具有并入的偏導器的照明裝配玻璃的制作方法
【專利摘要】本發明涉及照明裝配玻璃，包括：-第一玻璃片材（1），其折射指數為ni，具有第一主面（11）、第二主面（12）以及側邊（13）；-聚合物透明膜（3），其與第一片材（1）的第二主面（12）粘合性接觸，所述膜具有折射指數n2＜n1；-光源（8），優選為電致發光二極管模塊（LED模塊），其位于第一玻璃片材的側邊（13）的相對處，所述裝配玻璃的特征在于，第一玻璃片材的第二主面（12）的區（5）配備有反射凸起又或覆蓋有透明扁平結構（6），其折射指數n3大于或等于n1，配備有反射凸起。
【專利說明】具有并入的偏導器的照明裝配玻璃
【技術領域】
[0001]本發明涉及照明裝配玻璃，特別地涉及用于車輛的裝配玻璃，其能夠以定向的方式發射光。
【背景技術】
[0002]已知在單一或層狀的裝配玻璃的邊緣處并入電致發光二極管模塊(LED模塊)，以使得由LED發射的光通過玻璃片材的側邊而進入并且由其引導直到漫射元件，也稱為光的提取裝置。
[0003]這些照明裝配玻璃經常具有環境照明的功能。光的提取裝置事實上在所有方向上無區別地對提取自照明的片材的光進行漫射。然而，在某些情況下，可能合期望的是、甚至必要的是限制所提取的光的漫射角。于是，例如，在住宅領域，當期望對特定裝飾元件進行照明以便突出它時，又或在汽車領域，當期望對鄰近于乘客的載客空間區進行照明而不妨礙其他乘客、并且尤其是駕駛員時。
[0004]當然可以設想通過被固定在照明的片材的一面上、鄰近于漫射元件的偏導器(d6fleCteUr)來對提取自波導片材的漫射光進行定向。然而，從美學的觀點，這樣的解決方案將不太令人滿意，因為這樣的不透明的偏導器將從裝配玻璃隆突，并且當光源熄滅時顯著地使裝配玻璃的透明度和平面度感受有所降級。
【發明內容】
[0005]本發明基于這樣的想法:在裝配玻璃的中心處集成偏導器功能，這通過在裝配玻璃的受限的區中、將照明的片材的主面之一配置為凸起，其包括配備有反射界面的并且能夠使光定向的幾何圖案。為了使該區有效地起到偏導器的作用，光的反射應當非常占多數地是鏡面類型的。
[0006]術語“反射界面”在此處指明
-要么是在照明的片材以及與其接觸的固體介質之間的界面，
-要么是在連結到照明的片材的平面結構以及與該平面結構接觸的固體介質之間的界面；為了使光可以自由地從照明的片材傳到所連結的該平面結構中，所述平面結構應當具有大于或等于照明的片材的折射指數的折射指數。
[0007]本發明的目的更特別地在于一種照明裝配玻璃，其包括
-折射指數Ii1的第一玻璃片材，其具有第一主面、第二主面和側邊；
-與第一片材的第二主面粘合性接觸的聚合物透明膜，所述膜具有折射指數H2 < H1 ;
-光源，優選地為電致發光二極管模塊(LED模塊),其位于第一玻璃片材的側邊的相對處，
所述裝配玻璃的特征在于這樣的事實:第一玻璃片材的第二主面的一個區配備有反射凸起又或覆蓋有平面并透明的扁平結構，其折射指數n3大于或等于Ii1，配備有反射凸起。
[0008]本發明的目的還在于車輛，優選為包括這樣的照明裝配玻璃的機動車輛，所述照明裝配玻璃優選地構成車輛頂部的部分。
[0009]起到偏導器作用的凸起的該區的范圍Gtendue)優選地顯著小于第一片材的范圍。其有利地表示小于第一片材的范圍的30%、優選地在I和25%之間、特別地在I和10%之間。
[0010]本發明的裝配玻璃可以是單一裝配玻璃，優選地由經淬火的玻璃制成，又或是層狀裝配玻璃，其包括以已知方式、借助于分層的插入件而彼此貼合的至少兩個單一片材。在優選實施例中，本發明的裝配玻璃因此還包括第二玻璃片材，其具有第一主面、第二主面、和側邊，聚合物透明膜因此起到分層的插入件的作用并且與第一玻璃片材的第二主面以及與第二玻璃片材的第一主面粘合性接觸。
[0011]當聚合物透明膜是分層的插入件時，其可以由通常用于該目的的材料構成，只要其具有小于第一玻璃片材的光學指數U1)的光學指數n2。作為示例可以引用完全適宜的材料:聚(乙烯醇縮丁醒)(poly(butyral de vinyle)),其具有大約1.48的光學指數,也就是說光學指數小于典型接近1.5的無機玻璃的光學指數。
[0012]重要的是指出，在裝配玻璃以下的描述中，術語“第一片材”將總是指明在其側邊處由一個或多個光源照明的玻璃片材。第一片材或照明的片材優選是與車輛或建筑物的內部接觸的那個。
[0013]本發明的裝配玻璃的兩個片材中的每一個具有側邊和兩個主面。旨在被定向成朝向車輛載客空間內部或者朝向建筑物內部的面將被稱為“第一主面”，并且將指向建筑物或車輛載客空間的外部的面將被稱為“第二主面”。當本發明的裝配玻璃既沒有被集成在車身中也沒有被集成在建筑物的墻中時，該術語僅僅意味著兩個片材的第一主面以相同方式定向。
[0014]如在介紹中已經解釋的，反射凸起應當具有低粗糙度，以使得反射基本上是鏡面類型的。凸起和反射界面的粗糙度被選擇以使得由系統發射的光強度的角分布的半高處總寬度優選被包括在30°和60°之間。反射凸起的較大的粗糙度將因此具有性質更加漫射的反射并且因而具有更加放寬的角分布，相反地，反射凸起的較低的粗糙度將因此具有性質更加鏡面的光反射并且因而具有在鏡面方向周圍更收緊的角分布。
[0015]由設備發射的光強度的角分布通過測角光度方法是可測量的，所述測角光度方法是本領域技術人員眾所周知的并且例如描述在國際照明委員會的參考文檔中:《CIE070-1987 The Measurement of Absolute Luminous Intensity Distribut1ns》和《CIE121-1996 The Photometry and Gon1photometry of Luminaires》。
[0016]為了使光強度的角分布的寬度被包括在所尋求的值之間，可設想的是，可替換于或附加于反射凸起的粗糙度，在第一片材中、在第一片材的第一主面上或第二主面上緊鄰于包括反射凸起的紋理化的區而布置漫射元件。
[0017]該可能的漫射元件此外呈現這樣的美學優點:對于穿過第一片材的第一主面而觀看裝備有該反射界面的區的觀察者而言掩蔽反射界面的紋理。
[0018]獨立于反射界面的粗糙度，可以定義凸起的高度或深度，其等于在所述凸起的最聞和最低點之間的距尚。
[0019]反射凸起的高度被包括在5 μ m和Imm之間、優選地在10 μ m和500 μ m之間、特別地在20和100 μ m之間。
[0020]反射凸起可以是第一玻璃片材的第二主面的一個區的凸起。然而，并不易制造在其表面之一的受限的區中包括相對不太深的凸起的玻璃片材，所述凸起具有以適當方式定向的并且足夠光滑以便使得能夠實現鏡面反射的表面。這樣的凸起可以例如通過激光蝕刻來創建。
[0021]顯著更容易的是通過在玻璃片材的表面上施加包括這樣的凸起的預形成的扁平結構而創建反射凸起。這樣的透明扁平結構可以是由塑料材料(有機聚合物)制成的膜，優選地由聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯制成。這樣的通過凸起而紋理化的聚合物膜是市場上可得的，并且例如可以引用由3M公司商品化的膜Vikuiti? 圖像引導膜(Image Directing Film) II。
[0022]還可以通過以已知方式通過溶膠-凝膠途徑在第一片材的第二主表面的表面上沉積基于二氧化硅的無機或有機-無機涂層而形成包括適當凸起的透明扁平結構。可以通過在溶膠的固化階段期間施加具有負凸起的表面而在這樣的涂層的表面上形成凸起，例如以TO2008/14322中描述的方式。
[0023]為了可以起到光的偏導器的作用，凸起應當是反射界面。本發明中反射界面理解為反射可見光的至少50%的界面。該凸起界面優選地反射可見光的至少80%、特別地至少90%。
[0024]界面的反射性質可以通過例如在第二片材的表面的或透明平面結構的凸起上沉積反射涂層、優選金屬層、尤其是銀、銅、鋁、金、鎳或鉻的層而獲得。
[0025]凸起的反射性質還可以歸因于這樣的事實:聚合物透明膜(其與凸起接觸)的折射指數％小于第一玻璃片材的指數Ii1或小于平面結構的指數n3。斯涅爾-笛卡爾(Snell-Descartes)定律(rii sin Θ ^n2 sin Θ 2)使得能夠計算入射角Q1，超過所述入射角Q1，光線被不同光學指數的兩種介質之間的界面全反射(θ2=90° )。指數的差越大，
越小，也就是說光線越少需要幾乎水平射入以便被界面反射。在本發明中，指數H2比第一玻璃片材的指數Ii1或透明平面結構的指數n3優選地小至少0.02、優選地至少0.1。
[0026]最后，第三解決方案，類似于前一個，在于通過在凸起處沉積低指數的涂層而使所述凸起反射，所述低指數的涂層具有比第一玻璃片材的指數H1或比透明平面結構的指數H3小至少0.02、優選至少0.1的折射指數n4。
[0027]反射凸起有利地包括由平面或彎曲表面構成的多個幾何圖案。其優選關于具有重復幾何圖案的規律凸起，也就是說，基本上具有相同形狀并且基本上被置于彼此等距離的幾何圖案。
[0028]作為規律反射凸起的示例可以引用菲涅爾(Fresnel)透鏡類型的凸起或菲涅爾棱鏡類型的凸起。菲涅爾棱鏡類型的凸起是特別優選的。
[0029]菲涅爾棱鏡是一系列恒定角度的小尺寸的棱鏡。這些棱鏡以在彼此旁邊平行毗鄰的方式而被布置。圖3A示出了由七個直的個體棱鏡構成的典型菲涅爾棱鏡的透視圖。圖3B示出了菲涅爾棱鏡的有意思的變型，其中凸起的個體棱鏡具有弧形形狀。
[0030]在本發明的照明的裝配玻璃中，所述凸起的個體棱鏡優選基本上平行于第一玻璃片材的照明的側邊。此處“基本上平行”理解為:這些棱鏡，當它們是直的時，與側邊形成小于10°的銳角，或者對于彎曲棱鏡而言，諸如在圖3B上所表示的，曲線的切線與第一片材的側邊都形成小于10°的銳角。
[0031]眾所周知地，配備有凸起或者承載了具有凸起的平面結構的區的形狀獨立于棱鏡的形狀。事實上完全可以設想包含了直棱鏡的圓形區，或者相反地由內曲棱鏡構成的矩形形狀的區。
[0032]菲涅爾棱鏡因此包括傾斜表面以及與棱鏡的基底以及裝配玻璃的一般平面基本上垂直的表面的交替。為了使菲涅爾棱鏡可以有效地起到其作為偏導器的作用，菲涅爾棱鏡的反射傾斜表面應當被定向成朝向光源，如以下參照各圖將詳細解釋的。
[0033]當偏導器凸起不是直接位于第一玻璃片材的第二主表面中而是在被施加在該第二主表面上的透明平面結構上時，應當注意由光源發射并且由第一片材引導的光可以自由地進入到所述透明平面結構中。為此，該透明平面結構應當在其與配備有反射凸起的表面相對的整個表面上、與第一片材的第二主表面相接觸。接觸界面應當是非反射的。該非反射的性質可以通過注意接觸界面基本上免于具有折射指數115 < Il1的材料、并且尤其免于空氣(η @=1)而獲得。
[0034]可以借助于具有接近于!^的折射指數的透明粘合劑來貼合例如透明平面結構。對于透明平面結構，還可以使用熱塑聚合物并且在將其與第一片材接觸之前加熱該聚合物，至少局部直至其軟化點。還有另一可能性在于:通過單體的混合物的RM (注入-模塑反應)，其導致在原位形成熱固聚合物，從而形成透明平面結構。
[0035]本發明于是使得能夠在沒有該【技術領域】中通常使用的任何漫射元件的情況下從第一片材構成的波導提取光。沒有這樣的漫射元件表現為裝配玻璃光效率的改進。本發明的裝配玻璃因此有利地沒有光漫射元件。
[0036]然而，出于美學原因，可設想的是在第一片材中或在第一片材的第一或第二主面上、緊鄰于包括反射凸起的紋理化的區而布置漫射元件。出于顯而易見的原因，該元件應當具有足夠低的模糊度(haze)以使得由系統發射的光強度的角分布的半高處總寬度被包括在30。和60。之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]現在參照附圖來更詳細地解釋本發明，其中
圖1是根據本發明的裝配玻璃的第一實施例的邊緣的橫剖面圖，
圖2是根據本發明的裝配玻璃的第二實施例的邊緣的橫剖面圖，
圖3A示出了直的菲涅爾棱鏡類型的凸起的形狀，
圖3B示出了弧形菲涅爾棱鏡類型的凸起的形狀。
【具體實施方式】
[0038]圖1中所表示的根據本發明的裝配玻璃是單一裝配玻璃，其包括第一玻璃片材
(1)，所述第一玻璃片材(I)具有:第一主面(11)、第二主面(12)以及側邊(13)。第一片材呈現光學指數Ii1，一般接近于1.5。電致發光二極管模塊(8)被定位成使得LED的發射面相對于第一片材的側邊(13)。在自第一片材的照明的側邊某一距離處存在第一片材的第二主面(12)的區(5)，其被紋理化，也就是說包括菲涅爾棱鏡類型的凸起，其由多個個體棱鏡構成，所述個體棱鏡各自是由傾斜表面(4a)和基本上垂直于第一片材的一般平面的表面(4b)構成。凸起的凹處由具有低光學指數(n4 << Ii1)的材料(7)填滿,所述材料(7)例如為通過溶膠-凝膠方法而形成于原位(in situ)的基于二氧化硅的無機材料。第一片材的整個第二主面(12)與透明聚合物膜(3)粘合性接觸，所述透明聚合物膜(3)的光學指數n2< Ii1，其還覆蓋無機材料(7)。
[0039]由于插入件(3)的光學指數n2小于第一片材的光學指數Ii1，其起到對于LED所發射的光線(R)的波導的作用。當該光線(R)到達紋理化的區(5)的凸起處時，其不由呈菲涅爾棱鏡形式的界面折射，而是由傾斜表面(4a)之一反射。由于反射傾斜表面(4a)全部被定向成朝向光源，所以光線(R)的該反射以優選朝向裝配玻璃下方足夠受限的空間的方式而進行。
[0040]圖2表示了根據本發明的層狀裝配玻璃的邊緣的橫剖面圖。該裝配玻璃包括第一片材(I)和第二片材(2)，所述第一片材(I)具有第一主面(11)、第二主面(12)以及側邊
(13)，所述第二片材(2)具有第一主面(21)和第二主面(22)。與第二片材的第一主面(21)以及第一片材的第二主面(12)呈粘合性接觸的透明膜(3)此處起分層的插入件的作用。側向發射的LED模塊(8)被置于第二片材的第一主面(21)上，以使得LED的發射面相對于第一片材的側邊(13)。紋理化的區(5)在此處不對應于第一片材的第二主表面(12)中的反射凸起，而是對應于配備有反射凸起的平面和扁平的結構(6)。該扁平結構(6)的光學指數n3大于或等于n3，并且到達第一片材(I)和平面結構(6)之間的界面處的光線R不由該界面反射，而是進入該扁平結構中。它只由區(5)中凸起所構成的反射界面的傾斜表面(4a)之一所反射。
[0041]圖3A和3B主要被提供用于圖示區(5)的反射凸起的幾何結構的特別優選的兩個實施例。這兩幅圖表示了菲涅爾棱鏡，其由多個個體棱鏡構成，所述個體棱鏡各自呈現出傾斜表面(4a)和基本上垂直于棱鏡基底平面的表面(4b )。是這些傾斜表面(4a)，其將優選地被定向成朝向光源并且將向著粗略垂直于裝配玻璃平面的方向而反射光。
【權利要求】
1.照明裝配玻璃，包括: -第一玻璃片材(1)，其折射指數為H1，具有第一主面(11)、第二主面(12)以及側邊(13)； -聚合物透明膜(3)，其與第一片材(I)的第二主面(12)粘合性接觸，所述膜具有折射指數 n2 < Ii1 ； -光源(8),優選為電致發光二極管模塊(LED模塊),其位于第一玻璃片材的側邊(13)的相對處， 其特征在于，第一玻璃片材的第二主面(12)的區(5)配備有反射凸起又或覆蓋有透明扁平結構(6)，其折射指數n3大于或等于Ii1，配備有反射凸起。
2.根據權利要求1所述的裝配玻璃，其特征在于，其還包括第二玻璃片材(2)，所述第二玻璃片材(2)具有第一主面(21)、第二主面(22)以及側邊(23)，聚合物透明膜(3)與第一玻璃片材(I)的第二主面(12)以及與第二片材(2)的第一主面(21)呈粘合性接觸。
3.根據權利要求1或2所述的裝配玻璃，其特征在于，反射凸起的高度被包括在5μ m和Imm之間、優選地在10 μ m和500 μ m之間、特別是20和100 μ m之間。
4.根據前述權利要求中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，透明扁平結構(6)是由塑料材料制成的、優選由聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯制成的膜，或者是通過溶膠凝膠途徑所獲得的基于二氧化硅的無機或有機-無機涂層。
5.根據前述權利要求中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，凸起的反射性質歸因于存在被沉積在所述凸起上的金屬層。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，凸起的反射性質歸因于以下事實:聚合物透明膜(3)的折射指數n2比第一玻璃片材(I)的指數Ii1或比平面結構(6)的指數n3小至少0.02、優選地至少0.1。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，凸起的反射性質歸因于在所述凸起上存在低指數的涂層，其具有的折射指數H4比第一玻璃片材(I)的指數H1或比平面結構(6)的指數n3小至少0.02、優選地至少0.1。
8.根據前述權利要求中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，反射凸起包括由平面或彎曲表面構成的幾何圖案，所述凸起優選是具有重復幾何圖案的規律凸起。
9.根據前述權利要求中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，反射凸起是菲涅爾透鏡類型的或菲涅爾棱鏡類型的凸起。
10.根據權利要求9所述的裝配玻璃，其特征在于，反射凸起是菲涅爾棱鏡類型的凸起，所述凸起的個體棱鏡基本上平行于第一玻璃片材的照明的側邊(13)。
11.根據權利要求9所述的裝配玻璃，其特征在于，反射凸起是菲涅爾棱鏡類型的凸起，所述凸起的個體棱鏡具有弧形形狀。
12.根據權利要求10或11所述的裝配玻璃，其特征在于，棱鏡的反射傾斜表面被定向成朝向光源。
13.根據前述權利要求中任一項所述的裝配玻璃，其特征在于，透明扁平結構(6)在其與配備有反射凸起的表面相對的整個表面上、與第一片材的第二主表面(12)接觸，接觸界面基本上免于具有折射指數n5 < H1的材料、尤其免于空氣(nsn=l)。
14.車輛、優選為機動車輛，其包括根據前述權利要求中任一項所述的照明裝配玻璃。
15.根據前項權利要求所述的車輛，其特征在于，照明裝配玻璃構成車輛頂部的部分。
【文檔編號】C03C27/12GK104271347SQ201380024068
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年5月3日 優先權日:2012年5月10日
【發明者】L.馬索, P.博伊爾勒, C.克萊奧, A.韋拉德巴約爾, M.貝拉爾, B.迪博 申請人:法國圣戈班玻璃廠