CN104603529B - 照明窗玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及照明窗玻璃，其包括‑透明的玻璃或塑料制成的第一片材(1)，其具有第一正面(11)、第二正面(12)和边缘(13)；‑扁平波导件(3)，其具有第一正面(31)、第二正面(32)、注入边缘(33)和与注入边缘相对的倾斜边缘(34)；‑定位成面向扁平波导件(3)的注入边缘(33)的光源(2)，优选地发光二极管模块(LED模块)，扁平波导件(3)通过其第二正面(32)固定到第一玻璃片材(11)的第一正面(11)上。
Description
技术领域
本发明涉及照明窗玻璃，特别是机动车辆窗玻璃，其能够以定向的方式发出光。
背景技术
已知的实践是将发光二极管模块(LED模块)结合在单片材或层叠窗玻璃的缘边处，使得LED发出的光通过玻璃片材的边缘进入且从而被引导到散射元件，散射元件也称为光抽取器件。
这些照明窗玻璃通常具有环境照明功能。光抽取器件实际上使抽取自被照亮的片材的光散射，在所有方向上没有区别。但是在一些情况下，可为合乎需要的是或甚至必须的是限制抽取的光的散射角。在例如建筑物领域中，当需要照亮特定装饰性元件，以便以其最有利的方式对其进行显示时，或甚至在汽车领域中，当期望照亮乘客舱室的在乘客附近的区域，而不妨害其它乘客且特别是驾驶员时，就是这种情况。
当然能够考虑通过固定到散射元件附近的被照亮的片材的一个面上的偏转器对从波导件片材抽取的散射光进行定向。但是，这种解决方案从美学观点看是不令人满意的，因为不透明的这种偏转器将从窗玻璃突出，并且当光源关闭时将显著损害窗玻璃的扁平性和透明性的印象。
本发明基于用包括倾斜边缘的扁平波导件代替散射光抽取器件的思想，扁平波导件固定在窗玻璃的缘边处。这个倾斜边缘在其接收通过与其相对的边缘而注入的光时通过使光偏转而使光反射。由此产生的波导件的正表面上的入射角的减小使得光能够离开波导件。当倾斜边缘产生的这个反射大多数是镜面类型时，这使得能够以某个方向定向光，而非将其散射在非常宽的角上。
申请DE 10 2007 013 627公开了一种用于照亮机动车辆的乘客舱室的灯。这个灯包括：联接到促动***(3)上光源(2)，促动***(3)包括光学发射器(5)、光学接收器(13)和扁平波导件。乘客舱室直接被不同于光学发射器的光源照亮，而接收来自光学发射器的辐射的扁平波导件形成促动***的一部分。可合理地设想到，光学发射器注入到波导件中的辐射位于人眼不可见的波长范围内，诸如红外。实际上，不合乎需要是通过促动***的构件将可见辐射持续地发射向乘客舱室的内部。
发明内容
本发明的主题为窗玻璃，优选地机动车辆窗玻璃，其包括
-透明的玻璃或塑料制成的片材，其具有第一正面、第二正面和边缘；
-扁平波导件，其具有第一正面、第二正面、注入边缘和与注入边缘相对的倾斜边缘；
-光源，优选地为发光二极管模块(LED模块)，其定位成面向扁平波导件的注入边缘，并且具有足够的功率将至少35流明(lm)的光通量注入到注入边缘中，
扁平波导件通过其第二正面固定到玻璃片材的第一正面上。
本发明的光源发出光，该光对于人眼是可见的，处于大约400纳米和780纳米之间的波长范围。
这个光源优选地能够发出的光通量为至少55 lm，特别是至少100 lm且理想地至少200 lm。当波导件的效率(输出处的光通量/输入处的光通量)较低时，这个光通量应当始终较大。波导件的效率根据行进的光学路径的长度、材料的透明度，以及在光源和波导件之间的联接品质而改变，并且大体为大约20至30%。
为了有足够的照明，波导件输出处的光通量应当至少为10 lm，优选地在12和40lm之间，特别是在15和30 lm之间。
本发明的窗玻璃的玻璃或塑料片材和波导件各自具有基本平行于彼此的两个正面。意图朝乘客舱室或建筑物的内部定向的面将在下文称为“第一正面”，并且将朝建筑物或车辆的乘客舱室的外部定向的面将在下文称为“第二正面”。
波导件固定到玻璃片材上，使得其第二正表面转向玻璃片材的第一正表面。
扁平波导件优选地固定到玻璃或塑料片材上，使得其正平面基本平行于片材的正平面。这个固定可通过例如粘合进行，或片材和扁平波导件的缘边可通过夹紧装置或封装保持在一起。用于粘合的粘合剂优选地为透明的且展现比波导件更低的折射率。
波导件的斜面使得锐角(α)对应于波导件的边缘与第一正面形成的角。换句话说，斜面的点不接触片材的第一正面(参见图1)。
波导件的倾斜边缘与第一正表面所形成的锐角(α)的值在10°和80°之间，优选地在20°和60°之间，特别是在25°和55°之间。当波导件平行于玻璃片材的平面时，这个角α等于波导件的倾斜边缘与玻璃片材的第一正面形成的角α'。
在一个实施例中，波导件的倾斜边缘覆盖有反射涂层。
但是，在没有这种反射涂层的情况下，也以较低的程度实现本发明所寻求的技术效果。实际上，因为空气的光学指数基本等于1，并且波导件的光学指数显著大于1，所以从引导件的内部以大于给定值θ1的入射角θ到达倾斜边缘上的任何光线被所述边缘反射(斯涅耳-笛卡尔定律)。但是，在倾斜边缘上缺少反射涂层导致某个份额的光折射(θ<θ1)，因而对于目标的再定向而失去该份额。这个折射的份额取决于倾斜边缘相对于波导件的正平面形成的角的值：斜面越尖锐，也就是说角α越小，由于折射而损失的光的份额就越小，并且存在倾斜边缘于上的反射涂层就越没用。
反射涂层优选地为金属涂层。当这个金属涂层足够厚，以对于被引导的光不透明时，其存在性消除了折射产生的光的损失和因而最大程度地增大反射的光的份额。将优选地使用具有较高反射率的金属，例如基于银、镍、铬、铁、铜和/或铝的层。
在一个实施例中，覆盖倾斜边缘的表面的这个反射涂层还至少在扁平波导件的第二正面的一部分之上延伸。
倾斜边缘优选地具有足够低的粗糙度，以便通过注入边缘注入且被波导件引导的光的反射大部分为镜面的。
在一个实施例中，倾斜边缘可具有凸形或凹形曲率或在光学上等效于这种曲率的菲涅耳透镜类型的纹路。具有小曲率的倾斜边缘有利地使得能够集中或分散反射的光。
扁平波导件在原理上可由展示低光吸收系数的任何材料制成。可引用的优选的透明的材料包括矿物玻璃或塑料材料，特别是聚碳酸酯(PC)，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或环烯烃共聚物(COC)。
扁平波导件为添加式元件，其固定在第一片材的周缘旁边，优选地使得注入边缘平行于玻璃片材的边缘。
波导件的宽度(在注入边缘和倾斜边缘的点之间的距离)与片材的尺寸相比大体相当有限。本发明的窗玻璃的一个主要优点在于，在反射和射出之前光在波导件中行进的光学路径较短。波导件的宽度因此优选地在3和40 cm之间，特别是在5和30 cm之间和理想地在7和20 cm之间。
在本发明的窗玻璃的特别吸引人的实施例中，玻璃或塑料片材由有色材料制成，并且波导件由无色透明的材料制成。
如上面已经提到的那样，扁平波导件的注入边缘基本平行于片材的边缘。两个边缘优选地相对于彼此偏移，以便在片材的第一正面上留下自由带，以将LED模块固定在波导件的注入边缘附近和/或将窗玻璃粘合到车辆的车体上。
波导件的注入边缘和片材的边缘之间的这个自由带优选地具有的宽度在1和10厘米之间，特别是在3和8厘米之间。
扁平波导件还可包括位于注入边缘和倾斜边缘之间的一个或多个散射元件。这个散射元件可
-定位在波导件的第一正面上(例如磨砂区域或半透明散射瓷漆层)，
-定位在波导件的第二正面上(例如磨砂区域或半透明或非透明散射瓷漆层)，或
-定位在波导件的厚度中(例如颗粒或纤维元件)。
这种散射元件的存在将使得能够散射从LED注入的光的一部分，以便产生环境照明，未散射光的份额通过倾斜边缘以较瞄准的方式定向(镜面反射)。
本发明的另一个目标是一种车辆，优选地机动车辆，其包括上面描述的窗玻璃，照明窗玻璃优选地形成车辆的顶部的一部分。
具体实施方式
图1为根据本发明的窗玻璃的缘边的横截面示意图。这个窗玻璃包括玻璃制成的片材1，其具有朝车辆的内部定向的第一正面11、朝车辆的外部定向的第二正面12和边缘13。在片材1的第一正面11上，胶合了扁平波导件3，其也具有第一正面31、第二正面32和边缘33。波导件的边缘33和片材的边缘13基本平行于彼此。波导件3具有与光注入边缘33相对的倾斜边缘34。由波导件的倾斜边缘34与第一正表面31形成的锐角α等于倾斜边缘和玻璃片材的第一正表面11之间的角α'。光源2位于注入边缘33附近，使得光源发出的光通过注入边缘33注入，被引导在波导件3的第一正面31和第二正面32之间，并且由倾斜边缘34反射。波导件和光源2固定到玻璃片材上，以便留下区域9，以便应用意图将窗玻璃粘合到车辆的车体(未显示)上的粘合性密封件(未显示)。
Claims (22)
1.一种窗玻璃，包括
-由透明的玻璃或塑料制成的片材(1)，其具有第一正面(11)、第二正面(12)和边缘(13)；
-扁平波导件(3)，其具有第一正面(31)、第二正面(32)、注入边缘(33)和与所述注入边缘相对的倾斜边缘(34)；
-光源(2)，其定位成面向所述扁平波导件(3)的注入边缘(33)且具有足够的功率来将至少35流明(lm)的光通量注入到所述注入边缘(33)中，
其中，所述扁平波导件(3)通过其第二正面(32)固定到所述玻璃片材(1)的第一正面(11)上，并且
其中，所述波导件的倾斜边缘为使得锐角(α)对应于由所述波导件的所述倾斜边缘(34)与所述波导件的第一正面(31)形成的角。
2.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述光源(2)能够发出的光通量为至少55 lm。
3.根据权利要求2所述的窗玻璃，其特征在于，所述光源(2)能够发出的光通量为至少100 lm。
4.根据权利要求3所述的窗玻璃，其特征在于，所述光源(2)能够发出的光通量为至少200 lm。
5.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述波导件的输出处的光通量为至少10lm。
6.根据权利要求5所述的窗玻璃，其特征在于，所述波导件的输出处的光通量在12和40lm之间。
7.根据权利要求6所述的窗玻璃，其特征在于，所述波导件的输出处的光通量在15和30lm之间。
8.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，由所述波导件的倾斜边缘(34)与所述波导件的第一正面(31)形成的锐角(α)在10°和80°之间。
9.根据权利要求8所述的窗玻璃，其特征在于，由所述波导件的倾斜边缘(34)与所述波导件的第一正面(31)形成的锐角(α)在20°和60°之间。
10.根据权利要求9所述的窗玻璃，其特征在于，由所述波导件的倾斜边缘(34)与所述波导件的第一正面(31)形成的锐角(α)在25°和55°之间。
11.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述倾斜边缘(34)覆盖有反射涂层(35)。
12.根据权利要求11所述的窗玻璃，其特征在于，所述反射涂层(35)为金属涂层。
13.根据权利要求12所述的窗玻璃，其特征在于，所述反射涂层(35)为基于银、镍、铬、铁、铜或铝的层。
14.根据权利要求11或12所述的窗玻璃，其特征在于，所述反射涂层(35)还至少在所述扁平波导件(3)的第二正面(32)的一部分之上延伸。
15.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述倾斜边缘(34)具有凸形或凹形曲率，或菲涅耳透镜类型的表面纹路。
16.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述扁平波导件(3)由玻璃或塑料材料制成。
17.根据权利要求16所述的窗玻璃，其特征在于，所述扁平波导件(3)由聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或环烯烃共聚物(COC)制成。
18.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，所述扁平波导件(3)的注入边缘(33)基本平行于所述片材(1)的边缘(13)。
19.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，其进一步包括一个或多个散射元件(5)，其定位在所述注入边缘(33)和所述倾斜边缘(34)之间，在所述波导件的第一正面(31)上，或在所述波导件的第二正面(32)上或在所述波导件(3)的厚度中。
20.根据权利要求1所述的窗玻璃，其特征在于，其为机动车辆窗玻璃。
21.一种车辆，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的窗玻璃。
22.根据权利要求21所述的车辆，其特征在于，所述窗玻璃形成所述车辆的顶部的一部分。
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