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    • 专利摘要:
    Lichtverteileraus einem im Wellenlängenbereichdes zu verteilenden Lichtes transparenten Kunststoff und Verfahrenzu dessen Herstellung, bei dem ein gepulster Laserstrahl auf eineOberflächemit einer Ausdehnung in x- und y-Richtung des Lichtverteilers gerichtetund relativ zu dieser bewegt wird und mit jedem Laserpuls ein muldenförmiger Abtragerzeugt wird, wobei mit der Wahl des Bewegungsablaufs und der Verfahrensparameter:Laserleistung, Pulsdauer, Pulsfrequenz und Vorschubgeschwindigkeitbestimmte, aus Mulden zusammengesetzte Makrostrukturen geschaffenwerden, deren OberflächeMikrostrukturen in Form von Poren aufweist.
    公开号:DE102004026585A1
    申请号:DE200410026585
    申请日:2004-05-28
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Sebastian Reuter；Bernd Schumann；Uwe Dr. Weinzierl
    申请人:Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH；
    IPC主号:B23K26-40
    专利说明:
    [0001] Untereinem Lichtverteiler versteht man ein optisches Bauteil, welcheseiner Lichtquelle vorgeordnet durch Transmission oder Reflexiondie Strahlungscharakteristik des auftreffenden Strahlungsbündels (nachfolgendBeleuchtungsstrahl genannt) verändert,indem die Strahlungsintensitätinnerhalb des Beleuchtungsstrahls und dessen Form verändert wird.Lichtverteiler, die durch Transmission wirken, bestehen aus einemfür denBeleuchtungsstrahl transparenten Material und weisen eine Lichteintritts- undeine Lichtaustrittsflächeauf, die je nach Bestimmung des Lichtverteilers eine zwei- oderdreidimensionale Oberflächenformhat, die von lichtverteilenden Strukturen überlagert wird. Diese lichtverteilende Strukturensind Makrostrukturen (im mm und 1/10 mm-Bereich) und/oder Mikrostrukturen (im μm-Bereich).Lichtverteiler könnenunter anderem Planplatten, Keile und Leuchtenschalen sein. Im Sinneder Erfindung sollen auch Lichtleitfasern mit einer lichtverteilendenStruktur übereiner Lichtaustrittsfläche amFaserende oder Faserumfang als Lichtverteiler verstanden werden.
    [0002] BekannteLichtverteiler unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Geometrieund Größe der lichtverteilendenStrukturen sowie durch deren Herstellungsverfahren.
    [0003] Inder DE 197 31 142 istein Lichtverteiler offenbart, bei dem die Oberfläche aus nebeneinander liegendenLinearprismen gebildet wird, die eine erste Linearstruktur darstellen.Diese wird von wenigstens einer zweiten Linearstruktur überlagert,die durch eine Anordnung prismatischer Ausnehmungen in den Linearprismengebildet wird.
    [0004] DieOberflächenstrukturist eine reine Makrostruktur.
    [0005] Dieerste Linearstruktur weitet den Beleuchtungsstrahl einer Punktlichtquelleim Wesentlichen linear orthogonal zum Verlauf der Linearprismenkantenauf und homogenisiert die Intensität des Beleuchtungsstrahls entsprechendin diese Richtung, währendsie die Strahlungscharakteristik des Beleuchtungsstrahls in Richtungder Linearprismenkanten nahezu unbeeinflusst lässt.
    [0006] DieBeeinflussung der Strahlungscharakteristik in Richtung der Linearprismenkantenwird durch die zweite Linearstruktur, die kreuzenden prismatischenAusnehmungen, bewirkt. Durch den Abstand und die Größe dieserkreuzenden Ausnehmungen kann der Grad der linearen Lichtverteilungin eine flächigeLichtverteilung eingestellt werden.
    [0007] DieLinearprismen werden durch Prägen,die Ausnehmungen durch ein mechanisches Abtragungsverfahren erzeugt.Als Material fürden Lichtverteiler werden Kunststoff, Glas und Quarz angegeben.Der Lichtverteiler kann als Platte oder als Folie ausgebildet sein.
    [0008] Inder WO 02/057816 ist ein Lichtverteiler offenbart, dessen Oberfläche durchnebeneinander liegende Linearelemente gebildet wird (brechende Strukturgenannt), um gleich den Linearprismen in der DE 197 31 142 die Lichtverteilungin eine Richtung zu bewirken. Der Querschnitt der Linearelementekann dreieckförmig,halbkreisförmigoder wellenförmigsein. Diese Linearelemente, hier als „brechende Struktur" bezeichnet, werdenvon einer „streuendenStruktur" überlagert,die insbesondere durch elliptische Erhebungen gebildet ist, derengroßer Durchmesserjeweils nach gewünschterLichtverteilung in Richtung oder orthogonal zu den Linearelementenausgerichtet ist und die in ihren Abmessungen deutlich kleiner alsdie Linearelemente sein sollen. Die Oberflächenstruktur wird demnach auseiner Makro- und einer Mikrostruktur gebildet. Es wird keine Aussagegetroffen, mit welchen Verfahren solche Lichtverteiler hergestelltwerden können.
    [0009] Esist angegeben, dass der Lichtverteiler aus einem transparenten Materialwie Glas oder z.B. einem synthetischen Kunststofffilm oder aberaus einem reflektierenden Material wie Metall bestehen kann.
    [0010] Inder US 6,130,777 sindein weiterer spezieller Lichtverteiler, nämlich eine Lentikularglasscheibeund ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Zum Stand derTechnik wird in dieser Schrift ausgeführt, dass konventionelle Diffuser(besser Lichtverteiler genannt) z.B. mit einer Oberflächenformvon hälftigennebeneinander angeordneten Zylinderlinsenelementen (Linearelemente)in der Größenordnungvon 0,1 bis 0,2 mm, also einer Makrostruktur, durch um- oder urformendeVerfahren hergestellt werden, und dass diese Verfahren nicht geeignetsind, Elemente komplizierterer Form oder kleinerer Größe exaktherzustellen. Diese konventionellen Lichtverteiler, bei denen dielinsenförmigeOberflächeals Lichteintrittsflächewirkt, verteilen die Strahlung im Wesentlichen nur in eine Richtung,wie bereits an Hand des beschriebenen Standes der Technik erläutert. Umden Verteilungsbereich zu vergrößern, sollenzwei derartige Lichtverteiler so zueinander versetzt zusammengefügt werden,dass die Linsenelemente in zwei Ebenen liegend senkrecht zueinanderverlaufen.
    [0011] Mitdem Gegenstand der US 6,130,777 wird nunvorgeschlagen, zur besseren Homogenisierung der Lichtverteilung,die beschriebene konventionelle Oberflächenform (Makrostruktur) mitwinzigen Strukturen (Mikrostruktur), in der Größenordnung von 1-200 μm zu überlagernund es wird ein Verfahren zur Herstellung von Lentikularglasscheiben(Lichtverteiler) mit diesen Strukturen angegeben.
    [0012] Ineiner ersten Ausführungdes Herstellungsverfahrens wird ein transparenter Plastikfilm miteiner Vielzahl winziger Streuelemente (Mikrostruktur) auf einerOberflächehergestellt, indem ein Plastikfilm über eine erste Rolle geführt undbestrahlt wird, deren Oberflächekomplementärzur gewünschtenMikrostruktur ausgebildet ist und die zuvor mit einem durch StrahlungaushärtbaremKunstharz beschichtet worden ist. Das Kunstharz härtet durchdie Bestrahlung aus und bildet auf der anliegenden Oberfläche destransparenten Plastikfilms die Mikrostruktur. Dieser Plastikfilmwird in einem zweiten Verfahrensschritt auf eine thermoplastischeKunstharzplatte laminiert, indem der Plastikfilm und die Kunstharzplatte zwischeneinem Rollenpaar geführtzusammengepresst werden, wobei wenigstens eine der Rollen eine zurMakrostruktur komplementäreOberflächenformaufweist, so dass die anliegende Oberfläche der Kunstharzplatte entsprechendder Makrostruktur geformt wird.
    [0013] Weiterebeschriebene Ausführungendes Herstellungsverfahrens sind ebenso aufwendig. Zum Aushärten wirdvorgeschlagen, je nach dem verwendeten Kunstharz, UV-Strahlung oderElektronenstrahlung zu verwenden.
    [0014] Diezwingende Verwendung von durch Strahlung härtbaren Kunstharzen stellteine Materialeinschränkungdar. Darüberhinaus ist das Verfahren zeitaufwendig und setzt eine spezielletechnische Ausrüstungvoraus sowie fürunterschiedliche Strukturen individuell angefertigte Werkzeuge (unterschiedlicheRollen).
    [0015] Sowohldie Mikrostruktur als auch die Makrostruktur werden in allen beschriebenenAusführungendes Herstellungsverfahrens durch Umformen bzw. Urformen hergestellt.Entsprechend werden die Strukturen jeweils durch die Gestaltungder Modellform in ihrer Größe, Formund Anordnung zueinander bestimmt.
    [0016] Eineerste Ausführungder Mikrostruktur zeigt Zylinderlinsenelemente gleicher Form undAusrichtung der Zylinderlinsenachsen wie die Zylinderlinsenelementeder Makrostruktur und bewirkt eine homogenere Streuung der Strahlungsenkrecht zu den Zylinderlinsenachsen.
    [0017] Ineiner zweiten Ausführungsind die Mikrostrukturen ebenfalls Zylinderlinsenelemente, deren Zylinderlinsenachsensenkrecht zu denen der Makrostruktur ausgerichtet sind, wodurcheine zusätzliche Streuungin Richtung der Zylinderlinsenachsen der Makrostruktur bewirkt wirdund die Streuung räumlich ausgedehnterwird.
    [0018] Die US 6,352,359 zeigt eineLeuchte, in der von einer Lichtquelle bestrahlte Bauteile im Sinneder Erfindung als Lichtverteiler ausgebildet sind. Diese können dieAbdeckschale, eine inne liegende Streuscheibe und/oder ein Reflektorsein. Ist der Lichtverteiler ein transparentes Bauteil, können dieLichteintrittsflächeund die Lichtaustrittsflächestrukturiert sein. Die lichtverteilenden Strukturen sollen Mikrostrukturensein, die die Lichtverteilung homogenisieren, das Licht dahin richten,wo es gebraucht wird und die Strahlung so formen, dass sie einengewünschtenBereich ausleuchtet.
    [0019] ZuGröße, Formund Ausrichtung der Mikrostrukturen wird ausgeführt, dass diese ausgewählt werdenabhängigvon den funktionellen Eigenschaften, die die Leuchte haben soll.
    [0020] Ineiner Ausführungsind die Mikrostrukturen in eine sogenannte Kissenstruktur auf derinneren Oberflächeeiner gekrümmtenAbdeckschale integriert. Die Kissenstruktur, die vermutlich einematrixförmigeAnordnung von zu den Mikrostrukturen verhältnismäßig großen Kugelabschnitten auf einer konkavenBasisflächeist, streut laut Verfasser der US6,352,359 die Strahlung nur sehr ineffizient und dientmehr der ästhetischenErscheinung der Leuchte. Es wird auf eine Vielzahl von älteren Patentendes Inhabers der US 6,352,359 verwiesen,in denen Formen der Mikrostrukturen und Verfahren zu deren Herstellungangegeben sind.
    [0021] DieseVerfahren haben gemeinsam, dass die Lichtverteiler jeweils als Kopieoder Negativ einer Masterform hergestellt werden. Damit sind dieStrukturen, welche fürdie Lichtverteilung bestimmend sind, jeweils konkret vorgegeben.Für unterschiedlich gewünschte Lichtverteilungenwerden unterschiedliche Masterformen benötigt.
    [0022] Inallen beschriebenen Lösungensind die lichtverteilenden Strukturen, soweit die Herstellungsverfahrenbekannt oder ableitbar sind, durch das Werkzeug fest vorgegeben.Eine durch Makrostrukturen bestimmte Lichtverteilung wird gegebenenfalls durchdefiniert angeordnete, gleichmäßig über die Oberfläche derMakrostrukturen verteilte Mikrostrukturen homogenisiert.
    [0023] Esist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung vontransparenten Lichtverteilern zu finden, bei dem mit einem gleichenWerkzeug im gleichen Verfahrensschritt lichtverteilende Strukturen,bestehend aus Makrostrukturen und Mikrostrukturen unterschiedlicherForm und Größe, erzeugt werdenkönnen.
    [0024] Esist auch Aufgabe der Erfindung, einen Lichtverteiler mit Makrostrukturenund Mikrostrukturen zu schaffen, wobei die Mikrostrukturen in Abhängigkeitvon der lichtverteilenden Wirkung der Makrostrukturen über dieOberflächeder Makrostrukturen verteilt sein sollen.
    [0025] DieseAufgaben werden fürein Verfahren zur Herstellung eines Lichtverteilers gemäß dem Hauptanspruch1 und füreinen Lichtverteiler gemäß dem Hauptanspruch7 gelöst.
    [0026] VorteilhafteAusführungensind in den Unteransprüchenausgeführt.
    [0027] Durchdie Erzeugung der lichtverteilenden Struktur mittels Laser können mitein und demselben Werkzeug nicht nur unterschiedliche Makrostrukturenin Größe und Formgeschaffen werden, sondern es entstehen gleichzeitig in der neugenerierten Oberflächedurch die thermische Einwirkung der Laserstrahlung auf das MaterialMikrostrukturen, die im Wesentlichen Poren darstellen.
    [0028] Über dieWahl des Materials und des Lasers sowie dessen Verfahrensparameter,wie Laserleistung, Pulsfrequenz, Pulsdauer, Vorschubgeschwindigkeitund Abtastregime (Bewegungsablauf) kann die Form, Größe und Anordnungder Makrostrukturen bestimmt und variiert werden. Außerdem kann dieDichteverteilung der Mikrostrukturen beeinflusst werden.
    [0029] AlsMaterial kommen fürden Lichtverteiler alle laserbearbeitbaren Kunststoffe in Frage,die für dievorgesehene Beleuchtungsstrahlung transparent sind. Insbesondereamorphe Kunststoffe, z.B. PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PS (Polystyrol)oder aber Kunststoffe auf Basis von Polybutadienen sind besondersgeeignet.
    [0030] ZurBearbeitung dieser Materialien sind insbesondere Laser geeignet,die im nahen Infrarot- oder im Infrarot -Bereich emittieren.
    [0031] DieErfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand vonZeichnungen nähererläutertwerden. Hierzu zeigen:
    [0032] 1a einestilisierte zeichnerische Darstellung eines Ausschnittes eines Lichtverteilersmit Rillenstruktur
    [0033] 1b einenAusschnitt aus einer vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 1a
    [0034] 1c einenAusschnitt aus einer stark vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 1a
    [0035] 2a einestilisierte zeichnerische Darstellung eines Ausschnittes eines Lichtverteilersmit Struktur aus flachen Mulden
    [0036] 2b einenAusschnitt aus einer vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 2a
    [0037] 2c einenAusschnitt aus einer stark vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 2a
    [0038] 3a einestilisierte zeichnerische Darstellung eines Ausschnittes eines Lichtverteilersmit Struktur aus tiefen Mulden
    [0039] 3b einenAusschnitt aus einer vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 3a
    [0040] 3c einenAusschnitt aus einer stark vergrößerten rasterelektronenmikroskopischenDarstellung eines Lichtverteilers gemäß 3a
    [0041] Ineinem ersten Ausführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Verfahrenssoll mit einem CO2-Laser ein Lichtverteileraus PMMA hergestellt werden, dessen Grundform eine Planplatte darstelltund dessen Makrostruktur durch Rillen gebildet wird.
    [0042] ZurDurchführungdes Verfahrens wird der Laser senkrecht auf die Oberfläche derzu bearbeitenden Planplatte gerichtet und im Fokusabstand über dieOberflächegeführt.Die geführteBewegung ist eine Scanbewegung des Laserstrahls in x-Richtung mitwechselndem Richtungssinn, wobei bei jedem Wechsel des Richtungssinnsder Laserstrahl in y-Richtung um einen vorgegebenen Betrag versetzt wird(Scanlinienversatz).
    [0043] Beieiner Vorschubgeschwindigkeit von 800 mm/s, einem Scanlinienversatzvon 0,075 mm, einer Laserleistung von 8 W, einer Pulsfrequenz von2 kHz und einer Pulsdauer von 45 ns werden in x-Richtung mit einemAbstand zueinander nebeneinanderliegende Ausnehmungen in Form vonMulden abgetragen, zwischen denen ein schmaler abgerundeter Stegerhalten bleibt. In y-Richtung kommt es zur Überlappung des jeweils muldenförmigen Materialabtrags unddamit zur Ausbildung von Rillen, die in y-Richtung verlaufen.
    [0044] EineErzeugung der Überlappungdes Materialabtrages in y-Richtung anstelle in x-Richtung unterscheidet sich dadurch,dass in y-Richtung der jeweils eine Rille bildende Materialabtragnicht unmittelbar nacheinander erfolgt und die Rillenstrukturen dahergleichmäßiger werden.
    [0045] Diemit diesen Verfahrensparametern entstehenden Rillen sind ca. 0,1–0,2 mmtief und haben einen Abstand (von Rillenmittelpunkt zu Rillenmittelpunkt)von ca. 0,4 mm. Die Makrostrukturen werden im Wesentlichen durchMaterialverdampfung, Materialdepolymerisation und Materialabbauerzeugt, hingegen entstehen die Mikrostrukturen insbesondere jedochdurch ein explosionsartiges Herauslösen von Materialpartikeln,wodurch Poren gebildet werden. In den 1a, 1b und 1c isteine lichtverteilende Struktur eines Lichtverteilers gemäß dem erstenAusführungsbeispielin Draufsicht dargestellt.
    [0046] DiezurückbleibendeOberflächesieht unter einem Elektronenmikroskop betrachtet, siehe 1b und 1c,verworfen, unsystematisch strukturiert und porös aus. Insbesondere die Porenstellen eine optisch mitwirkende Mikrostruktur dar.
    [0047] In 1a istein stilisierter Schnitt durch die Oberflächenstruktur in x-Richtungdargestellt. In ihrer Makrostruktur wird die Oberfläche durchnebeneinanderliegende Rillen mit einem wellenförmigen Querschnitt gebildet.In einem vergrößerten Ausschnitt sinddie Mikrostrukturen stilisiert gezeigt. Die Größenordnung der Mikrostrukturengeht bis auf molekulare Dimensionen zurück, wie insbesondere 1c zeigt,ist die Mikrostrukturverteilung überdie Makrostruktur unterschiedlich. Im Bereich des Rillenbodens,in dem die Makrostruktur weniger zur Lichtverteilung beiträgt, da dasLicht nahezu ungebrochen austritt, ist die Struktur stark porös, während siein den Rillenübergängen eherglattwellig ist.
    [0048] EinLichtverteiler, wie er bei Durchführung des Verfahrens gemäß dem erstenAusführungsbeispielentsteht, beeinflusst den transmittierenden Beleuchtungsstrahl z.B.einer Punktlichtquelle, indem er diesen im Wesentlichen in x-Richtungaufweitet und die Intensitätgleichmäßiger verteilt(keine Gaußverteilung).Der Beleuchtungsstrahl wird in eine linienförmige Strahlung umgeformt undkann somit einen Lichtvorhang bilden oder eine linienförmige Fläche ausleuchten.
    [0049] Über dieVariation der Laserleistung und Pulsdauer kann die Tiefe der Rillenvariiert werden. Durch Defokusierung des Lasers kann die Rillenbreitevergrößert werden.Damit kann die ausleuchtbare Flächeverkürztoder verlängertund die Intensitätsverteilung über dieLänge verändert werden.
    [0050] Ineinem zweiten Ausführungsbeispielsoll im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel das Verfahrenso verändertwerden, dass als Makrostrukturen eine rasterförmige Anordnung von flachenMulden entsteht.
    [0051] 2a zeigteine stilisierte zeichnerische Darstellung der Makrostrukturen.Die Mikrostrukturen sind aus den fotographischen Abbildungen 2b und 2c,die jeweils eine vergrößerte Aufnahme mittelsRasterelektronenmikroskop darstellen, erkennbar.
    [0052] ZurHerstellung von flachen Mulden wird der Scanlinienversatz vergrößert unddie Laserleistung und Pulsdauer verringert. Je größer dieunbearbeiteten Oberflächenbereichezwischen den Mulden sind, desto größer bleibt die Intensität des Beleuchtungsstrahlesim Zentrum, d.h. eine entstehende kreisförmig ausgeleuchtete Fläche zeigtein deutlich helleres Zentrum gegenüber den Randbereichen. Mitzunehmender Annäherungder Mulden zueinander bis hin zu einer beginnenden Überlappung,was fürdie x- Richtung durch eine höherePulsfrequenz oder geringere Vorschubgeschwindigkeit und für die y-Richtung durcheinen kleineren Scanlinienabstand erreicht wird, wird die Intensitätsverteilunghomogenisiert, d.h. die beleuchtete Fläche wirkt zunehmend gleichmäßiger hell.Insbesondere, wenn man die 2c mitder 1c vergleicht, erkennt man Unterschiede in derDichte der Mikrostrukturen gemäß dem ersten unddem zweiten Ausführungsbeispiel.Die Porendichte bei der lichtverteilenden Struktur mit flachen Muldenist weitaus nicht so hoch, was sich durch die geringere Laserleistungund längerePulsdauer erklärenlässt. Über dieParameterwahl lästsich demnach auch die Mikrostruktur beeinflussen. Für beideAusführungsbeispielezeigt sich, dass die Mikrostrukturen verstärkt im Muldenboden bzw. Rillenbodenentstehen. Licht, das bei gegebener Makrostruktur nahezu ungebrochenaus dem Lichtverteiler austritt, wird durch die Mikrostruktur diffusgestreut, d.h. die Mikrostruktur wirkt insbesondere in den Oberflächenbereichen,in denen die Makrostruktur kaum eine Lichtverteilung bewirkt.
    [0053] Versuchehaben gezeigt, dass bei einer Erhöhung der Laserleistung um dasca. vierfache und ansonsten bei Beibehaltung der für die Erzeugung flacherMulden gewähltenVerfahrensparameter, Makrostrukturen erzeugt werden, die mit keinembisher bekannten Verfahren erzeugbar sind und zu einer unerwartetenFormung des Beleuchtungsstrahles führen, siehe hierzu 3a, 3b und 3c.
    [0054] Dieentstehenden tieferen Mulden werden über ihre Tiefe im Querschnittnicht kontinuierlich geringer, wie die flachen Mulden, sondern eskommt nach anfänglicherQuerschnittsverringerung zu einer Querschnittserweiterung zum Muldenbodenhin, so dass sie einen hinterschneidenden Hohlraum darstellen.
    [0055] Werdendie Mulden dicht nebeneinander erzeugt, beeinflusst die Erzeugungweiterer Mulden die Form benachbarter Mulden. Die Mulden, die imWesentlichen in jeder Schnittebene senkrecht zur Einwirkungsrichtungdes Laserstrahles rund sind, werden zur nachfolgend erzeugten Mulde „eingedrückt" und damit abgeflacht.Diese Deformierung und die eine Hinterschneidung bildende Form dertieferen Mulden wirken sich auf die Form des transmittierenden Beleuchtungsstrahlesund damit auf die Form der ausgeleuchteten Fläche aus. Durch eine gezielte Wahlder Verfahrensparameter kann überdie Beeinflussung der Form der Mulden die Form des Beleuchtungsstrahlszielgerichtet verändertwerden. Z.B. kann eine trapezförmigebeleuchtete Flächemit konkaven Seitenlinien erzeugt werden. Eine mit solchen Strukturengeformte Beleuchtungsstrahlung könnte besondersgeeignet sein, um Bereiche im Fahrgastraum eines PKW auszuleuchten.
    [0056] NebenMakrostrukturen, gebildet von Rillen und Mulden gleicher Form undGröße, können mit demerfindungsgemäßen Verfahrenauch Makrostrukturen erzeugt werden, bei denen z.B. die Tiefe derMulden von der Mitte des Lichtverteilers zu seinen Kanten hin ab-oder zunehmend ist oder sich die Stegbreite zwischen den Rillenoder Mulden überdie Längedes Lichtverteilers verringert oder vergrößert. Letzteres kann von Vorteilsein, um z.B. eine gleichmäßigere Strahlausbringungaus einem Lichtleiter zu bewirken, an dessen Umfang eine Strahlaustrittsfläche geschaffenwerden soll.
    [0057] Vorteilhafterweisekann hierzu der Laser nach einem anderen Abtastregime arbeiten.Anstelle die zu bearbeitende Oberfläche in x- Richtung im wechselseitigenRichtungssinn abzutasten, kann die Bearbeitung spiralförmig vonaußennach innen oder umgekehrt erfolgen. Oder das Scanregime wird so gewählt, dassder Laser kleiner oder größer werdendeKreise oder Rechtecke beschreibt, wodurch z.B. ringförmige Rillenerzeugt werden können.
    [0058] Eskönnenauch zur Achse des Laserstrahles unsymmetrische Makrostrukturenerzeugt werden, indem der Laserstrahl nicht senkrecht auf die zubearbeitende Oberflächegerichtet wird, als in Richtung der Flächennormale, sondern untereinem Winkel zur Flächennormale.
    [0059] Diegenannten Parameterkombinationen und Abtastregime sind nur beispielhaftgenannt.
    [0060] Durchdie Wahl der Verfahrensparameter und des Abtastregimes kann einebeleuchtete Fläche ingleicher Entfernung zum Lichtverteiler sowohl in Größe und Formals auch in der Intensitätsverteilung gezieltgebildet werden, was durch eine gezielte Beeinflussung der entstehendenMakrostruktur und Mikrostruktur erreicht wird.
    [0061] DemFachmann auf dem Gebiet dieser Erfindung erschließt sich,dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der vorstehend beispielhaftangeführten Ausführungsformenbeschränktist, sondern dass die vorliegende Erfindung in anderen speziellenFormen verkörpertsein kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, die durchdie anliegenden Ansprüchefestgelegt ist.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Lichtverteilers auseinem im Wellenlängenbereichdes zu verteilenden Lichtes transparenten Kunststoff, bei dem eingepulster Laserstrahl auf eine Oberfläche mit einer Ausdehnung inx- und y-Richtung des Lichtverteilers gerichtet und relativ zu dieserbewegt wird und mit jedem Laserpuls ein muldenförmiger Abtrag erzeugt wird,wobei mit der Vorgabe des Bewegungsablaufs und der Verfahrensparameter:Laserleistung, Pulsdauer, Pulsfrequenz und Vorschubgeschwindigkeit bestimmte,aus Mulden gebildete Makrostrukturen geschaffen werden, deren Oberfläche Mikrostrukturenin Form von Poren aufweist.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Bewegungsablauf eine Scanbewegung in x-Richtung mit wechselseitigemRichtungssinn ist, wobei jeweils mit Wechsel des Richtungssinnsder Laserstrahl in y-Richtungversetzt wird und der Versatz (Scanlinienversatz) so groß gewählt ist,dass mit dem muldenförmigenAbtrag eine Rillenstruktur in y-Richtung entsteht.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Bewegungsablauf eine Scanbewegung in x-Richtung mit wechselseitigemRichtungssinn ist, wobei jeweils mit Wechsel des Richtungssinnsder Laserstrahl in y-Richtung versetzt wird und der Versatz (Scanlinienversatz)so groß gewählt ist,dass mit dem muldenförmigenAbtrag eine rasterförmigeAnordnung von Mulden entsteht, zwischen denen jeweils ein Materialstegerhalten bleibt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet,dass der Laserstrahl unter einem spitzen Winkel zur Flächennormaleder Oberflächeauf diese gerichtet ist, so dass ein zur Flächennormale unsymmetrischerMaterialabtrag erfolgt.
    [5] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet,dass die Laserleistung überdie Dauer eines Abtragsvorganges verändert wird, um die Abtragstiefevon der Mitte des Lichtverteilers zu seinen Rändern hin zu verändern.
    [6] Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet,dass mit einer hohen Laserleistung und kurzer Pulsdauer gezielteine stark poröseund ungeordnete Mikrostruktur geschaffen wird.
    [7] Lichtverteiler aus einem für das zu verteilende Lichttransparentem Kunststoff, mit einer Lichteintritts- und einer Lichtaustrittsseite,die jeweils eine Ausdehnung in x-und y-Richtung aufweisen und bei demdie Lichteintrittsseite und/oder die Lichtaustrittsseite eine lichtverteilendeStruktur aufweist, die aus Makrostrukturen und diese überlagerndeMikrostrukturen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Makrostrukturendurch eine Anordnung von Mulden in x- und y- Richtung und die Mikrostrukturendurch Poren gebildet sind, die zu den Muldenböden hin zunehmend dichter beieinanderliegen.
    [8] Lichtverteiler, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Mulden in y- Richtung so dicht nebeneinander liegen, dasssie Rillen bilden.
    [9] Lichtverteiler, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Mulden überihre Tiefe eine Querschnittserweiterung zum Muldenboden hin aufweisen,so dass sie einen hinterschneidenden Hohlraum darstellen.
    [10] Lichtverteiler, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Mulden von der Mitte des Lichtverteilers zu dessen Randbereichenhin eine ab- oder zunehmende Tiefe aufweisen.
    [11] Lichtverteiler, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Stege zwischen den Mulden von der Mitte des Lichtverteilerszu dessen Randbereichen hin eine ab- oder zunehmende Breite aufweisen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004026585B4|2006-11-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-10| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-03-26| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410026585|DE102004026585B4|2004-05-28|2004-05-28|Lichtverteiler mit einer lichtverteilenden Struktur bestehend aus Mikro- und Makrostrukturen|DE200410026585| DE102004026585B4|2004-05-28|2004-05-28|Lichtverteiler mit einer lichtverteilenden Struktur bestehend aus Mikro- und Makrostrukturen|
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