侧面发射的光导体及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供具有线形外观的光源，该光源具有柔性的光导体，该光导体具有包括高的光密度的均匀的光辐射。为此提出一种侧面发射的光导体，该光导体包括芯部(6)以及包围芯部(6)的透明的套罩物(5)，至少一个型芯(3)在该芯部中伸延，其中芯部(6)和套罩物(5)由透明的塑料成型，其中芯部(6)具有比套罩物(5)更高的折射率，并且其中型芯(3)构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光的，以使在光导体中引导的光散射并且穿过套罩物(5)向外发出，其中型芯(3)的散射长度优选最高是型芯(3)的最大的横向尺寸的两倍。向尺寸的两倍。向尺寸的两倍。

【技术实现步骤摘要】
侧面发射的光导体及其制造方法


[0001]本专利技术一般地涉及光发射元件的
本专利技术特别涉及光导体在照明或显示装置中的应用。

技术介绍

[0002]为了照明或显示目的，可期望的是使用线形的光源。作为这种光源可使用具有耦合在其上的侧面发射的光导体的光发射器。这种组件尤其在节省空间的结构以及高的鲁棒性方面优于由许多并排布置的小发射器(例如LED链)构成的组件。在这种链中，大量的构件会迅速导致单个发光二极管的故障，从而立即引起注意。
[0003]用于提供线形光源的另一方案是侧面发射的光导体。在该光导体中在一个或两个端部上连接光发射器，该光发射器将光耦入光导体中。在光导体中分布散射元件，该散射元件散射在光导体中传导的光。该光源提供非常均匀的照明。然而整个光流受到光发射器所提供的强度的限制。
[0004]即使光导体对于肉眼均匀地发光，在光导体非直线延伸时也有问题。如果使用由玻璃制造的光导体，该光导体在足够厚度的情况下通常不足够柔韧。虽然已知有由塑料制成的光导体，但是已知的方案具有仅仅小的光密度。此外在光导体弯曲时产生问题。如果光导体弯曲，例如在通过卡夹固定在底座上时会将散射的覆盖层剥下或通过弯曲在外部区域处伸长，进而更薄且在弯曲内部收缩，从而会出现褶皱。在此，在散射的包层和光导芯部之间会产生气隙，该气隙即使重新对准也会留下。该气隙此后导致光的局部地不同耦出以及导致不均匀的光强度。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的是提供具有线形外观的光源，该光源具有柔性的光导体，该光导体具有均匀的、具有高的光密度的光辐射。该目的通过独立权利要求的主题实现。有利的实施方案在从属权利要求中给出。因此本专利技术提出一种侧面发射的光导体，该光导体包括芯部以及包围芯部的透明的套罩物，型芯在芯部中伸延，其中芯部和套罩物由透明的塑料成型，其中芯部具有比套罩物更高的折射率，并且其中型芯构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光，以使在光导体中引导的光散射并且穿过套罩物向外发出。
[0006]在此，型芯的散射长度优选最高为两倍于、特别优选等于型芯的最大的横向尺寸。在型芯具有圆形横截面的优选情况下，通过型芯的直径给出最大的横向尺寸。作为另一示例，在椭圆形的型芯中最大的横向尺寸是沿着椭圆形的横截面的主轴的大小。散射长度规定为这样的长度，在该长度下通过散射使光的初始强度沿射入方向降低1/e倍。因此，在忽略吸收的情况下，对于在型芯的材料中沿着在x方向上的路段的散射长度ls和光强度I(x)适用的是I(x)＝I0·
exp{x/ls}，其中I0表示在射到型芯上的初始的光强度。在材料的吸收可忽略不计的情况下，这由此代表了极限值，而在材料的吸收不可忽略不计的情况下，散射长度小于根据上式确定的散射长度。尤其对于金属材料来说吸收式不可忽略不计的，该金
属材料在380nm至780nm的可见光范围内吸收强烈。为此，对于可忽略不计吸收的材料，可以近似地如上确定散射长度，前提是以此计算的值是过大的并且因此实际的散射长度是较小的。通过使散射长度最高特别优选地等于型芯的横向尺寸，在侧面观察光导体时，型芯看起来基本是不可看透，即在可见的光谱范围中基本上是不透明的。另一方面对于在芯部中传导的光，这意味着射到型芯上的光以很高的概率以及强度被散射，并且随后从光导体射出。由此该型芯在运行时看起来为明亮发光的线形元件。
[0007]型芯优选比光导体显著更薄，以实现高的光密度。尤其在优选的实施方式中，型芯具有在垂直于光导体的纵向方向的方向上测量的横截面，该横截面比透明的套罩物的外轮廓包围的至少0.7mm2的横截面小至少4倍、优选至少20倍。但是在型芯相比于光导体的厚度过薄的情况下，绝对亮度又下降。因此，根据另一改进方案有利的是，型芯具有在垂直于光导体的纵向方向的方向上测量的横截面，该横截面比芯部的横截面小2500倍。
[0008]因此，与已知的侧面发射的塑料光导体不同，散射光的结构集中地布置在导光芯部之内并且优选形成至少部分或局部离散的区域。因为散射光的结构是光导体的看起来发光并且光从其中向外发射的部分，根据本公开的光导体具有非常小的射出面以及非常高的光密度。在此处描述的光导体中通过使光从芯部内部中的靠近中央纤维处的型芯发射出来避免了在弯曲时在塑料光导体的塑料层之间发生剥落以及光射出局部变化的问题。由此，即使在弯曲时发生塑料的结构的变化或几何和/或机械的变化，散射光的结构也几乎没有、甚至没有受到光导体的弯曲影响。
[0009]光导体能够以特别有利的方式简单地通过共挤出制成。在此，共挤出可以围绕先前存在的型芯进行。同样地，在共挤出时也可以将型芯的散射光的元件加入芯部的塑料中，或为了芯部使用具有散射光的元件、尤其颗粒的额外的塑料，该额外的塑料与芯部和外罩的塑料一起被挤出。除了颗粒以外，也考虑丝线以及尤其气泡作为散射光的元件。这种颗粒、丝线或气泡的几何结构尤其也可以是非圆的、不规则的和/或具有空间主轴线的不同尺寸。
附图说明
[0010]下面更详细地且借助附图描述本专利技术。
[0011]图1示出了具有侧面发射的光导体的光源。
[0012]图2和图3示出了光导体的横截面视图。
[0013]图4示出了用于制造光导体的挤出喷嘴。
[0014]图5示出了具有包含颗粒的塑料的光导体的变型方案。
[0015]图6示出了在光导体中的光路。
[0016]图7示出了光导体的一种实施方式，其中光通过另一光导体耦入。
[0017]图8和图9示出了具有多个芯部的实施方式。
[0018]图10示出了具有不同的额外的功能元件的实施例。
具体实施方式
[0019]在图1中示意性地示出了根据本公开的具有光导体1的光源2。光源2包括光发射器4，该光发射器在光导体1的一端部10上与芯部6光学耦合，以将光耦入光导体1中。一般地，
不限于示出的实施例地，半导体光发射器对于光源2是优选的，其中根据应用领域也可以尤其使用其他结构形式的激光器，例如气体激光器、固体激光器、准分子激光器或纤维激光器。激光器可以包括发光二极管或半导体激光器。以这种方式也可以耦合具有不同颜色的多个光发射器，以获得光色可调节的照明设备。与图1中所示不同，也可以在电导体1的两个端部10、11上布置光发射器4，以使光发射器的光耦入纤维7中。如所示，型芯3在芯部6之内伸延，该芯部又被透明的套罩物5包围。
[0020]因为芯部6以及套罩物5由塑料制成，光导体1具有高的柔性，使得光导体能够以简单的方式以弯曲部12放置并且固定。在示出的示例中，光导体1例如设有偏转90
°
的弯曲部12。一般地，不限于示出的实施例地，在一种实施方式中光源2包括以弯曲部伸延的光导体1，其中弯曲半径至少相当于光导体直径的十倍。一般来说，直至该值由于弯曲部造成的光损失和光导体变化都不明显。
[0021]图2示出了光导体1的一种实施方式的横截面图。如所示，型芯3在芯部6的内部中伸延。不限于特殊的实施例优选的是，型芯3在芯部6中间伸延。与所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧面发射的光导体(1)，所述光导体包括芯部(6)以及包围所述芯部(6)的透明的套罩物(5)，至少一个型芯(3)在所述芯部中伸延，其中所述芯部(6)和所述套罩物(5)由透明的塑料成型，其中所述芯部(6)具有比所述套罩物(5)更高的折射率，并且其中所述型芯(3)构造成偏转光、尤其反射光和/或散射光的，以使在所述光导体中引导的光散射并且穿过所述套罩物(5)向外发出，其中所述型芯(3)的散射长度优选最高是所述型芯(3)的最大的横向尺寸的两倍。2.根据权利要求1所述的侧面发射的光导体(1)，其中所述型芯(3)具有在与所述光导体(1)的纵向方向垂直的方向上测量的横截面，所述横截面比透明的套罩物(5)的外轮廓包围的的横截面小至少4倍、优选至少20倍，所述套罩物的外轮廓包围的的横截面优选是至少0.7mm2。3.根据权利要求1至2任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述型芯(3)具有以下特征中的至少一项：-所述型芯(3)包括芯线或线材，-所述型芯(3)具有在10μm至1000μm的范围中的直径或在80μm2至0.8mm2的范围中的横截面，-所述型芯(3)在横截面的径向方向上具有变化的结构质地，-所述型芯具有多层的构造，-所述型芯包含至少一个电导体或由至少一个电导体构成。4.根据权利要求1至3任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述套罩物(5)和所述芯部(6)的塑料包括聚合物共混物，优选地，所述光导体具有以下特征中的至少一项：-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是脂肪族聚氨酯，-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物形成热塑性的弹性体，-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯，-所述聚合物共混物中的至少一种聚合物是聚碳酸酯，-所述套罩物(5)的和所述芯部(6)的塑料中的至少一种包含嵌入的聚合物颗粒，-所述套罩物(5)包含至少一种填料，所述填料尤其选自以下组别，所述组别包括UV稳定剂、阻燃剂、抗冲击改性剂或其组合。5.根据权利要求4所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述聚合物共混物包含聚甲基丙烯酸甲酯和热塑性的聚氨酯。6.根据权利要求4至5任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述聚合物共混物包含具有交联的PMMA的颗粒(20)。7.根据权利要求1至6任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述芯部(6)和所述套罩物(5)的塑料是具有至少两种一致的聚合物组分的聚合物共混物，其中所述聚合物组分的份额的重量不同，使得所述套罩物(5)的折射率小于所述芯部(6)的折射率。8.根据权利要求1至7任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，所述光导体(1)具有在0.5米至100米、优选至50米、尤其5米的范围中的长度。9.根据权利要求1至8任一项所述的侧面发射的光导体(1)，其特征在于，-所述型芯(3)的横截面Q
型芯
与所述芯部的横截面Q
芯部
的比例(Q
型芯
/Q
芯部
)在2.5
·
10-3
至
0.25的范围中，或-所述型芯(3)的直径与所述芯部(6)的直径的比例在1/20至1/2的范围中。10.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：