СВЕТЯЩЕЕСЯ ОСТЕКЛЕНИЕ
LUMINOUS GLAZING

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка представляет собой переведенную на национальную фазу международную заявку № PCT/FR2018/050792, поданную 30 марта 2018 г., которая, в свою очередь, испрашивает приоритет по французской патентной заявке № 1752762, поданной 31 марта 2017 г. Содержание этих заявок включено в настоящий документ посредством ссылки во всей их полноте.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Технической областью изобретения является область светящихся остеклений.
Изобретение находит особенно выгодное применение при создании блоков остекления для транспортных средств или зданий.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известно встраивание неорганических светоизлучающих диодов, также называемых светодиодами (СИД, или LED по-английски), в край одинарных или многослойных остеклений, чтобы излучаемый диодами свет входил через кромку листа стекла и направлялся при этом к рассеивающему элементу, также называемому средством вывода света.
Эти светящиеся остекления по существу выполняют функцию общего освещения или световой сигнализации, которая реализуется с диодами малой мощности. Световая отдача таких подсвечиваемых по кромке остеклений обычно ограничена из-за потерь света, вызываемых поглощением света стеклом, действующим как волновод, и/или материалами, находящимися в непосредственной близости к нему.
Также известно, в частности из документа WO 2013/110885, сверление отверстия в листе стекла и помещение в него диодов. Это отверстие делается недалеко от средств вывода, в частности с тем, чтобы сократить оптический путь, проходимый светом между диодами и средствами вывода. Таким образом возможно уменьшить потери, связанные с поглощением света.
Излучаемый диодами свет вводится в лист стекла через дополнительную кромку, образованную отверстием. Затем свет проходит, отражаясь между двумя главными сторонами листа стекла, пока не достигнет средств вывода.
Одним недостатком, связанным с этим способом, является то, что введение света не является однородным.
Другим недостатком является трудность установки диодов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение нацелено на преодоление по меньшей мере одного из вышеупомянутых недостатков.
В соответствии с изобретением эта цель достигается светящимся остеклением, содержащим:
- первый прозрачный лист стекла (предпочтительно) или пластмассы (в частности жесткой), пронизанный сквозным отверстием, ограниченным внутренней стенкой, и предпочтительно содержащий средства вывода света (первый лист, образующий световод);
- по меньшей мере один неорганический светодиод, содержащий излучающую поверхность (излучающую в главном направлении излучения, ортогональном или по существу ортогональном излучающей поверхности), предпочтительно несколько неорганических светодиодов; предпочтительно множество неорганических светодиодов, имеющих конус излучения по меньшей мере 80°, содержащих излучающую поверхность, излучающую свет в главном направлении излучения, по существу ортогональном излучающей поверхности;
причем остекление дополнительно содержит световодный элемент из прозрачного диэлектрического материала (являющийся цельной деталью), содержащий входную сторону, расположенную напротив (обращенную к) излучающей поверхности (диода, а лучше - нескольких диодов), тело и выходную сторону, расположенную напротив (обращенную к) внутренней стенки(е).
В контексте изобретения термин «прозрачный» означает, что пропускание света в видимой области спектра составляет более чем 50%. Однако в приложениях, в которых видимость через остекление не является главным критерием, пропускание света может быть намного более низким, например больше 5%.
По всему описанию и формуле изобретения термин «по существу ортогонально» означает угол от 85° до 95°.
Световодный элемент представляет собой оптическое устройство, через которое свет распространяется в желаемом направлении, зависящем главным образом от формы световодного элемента. Благодаря этому возможно «гомогенизировать» введение света, или даже ограничить явление рефракции внутри листа стекла, заставляя лучи света входить в лист стекла под достаточно высоким углом падения, чтобы обеспечить полное внутреннее отражение этих лучей от главных сторон листа стекла. Световая отдача остекления таким образом улучшается.
Световодный элемент обеспечивает большую свободу монтажа, например, в позиционировании диода, который может быть размещен внутри или снаружи отверстия, и/или в размере его излучающей поверхности, которая может быть больше, чем размер отверстия по толщине. В частности, входная сторона световодного элемента, которая приспособлена к излучающей поверхности диода или, предпочтительно, диодов, не обязательно равна по размеру выходной стороне (ее высоте), которая приспособлена к внутренней стенке отверстия (в частности - его размеру по толщине). В частности, высота (толщина) входной стороны не обязательно равна высоте (толщине) выходной стороны.
Световодный элемент может быть оптическим волокном для одного диода или же нескольких диодов, или набором оптических волокон, в котором, например, каждое оптоволокно придано одному или более диодам. Это волокно будет придавать гибкость или позволять диоду быть расположенным удаленно в случае необходимости.
Световодный элемент предпочтительно является монолитной деталью.
Световодный элемент, если предпочтительно придается значительно большая важность стороне входа света, может легко обеспечить передачу света от большого числа диодов, расположенных перед этой входной стороной.
В светящемся остеклении по настоящему изобретению предпочтительно множество диодов, например по меньшей мере три, предпочтительно по меньшей мере пять, а более предпочтительно по меньшей мере десять диодов расположены перед стороной (или сторонами) входа света в волновод. Эта входная сторона может быть разнесена с излучающей поверхностью, в частности на расстояние самое большее 5 мм, и даже самое большее 1 мм, или может находиться в оптическом контакте посредством адгезива, или может находиться в физическом контакте, и/или выходная сторона может быть разнесена с внутренней стенкой (отстоять от нее), в частности на расстояние самое большее на 5 мм, и даже самое большее на 1 мм, или может находиться в оптическом контакте посредством адгезива, или может находиться в физическом контакте.
Предпочтительно, световодный элемент не расположен прилегающим к первому листу стекла и не проходит (или лишь немного проходит) обращенным к главной стороне первого листа стекла.
–3
–1
–4
–1
Световодный элемент, используемый в настоящем изобретении, обычно выполнен из прозрачного органического стекла, то есть прозрачного органического полимера. Этот полимер теоретически может быть любым термопластичным или термореактивным полимером, имеющим низкий линейный коэффициент поглощения, предпочтительно меньший, чем 10 мм, а более предпочтительно меньший, чем 10 мм.
В качестве неограничивающих примеров органических полимеров, которые могут быть подходящими в качестве материала световодного элемента, можно упомянуть поли(метилметакрилат) (ПММА), термопластичные или термореактивные поликарбонаты (ПК), или даже циклоолефиновые сополимеры (ЦОС).
с
Поликарбонат сочетает в себе удовлетворительную прозрачность (88%-ое пропускание видимого света) с хорошей термостойкостью (T 150°C).
ПММА является лучшим выбором из-за своей очень высокой прозрачности. В соответствии с одним вариантом реализации, светящееся остекление представляет собой многослойное остекление, также содержащее второй лист стекла и промежуточный слой, размещенный между первым листом, предпочтительно из стекла, и вторым листом стекла.
Оно может быть моллированным многослойным остеклением.
Первый лист может быть выполнен из пластмассы, такой как полиметилметакрилат ПММА, поликарбонат (ПК), или даже поли(этилентерефталат) ПЭТФ.
Предпочтительно, первый лист выполнен из бесцветного минерального натриево-кальциевого стекла, такого как бесцветное стекло или особо прозрачное стекло, такое как Planiclear, продаваемое заявителем. В случае одинарного остекления первый лист, предпочтительно из стекла, имеет толщину предпочтительно от 2,5 мм до 6 мм. В случае многослойного остекления толщина первого листа, предпочтительно из стекла, предпочтительно составляет от 0,6 мм до 3,2 мм, а более предпочтительно от 1,4 мм до 2,2 мм.
Второй лист может, конечно, быть таким же прозрачным и таким же бесцветным, как и первый лист. В соответствии с одним конкретным вариантом реализации многослойное остекление по изобретению составлено из двух бесцветных листов Planiclear.
В соответствии с другим вариантом реализации второй лист выполнен из окрашенного в массе стекла, в частности имеющего поглощение света более чем 10%, такого как Venus, TSA3+ или TSA4+, также продаваемых заявителем. Второй лист предпочтительно имеет толщину, составляющую от 1,4 мм до 2,1 мм.
Промежуточный слой предпочтительно содержит по меньшей мере один термопластичный материал, предпочтительно поли(винилбутираль) (ПВБ), этиленвинилацетат (ЭВА) и/или поли(этилентерефталат) (ПЭТФ). Промежуточный слой может также содержать, например, полиуретан (ПУ), полипропилен (ПП), полиакрилат, полиэтилен (ПЭ), поликарбонат (ПК), поли(метилметакрилат) (ПММА), поли(винилхлорид) (ПВХ), полиацетальную смолу, литейные смолы, акрилаты, фторированный этиленпропилен (ФЭП), поли(винилфторид) (ПВФ) и/или этилентетрафторэтилен (ЭТФЭ), а также их сополимеры или смеси. Промежуточный слой предпочтительно имеет толщину от 0,2 мм до 1,1 мм. Предпочтительно, промежуточный слой является прозрачным. Промежуточный слой может быть бесцветным или окрашенным в массе. ПВБ может быть звукопоглощающим и/или окрашенным в массе. Промежуточный слой может содержать по меньшей мере один термопластичный материал, такой как ПВБ или ЭВА, и прозрачный полимерный лист, например из ПЭТФ, в частности покрывающий поверхность остекления, например по меньшей мере 90% его поверхности. Этот полимерный лист может быть покрыт электропроводящим покрытием, предпочтительно прозрачным, например для солнцезащиты или для питания одного или более (опто)электронных компонентов. Например, речь может идти о сборке ПВБ/ полимерный лист с покрытием/ПВБ, а в частности - ПВБ/ПЭТФ с покрытием/ПВБ.
Выходная сторона световодного элемента может быть обращена к первой зоне внутренней стенки:
- которая является локальной
- или более обширной, например которая охватывает весь периметр внутренней стенки, в частности с несколькими диодами, обращенными ко входной стороне световодного элемента.
Выходная сторона световодного элемента может таким образом простираться вдоль внутренней стенки сквозного отверстия (вдоль по меньшей мере 50% или даже по меньшей мере 80% внутренней стенки), возможно с замкнутым сечением, и может совместно использоваться несколькими неорганическими светодиодами, а, в частности, внутренняя стенка является криволинейной, и световодный элемент тоже является криволинейным.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации сквозное отверстие имеет криволинейную форму, например круглую. Световодный элемент может следовать форме отверстия, например криволинейной, а кроме того, может иметь замкнутое сечение, например в этом случае - кольцевую общую форму, или разомкнутое сечение, например в этом случае - часть кольца.
Альтернативно, сквозное отверстие может быть прямоугольным или продолговатым. Световодный элемент может следовать форме отверстия и иметь замкнутое сечение, например в этом случае - общую форму рамки.
Сквозное отверстие имеет замкнутое сечение, что означает, что оно полностью окружено внутренней стенкой. Сквозное отверстие не является вырезом, расположенным на периферии остекления, и отстоит от периферии остекления. Причина этого заключается в том, что периферия остекления обычно снабжена средствами герметизации или профилированной полоской адгезива, которые используются для крепления остекления, но которые могут препятствовать установке диодов.
2
2
2
2
Сквозное отверстие предпочтительно является достаточно большим для того, чтобы вмещать в себя несколько неорганических светодиодов. Однако отверстие предпочтительно не превышает определенного размера, при превышении которого появляется риск значительного снижения прочности и надежности остекления. Сквозное отверстие имеет площадь поверхности предпочтительно меньше чем 50 см и даже чем 10 см, а более предпочтительно от 0,5 см до 5 см.
Диод или диоды могут быть верхнего свечения (СИД верхнего свечения или «top-emitting LED» по-английски) или бокового свечения (СИД бокового свечения или «side-emitting LED» по-английски).
Диод или диоды предпочтительно находятся на диододержателе, таком как электронная плата, например печатная плата (PCB от англ. «printed circuit board»).
Диододержатель предпочтительно является общим для нескольких диодов. Диододержатель может быть непрозрачным (матовым), например, покрытым слоем лака или краски, и может даже скрывать диоды. Он может содержать подложку из пластмассы.
В соответствии с одним вариантом реализации промежуточный слой или второй лист стекла образует дно у сквозного отверстия.
Диододержатель с диодами бокового свечения может следовать общей форме отверстия и иметь одну главную сторону, прикрепленную ко дну сквозного отверстия, непосредственно или опосредованно, например посредством монтажной опоры. Диододержатель, общий для нескольких диодов бокового свечения, может быть диском (или может быть продолговатым) или кольцом в круглом (или продолговатом) отверстии.
Диододержатель с диодами верхнего свечения может следовать форме внутренней стенки и даже иметь замкнутое сечение. Диододержатель, общий для нескольких диодов верхнего свечения, может быть гибкой полосой, в частности в виде кольца или части кольца, с прямоугольной общей формой. Передняя главная сторона диододержателя, несущая диоды, обращена к внутренней стенке. Задняя главная сторона диододержателя крепится, например, к приливу крышки, закрывающей сквозное отверстие, или монтажной опоре, собранной на дне сквозного отверстия.
Световодный элемент также содержит внешние стенки, которые вместе с входной стороной и выходной стороной ограничивают тело световодного элемента. Внешние стенки направляют свет, и некоторые из них могут составлять те отражательные стороны, от которых свет отражается. Внешние стенки предпочтительно представляют собой очень гладкие поверхности, отсутствие шероховатостей на которых позволяет избежать или по меньшей мере уменьшить потерю яркости, вызванную рассеянием света.
Под «отражательной стороной» понимается внешняя стенка световодного элемента, которая выполняет функцию отклонения света. Отражательная сторона может отклонять свет на по меньшей мере 80°, даже 90°, а еще лучше на по меньшей мере 170° или даже 180°.
Эта отражательная сторона может либо содержать по меньшей мере одну криволинейную часть, либо может содержать набор граней. Когда она содержит две грани, эта отражательная сторона работает как перископ. Число граней, из которых составлена отражательная сторона, теоретически не ограничена, и сочетание большого числа граней работает известным образом как криволинейная поверхность.
Когда отражательная сторона содержит криволинейную поверхность или является криволинейной поверхностью, радиус кривизны, определяющий эту криволинейную поверхность, предпочтительно является постоянным и определяет, например, четверть окружности или половину окружности.
Тело световодного элемента, в частности, отстоит от дна сквозного отверстия, а возможно, крепится ко дну отверстия, например за счет связывания (склеивания) или посредством двустороннего клейкого элемента. Альтернативно, тело световодного элемента может находиться в контакте с дном сквозного отверстия.
В частности, могут иметься зоны (полосы, площадки) связывания между телом и дном, которые смещены от главного направления излучения каждого диода или, когда это возможно, смещены из конуса излучения каждого диода. Эти зоны связывания могут быть предусмотрены между смежными диодами, между каждым диодом.
Для того чтобы прочно прикрепить световодный элемент ко дну сквозного отверстия без увеличения потерь света, между дном отверстия и световодным элементом может быть введен слой с низким показателем преломления.
Выражение «с низким показателем преломления» относится к слою органического или неорганического материала, имеющего показатель преломления на по меньшей мере 0,1 единицы ниже, чем показатель преломления образующего световодный элемент материала, с которым он находится в контакте. Разница в показателе преломления предпочтительно равна по меньшей мере 0,2 единицы, а более предпочтительно 0,3 единицы.
Этот слой с низким показателем преломления может быть, например, слоем адгезива с низким показателем преломления.
Толщина слоя с низким показателем преломления предпочтительно составляет по меньшей мере 1 мкм, а более предпочтительно по меньшей мере 5 мкм.
Слой с низким показателем преломления предпочтительно является слоем воздуха. В частности, воздух имеет показатель преломления, равный 1, что означает, что он является более низким, чем у твердых материалов.
Когда слой с низким показателем преломления является слоем воздуха, предпочтительно используются прокладки для поддержания некоторого расстояния между двумя поверхностями (дном отверстия и световодным элементом), чтобы таким образом гарантировать достаточную толщину слоя воздуха, предпочтительно равную по меньшей мере 10 мкм, более предпочтительно от 50 до 500 мкм, а в идеале от 100 до 300 мкм.
Также можно предусмотреть крепление световодного элемента путем приклеивания с использованием множества пятен или множества линий адгезива.
В соответствии с одним вариантом реализации тело световодного элемента содержит отражающее внешнее покрытие, нанесенное на границе раздела между телом световодного элемента и дном сквозного отверстия. Это покрытие позволяет сделать свет от диодов невидимым с другой стороны остекления. В частности, тело световодного элемента ограничено внешними стенками, снабженными отражающим покрытием, например слоем металла, такого как алюминий или серебро.
Сквозное отверстие может, например, содержать непрозрачный элемент (в частности - поглощающий), и по меньшей мере часть прозрачного тела световодного элемента отстоит от упомянутого непрозрачного элемента. В частности, могут иметься зоны (полосы, площадки) связывания между телом и непрозрачным элементом, которые смещены от главного направления излучения каждого диода или, когда это возможно, смещены из конуса излучения каждого диода. Эти зоны связывания могут быть предусмотрены между смежными диодами, между каждым диодом.
В соответствии с одним вариантом реализации сквозное отверстие имеет первый характерный размер в контрольном направлении, тело световодного элемента собрано на монтажной опоре, имеющей второй характерный размер в контрольном направлении, который меньше первого характерного размера, и эта монтажная опора размещена на промежуточном слое или на втором листе стекла.
Характерные размеры представляют собой, например, диаметры в том случае, когда используются круглые формы, или же представляют собой ширину или длину в случае прямоугольных или вытянутых форм.
В соответствии с одним вариантом реализации монтажная опора является отражающей, световодный элемент собран, например, путем связывания, или монтажная опора является непрозрачной (в частности - поглощающей), и когда тело имеет прозрачную свободную внешнюю стенку, часть (большая часть) тела, обращенная к монтажной опоре, отстоит от монтажной опоры.
Под «свободной внешней стенкой» подразумевается внешняя стенка световодного элемента, которая не имеет никакого отражающего покрытия.
В соответствии с одним вариантом реализации светодиод или светодиоды расположены снаружи сквозного отверстия. Одним преимуществом такого вынесения диода или диодов является достижение лучшего терморегулирования, поскольку диоды окружает большее пространство, в котором может быть рассеяно вырабатываемое ими тепло. Другим преимуществом является возможность уменьшить размер сквозного отверстия и таким образом минимизировать влияние этого отверстия, в частности на прочность и надежность остекления. Еще одним преимуществом является возможность использовать все типы диодов без ограничения пространством, доступным в сквозном отверстии.
В соответствии с одним вариантом реализации неорганические светодиоды расположены на первом листе у периферии сквозного отверстия. В частности, диододержатель, несущий диод(ы) бокового свечения, размещен на первом листе стекла у периферии сквозного отверстия.
В соответствии с одним вариантом реализации остекление содержит крышку, закрывающую сквозное отверстие, причем крышка ограничивает полость, охватывающую сквозное отверстие. Одним преимуществом этого является увеличение пространства, доступного для размещения диодов и/или световодного элемента.
В частности, упомянутый светодиод расположен внутри этой полости, предпочтительно в сквозном отверстии.
Крышка может быть прозрачной или непрозрачной (поглощающей), и когда тело имеет прозрачную свободную внешнюю стенку, часть (большая часть) тела, обращенная к крышке, отстоит от непрозрачной крышки.
В соответствии с одним вариантом реализации крышка содержит внутреннюю по отношению к полости сторону, причем упомянутый светодиод расположен на внутренней стороне крышки, например прилегающим к или связанным с этой внутренней стороной. В частности, диододержатель, несущий диод или диоды, размещен на внутренней стороне крышки.
В соответствии с одним вариантом реализации крышка является съемной, причем крышка крепится к первому листу стекла обратимыми средствами крепления, такими как винты или крепеж типа зажима.
Альтернативно, крышка может быть приклеена к первому листу стекла.
В соответствии с одним вариантом реализации первый лист пронизан множеством сквозных отверстий, и световодный элемент содержит множество выходных сторон, каждая из которых расположена обращенной к внутренней стенке одного из сквозных отверстий, в частности связана с помощью оптического адгезива, или отстоит от упомянутой внутренней стенки. Эта конфигурация позволяет использовать один источник света для нескольких точек ввода, что уменьшает затраты.
В соответствии с одним вариантом реализации световодный элемент собран с первым листом путем связывания.
В соответствии с одним вариантом реализации связывание световодного элемента выполняется на границе раздела между внутренней стенкой сквозного отверстия и выходной стороной световодного элемента посредством оптического адгезива, например УФ-отверждаемого уретан-акрилового типа.
В соответствии с одним вариантом реализации диоды запитываются электричеством посредством источника тока, встроенного в многослойное остекление. Например, электрическая проводка может быть встроена в промежуточный слой.
Остекление по изобретению может содержать средства вывода света для выведения света, направленного в первый лист (исходящего от диода или диодов), которые являются съемными (наклейки и т.д.) и/или постоянными, в частности выбираемые из рассеивающего слоя (например на основе эмали или же краски и т.д.), обращенного к или же расположенного на одной из главных сторон первого листа, или текстурирования одной из главных сторон первого листа (пескоструйной обработкой, травлением кислотой и т.д.), или, альтернативно, рассеивающих элементов в первом листе, в частности полученных лазерным гравированием.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение и его различные приложения будут лучше поняты при чтении следующего описания и изучении сопроводительных чертежей, среди которых:
- Фиг. 1A и 1B схематично изображают первый вариант реализации светящегося остекления по изобретению, соответственно на виде в разрезе и на виде сверху;
- Фиг. 1C и 1D схематично изображают соответственно первый и второй альтернативные варианты остекления по фиг. 1A;
- Фиг. 2 схематично изображает второй вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 3 схематично изображает третий вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 4 схематично изображает четвертый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 5 схематично изображает пятый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 6 схематично изображает шестой вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 6A и 6B схематично изображают шестой вариант реализации светящегося остекления по изобретению, соответственно на виде в разрезе и на виде сверху;
- Фиг. 6C и 6D схематично изображают соответственно первый и второй альтернативные варианты остекления по фиг. 6A;
- Фиг. 7 схематично изображает седьмой вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 8A схематично изображает восьмой вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 8B схематично изображает альтернативный вариант остекления по фиг. 8A;
- Фиг. 9 схематично изображает девятый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 10 схематично изображает десятый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 11 схематично изображает одиннадцатый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 12 схематично изображает двенадцатый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 13 схематично изображает тринадцатый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 14 схематично изображает четырнадцатый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 15 схематично изображает пятнадцатый вариант реализации светящегося остекления по изобретению;
- Фиг. 16A - 16E схематично изображают примеры средств перенаправления света, которыми оборудована входная сторона световодного элемента любого из вариантов реализации по фиг. 1-15.
Эти фигуры приведены просто для иллюстрации и ни в коем случае не ограничивают изобретение.
Для большей ясности идентичные или подобные элементы обозначены идентичными ссылочными обозначениями на всех фигурах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее со ссылками на фиг. 1-15 будут описаны несколько вариантов реализации светящегося остекления по изобретению. Согласно вариантам реализации светящееся остекления представляет собой многослойное остекление, в частности предназначенное образовывать окно транспортного средства (в частности - дорожного транспортного средства), такое как крыша, боковое окно или ветровое стекло. Согласно другим вариантам реализации светящееся остекление представляет собой одинарное остекление, то есть остекление, содержащее только один лист стекла.
Предпочтительно моллированное многослойное остекление содержит первый моллированный лист 1 прозрачного стекла и второй моллированный лист 2 стекла, предпочтительно тоже прозрачного и, возможно, окрашенного в массе, соединенные с друг другом посредством промежуточного слоя 3 (склеивающего), помещенного между листами 1, 2. Листы 1, 2 имеют соответственно первую главную сторону 11, 21, предназначенную быть обращенной внутрь транспортного средства, и вторую главную сторону 12, 22, предназначенную быть обращенной наружу транспортного средства.
Промежуточный слой 3 размещен, например, в клейком контакте со второй главной стороной 12 первого листа 1 и с первой главной стороной 21 второго листа 2. Предпочтительно, промежуточный слой 3 является тоже прозрачным, а предпочтительно выполнен из ПВБ, который может быть окрашенным в массе и/или звукопоглощающим (акустическим). Промежуточный слой может содержать прозрачный полимерный лист, например из ПЭТФ, в частности покрывающий поверхность, например по меньшей мере на 90%. Этот лист может быть покрыт прозрачным электропроводящим покрытием, например для солнцезащиты. Например, это может быть сборка ПВБ/лист/ПВБ, а в частности ПВБ/ПЭТФ/ПВБ.
Первый лист 1 пронизан (сверлением) сквозным отверстием 4, проходящим в первом направлении X, по существу ортогональном главным сторонам 11, 12 первого листа 1. Первое направление X соответствует также направлению укладки различных слоев, составляющих многослойное остекление. Для того, чтобы облегчить ориентацию в пространстве в остальной части описания, определено второе направление Y, по существу ортогональное первому направлению X.
Предпочтительно, сквозное отверстие 4 имеет круглую форму, которая является самой простой формой для выполнения.
Сквозное отверстие 4 предпочтительно проходит только через первый лист 1. Следовательно, второй лист 2 и промежуточный слой 3 не пронизаны. Сквозное отверстие 4 выходит на первую главную сторону 11 и на вторую главную сторону 12 первого листа 1. Сквозное отверстие 4 образует внутреннюю стенку 14 в первом листе 1.
Альтернативно, многослойное остекление может быть пронизано насквозь, и тогда сквозное отверстие 4 проходит через первый лист стекла 1, промежуточный слой 3 и второй лист стекла 2. В этом случае сквозное отверстие 4, выполненное во втором листе стекла 2, может быть заполнено блокирующим элементом, чтобы гарантировать герметичность остекления.
Остекление по изобретению содержит один или более неорганических светодиодов (СИД или LED) 5. Каждый диод 5 содержит излучающую поверхность 51, излучающую в главном направлении излучения, по существу ортогональном излучающей поверхности 51. Все диоды 5 имеют конус излучения, равный по меньшей мере 80°.
Излучающая поверхность 51 может быть расположена сбоку диода 5, который в этом случае называется «диодом бокового свечения», или на главной поверхности диода 5, который в этом случае называется «диодом верхнего свечения». Такие диоды соответственно называются на английском языке как «LED бокового свечения» и «LED верхнего свечения». Диоды бокового свечения имеют то преимущество, что они меньше по общей массе, чем диоды верхнего свечения. В отличие от этого, диоды верхнего свечения являются более мощными и менее дорогими, чем диоды бокового свечения.
Диоды 5 смонтированы на диододержателе 50, таком как плата интегральных схем (или печатная плата, PCB). Диододержатель 50 предпочтительно является общим для всех диодов 5. Альтернативно, каждый диод 5 может быть размещен на индивидуальном держателе, или несколько диодов 5 могут быть установлены на одном и том же держателе.
Диододержатель 50 содержит переднюю главную сторону 50a, несущую диоды 5, и заднюю главную сторону 50b, противоположную передней стороне 50a. Монтажная опора имеет толщину предпочтительно меньше чем 500 мкм, а более предпочтительно меньше чем 200 мкм.
В вариантах реализации, проиллюстрированных на фиг. 1-5, диоды 5 являются светодиодами бокового свечения.
В вариантах реализации, проиллюстрированных на фиг. 6-15, диоды 5 являются светодиодами верхнего свечения.
Остекление по изобретению также содержит световодный элемент 6 для направления света, излучаемого диодами 5. Световодный элемент 6 выполнен с возможностью ввода света диодов 5 в первый лист 1 через внутреннюю стенку 14, образованную сквозным отверстием 4. Световодный элемент 6 содержит входную сторону 61 и выходную сторону 62, а также тело 63, ограниченное входной стороной 61, выходной стороной 62 и внешними стенками.
Диоды 5 располагаются таким образом, чтобы их излучающие поверхности 51 были обращены к и находились в непосредственной близости от входной стороны 61 световодного элемента 6, на некотором расстоянии или в контакте. Излучающая поверхность 51 каждого диода 5 и входная сторона 61 световодного элемента 6 разнесены друг от друга на расстояние самое большее 1 мм, предпочтительно самое большее 5 мм, или же находятся в контакте, например в оптическом контакте (посредством адгезива) или в физическом контакте.
Под «оптическим контактом» подразумеваются две конформные поверхности, находящиеся в контакте друг с другом, или альтернативно две поверхности, связанные прозрачным адгезивом (называемым оптическим адгезивом).
Излучающая поверхность 51 каждого диода 5 предпочтительно по существу параллельна входной стороне 61 световодного элемента 6.
По всему описанию и формуле изобретения термин «по существу параллельно» означает угол от -5° до 5°.
Световодный элемент 6 располагается таким образом, чтобы его выходная сторона 62 была обращена к и находилась в непосредственной близости от внутренней стенки 14, на некотором расстоянии или в контакте. Выходная сторона 61 световодного элемента 6 может быть разнесена с внутренней стенкой на расстояние самое большее 5 мм, предпочтительно самое большее 1 мм, отстоя или даже в контакте, например в оптическом контакте (посредством адгезива) или в физическом контакте. Свет, излучаемый диодами 5, распространяется в тело 63 световодного элемента 6 между входной стороной 61 и выходной стороной 62. Предпочтительно, это распространение света осуществляется при полном внутреннем отражении от стенок световодного элемента 6, позволяя тем самым максимизировать световую отдачу остекления.
Световодный элемент 6 используется для оптимизации ввода света в первый лист 1. Это позволяет улучшить однородность свечения первого листа 1. Световодный элемент 6 может обладать большим разнообразием форм для того, чтобы адаптироваться к различным конфигурациям по типу и расположению диодов, как более подробно будет описано позже.
На всех фигурах стрелки указывают направление распространения света, излучаемого диодами 5. Стрелка, исходящая от излучающей поверхности 51 диода 5, также символизирует главное направление излучения этого диода 5.
Свет, вводимый через внутреннюю стенку 14, направляется первым листом 1 к средствам 13 вывода света. Это может быть, например, непрозрачная эмаль бледного цвета, нанесенная на вторую главную поверхность 12 первого листа 1.
Фиг. 1A показывает вид в разрезе первого варианта реализации остекления 100A по изобретению, в котором световодный элемент 6 имеет кольцевую форму с по существу прямоугольным продольным сечением. Входная сторона 61 и выходная сторона 62 световодного элемента 6 являются по существу параллельными. Выходная сторона 62 световодного элемента 6 следует форме внутренней стенки 14 сквозного отверстия 4. Входная сторона 61 световодного элемента 6 ограничивает свободное пространство в сквозном отверстии 4. Диоды 5 бокового свечения располагаются в этом свободном пространстве так, чтобы их излучающая поверхность 51 была обращена к входной поверхности 61 световодного элемента 6. В этом первом варианте реализации диоды 5 излучают свет во втором направлении Y.
Предпочтительно, входная сторона 61 световодного элемента является неплоской и, в частности, связанной или находящейся в неоптическом контакте с диодом или диодами, в частности в физическом контакте с ними или отстоит от них. Входная сторона 61 может быть снабжена средствами 68 перенаправления света, например расположенными напротив излучающей поверхности 51 каждого диода 5. Средства перенаправления могут быть линзами Френеля 681, как проиллюстрировано на Фиг. 16A, выпуклыми линзами 682, как проиллюстрировано на Фиг. 16B, решетками 683, как проиллюстрировано на Фиг. 16C, массивами выпуклых микролинз 684, как проиллюстрировано на Фиг. 16D, или средствами 685 коллимации, как проиллюстрировано на Фиг. 16E.
Средства 685 коллимации имеют, например, общую форму стрельчатой арки, ограниченную периферийной поверхностью 685a и снабженную проделанной полостью 685b круглого сечения, причем периферийная поверхность 685a и полость 685b являются концентрическими. Полость 685b может быть образована выпуклой линзой 685c и стенкой 685d в форме усеченного конуса, проходящей продольно от края выпуклой линзы 685c до ее раскрыва на периферийную поверхность 685a. Стенка 685d в форме усеченного конуса имеет диаметр, увеличивающийся по мере того, как она удаляется от выпуклой линзы 685c. Излучающая поверхность 51 диода 5 может быть расположена внутри или снаружи полости 685b.
Выходная сторона 62 световодного элемента 6 также может быть неплоской. Выходная сторона 62 может быть снабжена средствами перенаправления света, такими как описанные ранее со ссылкой на Фиг. 16A - 16E. Средства перенаправления входной стороны 61 и выходной стороны 62 могут быть идентичными или различающимися.
Предпочтительно, средства перенаправления образуют неотъемлемую часть тела 63 световодного элемента 6. Альтернативно, средства перенаправления присоединены к телу 63 световодного элемента 6 с помощью оптического связывания.
Фиг. 1B представляет собой вид сверху остекления 100 по Фиг. 1A, рассматриваемый на уровне границы раздела между первым листом стекла 1 и промежуточным слоем 3. Диододержатель 50 имеет, например, форму сплошного диска. Альтернативно, диододержатель 50 может иметь форму кольца.
В этом первом варианте реализации световодный элемент 6 и диододержатель 50 прикреплены к промежуточному слою 3 на дне сквозного отверстия 4, например посредством адгезива, наносимого на соответствующие зоны 9, 9’ связывания. Зона 9 связывания диододержателя 50 расположена, например, в центре его задней стороны 50b. Зоны 9’ связывания световодного элемента 6 расположены, например, таким образом, чтобы они находились вне конусов излучения диодов 5. Каждая зона 9, 9’ связывания имеет толщину предпочтительно меньше чем 500 мкм, а более предпочтительно меньше чем 200 мкм.
Альтернативно, каждый из световодного элемента 6 и диододержателя 50 может быть закреплен посредством двустороннего клейкого элемента.
Световодный элемент 6 может дополнительно или альтернативно удерживаться на месте в сквозном отверстии 4 путем связывания на границе раздела между внутренней стенкой 14 сквозного отверстия 4 и выходной стороной 62 световодного элемента 6. В этом случае предпочтительно используется оптический адгезив. Оптический адгезив представляет собой адгезив повышенной отверждаемости, который позволяет достичь оптической непрерывности между световодным элементом 6 и первым листом 1, чтобы не нарушить ввод света.
Предпочтительно, сквозное отверстие 4 закрыто крышкой 8, которая может быть непрозрачной или прозрачной. В этом варианте реализации крышка 8 имеет общую форму диска, связанного с первой главной поверхностью 11, например посредством полоски адгезива 80, нанесенного на периферию внутренней стороны 81 крышки.
Фиг. 1C показывает остекление 100C в соответствии с первым альтернативным вариантом первого варианта реализации. Входная сторона 61 и выходная сторона 62 световодного элемента 6 соответственно имеют входную высоту h1 и выходную высоту h2 в первом направлении X. В этом остеклении 100C входная высота h1 больше, чем выходная высота h2. В результате продольные внешние стенки световодного элемента 6 не являются параллельными.
В этом альтернативном варианте крышка 8, закрывающая сквозное отверстие 4, содержит реборду 82, предназначенную для формирования полости, которая содержит сквозное отверстие 4. Эта конфигурация позволяет обеспечить больше пространства, чем обеспечивает одно сквозное отверстие 4 для позиционирования диодов 5 и световодного элемента 6. Диоды 5 в этом случае располагаются внутри полости, например на внутренней стороне 81 крышки 8. Крышка 8 предпочтительно является непрозрачной.
Крышка 8 может быть съемной. Крышка 8, например, прикрепляется к первой главной стороне 11 первого листа 1 с использованием крепежных средств 16, например типа зажима, взаимодействующих с ребордой 82 крышки 8. Таким образом, крышка 8 может быть удалена, чтобы получить доступ к сквозному отверстию 4.
Фиг. 1D показывает остекление 100D в соответствии со вторым альтернативным вариантом первого варианта реализации. В этом альтернативном варианте световодный элемент 6 крепится на периферии диододержателя 50, например путем связывания.
Фиг. 2 показывает остекление 200 в соответствии со вторым вариантом реализации, подобным варианту реализации по Фиг. 1A, но в котором внешняя стенка световодного элемента 6, расположенная между промежуточным слоем 3 и световодным элементом 6, покрыта отражающим слоем 64. Отражающий слой 64 выполнен, например, путем осаждения на световодный элемент 6 слоя типа серебрения. Отражающий слой 64 позволяет сделать так, чтобы свет не был виден с другой стороны остекления, в данном случае - снаружи транспортного средства. Это называется «бликом». Вообще говоря, все другие внешние стенки тела 63, кроме входной стороны 61 и выходной стороны 62, могут быть покрыты отражающим слоем.
Фиг. 3 показывает третий вариант реализации остекления 300, содержащего монтажную опору 7, отличную от диододержателя 50. Монтажная опора 7 имеет, например, форму диска с меньшим диаметром, чем диаметр сквозного отверстия 4. Монтажная опора 7 содержит первую главную поверхность 71, имеющую ту же самую ориентацию, что и первая главная поверхность 11 первого листа стекла 1, и вторую главную поверхность 72, противоположную первой главной поверхности 71.
В этом варианте реализации кольцевой световодный элемент 6 заранее крепится к первой главной поверхности 71 монтажной опоры 7, например посредством адгезива 9, а затем монтажная опора 7 крепится к промежуточному слою 3, например посредством адгезива 70. Для того, чтобы препятствовать появлению бликов, монтажная опора 7 предпочтительно является отражающей.
Фиг. 4 показывает четвертый вариант реализации остекления 400, в котором диоды 5 расположены снаружи, а не внутри сквозного отверстия 4. Диоды 5 помещаются, например, на первом листе 1 у периферии сквозного отверстия 4. Например, излучающая поверхность 51 диодов 5 располагается заподлицо с внутренней стенкой 14, образованной сквозным отверстием 4.
В этом варианте реализации световодный элемент 6 также имеет кольцевую общую форму, но его входная сторона 61 и его выходная сторона 62 находятся на одной и той же стороне световодного элемента 6. Световодный элемент 6 выполнен с возможностью отражать свет на 180°, например посредством двух скошенных внешних стенок 65, расположенных на стороне, противоположной входной 61 и выходной 62 сторонам. Каждая из скошенных внешних стенок 65 образует угол с первым направлением X, предпочтительно составляющий от 40° до 50°.
Диододержатель 50 имеет, например, кольцевую форму с внутренним диаметром большим, чем наружный диаметр световодного элемента 6. Диододержатель 50, например, связывается с внутренней стороной 81 крышки 8, но, альтернативно, может быть связан с первой главной поверхностью 11 первого листа стекла 1.
Световодный элемент 6 может точно также быть прикреплен к внутренней стороне 81 крышки 8 или же к промежуточному слою 3.
Фиг. 5 показывает пятый вариант реализации остекления 500, в котором световодный элемент 6 имеет форму усеченного конуса с продольным сечением по существу в виде параллелепипеда. В этой конфигурации внешние стенки световодного элемента 6 могут не быть прикреплены к промежуточному слою 3 или к крышке 8. Зона 9’ связывания световодного элемента 6 предпочтительно располагается на границе раздела между выходной стороной 62 и внутренней стенкой 14 первого листа стекла 1. В этом случае связывание предпочтительно является оптическим связыванием.
Фиг. 6A, 7 и 8A показывают остекления 600A, 700, 800A в соответствии с шестым, седьмым и восьмым вариантами реализации, подобными соответственно вариантам реализации по Фиг. 1A, 2 и 3, но которые тем не менее отличаются от них тем, что диоды 5 являются светодиодами верхнего свечения. Диоды 5 повернуты на 90° так, чтобы их излучающая поверхность 51 была обращена ко входной стороне 61 световодного элемента 6.
В этих вариантах реализации диододержатель 50 является гибким и размещен в сквозном отверстии 4 таким образом, чтобы образовывать кольцо, как проиллюстрировано на Фиг. 6B. Предпочтительно, диододержатель 50 прикреплен к приливу 83, принадлежащему крышке 8 в вариантах реализации по Фиг. 6A и 7, или к приливу 73, принадлежащему монтажной опоре 7 в варианте реализации по Фиг. 8A. Аналогично случаям, в которых монтажная опора 50 прикреплена ко дну сквозного отверстия 4, диододержатель 50 может быть прикреплен к приливу 73, 83 посредством адгезива, нанесенного на зоны 9 связывания.
В варианте реализации, показанном на Фиг. 6A, прилив 83 простирается в виде выступа из внутренней стороны 81 крышки 8 в первом направлении X. Прилив 83 имеет, например, цилиндрическую форму.
В варианте реализации, показанном на Фиг. 8A, прилив 73 простирается в виде выступа из первой главной поверхности 71 монтажной опоры 7. Прилив 83 имеет, например, кольцевую форму.
Также возможны и другие формы прилива, такие как продолговатая форма. Прилив может также состоять из нескольких частей кольца вместо того, чтобы иметь замкнутое сечение.
Фиг. 6C показывает остекление 600C в соответствии с первым альтернативным вариантом шестого варианта реализации. В этом альтернативном варианте прилив 83 имеет кольцевую форму, подобную варианту реализации по Фиг. 7.
Фиг. 6D показывает остекление 600D в соответствии со вторым альтернативным вариантом шестого варианта реализации. В этом альтернативном варианте, кроме прилива 83 кольцевой формы, высота входной стороны 61 больше, чем высота выходной стороны 62. Это имеет место, например, когда толщина первого листа стекла 1 меньше, чем высота излучающей поверхности 51 диодов 5. Эта конфигурация позволяет компенсировать расцентровку, вызываемую этой разностью высот.
Фиг. 8B показывает остекление 800B в соответствии с одним альтернативным вариантом восьмого варианта реализации. В этом альтернативном варианте монтажная опора 7 не является отражающей. Световодный элемент 6 тогда предпочтительно разнесен с монтажной опорой 7, например посредством прокладок.
Фиг. 9 показывает девятый вариант реализации остекления 900, в котором световодный элемент 6 выполнен с возможностью отражать свет на 180°, аналогично варианту реализации по Фиг. 4. Световодный элемент 6 может не иметь внешних стенок, которые могли бы быть присоединены к промежуточному слою 3 или к крышке 8. В этом случае световодный элемент 6 предпочтительно прикреплен к внутренней стенке 14, образованной сквозным отверстием 4 в первом листе стекла 1. Это прикрепление предпочтительно достигается с помощью оптического связывания.
В этом варианте реализации реборда 82 крышки 8 содержит торцевую поверхность 82a, посредством которой крышка прикрепляется к первой главной поверхности 11 первого листа 1, например с помощью связывания 80. Диододержатель 50 тогда может быть связан с внутренней стенкой 82b реборды 82.
Необязательно, скошенные внешние стенки 65 световодного элемента 6 являются металлизированными, то есть покрытыми отражающим слоем, содержащим металл.
Фиг. 10 показывает десятый вариант реализации остекления 1000, в котором диоды 5 верхнего свечения расположены таким образом, чтобы излучать свет в первом направлении X, внутрь транспортного средства. В этом случае световодный элемент 6 содержит отражение на угол 45° для доведения света вплоть до внутренней стенки 14.
Фиг. 11 показывает одиннадцатый вариант реализации остекления 1100, в котором диоды 5 поддерживаются крышкой 8, а их излучающая поверхность 51 ориентирована ко дну сквозного отверстия 4. В этом случае, аналогично варианту реализации по Фиг. 10, световодный элемент 6 содержит отражение на угол 45° для доведения света вплоть до внутренней стенки 14.
Фиг. 12 показывает остекление 1200 в соответствии с двенадцатым вариантом реализации, подобным варианту реализации по Фиг. 11, но который тем не менее отличается от него тем, что остекление 1200 содержит только один диод 5 верхнего свечения. Использование единственного диода позволяет уменьшить затраты на производство остекления. Световодный элемент 6 имеет, например, форму диска, проходящего по всей поверхности сквозного отверстия 4. В этом случае входная сторона 61 световодного элемента 6 находится в той же самой плоскости или в плоскости, по существу параллельной первой главной поверхности 11 первого листа стекла 1. Входная сторона 61, например, расположена в центре диска, образованного световодным элементом. Толщина световодного элемента 6 предпочтительно меньше или равна толщине первого листа 1.
Фиг. 13 показывает тринадцатый вариант реализации остекления 1300, содержащего несколько точек ввода света. В частности, первый лист 1 пронизан несколькими сквозными отверстиями 4, каждое из которых образует внутреннюю стенку 14 в толще первого листа 1.
Преимущественно, остекление содержит единственный диод 5 и единственный световодный элемент 6. Диод 5, например, помещен на первой главной поверхности 11 первого листа 1, между сквозными отверстиями 4. Свет, излучаемый диодом 5 верхнего свечения, направляется в первом направлении X внутрь транспортного средства. В этом варианте реализации световодный элемент 6 содержит несколько выходных поверхностей 62, каждая из которых обращена к одной из внутренних стенок 14. С помощью этой конфигурации возможно вводить свет в нескольких точках остекления, используя единственный источник света, уменьшая тем самым затраты на производство остекления.
Фиг. 14 показывает четырнадцатый вариант реализации остекления 1400, в котором световодный элемент 6 и диоды сконфигурированы аналогично варианту реализации по Фиг. 6A. Однако остекление 1400 является одинарным остеклением, то есть оно содержит только один (первый) лист стекла 1. Другая крышка 8, закрепленная на второй главной поверхности 12 первого листа стекла 1, предпочтительно закрывает сквозное отверстие 4.
В этом варианте реализации средства 13 вывода света могут быть с равным предпочтением расположены на первой главной поверхности 11 и/или на второй главной поверхности первого листа стекла 1.
Фиг. 15 показывает пятнадцатый вариант реализации остекления 1500, в котором световодный элемент 6 и диоды сконфигурированы аналогично варианту реализации по Фиг. 12. Однако остекление 1500 является одинарным остеклением, аналогично варианту реализации по Фиг. 14.
Естественно, изобретение не ограничено вариантами реализации, описанными со ссылкой на фигуры, и возможны альтернативные варианты без отступления от объема охраны изобретения.