Plötz, Ludwig (Hemauer Strasse 9 Regensburg, 93047, DE)
Sailer, Michael (Haag 414 Rettenbach, 93191, DE)
Wanninger, Mario (Sonnenstrasse 12 Barbing, 93092, DE)
Bachl, Bernard (Glienickerstrasse 14B Falkensee, 14612, DE)
Plötz, Ludwig (Hemauer Strasse 9 Regensburg, 93047, DE)
Sailer, Michael (Haag 414 Rettenbach, 93191, DE)
Wanninger, Mario (Sonnenstrasse 12 Barbing, 93092, DE)
| 1. | Verfahren zum Herstellen von Lichtleitern oder von opti schen Lichtauskoppelementen mit einer strukturierten, insbe sondere dreidimensional gekrümmten Lichtauskoppelfläche mit tels Spritzgießen mit folgenden Verfahrensschritten : (a) Bereitstellen eines Spritzgußwerkzeuges, das die Grund form des Lichtleiters bzw. des optischen Lichtauskop pelements und dessen Lichtauskoppelfläche definiert ; (b) Einbringen von grubenoder grabenartigen Vertiefungen in die Lichtauskoppelfläche mittels eines Laserstrahls und (c) Spritzgießen der Lichtleiter bzw. der optischen Licht auskoppelelemente. |
| 2. | Verfahren zum Herstellen eines Lichtleiters oder eines op tischen Lichtauskoppelements mit einer strukturierten, insbe sondere dreidimensional gekrümmten Lichtauskoppelfläche mit tels Spritzgießen mit folgenden Verfahrensschritten : (a) Bereitstellen eines Spritzgußwerkzeuges, das die Grund form des Lichtleiters bzw. des optischen Lichtauskop pelements und dessen Lichtauskoppelfläche definiert ; (b) Spritzgießen des Lichtleiters bzw. des optischen Licht auskoppelelements und (c) Einbringen von grubenoder grabenartigen Vertiefungen in die Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters bzw. des optischen Lichtauskoppelelements mittels eines Laser strahles. |
| 3. | Verwendung eines nach einem Verfahren gemäß einem der vor angehenden Ansprüche hergestellten Lichtleiters oder opti schen Lichtauskoppelements in Beleuchtungsvorrichtungen auf der Basis von Lumineszenzdiodenbauelementen oder Lumineszenz diodenanordnungen. |
Bei bekannten derartigen Verfahren zum Herstellen von plana- ren Lichtleitern bzw. optischen Lichtauskoppelelementen mit- tels Spritzgießen werden in der die Lichtauskoppelfläche de- finierenden Fläche des Spritzgußwerkzeuges die Negativstruk- turen der Lichtauskoppelstrukturen mittels Lithographiever- fahren in Verbindung mit naßchemischem Ätzen erzeugt.
Ein Verfahren dieser Art eignet sich jedoch nicht für die Herstellung von strukturierten dreidimensionalen Lichtauskop- pelflächen spritzgegossener Lichtleiter bzw. optischer Licht- auskoppelelemente, da Lithographie hier nur mit sehr hohem technischen Aufwand möglich ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe be- steht folglich darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Lichtleiter bzw. optische Lichtauskoppelelemente hergestellt werden können, die eine strukturierte dreidimensionale Licht- auskoppelfläche haben.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder 2 gelöst. Eine bevorzugte Verwendung von nach dem Verfahren hergestellten Lichtleitern bzw. opti- schen Lichtauskoppelelementen ist im Patentanspruch 3 angege- ben.
Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere zum Herstellen von Lichtleitern oder von optischen Lichtauskop- pelementen mit strukturierter dreidimensional gekrümmter Lichtauskoppelfläche mittels Spritzgießen wird zunächst die die Grundform der Lichtauskoppelfläche definierende Fläche des Spritzgußwerkzeuges, mittels eines bevorzugt fokussierten Laserstrahles mit gruben-oder grabenartigen Vertiefungen versehen und nachfolgend der Lichtleiter bzw. das optische Lichtauskoppelelement spritzgegossen.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass nach einer ersten Strukturierungsprozedur testweise ein Lichtleiter bzw. ein optisches Lichtauskoppelelement spritz- gegossen und nachfolgend dessen Lichtauskopplung vermessen und erforderlichenfalls die Spritzgußform nachfolgend mittels Laserstrukturierung mit zusätzlichen ergänzenden und/oder korrigierenden Strukturen versehen werden kann. Diese Test- prozedur kann erforderlichenfalls so oft wiederholt werden, bis die gewünschte Lichtauskopplung optimal erreicht ist.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Lichtleiters oder eines optischen Lichtauskoppelements mit einer strukturierten dreidimensional gekrümmten Lichtaus- koppelfläche mittels Spritzgießen wird zunächst der Lichtlei- ter bzw. das optische Lichtauskoppelelement spritzgegossen und werden nachfolgend in die dreidimensionale Lichtauskop- pelfläche mittels eines bevorzugt fokussierten Laserstrahles gruben-oder grabenartige Vertiefungen eingearbeitet.
Weitere Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen :
Figur 1, eine schematische perspektivische Darstellung eines Spritzgießwerkzeugeinsatzes und Figur 2, eine schematische perspektivische Darstellung eines nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell- ten Lichtleiters Ein erstes Ausführungsbeispiel beschreibt die Herstellung ei- nes Lichtleiters 10 (vgl. Figur 2), der zur optischen Ankopp- lung an eine Leuchtdiodenanordnung vorgesehen ist. Bei dem Verfahren werden in eine eine Lichtauskoppelfläche 20 des Lichtleiters 10 definierende Fläche 2 eines Spritzgießwerk- zeugeinsatzes 1 (vgl. die Figur 1) für einen Lichtleiter 10 mittels eines fokussierten Laserstrahles punktartige Vertie- fungen 3 eingearbeitet, die die Negativstrukturen der Licht- auskoppelstruktur darstellen und kleine Erhöhungen 30 auf der Lichtauskoppelfläche 20 des Lichtleiters 10 erzeugen. Hierzu wird eine herkömmliche zum Materialabtragen als geeignet be- kannte Laservorrichtung verwendet, die an dieser Stelle nicht näher erläutert wird.
Bei der Bearbeitung der dreidimensional gekrümmten Fläche 2 des Werkzeugeinsatzes 1 befindet sich dieser bevorzugt auf einem x-y-z-Tisch, womit er unter dem Laser in allen drei Di- mensionen genau in die gewünschten Positionen verschoben wer- den kann. Ebenso ist es aber auch möglich, die Laseranordnung in x-, y-und z-Richtung verschiebbar anzuordnen, um den La- serstrahl zur Herstellung der Strukturen entsprechend dreidi- mensional variabel positionieren zu können.
Der besondere Vorteil dieses Verfahren ergibt sich aus der guten Tiefenschärfe, die mit Lasern erzielt werden kann und die ausreicht, um dreidimensional gekrümmte Flächen exakt zu strukturieren. Gegenüber der Lithographie, die sich ohnehin für die Strukturierung dreidimensional gekrümmter Flächen nur
schwer eignet, ist das vorliegende Verfahren technisch deut- lich einfacher und technisch weniger aufwendig.
Dieses Verfahren kann vorteilhafterweise nach einer ersten Strukturierungsprozedur und einem Herstellen und optischen Vermessen eines Testlichtleiters wiederholt durchgeführt wer- den, um die Lichtauskoppelfläche durch Hinzufügen weiterer punktartiger Vertiefungen zu verbessern und/oder zu optimie- ren. Dies kann so oft wiederholt werden, bis eine optimale Lichtauskopplung erreicht ist.
Als Spritzgußmaterialien können bei beiden Verfahren die her- kömmlichen für die Herstellung von Lichtleitern oder Licht- auskoppelelementen bekannten transpartenten Materialien, wie Kunststoffe, verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ohne Weiteres auch für die Strukturierung planarer, also sich nur zweidimensio- nal erstreckender Lichtauskoppelflächen verwenden.
Bei einem Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden in die Lichtauskoppelfläche eines spritzgegossenen Lichtleiters oder Lichtauskoppelelements mittels eines fokus- sierten Laserstrahles gruben-oder grabenartige Lichtauskop- pelstrukturen eingebracht.
Bei diesem Verfahren ist es vorteilhafterweise möglich, mit- tels gleichzeitigem Einstrahlen von Licht und Vermessen der Abstrahlcharakteristik des Lichtleiters mittels der Leucht- diodenanordnung durch entsprechende Anpassung der Laserbear- beitung eine sofortige gleichzeitige Optimierung der Licht- auskoppelstruktur auch für unterschiedliche Lichtleitergeome- trien zu erzielen. Die erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich ohne Weiteres auch für die Strukturierung planarer, also sich nur zweidi- mensional erstreckender Lichtauskoppelflächen verwenden.
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