-
Die
vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Lichttechnik und
im besonderen solche Systeme, welche die Kategorie der Flachlichtsysteme betreffen.
-
Aus
DE 29910 235 U1 bekannt
ist ein Lichtbild, das aus einem Bildträger, einem Rahmen und einer
Hintergrundbeleuchtung besteht, wobei auf dem Bildträger lichtdurchlässige Ausnehmungen
angebracht sind, als eine Unterlage für Bilder verschiedene Gläser (auch
aus einem Acryl) verwendet sind und für die Lichtreflektion die Rückseite
des Rahmens mit einer weißen
oder anderen reflektierenden Farben (auch mit einem reflektierenden
Metall) ausgeführt ist.
-
Es
ist auch eine Leuchtdiodenbeleuchtung für Wandbilder u.a. flachen Objekte
bekannt (
DE 29714
705 U1 ), bei der im Rahmen die LEDs eingebaut sind. Aufgrund
hoher Lichtenergie, des Lebensdauers der Leuchtdioden (in Gegensatz
zu anderen Leuchtmitteln, z.B. Leuchtstoffröhren), der Betriebsspannung
im Niederspannungsbereich etc. kann diese Beleuchtung auf diesem
Bereich gut verwendet werden. Die Kombination mit der Elektronik
für bestimmte
Lichteffekte (z.B. Blinklichter, Wechselblinker), mit Sound – Modul
(Geräuscheffekte)
oder mit herkömmlichen
Lampen läßt sich
einfach beliebige Leuchteffekte realisieren.
-
Alle
zuvorgenannten Systeme haben lediglich minderwertige Effektivität bei einer
besonders flachen Hinterleuchtung (insbesondere von Bildtransparenten und
LCD – Monitoren).
Auch ist die Bauweise der bekannten System relativ kompliziert.
Ferner sind auch Beschränkungen
bezüglich
der Leuchteffekte zu beobachten – so sind beispielsweise auf
den Licht abstrahlenden Flächen
verschiedene unregelmäßige Zonen
zu erkennen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein im Aufbau kostengünstiges Leuchtdiodensystem
zur Erzeugung von homogenem Flachlicht mittels Leuchtdioden mit definiertem
Lichtaustrittswinkel zu schaffen, das mit einem absoluten Minimum
an Höhe
ankommt und dabei dennoch eine optimale Lichtwirkung erzielt.
-
Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß der
Rahmen mit einer reflektierenden Platte, die teilweise ausgebogen
ist, und einer transparenten Folie mit beidseitig gekörnter Oberflächenstruktur
ausgestattet ist, wobei diese Folie mit einer Krümmung den Rahmen abdeckt, und
die LEDs in gleichmäßigen Abständen auf
einem Platinenstreifen montiert sind, der am Anfang der reflektierenden Platte
im Rahmen befestigt ist, so daß die
Leuchtdioden in exakt horizontaler Richtung strahlen.
-
Die
Kurve der Platte, die mit einer weißen Reflexionsschicht ausgekleidet
ist, beginnt etwa in ihrer Mitte und steigt kontinuierlich an. Die
Kurvenform wurde in einer langen Reihe von Experimenten exakt ermittelt
und erlaubt, das Licht gleichmäßig über die Distanz
der gesamten Einstrahltiefe bis in die äußerten Winkel hinein zu erzeugen
und gleichmäßig zu verteilen,
unabhängig
von der jeweiligen Größe der Gesamtfläche des
Lichtsystems.
-
Die
Zahl der LEDs ist von der Einstrahltiefe abhängig. Größere Abstände zwischen den LEDs führen zu
den dunklen Flecken im Einleuchtungsbereich. Im Rahmen von systematischen
Experimenten mit verschiedenen großen Lichtflächen wurde festgestellt, wenn
die Länge
(Einstrahltiefe) des Objektes verdoppelt wird, verdoppelt sich gleichzeitig
die Anzahl der LEDs, während
der angegebene Wert des Abstrahlwinkels der LEDs gleichzeitig zu
halbieren ist.
-
Die
Verwendung einer Folie, die mit einem bestimmten Krümmungsverlauf
den Rahmen abdeckt, ist hier ebenso wichtig, wie die Zahl der LEDs, da
sie ermöglicht,
das Licht der LEDs mittels vieler auf einander abgestimmter Brechungswinkel
die durch den exakten Kurvenverlauf der Folie erzeugt sind, sowohl
gleichmäßig zu verteilen,
als auch gleichzeitig in Richtung zur Betrachtseite abzustrahlen.
-
Infolge
des genau definierten Kurvenverlaufes der Platte zusammen mit der
transparenten Folien mit ebenfalls genau definierter Wölbung, sowie
einer sehr minimalen Anzahl von LEDs mit einem jeweils definiertem
Lichtaustrittswinkel, ist es zum ersten Mal möglich, mit der Verwendung des
erfindungsgemäßen Leuchtdiodensystems
eine flächig – homogene
Lichterzeugung mit besonders hoher Lichtausbeute bzw. geringem Wirkungsverlust,
in nahezu allen Größendimensionen
zu extrem günstigen
Kosten zu verwirklichen.
-
Zur
Erweiterung des Spektrums der Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Leuchtdiodensystem
ist es zweckmäßig, in
den Rahmen einen Aufklapp – Mechanismus
einzuordnen, welcher die Stromzuführung durch Batterien oder
erneuerbare Energiequellen aktiviert. Die Einführung dises schon lang bekannten
Mechanismus in das System in Verbindung mit dem geringen Eigengewicht
erlaubt es, u.a. neuartige Anwendungen zu realisieren, die besonders
für den
mobilen Einsatz geeignet sind.
-
Außerdem können gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in den Rahmen
verschiedene zusätzliche
Kombinationen angeordnet werden – wie z.B. unterschiedliche
Arten von Bewegungsmeldern, Farbwechselprogrammirung etc.
-
Nachfolgend
werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert. Im
einzelnen zeigen:
-
1-
die Gesamtansicht des Leuchtdiodensystems;
-
2 – der Platinenstreifen
mit LEDs;
-
3 – die reflektierende
Platte;
-
4 – die Streufolie;
-
5 – die Streufolie,
Variante
-
6 – das Leuchtdiodensystem
mit Aufklapp – Mechanismus.
-
Das
Leuchtdiodensystem besteht allgemein aus einem Rahmen 1,
auf dem eine reflektierende Platte 2 untergebracht ist,
und der mit einer transparenten Folie 3 abgedeckt ist.
-
Die
Hinterleuchtung besteht aus den LEDs 4, die mit einem gleichen
Abstand auf einem Platinenstreifen 5 montiert sind. Der
Platinenstreifen wird auf den Rahmen am Anfang der Platte 2 befestigt
(z.B. durch die Falzen 10). Der Abstand (das gesamte Objekt 9 mißt 85 × 150 mm)
beträgt
hierbei max. 16 mm (gemessen Mitte zu Mitte) bei einem LED – Absrahlungswinkel
von 45 Grad. Dies steht den absoluten unteren Grenzwert bezüglich einer
gleichmäßigen Ausleuchtung
sowie Lichtabstrahlung des Systems dar.
-
Die
reflektierende Platte 2 ist teilweise ausgebogen hergestellt 6.
Die Höhe
des Rahmens H wird hier nur durch den Durchmesser der LEDs und bei
größeren Lichtflächen zusätzlich auch
durch den Strahlungswinkel der LEDs bestimmt. Bei einer Verwertung
der weit verbreiteten LEDs mit Standartdurchmesser 5 mm und einem
Lichtabstrahlwinkel 35 Grad beträgt
die Gesamthöhe
des Systems nicht mehr als 7 mm.
-
Soll
die Länge
L des Objektes 9 verdoppelt werden, wird die Höhe des Rahmens
durch den ausgebogenen Teil 6 der Platte 2 um
den Faktor 1,4 größer – d.h. jede
weitere Verdoppelung der Länge
(die Breite ist prinzipiell endlos) bringt eine Vergrößerung der
Höhe des
Rahmens um den Faktor 1,4 mit sich. Dieses Verhältnis wurde durch mehrere Experimente festgestellt.
-
Die
Folie 3 ist mit der Hilfe der doppelseitiger Klebestreifen 7 mit
der Krümmung 8 auf
dem Rahmen montiert. Der Höhepunkt
K der Krümmung
beträgt
2 – 3
mm. Das ermöglicht
die „richtige" gleichmäßige Verteilung
des Lichtes. Bei der Vergrößerung der
Länge des
Objektes 9 gilt hier auch die o.g. Regelung – jede Verdoppelung
der Länge
bringt eine Vergrößerung des
Höhepunktes
K um den Faktor 1,4 und damit gleichzeitig eine Veränderung
des Krümmungsverlaufs
der Folie mit sich, welche den jeweils höchstmöglichen Lichtwirkungsgrad bewirkt.
-
Das
zu hinterleuchtende Objekt 9 (z.B. ein transparentes Bildmotiv)
kann ohne Zwischenraum unmittelbar über der Folie 3 angebracht
werden.
-
Bei
einer weiteren Modifikation des Leuchtdiodensystems (5)
ist der Rahmen 1 mit dem Aufklapp – Mechanismus 10 ausgestattet.
Das erlaubt eine automatische Hinterleuchtung des Objektes 9 bei
der Öffnung
des Deckels 11 zu bewirken. Die Verwendung dieses Mechanismus
bei der Hinterleuchtung flacher Informationsträger bringt, bedingt durch den
unerwarteten Lichteffekt, für
die Adressanten eine besonders positive Überraschung mit sich (insbesondere,
wenn das System als z.B. eine Postkarte, Werbe – Faltkarte, Einladungskarte
oder Kunstkarte ausgeführt
ist).
-
Eine
zusätzliche
positive Überraschung
stellt die Möglichkeit
dar, die mobilen Flachlicht – Objekte mit
einer integrierten Stecker – Buchse
für den
Anschluß eines
Steckernetzteils auszustatten, welche wahlweise auch einen langfristigen,
wartungsfreien Dauerbetrieb der gestalteten Lichtobjekte ermöglicht.
-
Für die Steuerung
ist ein Elektronikschema 12 vorgesehen. Mit diesem Schema
können
auch zusätzliche
Kombinationen verbunden werden – wie z.B.
Bewegungsmelder, Farbwechselprogrammierungen, Miniatur – Antriebssysteme
für kinetische
Effekte u.a. Für
die Erweiterung der Effekte können auch
UV – Licht
abstrahlende LEDs kombiniert mit verschiedenen UV – aktiven
Folien, Kunststoffen, Tagesleuchtfarben, und an Stelle eines transparenten Bildmotivs
für das
Objekt 9 benutzt werden.
-
Die
vorgeschlagene Konstruktion ist besonders leicht und läßt sich
aufgrund seiner Flachheit auch relativ unkompliziert in modernen
technischen Objekten plazieren, was heute bei einer fortschreitenden
Minimierung und Mobilität
der Technik als sehr wichtig zu erachten ist. Die Höhe bzw.
Flachheit der neuen Konstruktion entspricht im Wesentlichen nur
dem Durchmesser der LEDs zuzuglich wenigen mm für die Folie 3.
-
Nachfolgend
soll kurz auf die Funktionsweise des Leuchtdiodensystems eingegangen
werden. Das von den LEDs ausgehende Licht gelang durch die Folie 3 hindurch
zum zu hinterleuchtenden Objekt 9.. Dank der weißen reflektierenden
Platte 2 mit dem gebogenen Teil 6 und der transparenten
Folie 3 wird das Licht gleichmäßig auf das Objekt 9 verteilt.
-
Das
vorgeschlagene System kann im Wesentlich in Form eines Blisters
(Tiefziehteils) oder Spritzgußteils
hergestellt werden, welches auf einem stabilen Träger montiert
oder in einer EVA – Sandwichplatte
integriert ist.
-
Die
Strom führenden
Teile des Systems können
in Giezharz eingebettet werden und darüber hinaus luft – und wasserdicht
versiegelt sind; das wird zur lichtabstrahlenden Seite hin mittels
einer Glas – oder
transparenten Kunststoffscheibe bewerkstelligt.
-
Durch
den Einsatz spezieller UV – Leuchtdioden,
kann das Leuchtdiodensystem die Funktion einer Lampe einnehmen,
welche herkömmliche
UV – Lampen
(Schwarzlichtlampen) ersetzen können,
wodurch ein effektvolles Aufleuchten von Bildern und Schriften aus
UV -aktiven Materialien erreicht wird.
-
Das
vorgeschlagene System kann auch als ein Bilderrahmen versehen mit
zwei Strom leitenden Anhängevorrichtungen
hergestellt werden, in die zwei Stromdrähte einzuhaken sind, welche
zu einer Stromschiene führen,
welche als Quelle zur Einspeisung von Niedervoltstrom und gleichseitig
als Aufhängevorrichtung
dient.
-
Dank
ihrer besonderen Qualitäten
hinsichtlich Flachheit, Mobilität
und sehr geringen Herstellungskosten, kann die Erfindung in vielen
verschiedenen Einsatzbereichen zur Anwendung kommen – z.B. zur
Atraktivitätssteigerung
von Produkten wie Foto – Stellrahmen,
Tassen, Kalendern, Taschen, Möbeln,
Sportgeräten,
Accessoires u.a., wozu auch die Verwendung von transluzenten Lentikularlinsen (3D – Bilder)
herangezogen werden kann.
-
Die
Verwendung der vorstehend beschriebenen Erfindung ermöglicht eine
Erweiterung der Möglichkeiten
zur Erzeugung von homogenem Flachlicht in der Lichttechnik und erlaubt
es, mit einer besonders niedrigen Konstruktion bei der Erzeugung
von homogenem Flachtlicht auszukommen.