ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ Российский патент 2018 года по МПК F21V8/00 B60Q3/00 

Настоящее изобретение относится к осветительному остеклению, в частности, к остеклению автомобильного транспортного средства, способного ориентированно излучать свет.

Известно размещение светодиодных модулей (модулей LED) по краю простого или многослойного остекления так, чтобы свет, излучаемый светодиодом, входил в ребро стеклянного листа и направлялся им до рассеивающего элемента, называемого также средством выведения света.

Такие осветительные остекления часто служат для получения рассеянного освещения. Средства выведения света действительно рассеивают свет из освещающего листа независимо во всех направлениях. В некоторых случаях может быть желательным и даже необходимым ограничить угол рассеивания выведенного света. Так, например, в области строительства, когда желательно осветить декоративный элемент, чтобы привлечь к нему внимание, либо в автомобильной отрасли, когда необходимо осветить зону салона вблизи одного пассажира, не стесняя других пассажиров и, в особенности, водителя.

Можно было бы осуществить ориентацию рассеянного освещения, исходящего из волноводного листа, с помощью неподвижного дефлектора, закрепленного на одном из ребер освещаемого листа вблизи рассеивающего элемента. Такое решение было бы, во всяком случае, малоудовлетворительным с эстетической точки зрения, так как такой непрозрачный дефлектор выступал бы из остекления и значительно нарушал бы плоскостность и прозрачность освещения, когда источник освещения выключен.

Настоящее изобретение основано на идее замены средства выведения рассеянного освещения плоским волноводом, содержащим скошенную грань, закрепленным по ребру остекления. Эта скошенная грань, когда на нее попадает свет, излучаемый противоположным ребром, отражает и отклоняет его. Уменьшение угла падения на основные поверхности волновода позволяет свету выходить из волновода. Когда эта отражательная способность скошенной грани, в основном, является отражательного типа, она позволяет скорее ориентировать свет в определенном направлении, чем рассеивать его под очень широким углом.

В заявке DE 102007013627 предложена лампа для освещения салона транспортного средства. Эта лампа содержит световой источник (2), связанный с операционной системой (3), содержащей оптический излучатель (5), оптический приемник (13) и плоский волновод. Салон освещается непосредственно световым источником, отличным от оптического излучателя, при этом плоский волновод, получающий излучение оптического излучателя, является частью операционной системы. Можно резонно предположить, что излучение, подаваемое оптическим излучателем в волновод, находится в диапазоне длин волн, не видимых для человеческого глаза, таком как инфракрасный. Действительно, нежелательно, чтобы видимое излучение непрерывно подавалось внутрь салона с помощью компонента операционной системы.

Объектом настоящего изобретения является остекление, предпочтительно остекление автомобильного транспортного средства, содержащее

- стеклянный или пластмассовый прозрачный лист с первой основной стороной, второй основной стороной и ребром;

- плоский волновод с первой основной стороной, второй основной стороной, инжекционным ребром и скошенной гранью, расположенной напротив инжекционного ребра;

- световой источник, предпочтительно светодиодный модуль (модуль LED), расположенный напротив инжекционного ребра плоского волновода и имеющий мощность, достаточную для подачи в него светового потока, по меньшей мере, в 35 люмен (лм),

плоский волновод прикреплен своей второй основной стороной к первой основной стороне стеклянного листа.

Световой источник по настоящему изобретению излучает видимый для человеческого глаза свет в диапазоне длин волн примерно от 400 до 780 нм.

Этот световой источник предпочтительно способен излучать световой поток, по меньшей мере, в 55 лм, предпочтительно, по меньшей мере, в 100 лм и, идеально, по меньшей мере, в 200 лм. Этот световой поток должен быть тем более значительным, если эффективность световода (выходной световой поток/входной световой поток) является низкой. Она изменяется в зависимости от длины пройденного оптического пути, от прозрачности материала, от качества соединения между световым источником и волноводом и обычно составляет порядка от 20 до 30%.

Для достаточного освещения выходной световой поток световода должен составлять, по меньшей мере, 10 лм, предпочтительно составлять от 12 до 40 лм и, в частности, от 15 до 30 лм.

Стеклянный или пластмассовый лист и волновод освещения имеют каждый две основные стороны, по существу, параллельные одна другой. Ниже «первой основной стороной» будет называться сторона, предназначенная для направления внутрь салона или здания, а «второй основной стороной» - сторона, направленная кнаружи здания или салона транспортного средства.

Волновод прикреплен к стеклянному листу таким образом, что его вторая основная сторона повернута к первой основной стороне стеклянного листа.

Плоский волновод предпочтительно прикреплен к стеклянному или пластмассовому листу таким образом, что его основная сторона, по существу, параллельна основной плоскости листа. Это крепление может осуществляться, например, склеиванием, либо края листа и плоского волновода могут удерживаться вместе стягивающим устройством или посредством инкапсуляции. Клей, используемый для склеивания, является предпочтительно прозрачным и имеет коэффициент отражения, меньший коэффициента отражения волновода.

Скошенная грань волновода выполнена таким образом, что острый угол (α) соответствует углу, образованному ребром с первой основной стороной волновода. Другими словами, вершина скошенной грани не находится в контакте с первой основной стороной листа (см. фиг. 1).

Величина острого угла (α), который образован скошенной гранью первой основной поверхности волновода, составляет от 10 до 80°, предпочтительно от 20 до 60°, в особенности, между 25 и 55°. Так как волновод параллелен плоскости стеклянного листа, этот угол α равен углу α', который образует скошенная грань волновода с первой основной стороной стеклянного листа.

В варианте воплощения скошенная грань волновода содержит отражающее покрытие.

Технический эффект при использовании настоящего изобретения также достигается, но в меньшей степени, при отсутствии такого отражающего покрытия. Действительно, показатель преломления воздуха, по существу, равен 1, а показатель преломления волновода значительно превышает 1, при этом любой поступающий световой луч, приходящий изнутри на скошенную грань с углом падения θ, превышающим заданную величину θ₁, отражается упомянутой гранью (закон Снелла-Декарта). Отсутствие отражающего покрытия на скошенном ребре сказывается, во всяком случае, на отражении некоторой доли света (θ<θ₁), которая, таким образом, теряется при избирательно направленной переориентации. Эта отраженная часть зависит от величины угла, образованного скошенной гранью с основной стороной волновода: чем острее угол грани, то есть чем меньше угол α, тем меньше доля потерянного света вследствие отражения и тем менее полезным является отражающее покрытие на скошенной грани.

Отражающее покрытие предпочтительно является металлическим покрытием. Когда это металлическое покрытие является достаточно толстым и непрозрачным для проникновения света, его наличие снижает потерю света вследствие отражения и увеличивает, таким образом, отраженную долю света. Предпочтительно используются металлы со значительной отражающей способностью, например, слои на основе серебра, никеля, хрома, железа, меди и/или алюминия.

В варианте воплощения это отражающее покрытие, покрывающее поверхность скошенной грани, расположено, кроме того, по меньшей мере, на части второй основной стороны плоского волновода.

Скошенная грань имеет достаточно малую шероховатость для того, чтобы отражение света, инжектируемого инжекционным ребром и направляемого волноводом, было, в основном, зеркальным.

В варианте воплощения скошенная грань может иметь выпуклую и вогнутую кривизну либо текстуру типа линзы Френеля, оптически эквивалентной такой кривизне. Скошенная грань, имеющая небольшую кривизну, позволяет предпочтительно фокусировать или рассеивать отраженный свет.

Плоский волновод может быть выполнен, в принципе, из любого материала с малым коэффициентом поглощения света. В качестве предпочтительных прозрачных материалов можно назвать минеральное стекло или пластические материалы, в частности, поликарбонат (РС), полиметилметакрилат (РММА) или циклоолефиновые сополимеры (СОС).

Плоский волновод является элементом, закрепляемым неподвижно вблизи периферии первого листа, предпочтительно, таким образом, чтобы инжекционное ребро было параллельно ребру стеклянного листа.

Ширина волновода (расстояние между инжекционным ребром и вершиной скошенной грани) обычно достаточно ограничена по сравнению с размерами листа. Одним из основных преимуществ остекления по настоящему изобретению является то, что оптический путь, который проходит свет в волноводе перед отражением и выведением света, является относительно коротким. Ширина волновода предпочтительно составляет от 3 до 40 см, в частности от 5 до 30 см и идеально от 7 до 20 см.

В особо предпочтительном варианте воплощения остекления по настоящему изобретению стеклянный или пластиковый лист выполнен из тонированного материала, а волновод выполнен из прозрачного бесцветного материала.

Как уже упомянуто выше, инжекционное ребро плоского волновода, по существу, параллельно ребру листа. Оба ребра предпочтительно разнесены одно относительно другого таким образом, чтобы оставить на первой основной стороне листа свободную полосу для крепления светодиодных модулей вблизи инжекционного ребра волновода и/или для приклеивания остекления к корпусу транспортного средства.

Эта свободная полоса между инжекционным ребром волновода и ребром листа имеет предпочтительно ширину, составляющую от 1 до 10 см, в частности от 3 до 8 см.

Плоский волновод может содержать, кроме того, один или несколько рассеивающих элементов, расположенных между инжекционным ребром и скошенной гранью. Этот рассеивающий элемент может быть расположен

- на первой основной стороне волновода (например, матовая зона или слой рассеивающей полупрозрачной эмали),

- на второй основной стороне волновода (например, матовая зона или слой рассеивающей полупрозрачной или непросвечивающей эмали) или

- в толще волновода (например, в виде частиц или волокнистых элементов).

Наличие такого рассеивающего элемента могло бы позволить рассеивать часть света от светодиодов таким образом, чтобы обеспечить освещение окружающей среды, при этом доля нерассеянного света ориентирована целевым образом скошенной гранью (зеркальное отражение).

Объектом настоящего изобретения является также транспортное средство, предпочтительно автомобильное транспортное средство, содержащее описанное выше остекление, при этом освещающее остекление является предпочтительно частью крыши транспортного средства.

Фиг. 1 схематично представляет поперечное сечение края остекления по изобретению. Это остекление содержит стеклянный лист 1 с первой основной стороной 11, направленной внутрь транспортного средства, второй основной стороной 12, направленной кнаружи транспортного средства, и ребром 13. На первой основной стороне 11 листа 1 приклеен плоский волновод 3, содержащий также первую основную сторону 31, вторую основную сторону 32 и ребро 33. Ребро 33 волновода и ребро 13, по существу, параллельны между собой. Волновод 3 имеет скошенную грань 34, противолежащую ребру 33 инжекции света. Острый угол α, который образован скошенной гранью 34 с первой основной поверхностью 31 волновода, равен углу α' между скошенной гранью и первой основной стороной 11 стеклянного листа. Световой источник 2 расположен в непосредственной близости от инжекционного ребра 33 так, чтобы свет, испускаемый световым источником, был инжектирован через инжекционное ребро 33, направлен между первой и второй основными сторонами 31, 32 волновода 3 и отражался скошенной гранью 34. Волновод и световой источник 2 закреплены на стеклянном листе таким образом, чтобы оставить свободной зону 9 для наложения адгезивной прокладки (не изображенной на чертеже), предназначенной для приклеивания остекления к крыше (не изображенной на чертеже) транспортного средства.

Группа изобретений относится к осветительному остеклению, являющемуся частью крыши транспортного средства. Остекление содержит стеклянный или пластмассовый прозрачный лист (1) с первой основной стороной (11), второй основной стороной (12) и ребром (13), плоский волновод (3) с первой основной стороной (31), второй основной стороной (32), инжекционным ребром (33) и скошенной гранью (34), противолежащей инжекционному ребру, световой источник (2), расположенный напротив инжекционного ребра (33) плоского волновода (3) и обладающий достаточной мощностью для подачи в него светового потока, по меньшей мере, в 35 люмен (лм). Плоский волновод (3) скреплен своей второй основной стороной (32) с первой основной стороной (11) стеклянного листа (1). Образованный скошенной гранью (34) с первой основной стороной (31) волновода острый угол (α) составляет от 10 до 80°. Достигается возможность ориентировать свет в определенном направлении и ограничивать угол рассеивания выведенного света. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Остекление, содержащее

- стеклянный или пластмассовый прозрачный лист (1) с первой основной стороной (11), второй основной стороной (12) и ребром (13);

- плоский волновод (3) с первой основной стороной (31), второй основной стороной (32), инжекционным ребром (33) и скошенной гранью (34), противолежащей инжекционному ребру;

- световой источник (2), расположенный напротив инжекционного ребра (33) плоского волновода (3) и обладающий достаточной мощностью для подачи в него светового потока, по меньшей мере, в 35 люмен (лм),

при этом плоский волновод (3) скреплен своей второй основной стороной (32) с первой основной стороной (11) стеклянного листа (1) и

острый угол (α), который образован скошенной гранью (34) с первой основной стороной (31) волновода, составляет от 10 до 80°.

2. Остекление по п.1, отличающееся тем, что световой источник (2) способен испускать световой поток, по меньшей мере, в 55 лм, предпочтительно, по меньшей мере, в 100 лм и, в особенности, по меньшей мере, в 200 лм.

3. Остекление по п.1 или 2, отличающееся тем, что световой поток на выходе волновода составляет, по меньшей мере, 10 лм, предпочтительно составляет от 12 до 40 лм, в частности между 15 и 30 лм.

4. Остекление по п.1, отличающееся тем, что острый угол (α), который образован скошенной гранью (34) с первой основной стороной (31) волновода, составляет от 20 до 60°, в частности между 25 и 55°.

5. Остекление по п.1, отличающееся тем, что скошенная грань (34) покрыта отражающим покрытием (35).

6. Остекление по п.5, отличающееся тем, что отражающее покрытие (35) является металлическим покрытием, предпочтительно из слоя на основе серебра, никеля, хрома, железа, меди и/или алюминия.

7. Остекление по п.5 или 6, отличающееся тем, что отражающее покрытие (35) расположено, кроме того, по меньшей мере, на части второй основной стороны (32) плоского волновода (3).

8. Остекление по п.1 или 5, отличающееся тем, что скошенная грань (34) выполнена с вогнутой или выпуклой кривизной или текстурой поверхности типа линзы Френеля.

9. Остекление по п.1, отличающееся тем, что плоский волновод (3) выполнен из стекла или пластмассового материала, предпочтительно поликарбоната (РС), полиметилметакрилата (РММА) или из циклоолефинового сополимера (СОС).

10. Остекление по п.1, отличающееся тем, что инжекционное ребро (33) волновода (3), по существу, параллельно ребру (13) листа (1).

11. Остекление по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит один или несколько рассеивающих элементов (5), расположенных между инжекционным ребром (33) и скошенной гранью (34) на первой основной стороне (31), на второй основной стороне (32) или в толще волновода (3).

12. Остекление по одному из пп.1, 2, 4-6, 10, 11, отличающееся тем, что оно использовано в остеклении автомобильного транспортного средства.

13. Транспортное средство, предпочтительно автомобильное транспортное средство, содержащее остекление по одному из пп.1-12.

14. Транспортное средство по п.13, отличающееся тем, что остекление является частью крыши транспортного средства.