CN102667553A - 透明的发光窗元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明的发光窗元件(100，700)，即能够发光的透明窗元件。根据本发明的第一方面，窗元件(100)包括：光导(110)，用于通过全内反射引导从至少一个光源(150)发出的光，玻璃嵌板(120)，设置在所述光导附近；以及散射结构(130)，用于从光导中耦合出光。散射结构(130)被夹在光导(110)和玻璃嵌板(120)之间，使得在散射结构之间形成间隔区域(140)，在间隔区域处光导和玻璃嵌板之间的光学接触被阻止。根据本发明的第二方面，窗元件(700)包括：至少一个光源(750)；玻璃嵌板(710)；以及折射结构(740)，所述折射结构被设置在玻璃嵌板(710)的表面处，使得从光源发出的光被折射结构朝向玻璃嵌板折射并被引导出窗元件(700)。

Description

透明的发光窗元件
技术领域
本发明涉及一种窗元件，更具体地涉及一种能够发光的窗元件即照明窗元件。该窗元件可设置在门框或窗框中并可用于诸如办公楼、商业楼、旅馆、医院以及住宅的各种类型的建筑物。
背景技术
照明窗或透明的发光窗是在关断时透明且看起来像普通窗或者在接通时照明即发光的窗。这些窗例如可用于一般照明或用于显示标识或标志。
通常，照明窗包括作为光导的透明的聚合物材料，光导可借助光源点亮。光导可包括用于从光导中提取光并例如将光引导入房间中的散射元件。当这种发光窗被增添、集成到建筑结构中或意图在建筑结构中取代已有的窗时，这种发光窗暴露于外界影响(即，周围环境的状况)。然而，自由地暴露于其环境中的聚合物光导通常易于受到刮擦和/或污染(例如，灰尘、指印)，这可能导致在那些刮擦和/或污染的位置处从光导强烈和非期望地提取光。另外，聚合物材料通常具有大的温度膨胀系数和吸湿性，这可能导致当光导暴露于温度和湿度波动时光导的变形和卷曲。另外，聚合物材料通常具有低的耐火性，这可能使得光导在大面积自由暴露时成为火灾危险。为了避免这些问题，传统上通过一个或多个玻璃板保护光导。
例如，国际专利申请WO2006/065049公开了一种包括光导面板的照明窗或门，在该光导面板中借助微小凹陷刻印字母和图案。保护性玻璃或保护性薄膜被附着到光导的两个侧面，以保护表面不受损坏或缺损，诸如刮擦。
尽管通过玻璃嵌板(pane)保护光导面板免受外界影响，但从这种照明窗(或门)发出的光的均匀性仍然是有限的，具有对于观察者非常不吸引人的例如较暗或较亮的区域。
发明内容
本发明的目的是缓解这种问题并提供具有改进的光均匀性的窗元件。
根据本发明的第一方面，借助下述的窗元件实现该目的和其他的目的，所述窗元件包括：光导，所述光导用于通过全内反射引导从至少一个光源发出的光；玻璃嵌板，所述玻璃嵌板设置在所述光导附近；以及散射结构，所述散射结构用于从光导中耦合出光。所述散射结构被夹在所述光导和所述玻璃嵌板之间，使得在所述散射结构之间形成间隔区域(或区)，在所述间隔区域处所述光导和所述玻璃嵌板之间的光学接触被阻止。
本发明利用以下的认知：如果光导和玻璃嵌板之间存在直接的光学接触，则光可能以不受控制的方式从窗元件中泄露即从光导中泄露并进入玻璃嵌板(或玻璃板)中。本发明的第一方面所限定的解决方案基于使用散射结构本身来防止光导和玻璃嵌板之间的光学接触的构思。换言之，散射结构作为光导和玻璃嵌板之间的间隔物(或者一起作为间隔层)，由此防止光学接触。这种解决方案的优点在于其提供来自窗元件的更均匀的光发射。应该理解的是，散射结构的厚度确保防止光导和玻璃嵌板之间的任何的光学接触(或者至少减少光导和玻璃嵌板之间的接触点的数量)。厚度可被选择为使得：尽管窗元件由于例如温度和/或湿度而受到变形，光导和玻璃嵌板之间的任何的光学接触仍被阻止。
本发明的优点在于：由于防止了从光导向玻璃嵌板的非期望的光泄露，因此可提供透过窗元件的更清楚和更少扭曲的景象。本发明的优点还在于：使用了玻璃嵌板，因此保护光导免受否则在窗元件暴露于外界影响时将发生的刮擦或污染。
根据本发明的第二方面，本发明的目的借助下述的窗元件实现，所述窗元件包括：至少一个光源；玻璃嵌板；以及折射结构，所述折射结构被设置在玻璃嵌板的表面处，使得从光源发出的光被折射结构朝向玻璃嵌板折射并被引导出窗元件。
这种解决方案仍然利用了以下的认知：在传统的窗元件中，如果光导和玻璃嵌板之间存在直接的光学接触，则光可能以不受控制的方式从光导泄露到玻璃嵌板(或玻璃板)中。本发明的第二方面所限定的解决方案基于不需要光导的配置，由此避免了这种光导与玻璃嵌板之间的任何的光学接触。相反，根据本发明的第二方面的窗元件包括朝向折射结构发光的光源，该折射结构将光引导向玻璃嵌板并引导出窗元件。这种解决方案的优点在于：其能够提供来自窗元件的更均匀的光发射。另外，根据本发明的第二方面的窗元件对外界影响非常不敏感，因为通过玻璃嵌板保护窗元件而不使用光导。另外，如将在说明书中进一步说明的，折射结构可决定从窗元件发出的光的期望的光的角度分布。
在下文中，描述具体涉及根据本发明的第一方面的窗元件的实施例。
根据该实施例，窗元件可包括：附加玻璃嵌板，所述附加玻璃嵌板被设置在光导的与设置有散射结构的侧相对的一侧；以及保护层，所述保护层被夹在所述附加玻璃嵌板和所述光导之间。这种实施例的优点在于：由于光导被包围(或封闭)在两个保护性玻璃嵌板之间，因此光导的两个侧面都受到保护。由此，对消防安全、维护以及耐久性的要求被满足。具体地，如果光导被包围在两个玻璃嵌板之间，则火灾危险大幅降低。
保护层可以是惰性气体层。光导的表面(与设置有散射结构的表面相对的表面)和附加玻璃嵌板之间的空间可填充有惰性气体，例如氮气或氩气。
可替换地，根据另一实施例，保护层可以是用于从光导中耦合出光的附加散射结构层，其优点在于：实现能够从两个侧面(或面)发光的窗元件，即双面发光的窗元件。该附加散射结构也被夹在光导和附加玻璃嵌板之间，使得在附加散射结构之间形成间隔区域，在该间隔区域处光导和附加玻璃嵌板之间的光学接触被阻止。设置在光导的两个侧面处的散射结构作为用于防止光导和玻璃嵌板之间的光学接触的间隔物。由此防止光从光导非期望地泄漏到玻璃嵌板中。
可替换地，根据另一实施例，保护层可由折射率低于构成光导的材料的折射率的材料制成。该实施例的优点在于：防止了光从光导非期望地泄露到附加玻璃嵌板中。低折射率(至少与构成光导的材料的折射率相比)的层的优点还在于其作为中间透明层，该中间透明层能够实现光导向附加玻璃嵌板的固定同时避免光向附加玻璃嵌板的泄漏。
根据另一实施例，窗元件可包括防划涂层，该防划涂层被设置在光导的与设置有散射结构的侧相对的一侧(即，被设置在没有散射结构的一侧)。
根据实施例，散射结构可包括用于改变从光导中耦合出的光的波长(并由此改变从窗元件发出的光)的发光材料，其优点在于实现光效率更高的窗元件。该实施例的优点还在于：进一步提高了由光导发出的光的均匀性，特别是光的颜色的均匀性。
在下文中，描述具体涉及根据本发明的第二方面的窗元件的实施例。
根据实施例，光源的光可被准直，并且光源可设置为使得从光源发出的光以比光在折射结构处折射后进入玻璃嵌板中的入射角更大的入射角碰撞折射结构。
另外，折射结构可以是微棱镜、光栅或全息结构。
另外，窗元件可包括用于包围折射结构的附加玻璃嵌板，其优点在于，保护折射结构免受周围环境影响。
在下文中，将描述涉及根据本发明的第一、第二方面中的任一方面的窗元件的实施例。
根据实施例，散射结构或折射结构以在光源通电时在窗元件的表面处提供图像(例如，标志、文本或标识)的图案来设置。具体地，可在特定区域中局部地改变散射或折射结构的分布，从而形成在窗处于接通状态时即在光源通电时变得可见的(正或负)图像。这种图像可通过局部地增大或减少散射或折射结构的量(或密度)、即通过局部地增大或减少通过散射结构从光导或者通过折射结构从窗元件提取的光的量来实现。
根据另一实施例，窗元件可还包括过滤装置(或过滤器)，所述过滤装置设置在窗元件透明度被图案影响的玻璃嵌板的区域处，使得透明的程度在窗元件的整个区域上更均匀。实际上，局部地改变散射结构或折射结构在窗元件的表面上的分布和/或密度，可能引起图像即使在窗处于关断状态即光源关断时也可见(因局部较高或较低的透明度)。在由图案引起的透明度的变化所影响的区域中使用施加于玻璃嵌板的表面处的过滤装置(例如，箔的形式)，提供了关断状态中窗元件在其整个表面上的透明度的提高的均匀性。换言之，使图像在发光窗处于关断状态时对于观察者而言几乎不可见。
根据实施例，窗元件可包括用于检测人到窗元件的距离的运动传感器。可替换地，运动传感器可检测人接近窗元件的速度。如果检测到的距离或检测到的速度分别低于或高于预定阈值，则光源可被通电。该实施例特别有利在于可以防止人与窗元件的碰撞。
根据实施例，可选择散射或折射结构的分布、尺寸和/或形状，以决定从窗元件发出的光的角度分布，该实施例的优点在于：窗元件可被设计为沿特定方向而不一定垂直于窗元件的表面发光。
另外，本发明的窗元件可借助分别设置在窗元件(或光导)的两个不同的边缘处的至少两个光源点亮。具体地，可在窗元件中从以不同波长(或颜色)发光的至少两个发光二极管中发出光。这种实施例的优点在于：可实现在整个窗元件上颜色和强度的梯度。
本发明的窗元件可被设置在窗框或门框中。
应该注意的是，本发明涉及权利要求书中列举的特征的所有可能的组合。
附图说明
现将参照示出本发明的各种示例性实施例的附图更详细地描述本发明的这一和其他方面。
图1是根据本发明的一个示例性实施例的窗元件的示意图；
图2是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图3是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图4a是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图4b是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图5是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图6是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图7是根据本发明的另一示例性实施例的窗元件的示意图；
图8是包括根据本发明的一个示例性实施例的窗元件的门的示意图；以及
图9是当窗元件处于它的接通状态时图8中所示的门的示意图。
具体实施方式
参照图1描述本发明的第一实施例。
图1示出了包括光导110、玻璃嵌板120以及散射结构130的窗元件100。光导110被配置为通过全内反射引导从至少一个光源150发出的光。光在光导110本身的体内被导引。在光导110的表面处设置散射结构(或输出耦合结构)130，用以从光导中耦合出在光导内行进的光。散射结构130被夹在光导110与玻璃嵌板120之间使得在散射结构130之间形成间隔区域140，在该间隔区域140处光导110与玻璃嵌板120之间的光学接触被阻止。
散射结构130本身用作光导110与玻璃嵌板120之间的间隔物(或间隔层)，由此防止光导110与玻璃嵌板120之间的光学接触，并因此防止从光导110到玻璃嵌板120的非期望的光泄漏。在这种窗元件中，散射结构的厚度确保光导110与玻璃嵌板120不发生任何光学接触(或者至少大幅地减少光学接触点的数量)。
设置在光导110的表面上的散射结构130具有下面的效果。光(或光子)在图1中表示为光线155，从设置在光导110的边缘的至少一个光源150发出的光(或光子)经由全内反射(这是无损过程，假设光导中的吸收可忽略)行进到光导110中，直到光线155碰撞散射结构130即不规则(或局部不均匀)。如果光线在光导的内表面处的入射角大于相对于该表面的法线的所谓的临界角，则满足全内反射的条件。可基于构成光导110的材料以及与光导接触的介质的材料的折射率计算临界角。碰撞散射结构130的光线155被反射，并可在光导110的相对的内表面处以不再满足全内反射条件的入射角(入射角小于如相对于表面的法线所定义的临界角)入射。由此，光离开光导110。因此，散射结构130迫使光偏离它的轨迹并且从光导中耦合出(或提取)光。
散射结构130可按照例如网印点或线条图案的形式施加于光导110的表面上。例如，散射结构130可形成网印在光导110上的漫射白色涂点的图案。
散射结构可为通过喷砂制成的局部粗糙、诸如光栅的衍射结构、或者通过丝印施加的白色涂点。后者的方法对于产生主要朝向光导的仅一侧的光以及具有或多或少的Lambertian分布而言是优选的。如果涂点足够厚，则它们漫反射几乎所有的光。换言之，可朝向光导的一个面耦合出几乎所有的光。
发光窗元件100的活性部分可为透明的聚合物材料(例如PMMA或PVC)的板，该板作为光导110，光在光导110的一个或多个边缘射入光导110中。光导110可被限定为板或嵌板，该板或嵌板具有与光导板的厚度对应的其边缘(或侧边)的面积比较而言相当大面积的两个面(或侧面)。光导可为相对薄的聚合物板并且可例如具有矩形或六边形形状(实际中，任何类型的形状)。通过优选地是透明的至少一个玻璃嵌板120防止聚合物光导的一侧受到外部影响。玻璃板(或玻璃嵌板)120可由标准的浮法玻璃制成。考虑到聚合物材料的通常大的温度膨胀系数和吸湿性，借助玻璃嵌板120保护光导110是有利的，因为否则光导110在暴露于例如温度和湿度波动时可能会发生变形和卷曲。另外，聚合物材料通常具有相对低的耐火性，这使得它们成为火灾隐患，特别是在大面积自由暴露的情况下。例如，PMMA具有大约等于5-10×10-5K的温度膨胀系数和大约400至465℃的自燃温度。
通过在保护性玻璃嵌板120与光导110之间形成真空或者通过在散射结构130(例如，点)与玻璃嵌板120之间施加粘合胶，散射结构130(即，光输出耦合图案)可被牢固地固定于保护性玻璃嵌板120，这种做法的优点在于，可最小化光导的变形并且可改善窗元件100的整体结构的刚性和强健性。可替换地，散射结构130可本身由胶状材料(即，粘性材料)制成，由此消除了在组装窗元件100时将施加粘合胶作为单独步骤的需要。然后，通过简单地将玻璃嵌板120和散射结构130彼此相抵按压，散射结构130可被牢固地与玻璃嵌板120相抵而固定。
需要注意的是，上述的窗元件100和下面描述的窗元件在处于关断状态(当光源被关断时)时是透明的窗元件，因为散射点的覆盖面积仅对应于光导的面的总面积的一部分，由此能够实现透过窗元件的持久清晰和未变形的视野。光输出耦合结构典型地不覆盖超过表面的10％，由此提供在关断状态是透明、由此几乎不可见的窗元件，特别是当在充分远(例如，1米或更远)的距离观察时。
散射结构的覆盖率优选地设置为使光导的直接透明度尽可能高，即，光线的相对大的部分被透射，同时光线的方向不改变。通常，光导越薄，覆盖率越小。例如使用厚度约为1至3mm的薄光导，发光窗的直接透明度可约为70％或更大。
进一步，光输出耦合结构130可以优选地不可见。由于人眼的角度分辨率近似为1/60°，因此可推断出：当从1米远的距离观察这种窗元件时，光输出耦合结构的尺寸优选地小于约0.29mm。
用于实现根据本发明的透明发光窗的光导的例子可具有小于或等于3mm的厚度，输出耦合结构(在离散结构的情况下)的覆盖面积小于30％，并且单独的输出耦合结构的特征尺寸小于0.6mm(即，从2m远的距离起不可见)。
进一步，为了获得光在光导的整个表面上的一定程度的均匀输出耦合，靠近光源所位于的边缘的散射结构的图案将典型比更远离光源的图案稀疏。可替换地或者附加地，靠近光源所位于的边缘的散射结构将典型比更远离光源的散射结构小。
尽管参照图1描述的实施例中仅使用了一个光源，但应该理解的是，对于在光导110的一个或多个边缘入射的光可使用多个光源。
参照图2至图4，描述本发明的进一步的实施例。
在这些实施例中，窗元件可包括：被设置在光导110的与设置有散射结构130的侧相对的一侧的附加玻璃嵌板160；以及夹在附加玻璃嵌板160与光导110之间的保护层。在这些实施例中，光导110被包围在两个玻璃嵌板120和160之间，使得光导110的两个侧面免受外界影响，同时在光导110和附加玻璃嵌板160之间设置保护层以防止它们之间的光学接触，即，在光导和附加玻璃嵌板之间创建一些空间或距离。换言之，光导的相对侧(即，没有散射结构130的一侧)也被玻璃嵌板保护，同时从光导向附加玻璃嵌板的泄漏被阻止。这些实施例对于消防安全、维护以及耐久性特别有利。
图2示出了包括光导110、两个玻璃嵌板120和160、散射结构130以及惰性气体层170的窗元件200。窗元件200除了包括被设置在光导110的与设置有散射结构130的侧相对的一侧的附加玻璃嵌板160、以及夹在附加玻璃嵌板160与光导110之间的惰性气体层170以外，与参照图1描述的窗元件100相同。惰性气体层对应于光导110的没有任何散射结构130的表面与附加玻璃嵌板160之间的空间。惰性气体可以是例如氮气或氩气。
图3示出了窗元件300，该窗元件300包括光导110、两个玻璃嵌板120和160、散射结构130、以及折射率低于构成光导110的材料的折射率的材料的层190。窗元件300除了包括被设置在光导110的与设置有散射结构130的侧相对的一侧的附加玻璃嵌板160、以及折射率低于构成光导110的材料的折射率的材料的层以外，与参照图1描述的窗元件100相同。所述低折射率的层190夹在附加玻璃嵌板160和光导110之间。该低折射率的层190作为用于提高光导110的波导效率的覆层材料，由此防止到附加玻璃嵌板160中的任何非期望光泄漏。另外，低折射率的层190充当使得光导110能够固定到附加玻璃嵌板160的中间透明层。低折射率的层190可为连续或不连续的，例如点图案。
图4a示出了窗元件400，该窗元件400包括光导110、两个玻璃嵌板120和160、以及散射结构130和180。窗元件400除了包括被设置在光导110的与设置有散射结构130的侧相对的一侧的附加玻璃嵌板160、以及夹在附加玻璃嵌板160和光导110之间的附加散射结构180以外，与参照图1描述的窗元件100相同。附加散射结构180被配置为从光导110中耦合出光，由此提供能够从两个面发光的窗元件，即，适于双面发光的窗元件。在本实施例中，在光导的两个侧面都设置有散射结构。在光导110和附加玻璃嵌板160之间还夹有附加散射结构180，使得在附加散射结构180之间形成间隔区域185，在间隔区域185处阻止光导110和附加玻璃嵌板160之间的光学接触。
根据实施例，为了控制从光导110的每侧(即，从窗元件400的每个面)发出的光的光分布和/或强度，设置在光导110的一侧的散射结构130的图案可与设置在光导110的相对侧的附加散射结构180的图案不同。在窗元件的一个面发出的光的光分布和/或强度例如可由对于该特定的面在光导处设置的散射结构的分布和密度决定，但还可以由构成散射结构的材料的材料、颜色和/或透明度决定。例如，为了使窗元件的一侧(或面)与相对侧相比发出大量光，可在光导的要发出大量光的一侧设置较小或较少的散射结构或者可替换地设置由更透明的材料制成的散射结构。在这种窗元件中，从在光导的一个边缘的至少一个光源发出的光经由全内反射行进到光导中直至其碰撞散射结构。一方面，与较不透明或不透明的散射结构(例如，不透明的白色涂点)碰撞的光线(或光子)被反射，并且可以按不满足全内反射的条件的入射角在光导的相对的表面处入射。由此，光线离开光导。另一方面，与更透明的散射结构中的一个碰撞的光可被部分地漫射地透射，由此被直接从光导中提取。与更透明的散射结构中的一个碰撞的光的另一部分可被漫反射回到光导中，在光导中，光可在相对的表面处与漫反射的散射结构再次碰撞。
应该注意的是，通过调节点的厚度，能够一定程度调节发送到窗元件的前面与后面的光的比率、即从窗元件的两个面发出的光的比率。
图4b示出了这种窗元件的一个示例。窗元件450除了设置在对应于窗元件450的第一面451的、光导110的第一侧处的散射结构130比设置在对应于窗元件450的第二面452(与第一面相对)的、光导110相对侧处的附加散射结构180更密以外，与参照图4a描述的窗元件相同。由此，从窗元件450的第一面451发出的光的角度分布与从窗元件450的相对的面452发出的光的角度分布不同，如图4b所示的叶所示。如果窗元件用作建筑物的窗，则可设计窗元件的输出耦合结构使得朝向内侧的光的角度分布与朝向外侧的光的角度分布不同。
另外，在光导的每侧上使用不同图案，可提供在窗元件的每侧发出不同量的光的窗元件。例如，可设计窗元件，使得实现朝向窗的前面发出的光与朝向窗的后面发出的光的预定比率(例如，90％的光朝向内侧，10％的光朝向外侧)。
这种窗元件例如可用作将空间分成两个独立的空间(例如，办公空间)的窗，使得例如当从一侧观察窗时，窗看起来像是隐私窗(发出的光遮蔽窗后面的景象)，而当从另一观察窗时，光分布被设置为照亮房间或营造氛围。
参照图5描述本发明的另一实施例。
图5示出了窗元件500，该窗元件500包括光导110、玻璃嵌板120、散射结构130、以及防划层或防划涂层222。窗元件500除了包括被设置在光导的与设置有散射结构的侧相对的侧(即，没有散射结构的一侧)处的防划涂层222以外，与参照图1描述的窗元件100相同。在该实施例中，光导110的两个侧面或两个表面都被保护，一个表面借助玻璃嵌板120保护，而相对的表面借助防划涂层222保护。本实施例的优点在于，便于窗元件的组装。另外，使用防划层取代附加玻璃嵌板减小了窗元件的总重量。通过本实施例，能够将发光窗元件更容易地增添到已有的建筑物结构，例如，使用发光窗元件500取代已有的窗，或者将发光窗元件500增添到已有的窗。
根据本实施例，参照图1至图5中的任一图描述的窗元件的散射结构130和180可包括用于改变从光导散射(或耦合出)的光的波长的发光材料。具体地，散射结构130和180可包括磷光体。例如，可通过将在光导110内行进的蓝光的一部分转换成黄光，来调节从窗元件发出的光。由此，剩余的蓝光和黄光一起可提供发白光的印象。本实施例的优点在于，获得光效率更高的窗元件以及改善由窗元件发出的光的颜色的均匀性。
参照图6描述本发明的另一实施例。
图6示出了窗元件600，该窗元件600除了散射结构130被布置成在窗元件600的表面处提供图像318的图案以外(当光源通电时该图像318可见)，与参照图2描述的窗元件200相同。具体地，可在特定区域中局部地改变散射结构130的分布，从而形成在窗处于接通状态时即光源通电时变得可见的标志或文本的(正或负)图像。这种图像可通过局部地增大或减少散射结构130的量、即通过局部地增大或减少从光导或者通过折射结构提取的光的量来实现。然而，改变散射结构130的分布可能引起因局部较高或较低的透明度即使在关断状态即光源关断时图案(即，图像)也可见。因此，窗元件600可还包括过滤装置或过滤器319，过滤装置或过滤器319设置在窗元件透明度被图案影响的玻璃嵌板的区域处，使得透明的程度在窗元件的整个区域上更均匀。在由图案引起的透明度的变化所影响的区域中使用施加于玻璃嵌板120的表面上的过滤装置(例如，箔的形式)319，提供了窗元件在其整个表面上的透明度的提高的均匀性。由此，使图像在发光窗处于关断状态时几乎不可见。
参照图7描述本发明的另一实施例。
图7示出了窗元件700，窗元件700包括至少一个光源750、玻璃嵌板710以及设置在玻璃嵌板710的表面处的折射结构740，使得从光源750发出的光被折射结构740朝向玻璃嵌板710折射并被引导出窗元件700。折射结构740具有随着光(或波)从一个介质传递到另一个介质将入射光的方向改变为另一个方向的特性。折射的角度由介质的折射率(即，构成折射结构750的材料的折射率和光从光源750行进到折射结构740的介质(例如，空气)的折射率)、光在折射结构740处的入射角、以及折射结构的形状决定。
具体地，光源750的光可被准直，并且光源可设置为使得从光源750发出的光以比光在折射结构处折射后进入玻璃嵌板中的入射角更大的入射角碰撞折射结构740。由此，从窗元件700发出的光几乎垂直于窗元件的表面。应该理解的是，然后光源可不同地设置使得从窗元件700发出的光不垂直于窗元件的表面。
折射结构例如可以是微棱镜、光栅或全息结构。
另外，窗元件700可包括用于包围折射结构750的附加玻璃嵌板720，其优点在于，可以保护折射结构免受任何外界影响。因此，所得的折射角度还由构成在两个玻璃嵌板710和720之间限定的空间的材料(或气体)的折射率决定。
参照图8，描述本发明的另一实施例。
图8示出了窗元件800，该窗元件800除了还包括运动传感器220以外，与参照图2描述的窗元件200相同。然而，窗元件800可除了还包括运动传感器220以外与参照图3至图7分别描述的窗元件300、400、450、500、600以及700的任一者相同。
通常，跑向或走向包括清洁透明的窗元件的窗或门的人可能难以看到窗或门的存在。因此，人与窗元件之间有碰撞的危险，由此造成受伤。本实施例的优点在于，可通过检测接近窗的人来防止碰撞以及有可能通过点亮窗元件提醒人注意。另外，与在窗上施加不透明的箔或粘贴物或者将漫射图案蚀刻到窗的玻璃部分中的传统解决方案即提醒标识永久可见的传统解决方案相比，在此提出的解决方案提供了在光源关断时即不需要提醒任何人时透明的窗元件。如果没有人紧邻窗元件(或处于危险中)，则窗元件看起来几乎完全透明。
传感器220可设置或集成在窗元件800本身处、到窗元件的框架中、在包括窗元件的门的门把手处，或者甚至分离地设置在靠近(期望避开的)窗元件的位置的天花板、地板或墙壁中，运动或存在传感器220例如可以是基于红外线的传感器、基于雷达的传感器或基于超声的传感器。
如果人802接近包括诸如上述的透明的窗元件800的门或窗(但人仍有一定距离)，则运动传感器220检测到人802的存在，并且窗元件800的光源150被缓慢地接通，并且随着人靠近而逐渐地增加其强度，如图9进一步所示。正在接近的人由此将注意到从窗元件发出光，并从而意识到在他/她的行进路径中确实有窗或门。
可替换地，传感器220可适配为确定人802靠近窗元件800的速度。如果人迅速地靠近(例如，某人跑动并且处于猛烈地撞到包括透明的窗元件的闭合的门的危险中)，则可激活光源使得窗元件被立即接通到全强度。可替换地，为了(使用闪烁的标识)更有效地吸引正在接近的人的注意并防止碰撞，窗元件可设置为以重复的方式迅速地接通和关断光源。更有效地吸引人的注意的另一可能的方式可以是快速地改变从窗元件802发出的光的颜色。这可通过使用以不同的颜色发光的多个发光二极管(例如，RGB LED)取代光源来实现。
应该理解的是，窗元件802可由此包括控制单元(图中未示出)，该控制单元用于接收从运动传感器802输入的信号，并用于根据接收到的输入信号来控制(有可能单独地控制)设置在窗元件802的边侧的光源。
参照图8和图9，窗元件802的整个表面的仅一部分被配置为发光，即，仅在光导的面的一部分上设置散射结构，这些散射结构可能足以提醒正在接近窗或门的人。然而，应该理解的是，散射结构也可遍及光导的整个表面，使得当光源通电(接通状态)时窗元件的整个表面发光。
取决于发光窗元件的尺寸和所需的照明输出，光源(例如，LED)的电源可通过与市电电源(经由电力变压器来提供适当的电流/电压)的电线连接或者可被并入到例如窗框中的电池来提供。可替换地，可通过附着在窗框或玻璃嵌板本身上的太阳能电池提供电力。太阳能电池可以是施加在窗或门框上或者窗元件的边缘上的相当窄的一条(半透明的)薄膜，其优点在于非常不显眼并由此对于观察者来说赏心悦目。
应该理解的是，根据另一实施例，窗元件可仅包括从它的边缘发光并且本身作为光导的玻璃嵌板。然而，由于标准的浮法玻璃的高吸收性(即，低透射性)，从边缘耦合进入嵌板中的光在被吸收之前不会行进非常远。光进行的相对较短的距离可能仍然足以点亮窗嵌板的边缘，并由此提醒人注意存在窗元件以避免碰撞。散射结构可在边缘的附近被施加于玻璃嵌板上，以便输出耦合光。
参照图1至图8的任一图描述的窗元件可被安装在窗框(或门框)上，在图中标记为105，由此提供下述的窗：一方面，由于处于关断状态的窗透明而使得日光能够进入房间中，另一方面，在窗处于接通状态时在黑暗期间提供功能性照明(或制造氛围)。如果需要，例如在冬季低日光水平的灰暗和多云的日子中，窗可用于增强进入房间中的光，例如，通过接通光源来调节进入空间中的日光的色温。这种窗也可用作可切换的隐私窗或划分居住空间的窗(特别是使用双面发光的窗时)。
根据诸如图4b所示的实施例，可在光导的边缘处设置多个光源。具体地，光源可以是以不同的波长发光的发光二极管，使得可实现多个颜色和颜色的混合。光源的分离(或单独)的控制可实现在窗元件上的特殊氛围的营造。使用许多光源使得能够在整个光导上以不同的颜色以及颜色和强度的梯度发光，这可用于营造与例如日落或飘过的云相似的氛围。
光源可位于光导中的菱形凹陷(孔)中。菱形确保特定光源的光与邻近的光源(可发出不同颜色的光以形成颜色可适配的发光窗)的光迅速混合。这也确保由光源发出的光被另一光源吸收的机会减小。光导的边缘可配备有镜子以减小光的损失。
另外，光在进入光导之前的预准直可以是有利的，因为这有利于实现从光导中耦合出的光的预定的角度分布(特别是在需要窄分布时)。
应该理解的是，散射或折射结构可设置为使得光以基本不垂直于窗的方向离开窗。由此，窗可被适配为照亮安装有该窗的房间的侧壁、天花板和/或地板，同时透过窗观察的能力仍完好无损。
本领域的技术人员可认识到，本发明绝不限于上述的优选实施例。相反，可在所附权利要求的范围内进行许多修改和变形。例如，尽管对于根据本发明的第一方面的窗元件，参照图6描述了在光源通电时在窗元件上形成图像或标志的示例，但根据本发明的第二方面的窗元件也可适用于形成这种图像或标志。另外，尽管对于根据本发明的第一方面的窗元件，仅参照图4描述了双面发光的窗元件，但根据本发明的第二方面的窗元件也可适用于实现双面发光的窗元件。在这种情况下，窗元件包括在每一玻璃嵌板处设置有折射结构的两个保护性玻璃嵌板，并且光源被设置为使得光以朝向折射结构的方向发出。折射结构(具体地，折射结构的密度、材料、尺寸以及形状)可选择为使得从窗元件的两个面发出的光的各自的角度分布和/或强度取决于应用相同或不同。另外，在折射结构处或内使用磷光体也可适用于改变从根据本发明的第二方面的窗元件发出的光的波长。

Claims (15)

1.一种窗元件(100)，包括：
光导(110)，所述光导用于通过全内反射引导从至少一个光源(150)发出的光，
玻璃嵌板(120)，所述玻璃嵌板设置在所述光导附近；以及
散射结构(130)，所述散射结构用于从所述光导中耦合出光，其中，所述散射结构被夹在所述光导和所述玻璃嵌板之间，使得在所述散射结构之间形成间隔区域(140)，在所述间隔区域处所述光导和所述玻璃嵌板之间的光学接触被阻止。
2.根据权利要求1所述的窗元件(200，300，400，450)，还包括附加玻璃嵌板(160)，所述附加玻璃嵌板被设置在所述光导的与设置有所述散射结构的侧相对的一侧，其中，以下组的其中之一被夹在所述附加玻璃嵌板和所述光导之间，所述组包括：惰性气体层(170)；附加散射结构层(180)，所述附加散射结构层用于从光导中耦合出光；以及折射率低于构成所述光导的材料的折射率的材料的层(190)。
3.根据权利要求1所述的窗元件(500)，还包括防划涂层(222)，所述防划涂层被设置在所述光导的与设置有所述散射结构的侧相对的一侧。
4.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，所述散射结构包括用于改变从所述光导中耦合出的光的波长的发光材料。
5.一种窗元件(700)包括：
至少一个光源(750)；
玻璃嵌板(710)；以及
折射结构(740)，所述折射结构被设置在所述玻璃嵌板的表面处，使得从所述光源发出的光被所述折射结构朝向所述玻璃嵌板折射并被引导出所述窗元件。
6.根据权利要求5所述的窗元件，其中，所述光源的光被准直，并且所述光源被设置为使得从所述光源发出的光以比光在所述折射结构处折射后进入所述玻璃嵌板中的入射角(●2)更大的入射角(●1)碰撞所述折射结构。
7.根据权利要求5或6所述的窗元件，其中，所述折射结构是微棱镜、光栅以及全息结构的组中之一。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的窗元件，还包括用于包围所述折射结构的附加玻璃嵌板(720)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，所述散射结构或折射结构以在所述至少一个光源处于其接通状态时在所述窗元件的表面处提供图像(318)的图案来设置。
10.根据权利要求9所述的窗元件，还包括过滤装置(319)，所述过滤装置设置在窗透明度被图案影响的所述玻璃嵌板的区域处，使得透明的程度在所述窗元件的整个区域上更均匀。
11.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，还包括运动传感器(220)，所述运动传感器用于检测人到所述窗元件的距离和人接近所述窗元件的速度中的至少一个，使得如果检测到的距离或检测到的速度分别低于或高于预定阈值则光源被通电。
12.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，所述散射结构或所述折射结构的分布和尺寸决定从所述窗元件发出的光的角度分布。
13.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，所述窗元件借助分别设置在所述窗元件的至少两个不同的边缘处的至少两个光源(150，151)来点亮。
14.根据前述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，在所述窗元件中从以不同波长发光的至少两个发光二极管中发出光。
15.根据上述权利要求中任一项所述的窗元件，其中，所述窗元件被设置在窗框(105)或门框中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019037787A1 (zh) * 2017-08-24 2019-02-28 东莞巨扬电器有限公司 具有微结构的透光结构体及具有该透光结构体的灯具

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2624795A1 (en) 2010-10-08 2013-08-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Goggles, system and method for providing feedback
FR2968382B1 (fr) * 2010-12-03 2014-12-05 Morpho Sas presentant un dispositif d'eclairage
CN103930809B (zh) 2011-11-08 2017-09-22 飞利浦照明控股有限公司 包括波导的照明单元
WO2013179168A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 Koninklijke Philips N.V. User -input interface with a light guide
KR101775802B1 (ko) * 2012-10-26 2017-09-06 미쯔비시 케미컬 주식회사 도광체, 도광체의 제조 방법, 광셔터 및 면광원 장치
DE102012220696A1 (de) * 2012-11-13 2014-05-15 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung bewegter Lichteffekte
WO2014199676A1 (ja) * 2013-06-10 2014-12-18 シャープ株式会社 導光体及びそれを備えた面状発光装置
US20150309248A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Axlen, Inc. Led-based lighting devices and systems based on light panels having transparent waveguides
DE102015122768A1 (de) 2015-12-23 2017-06-29 Temicon Gmbh Plattenförmiges optisches Element zur Auskopplung von Licht
CN105589125A (zh) * 2016-03-11 2016-05-18 深圳市华星光电技术有限公司 一种导光板、背光模组及双面显示装置
WO2019149685A1 (en) 2018-01-30 2019-08-08 Agc Glass Europe Transparent emissive window element
US20220244446A1 (en) * 2019-06-04 2022-08-04 Corning Incorporated Window with light pipe and light-scattering structures
JP7482444B2 (ja) 2020-12-25 2024-05-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 導光板、面光源装置、照明装置、建築部材及び導光板の製造方法
JP2024513226A (ja) * 2021-04-07 2024-03-22 アップル インコーポレイテッド 照明に基づくプライバシーシステム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004579A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-18 Physical Optics Corporation Backlight assembly with a light pipe having an integral surface diffuser
EP1283391A2 (en) * 2001-08-10 2003-02-12 Minebea Co., Ltd. Spread illumination apparatus with protection cover
CN1639508A (zh) * 2001-10-03 2005-07-13 3M创新有限公司 适于用在被照亮展示窗中的光导灯光装置
CN101529290A (zh) * 2006-10-16 2009-09-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有覆盖层的照明器布置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2830972B2 (ja) * 1995-03-06 1998-12-02 株式会社日立製作所 液晶表示装置
US6231217B1 (en) * 1999-03-17 2001-05-15 Jacob Krippelz, Sr. Watercraft illumination system and method
JP4074977B2 (ja) * 2001-02-02 2008-04-16 ミネベア株式会社 面状照明装置
US6471368B1 (en) * 2001-09-26 2002-10-29 Yu-Chu Lin Secondary alert light for motor vehicles
US6736534B1 (en) * 2002-09-23 2004-05-18 Robin L. Fite Entry door with illuminated glass insert
KR100525050B1 (ko) * 2004-03-19 2005-10-31 주식회사 코오롱 입자들이 배치된 표면 손상 방지층을 갖는 광 투과성 광학필름
KR100536841B1 (ko) 2004-12-14 2005-12-14 (주) 휴네텍 도광판을 이용한 발광문 장치
JP4175426B2 (ja) * 2006-05-30 2008-11-05 ソニー株式会社 バックライト装置及びカラー画像表示装置
WO2007141766A2 (en) * 2006-06-09 2007-12-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Control of bath water color with light
US7438438B2 (en) * 2006-07-03 2008-10-21 Eml Technologies Llc Decorative lighting fixture with adjustable range motion detector
US20080130266A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Innovative Instruments, Inc. Fragrancer
US20080169970A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Decatur Electronics, Inc. Multi-Platform Configurable Radar Device for Velocity Monitoring of Traffic and Other Moving Targets
DE102007015747A1 (de) * 2007-03-30 2008-10-02 Erich Utsch Ag Lichtleiteranordnung zur Ausleuchtung eines an einem Kfz befestigten retroreflektierenden Kfz-Kennzeichenschilds, Montagevorrichtung mit einer solchen Lichtleiteranordnung sowie beleuchtete retroreflektierende Kfz-Kennzeichen......
TW200905306A (en) * 2007-07-16 2009-02-01 Au Optronics Corp Backlight module and liquid crystal display comprising the same
US8699141B2 (en) * 2009-03-13 2014-04-15 Knowles Electronics, Llc Lens assembly apparatus and method
KR101493627B1 (ko) * 2010-09-21 2015-02-13 쌩-고벵 글래스 프랑스 헤드-업 디스플레이로서의 창유리

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004579A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-18 Physical Optics Corporation Backlight assembly with a light pipe having an integral surface diffuser
EP1283391A2 (en) * 2001-08-10 2003-02-12 Minebea Co., Ltd. Spread illumination apparatus with protection cover
CN1639508A (zh) * 2001-10-03 2005-07-13 3M创新有限公司 适于用在被照亮展示窗中的光导灯光装置
CN101529290A (zh) * 2006-10-16 2009-09-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有覆盖层的照明器布置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019037787A1 (zh) * 2017-08-24 2019-02-28 东莞巨扬电器有限公司 具有微结构的透光结构体及具有该透光结构体的灯具

Also Published As

Publication number Publication date
US20140022813A1 (en) 2014-01-23
EP2507658A1 (en) 2012-10-10
RU2012127562A (ru) 2014-01-10
WO2011067719A1 (en) 2011-06-09
BR112012013016A2 (pt) 2016-11-22

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