterplatte eingekoppeltes bzw. eingestrahltes Licht, welches z.B. an dem wenigstens einen Umlenkmittel, insbesondere in Form wenigstens eines Streukörpers, zu dem Reflektorelement gelenkt wird (oder welches direkt ohne vorherige Umlenkung auf das Reflektorelement trifft), in die Lichtleiterplatte zurück zu reflektieren, von wo aus es zu der Lichtaustrittsfläche hin gelangen bzw. gelenkt werden kann.
Bei dem Umlenkmittel zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche kann es sich um ein beliebiges dem Fachmann bekanntes Mittel handeln, welches für diese Umlenkung geeignet bzw. eingerichtet ist. Bei diesem Mittel kann es sich z.B. um eine in oder an der Lichtleiterplatte aufgenommene Reflexionsvorrichtung, wie z.B. einen Spiegel, handeln. Insbesondere kann es sich auch um einen Streukörper handeln, der insbesondere in der Lichtleiterplatte aufgenommen sein kann und auf ihn strahlendes Licht in viele Richtungen streuen kann, insbesondere zu der Lichtaustrittsfläche hin, aber auch zu dem Reflektorelement hin. Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von Umlenkmitteln in Form von Streukörpern zum Umlenken des in die Lichtleiterplatte eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche hin. Die Streukörper ermöglichen ein wirksames Umlenken von in die Lichtleiterplatte eingekoppelten bzw. eingestrahlten Lichts, wobei insbesondere durch Vorsehen einer gro- ßen Vielzahl von in der Lichtleiterplatte verteilten Streukörpern über die gesamte Lichtaustrittsfläche ein sehr gleichmäßiger Lichtaustritt realisiert werden kann, einhergehend mit der Schaffung eines als sehr angenehm empfundenen Lichts.
Bei den Streukörpern kann es sich um beliebige Streukörper handeln, die dazu eingerichtet sind, die Umlenkung durch Streuwirkung zu bewirken bzw. zu realisieren. Die Größe bzw. die Ausdehnung der Streukörper in Richtung ihrer größten Ausdehnung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 50 nm bis 200 pm, besonders bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 100 nm bis 50 pm. Mit derartig dimensionierten Streukörpern kann bei möglichst gleichmäßiger Verteilung der Streukörper ein sehr gleichmäßiges, durch die Lichtaustritts- fläche austretendes Licht durch die Summe der Streuwirkungen aller Streukörper geschaffen werden.
Wie den obigen Ausführungen insgesamt zu entnehmen, ist die erfindungsgemäße
Lichtverteilvorrichtung vorteilhaft baulich einfach aufgebaut und ermöglicht vorteilhaft eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte. Durch die vorgesehenen stoffschlüssigen Verbindungen wird vorteilhaft eine
Lichtverteilvorrichtung in Form bzw. nach Art eines einstückigen Verbunds bzw. Materialverbunds geschaffen, der stabil und rahmenlos ausgebildet werden kann, wobei durch die stoffschlüssigen Verbindungen auch ein von bekannten Lösungen bekanntes
Delmaminieren einzelner Schichten der gesamten Vorrichtung vorteilhaft vermieden wird. Infolge ihres Aufbaus eignet sich die Lichtverteilvorrichtung auch vorteilhaft sehr gut für eine automatisierte Herstellung z.B. im Rahmen eines Extrusions- und/oder Koextrusions- und/oder Laminier- und/oder Kaschierprozesses. Dass im Unterscheid zu den bekannten Lösungen infolge der stoffschlüssigen Verbindungen von flächigem Schutzelement, Lichtleiterplatte und Reflektorelement von einem aufwendigen umlaufenden Rahmen abgesehen werden kann, bringt insbesondere den Vorteil mit sich, dass die Handhabung wesentlich verbessert bzw. vereinfacht ist. So kann während der Herstellung der Lichtverteilvorrichtung auf den Schutz der Lichtleiterplatte verzichtet werden, da dieser im Herstellverfahren ab initio durch das Aufbringen des flächigen Schutzelements und des Reflektorelements mittels der Verbindungsschicht bzw. der flächigen Verbindungsschicht sowie des Beabstandungsmittels vollflächig geschützt wird. Beschädigungen, die in der Regel durch Kratzer und Unachtsamkeiten bei der Bearbeitung der Lichtleiterplatte durch bspw. Aufbringen von Streustrukturen im Siebdruckverfahren entstehen, werden vermieden. Ein aufwändiger berührungsloser Transport, um Beschädigungen zu vermeiden, ist nicht erforderlich. Ebenfalls kann, da die Lichtleiterplatte nach Art eines Zwischenelements in dem einstückigen sandwichartigen Verbund aus Schutzelement, Verbindungsschicht, Lichtleiterplatte, Beabstandungsmittel und
Reflektorelement eingebettet ist, die Weiterverarbeitung in Arbeitsbereichen ohne
Reinraumanforderung erfolgen. Eine Einlagerung von Staub oder partikulären Verunreinigungen in den Bereichen zwischen Lichtleiterplatte und Schutzelement oder hin zum Reflektorelement ist vorteilhaft ausgeschlossen.
Besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche und der ersten Seite des Reflektorelements zur Umgebung der Lichtverteilvorrichtung hin verschlossen ausgebildet. Auf diese Weise kann vorteilhaft das Eindringen von Medien, wie z.B. Dämpfe, Gase, Feuchtigkeit, Reinigungsmitteln, Staub usw., welche einen schädigenden Einfluss auf die Lichtverteilvorrichtung haben können, wirksam unterbunden werden. Um diesen Bereich zur Umgebung hin zu verschließen, kann z.B. ein sich umlaufend um diesen Bereich erstreckendes bandförmiges Bedeckungsmittel, wie z.B. ein Polymerband oder dergleichen vorgesehen sein. Für die entsprechende Leuchtvorrichtung kann das bandförmige Bedeckungsmittel gleichzeitig ein Kantenband mit Leuchte und/oder Leuchtdiodenanordnung sein.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Lichtverteilvorrichtung weist die Lichtleiterplatte eine umlaufende Seitenfläche auf und das Reflektorelement besteht aus einem
folienfömigen oder blechförmigen Material und weist wenigstens einen umgebogenen Randbereich auf, welcher mit der Seitenfläche flächig verbunden ist. Auf diese Weise kann die reflektierende Wirkung des Reflektorelements für das eingekoppelte Licht auch auf Bereiche der umlaufenden Seitenfläche der Lichtleiterplatte ausgedehnt werden, um z.B. bestimmte Bereiche der Seitenfläche je nach Anwendungsfall gezielt einerseits als reflektierende und/oder spiegelnde Bereiche ausbilden zu können und andererseits eine vollständi- ge Kapselung der Lichtverteilvorrichtung insbesondere im Bereich der umlaufenden Seitenfläche vorzunehmen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchtvorrichtung, umfassend eine erfindungsgemäße Lichtverteilvorrichtung und wenigstens eine Leuchte, wobei die Lichtleiterplatte eine umlaufendende Seitenfläche aufweist, und wobei die Leuchte wenigstens eine Leuchtenlicht- Austrittsfläche aufweist, die zum Einkoppeln des Lichts der Leuchte in die Lichtleiterplatte an der Seitenfläche der Lichtleiterplatte anliegt. Die Leuchtvorrichtung weist die erfindungsgemäße Lichtverteilvorrichtung auf und kann daher auch vorteilhaft baulich einfach aufge- baut werden und zudem eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte ermöglichen. Die Leuchte kann insbesondere wenigstens eine Leuchtdiode aufweisen, die sich bekannter Weise durch einen geringen Stromverbrauch auszeichnet. Dadurch, dass die Leuchtenlicht-Austrittsfläche zum Einkoppeln des Lichts der Leuchte in die Lichtleiterplatte an der Seitenfläche der Lichtleiterplatte anliegt, kann vorteilhaft ein Einkoppeln des Lichts in die Lichtleiterplatte ohne großen Lichtverlust erfolgen, also ohne dass es zu einem großen bzw. wesentlichen Verlust der eingestrahlten Lichtenergie bzw. Strahlungsenergie z.B. infolge von Streuungen bzw. Reflexionen kommt.
Bei einer praktischen Ausführungsform weist die Leuchte wenigstens eine Leuchtdiode auf und das Reflektorelement besteht aus einem folienfömigen oder blechförmigen Material, wobei die Leuchtdiode auf wenigstens einem umgebogenen Randbereich des
Reflektorelements angeordnet ist, welcher der Seitenfläche zugewandt ist. Ebenfalls be- steht z.B. die Möglichkeit, dass das Reflektorelement in dem umgebogenen Randbereich wenigstens eine Aussparung und/oder wenigstens eine Stanzung aufweist, die zur Aufnahme der wenigstens einen Leuchtdiode dient. So kann vorteilhaft auf baulich sehr einfache Weise eine Haltemöglichkeit für die Leuchtdiode der Leuchte bereitgestellt werden, deren Leuchtenlicht-Austrittsfläche zum Einkoppeln des Lichts der Leuchte in die Lichtlei- terplatte an der Seitenfläche der Lichtleiterplatte anliegt. Das Reflektorelement übernimmt dadurch vorteilhaft neben der Lichtreflexion die weitere Funktionalität des stabilen Anordnen bzw. Haltens der Leuchtdiode. Besonders bevorzugt ist hierbei der umgebogene Randbereich ferner mit wenigstens einem Randabschnitt des Schutzelements flächig verbunden, wodurch zum einen die Stabilität der gesamten Leuchtvorrichtung vorteilhaft erhöht werden kann und zum anderen zumindest Bereiche des oder der Randabschnitte des Schutzelements von einer Lichtabstrahlung ausgenommen werden können, was je nach Anwendungsfall vorteilhaft bzw. erwünscht sein kann.
Wenn in den obigen und den nachfolgenden Ausführungen von der„Lichtdurchlässigkeit" die Rede ist, so ist damit gemeint, dass diese Lichtdurchlässigkeit zumindest für einen Teil des Spektrums des sichtbaren Licht oder für das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts vorliegt.
Kurzbeschreibunq der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 A eine sehr schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lichtverteilvorrichtung,
Fig. 1 B eine sehr schematische Schnittdarstellung einer dreiteiligen Verbindungsschicht,
Fig. 2 eine sehr schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Lichtverteilvorrichtung,
Fig. 3 eine sehr schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Lichtverteilvorrichtung,
Fig. 4 eine sehr schematische dreidimensionale Darstellung einer Lichtverteilvorrichtung unter anderem zur Veranschaulichung der Lage einer Schnittebene,
Fig. 5 eine sehr schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Leuchtvorrichtung, und
Fig. 6, 7 eine sehr schematische Schnittdarstellung und eine schematische Draufsicht zur
Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Leuchtvorrichtung. Die Lichtverteilvorrichtung 10 nach Fig. 1A umfasst eine Lichtleiterplatte 12 und ein flächiges Schutzelement 14 aus einem lichtdurchlässigen Material, wobei das Schutzelement 14 eine erste Seite 24 und eine der ersten Seite 24 entgegengesetzte zweite Seite 26 aufweist. Ferner umfasst die Lichtverteilvorrichtung nach Fig. 1A ein flächiges Reflektorelement 16 mit einer ersten Seite 18 und einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite 20.
Die Lichtverteilvorrichtungen 10 nach den Fig. 1A, 2 und 3 weisen jeweils eine quaderförmige Ausbildung auf - vgl. hierzu Fig. 4, die sehr schematisch (ohne sämtliche Details) die dreidimensionale Ausbildung der Lichtverteilvorrichtungen 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 zu- sammen mit einer Schnittebene 62, welcher die Schnittdarstellungen zugrunde liegen, zeigt.
Die Lichtleiterplatte 12 weist eine Lichtaustrittsfläche 22 auf, die parallel zu der ersten Seite 24 des Schutzelements 14 angeordnet und über eine Verbindungsschicht 28 stoffschlüs- sig mit der ersten Seite 24 des Schutzelements 14 verbunden ist. Die Verbindungsschicht 28 bedeckt die Lichtaustrittsfläche 22 und die erste Seite 24 des Schutzelements 14 vollständig.
Die Lichtleiterplatte 12 besteht aus einem lichtdurchlässigen Polymermaterial dessen Bre- chungsindex 1 ,59 beträgt.
Die Lichtleiterplatte 12 weist eine der Lichtaustrittsfläche 22 entgegengesetzte und zu dieser parallele Lichtleiterplatten-Fläche 32 auf. Diese Lichtleiterplatten-Fläche 32 ist zu der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 parallel ausgerichtet und weist einen Abstand von 100 pm zu der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 auf. Das Reflektorelement 16 ist in Form einer reflektierenden Metallfolie ausgebildet.
Die Verbindungsschicht 28 besteht aus einem lichtdurchlässigen Polymermaterial mit glycidylmethacrylatfunktionalisierten ETFE mit einem Brechungsindex von 1 ,38.
Das Schutzelement 14 ist in Form einer lichtdurchlässigen Sol-Gel-Beschichtung mit einem Brechungsindex von 1 ,4 ausgebildet.
Die Verbindungschicht 28 kann bei einer alternativen Ausführungsform (vgl. Fig. 1 B) eine erste lichtdurchlässige Teilschicht 40 aus EVA, eine zweite lichtdurchlässige Teilschicht 42 aus einem lichtdurchlässigen Polymermaterial mit glycidylmethacrylatfunktionalisierten ETFE und eine dritte lichtdurchlässige Teilschicht 44 aus EVA umfassen.
Hierbei ist die zweite Teilschicht 42 zwischen der ersten und der dritten Teilschicht 40, 44 angeordnet, wobei die zweite Teilschicht 42 aus dem Material mit dem Brechungsindex besteht, der das 0,6-fache bis 0,9-fache des Brechungsindex des Polymermaterials beträgt, aus dem die Lichtleiterplatte 12 besteht. Die erste Teilschicht 40 ist stoffschlüssig mit der ersten Seite 24 des Schutzelements 14 verbunden und die dritte Teilschicht 44 ist stoffschlüssig mit der Lichtaustrittsfläche 22 verbunden.
Die Lichtleiterplatten-Fläche 32 ist über eine Vielzahl von zwischen der Lichtleiterplatten- Fläche 32 und der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 angeordneten Beabstandungs- mitteln 34 mit der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 stoffschlüssig beabstandet verbunden. Jedes Beabstandungsmittel 34 ist ein Umlenkmittel 30 zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte 12 eingekoppelten Lichts (vgl. Pfeile) zu der Lichtaustrittsfläche 22 hin und jedes Umlenkmittel 30 ist in Form eines Streukörpers 38 zum Umlenken des Lichts durch Streuen des eingekoppelten Lichts an diesem ausgebildet. Die in den Figuren gezeigte Vielzahl der Streukörper 38, die mit Abstand zueinander zwischen der Lichtleiterplatten- Fläche 32 und der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 angeordnet sind, ist zur Ver- einfachung der Darstellung auf nur wenige beschränkt, ist jedoch in konkreter Ausführung deutlich höher. Die Streuköper 38 sind als Beabstandungsmittel in Form von Anformungen an der Lichtleiterplatten-Fläche 32 ausgebildet und weisen jeweils eine maximale Ausdehnung höchstens 5 mm auf. In der Lichtleiterplatte 12 sind ferner eine weitere Vielzahl von Umlenkmitteln 30 in Form von Streukörpern 38 zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte 12 eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche 22 hin aufgenommen. Jeder Streukörper 38 ist in Form einer nanoskaligen Verbindung ausgebildet, die in der Lichtleiterplatte 12 aufgenommen ist. Dadurch, dass die Verbindungsschicht 28 aus dem Material mit dem Brechungsindex von 1 ,38 besteht, der zwischen dem 0,6-fachen und 0,9-fachen des Brechungsindex des Polymermaterials liegt, aus dem die Lichtleiterplatte 12 besteht, kann über die gesamte Lichtaustrittsfläche 22 eine gleichmäßige Lichtauskopplung geschaffen werden. Aufgrund des Vorsehens dieses Unterschieds des Material-Brechungsindex zwischen der Verbin- dungsschicht 28 und der Lichtleiterplatte 12 kann der Grenzwinkel Sc (gemessen zur Nor- malen 58 auf der Lichtaustrittsfläche 22 - vgl. Fig.1 , dort schematisch veranschaulicht) der aus der Optik bekannten Totalreflexion derart wirksam auf ein Maß eingestellt werden, dass keine übermäßige Lichtauskopplung in naher Umgebung der jeweiligen Leuchte erfolgt, die Licht (vgl. Pfeile in Fig. 1 ) in die Lichtleiterplatte 12 einkoppelt bzw. einstrahlt sondern eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche 22 der Lichtleiterplatte 12. Der Grenzwinkel 9c wird durch Vorsehen dieses Unterschieds des Material- Brechungsindex auf ein Maß eingestellt, bei dem der Anteil des Lichts, der an dem Übergang von der Lichtleiterplatte 12 zu der Verbindungsschicht 28 total reflektiert wird, derart hoch genug ist, dass eine übermäßige Lichtauskopplung in naher Umgebung der jeweiligen Leuchte wirksam vermeiden und eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche 22 der Lichtleiterplatte 12 erfolgt.
Die dann an dem Übergang von der Lichtleiterplatte 12 zu der Verbindungsschicht 28 total reflektierten Lichtanteile können dann vorteilhaft z.B. infolge eines weiteren Umlenkens an den Streukörpern 38 in größerer Entfernung von der jeweiligen Leuchte durch die Lichtaustrittsfläche 22, die Verbindungsschicht 28 und das Schutzelement 14 hindurch in die Umgebung der Lichtverteilvorrichtung 10 gelenkt werden 7 (vgl. auch entsprechende Pfeile in Fig. 1A), wobei dann der sich zur Normalen 58 auf der Lichtaustrittsfläche 22 bemessende Einfallwinkel kleiner ist als der Grenzwinkel 9c der Totalreflexion.
Durch Vorsehen der Beabstandungsmittel 34 jeweils in Form der Streukörper 38, die eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche 32 und der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 herstellen, können Bereiche mit Luft 60 zwischen der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 und der Lichtleiterplatten-Fläche 32 realisiert werden, die infolge des Unterschieds des Brechungsindex zwischen dem Material, aus dem die
Lichtleiterplatte 12 besteht, und dem Brechungsindex von Luft, vorteilhaft eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Lichtaustrittsfläche 22 der Lichtleiterplatte 12 analog zu den bereits oben dargelegten Gründen ermöglichen können. Die an dem Übergang von der Lichtleiterplatte 12 zur Luft 60 total reflektierten Lichtanteile können z.B. infolge eines Um- lenkens an den Streukörpern 38 in der Lichtleiterplatte 12 in größerer Entfernung von der jeweiligen Leuchte 50 (vgl. hierzu auch Fig. 5) durch die Lichtleiterplatten-Fläche 32 hindurch zu dem Reflektorelement 16 gelenkt werden, wo sie in die Lichtleiterplatte 12 zurück reflektiert werden können und von wo aus sie über die Lichtaustrittsfläche 22 in die Umgebung der Lichtverteilvorrichtung 10 gelenkt bzw. ausgekoppelt werden können. Der der Bereich zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche 32 und der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 ist zur Umgebung der Lichtverteilvorrichtung 10 hin verschlossen ausgebildet. Um diesen Bereich zur Umgebung hin zu verschließen, ist ein sich umlaufend um diesen Bereich erstreckendes Bedeckungsmittel in Form eines Polymerbands 64 vor- gesehen.
Die Lichtverteilvorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig.1 dadurch, dass ein einziges Beabstandungsmittel 34 vorgesehen ist, wobei das Beabstandungsmittel 34 eine weitere Verbindungsschicht 36 ist, über welche die Lichtleiterplatten-Fläche 32 mit der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 stoffschlüssig verbunden ist. Die weitere Verbindungsschicht 36 besteht aus einer lichtdurchlässigen Sol-Gel-Beschichtung mit einem Brechungsindex, der - wie das Material der Verbindungsschicht 28 - zwischen dem 0,6-fachen und 0,9-fachen des Brechungsindex des Polymermaterials liegt, aus dem die Lichtleiterplatte 12 besteht. Die weitere Verbindungsschicht 36 nimmt den Zwischenraum zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche 32 und der ersten Seite 18 des Reflektorelements 16 vollständig ein.
Die Lichtverteilvorrichtung 10 nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 lediglich dadurch, dass das Reflektorelement 16 - das in Form einer reflektierenden Metallfolie aus- gebildet ist - einen umgebogenen Randbereich 48 aufweist, und dass die weitere Verbindungschicht 36 eine umgebogene Anformung 72 aufweist, wobei der umgebogene Randbereich 48 über die Anformung 72 stoffschlüssig und flächig mit der Lichtleiterplatte 12, der Verbindungsschicht 28 und dem Schutzelement 14 im umlaufenden Seitenbereich der Lichtverteilvorrichtung 10 verbunden ist.
Die Leuchtvorrichtung 68 nach Fig. 5 umfasst eine Lichtverteilvorrichtung 10 gemäß Fig.1 und eine Leuchte 50 mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden 54, wobei in der Schnittdarstellung nach Fig. 5 nur eine Leuchtdiode 54 gezeigt ist. Die Lichtleiterplatte 12 weist eine umlaufendende Seitenfläche 46 auf und die Leuchte 50 weist für jede Leuchtdiode 54 eine Leuchtenlicht-Austrittsfläche 52 auf, die zum Einkoppeln des Lichts der Leuchte 50 in die Lichtleiterplatte 12 an der Seitenfläche 46 der Lichtleiterplatte 12 anliegt. Die Leuchte 50 samt der Leuchtdioden 54 ist in einem umlaufenden polymeren Kantenband 70 aufgenommen, welches mit der Seitenfläche 46 stoffschlüssig verbunden ist. Bei einer zu der Leuchtvorrichtung 68 nach Fig. 5 alternativen Leuchtvorrichtung kann von dem Polymerband 64 abgesehen werden und die Funktionalität von dem umlaufenden Kantenband 70 übernommen bzw. mit übernommen werden. Die Leuchtenlicht-Austrittsfläche 52 jeder Leuchtdiode 54 ist an jeweils einer von mehreren Schichten 66 der Leuchte 14 vorgesehen, über welche die Leuchte 14 mit der Seitenfläche 46 verbunden ist, wobei für jede Leuchtdiode 54 der Leuchte 50 jeweils eine Schicht 66 vorgesehen ist. Die Schicht 66 ist in Form einer Klebeschicht ausgebildet und stellt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Leuchte 50 bzw. der jeweiligen Leuchtdiode 54 und der Seitenfläche 46 her.
Bei der sehr schematischen Darstellung einer Leuchtvorrichtung 68 mit einer
Lichtverteilvorrichtung 10 nach Fig. 6 sind die Leuchtdioden 54 auf vier umgebogenen Randbereichen 48 des Reflektorelements 16 angeordnet (vgl. Fig. 7, welche die Randbe- reiche 48 im noch unverbogenen Zustand zeigt), welche der Seitenfläche 46 zugewandt sind. Die umgebogenen Randbereiche 48 sind ferner jeweils mit einem abgeschrägten Randabschnitt 56 des Schutzelements 14 flächig verbunden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Reflektorelement 16 in jedem umgebogenen Randbereich 48 vier Aussparungen (hier nicht veranschaulicht) aufweist, die jeweils zur Aufnahme einer der Leucht- dioden 54 dienen.
Bezuqszeichenliste
10 Lichtverteilvorrichtung
12 Lichtleiterplatte
14 Schutzelement
16 Reflektorelement
18 erste Seite des Reflektorelements
20 zweite Seite des Reflektorelements
22 Lichtaustrittsfläche
24 erste Seite des Schutzelements
26 zweite Seite des Schutzelements
28 Verbindungsschicht
30 Umlenkmittel
32 Lichtleiterplatten-Fläche
34 Beabstandungsmittel
36 weitere Verbindungsschicht
38 Streukörper
40 erste Teilschicht
42 zweite Teilschicht
44 dritte Teilschicht
46 Seitenfläche
48 umgebogener Randbereich
50 Leuchte
52 Leuchtenlicht-Austrittsfläche
54 Leuchtdiode
56 Randabschnitt
58 Normale
60 Luft
62 Schnittebene
64 Polymerband
66 Schicht
68 Leuchtvorrichtung
70 Kantenband
72 Anformung

Claims

Patentansprüche
Lichtverteilvorrichtung (10) mit einer Lichtleiterplatte (12), einem flächigen Schutzelement (14) mit einer ersten Seite (24) und einer der ersten Seite (24) entgegengesetzten zweiten Seite (26), und einem flächigen Reflektorelement (16) mit einer ersten Seite (18) und einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite (20), wobei die Lichtleiterplatte (12) eine Lichtaustrittsfläche (22) aufweist, die parallel zu der ersten Seite (24) des Schutzelements (14) angeordnet und über eine Verbindungsschicht (28) stoffschlüssig mit der ersten Seite (24) des Schutzelements (14) verbunden ist, wobei die Lichtverteilvorrichtung (10) wenigstens ein Umlenkmittel (30) zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte (12) eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche (22) hin aufweist, wobei die Lichtleiterplatte (12) aus einem lichtdurchlässigen Material besteht, dessen Brechungsindex innerhalb eines Bereichs von 1 ,4 bis 2,5 liegt, wobei eine der Lichtaustrittsfläche (22) entgegengesetzte und zu dieser parallele Lichtleiterplatten-Fläche (32) zu der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) parallel ausgerichtet ist und einen Abstand von höchstens einem Millimeter zu der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) aufweist, wobei die Lichtleiterplatten-Fläche (32) über wenigstens ein zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche (32) und der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) angeordnetes Beabstandungsmittel (34) mit der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) stoffschlüssig beabstandet verbunden ist, wobei die Verbindungsschicht (28) aus einem lichtdurchlässigen Material besteht, das wenigstens bereichsweise einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem 0,6- fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte (12) liegt, wobei das Schutzelement (14) aus einem lichtdurchlässigen Material mit einem Brechungsindex besteht, der innerhalb eines Bereichs von 1 ,2 bis 2,5 liegt.
2. Lichtverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Beabstandungsmittel (34) vorgesehen ist, wobei das Beabstandungsmittel (34) eine weitere Verbindungsschicht (36) aus einem lichtdurchlässigen Material ist, über welche die Lichtleiterplatten-Fläche (32) mit der ersten Seite (18) des
Reflektorelements (16) stoffschlüssig verbunden ist, wobei das Material der weiteren Verbindungsschicht (36) einen Brechungsindex aufweist, der zwischen dem 0, 6- fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte (12) liegt.
3. Lichtverteilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der weiteren Verbindungsschicht (36) eine Vielzahl von Umlenkmitteln (30) in Form von Streukörpern (38) zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte (12) eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche (22) hin aufgenommen sind.
4. Lichtverteilvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verbindungsschicht (36) den Zwischenraum zwischen der Lichtleiterplatten- Fläche (32) und der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) vollständig einnimmt.
5. Lichtverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Beabstandungsmitteln (34) vorgesehen sind, wobei jedes
Beabstandungsmittel (34) ein Umlenkmittel (30) zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte (12) eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche (22) hin ist, welches in Form eines Streukörpers (38) ausgebildet ist. Lichtverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Streukörper (38) mit Abstand zueinander zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche (32) und der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) angeordnet sind.
Lichtverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen der Lichtleiterplatten-Fläche (32) und der ersten Seite (18) des Reflektorelements (16) zur Umgebung der Lichtverteilvorrichtung (10) hin verschlossen ausgebildet ist.
Lichtverteilvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Umlenkmitteln in Form von Streukörpern (38) zum Umlenken von in die Lichtleiterplatte (12) eingekoppelten Lichts zu der Lichtaustrittsfläche (22) hin in der Lichtleiterplatte (12) aufgenommen sind.
Lichtverteilvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (28) eine erste lichtdurchlässige Teilschicht (40), eine zweite lichtdurchlässige Teilschicht (42) und eine dritte lichtdurchlässige Teilschicht (44) umfasst, wobei die zweite Teilschicht (42) zwischen der ersten und der dritten Teilschicht (40, 44) angeordnet ist, wobei die zweite Teilschicht (42) aus dem Material mit dem Brechungsindex besteht, der zwischen dem 0, 6-fachen und dem 0,9-fachen des Brechungsindex des Materials der Lichtleiterplatte (12) liegt, wobei die erste Teilschicht (40) stoffschlüssig mit der ersten Seite (24) des Schutzelements (14) verbunden ist, wobei die dritte Teilschicht (44) stoffschlüssig mit der Lichtaustrittsfläche (22) verbunden ist.
Lichtverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschicht (42) eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 10 μιη bis 100 μηι aufweist, und dass die erste und die dritte Teilschicht (40, 44) jeweils eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 10 nm bis 10 μιη aufweist.
Lichtverteilvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiterplatte (12) eine umlaufende Seitenfläche (46) aufweist, und dass das Reflektorelement (16) aus einem folienfömigen oder blechförmi- gen Material besteht und wenigstens einen umgebogenen Randbereich (48) aufweist, welcher mit der Seitenfläche (46) flächig verbunden ist.
12. Lichtverteilvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Reflektorelement (16) aus einer Folie oder einem Blech und einer Beschichtung gebildet ist, die auf eine Seite der Folie oder des Blechs aufgebracht ist, wobei die erste Seite (18) des Reflektorelements (16) die Seite mit der Beschichtung ist, und wobei die Beschichtung einen Reflexionsgrad von wenigstens 80 % aufweist.
13. Leuchtvorrichtung (68) umfassend eine Lichtverteilvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und wenigstens eine Leuchte (50), wobei die Lichtleiterplatte (12) eine umlaufendende Seitenfläche (46) aufweist, und wobei die Leuchte (50) wenigstens eine Leuchtenlicht-Austrittsfläche (52) aufweist, die zum Einkoppeln des Lichts der Leuchte (50) in die Lichtleiterplatte (12) an der Seitenfläche (46) der Lichtleiterplatte (12) anliegt.
14. Leuchtvorrichtung (68) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte (50) wenigstens eine Leuchtdiode (54) aufweist und das Reflektorelement (16) aus einem folienfömigen oder blechförmigen Material besteht, wobei die Leuchtdiode (54) auf wenigstens einem umgebogenen Randbereich (48) des Reflektorelements (16) angeordnet ist, welcher der Seitenfläche (46) zugewandt ist.
15. Leuchtvorrichtung (68) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der umgebogene Randbereich (48) ferner mit wenigstens einem Randabschnitt (56) des Schutzelements (14) flächig verbunden ist.
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