Im
Innenausbau, Messebau und auch im Außenbereich sind seit langer
Zeit sogenannte Spannfolien aus PVC bekannt, die, mit einem umlaufenden Keder
versehen, unter Erwärmung
gedehnt werden, um sie in umlaufende Profilschienen einzuhängen. Beim
Abkühlen
ziehen sie sich unter Aufbau einer hohen Zugeigenspannung zusammen.
Dadurch entstehen sehr glatte Decken oder Wände ohne sichtbares Durchhängen bzw.
Bauchbildung. Derartige Flächen sind
auch transluzent, d.h. lichtdurchlässig aber nicht blickdurchlässig, erhältlich und
werden als Diffusor z.B. für
Großflächenleuchten
verwendet. Für
lichtgestalterische Einsätze
dieser Folien ist der Einsatz von dahinter angebrachten Leuchtmitteln,
beispielsweise Leuchtstoffröhren,
notwendig, wodurch eine größere Bautiefe
nötig ist.
Zu gestalterischen Zwecken werden außerdem transparente, d.h. klarsichtige
Folien eingesetzt, die ähnlich
wie Glas blickdurchlässig sind.
Demzufolge
ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Fläche mit elektrischen Verbrauchern
zu schaffen.
Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einer Fläche mit
den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Durch
die Leuchtmittel sind mittels der Fläche besondere optische Effekte
erzielbar. Diese reichen von einzelnen Lichtpunkten, über bild-,
schrift- bzw. musterartig angeordnete Lichtpunkten bis zur flächenhaften
Ausstrahlung von Licht über
die ganze Fläche.
Die Leuchtmittel können
dabei einfarbig, bunt oder farblich durchstimmbar (z. B. RGB-LED)
sein. Die Leuchtmittel können
dabei alle zusammen (Reihen-/Parallelschaltung),
in Gruppen, oder einzeln ansteuerbar sein. Bei einzelner oder gruppenweiser
Ansteuerung von farblich durchstimmbaren Leuchtmitteln ist dabei
sogar ein Farbmonitor ähnlicher
Betrieb oder die Verwendung als Farbmonitor möglich.
In
einer hier ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
werden als Verbraucher, Leiter, Antennen, Spulen, Kondensatorflächen, Spulen
und dergleichen sogenannte „Organische Halbleiter" eingesetzt. Organische
Halbleiter, insbesondere von organischen Molekülkristallen, haben ein hohes
Anwendungspotential für
Bauelemente wie Dioden, Transistoren, photovoltaische Zellen und
organische Leuchtdioden (OLEDs). Ihre kommerzielle Anwendung blieb
lange Zeit auf wenige Märkte
beschränkt,
z. B. als Photoleitungsmaterialien in Kopiergeräten. Seit etwa zwanzig Jahren
hat sich die Situation jedoch drastisch geändert. Durch die Entdeckung
von elektrisch hochleitfähigen
Polymeren, die insbesondere auch als Leiter im Sinne der Erfindung einsetzbar
sind, setzte ein enormes weltweites Interesse an organischen Halbleitern
und deren Verwendung in der Elektronik und Optoelektronik ein. Grundlage
für den
rasanten Fortschritt waren die Synthese neuartiger Substanzen, die
verbesserte Reinheit dieser Materialien, eine kontrollierte Schichtherstellung, ein
wirksamer Schutz der Substanzen und Bauelemente vor Luft und Feuchtigkeit,
und vor allem ein stetig wachsendes Verständnis der zugrunde liegenden
physikalischen Prozesse. Seit kurzem ist man in der Lage, organische
Kristalle zu züchten,
deren Ladungsträgerbeweglichkeit
nicht mehr durch Defekte, sondern ebenso wie in anorganischen Kristallen durch
Phononenstreuung begrenzt ist. Auch gelang es, so grundlegende Halbleitereigenschaften
wie den Quanten-Hall-Effekt oder elektrisch gepumpte Lasertätigkeit
auch in organischen Halbleitern nachzuweisen. Noch stärker als
die Grundlagenforschung ist die Anwendungsentwicklung vorangeschritten.
Man ist mittlerweile in der Lage, organische Leuchtdioden herzustellen,
die in allen Farben effizient und langlebig leuchten. Inzwischen
gibt sogar erste vollfarbige Flachbildschirme aus organischen Materialien.
Darüber
hinaus gelang es, organische Transistoren herzustellen, deren Schaltgeschwindigkeit
vergleichbar mit der von Dünnfilm-Transistoren
(TFT) aus amorphem Silizium ist, die in heutigen LCD-Bildschirmen
eingesetzt werden. Da die Bauelemente aus Kunststoffen relativ einfach
zu fertigen sind, eröffnet
sich nun eine riesige Palette vielversprechender Produkte, angefangen
von Transistoren und Plastikchips, über hochauflösende, vollfarbige
Flachbildschirme bis hin zu Lasern.
Die
organische Leuchtdiode (OLED) ist z. B. so aufgebaut: Ein transparentes
Substrat (Glas, Quarz oder Polymerfolie) dient als Basis für den Aufbau.
Die Anode, eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid-)Schicht ist elektrisch leitfähig und
für sichtbares
Licht durchlässig.
Das Licht entsteht in den "aktiven" organischen Schichten,
wenn dort Paare von Elektronen und "Löchern" rekombinieren und jeweils
ein Photon erzeugen. Das Licht wird durch das optisch transparente
Substrat abgestrahlt. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, werden
für den Transport
von Ladungsträgern
eine oder mehrere zusätzliche
Schichten aufgebracht. Schließlich
wird als Kathode ein optisch nicht transparenter Metallkontakt mit
niedriger Austrittsarbeit (z. B. Calcium) aufgedampft. Beim Anlegen
einer äußeren Spannung
von weniger als 5 Volt zwischen Kathode und Anode kommt es zur Emission
von Licht, dessen Farbe von den eingesetzten aktiven Materialien
abhängt.
Neben dem schematischen Aufbau einer OLED sind die chemischen Strukturen
gängiger
aktiver Materialien angegeben: aufgeschleuderte polymere Verbindungen;
aufgedampfte niedermolekulare Materialien. Die organische Elektrolumineszenz
funktioniert sehr gut, wegen der Natur des Ladungstransports in
den ungeordneten organischen Schichten sowie der hohen Fluoreszenzausbeute
der organischen Moleküle bzw.
Polymerketten. Die niedrige Beweglichkeit der Ladungsträger sorgt
dafür,
dass die einmal gebildeten Elektron-Loch-Paare nur geringe Entfernungen zurücklegen
können,
bevor sie rekombinieren und Licht abstrahlen. Damit ist die Gefahr
gering, dass sie auf einen Strukturdefekt oder eine Verunreinigung treffen
und dort ohne Lichtemission zerfallen.
Für Transistoren
bzw. elektronische Schaltkreise, Leiter, Antennen, Spulen, Kondensatorflächen, Spulen
und dergleichen hingegen benötigt man
eine große
Beweglichkeit der Ladungsträger und
dazu hohe strukturelle Ordnung der Moleküle in den organischen Schichten.
Perfekte Ordnung herrscht aber nur in einem Einkristall. Mit organischen
Einkristallen verliert man allerdings einige der Vorzüge, die
die OLEDs gegenüber
der konventionellen Technologie anorganischer Halbleiter haben, wie
z. B. einfache und großflächige Herstellung,
Robustheit und Flexibilität.
Beim organischen Transistorschaltungen verspricht man sich deshalb
Erfolg nicht von einer Konkurrenz mit der etablierten Halbleitertechnologie,
sondern mit alternativen Lösungen, z.
B. biegsamen Transistorschaltungen, die komplett aus organischen
Materialien mittels Druck- bzw. Aufdampftechniken hergestellt werden
und sehr preiswert sind.
Die
notwendige Ordnung in den dünnen Schichten
stellt sich durch Selbstordnung der organischen Moleküle an entsprechend
präparierten Grenz-
und Oberflächen
ein. Verdampft man z. B. stäbchenförmige Thiophenmoleküle, so ordnen
sie sich je nach Substrat und Präparation
senkrecht stehend oder flach liegend an (s. 1). Auch
die Ketten verschiedener aufgeschleuderter Polymere richten sich
beim Abkühlen
aus der flüssigkristallinen Phase
entlang einer vorgegebenen Achse aus. Aufgrund dieser Ordnung bilden
sich in den organischen Transistoren gut leitende Kanäle. Den
Schritt vom einfachen Bauteil zum integrierten Schaltkreis hat man
vor kurzem gemacht: Von den Bell Laboratorien in den USA wurde ein
Schaltkreis mit 864 organischen Transistoren vorgestellt. Da dieser
Chip ausschließlich
aus Plastik besteht, lässt
er sich biegen, ohne seine Funktionstüchtigkeit einzubüßen. Die hergestellte
Transistorschaltung ermöglicht
Betriebsfrequenzen im kHz-Bereich, wie sie für "low-cost"-Elektronik ausreichen.
Erfindungsgemäß kann die
Fläche
aber auch durch ein Geflecht, eine Matrix oder eine sonstige Anordnung
von Leitern ohne eine spezielle durchgehende Fläche z.B. aus Kunststoff oder
Folie gebildet werden. Ein Geflecht von vorzugsweise isolierten dünnen Leitern
bildet also das Skelett, an dem die einzelnen Beleuchtungsmittel
befestigt werden. Dieses kann dann beispielsweise zwischen Folien
einlaminiert werden oder frei im Raum aufgehängt werden. Ein solches Netz
ist ohne anspruchsvolle Herstellverfahren einfach herzustellen.
Eine
Fläche
im Sinne der Erfindung kann darüber
hinaus jedes beliebige erfindungsgemäß ausgestaltete Objekt sein.
Beispielsweise sind als derartig beliebige 3-D-Objekte Stühle, Tische,
Platten, Gehäuse
für technische
Geräte,
Möbel etc.
herstellbar, beispielsweise durch ein hohles bzw. massives transluzentes/transparentes
Gehäuse,
welches auf eine der nachfolgenden beschriebenen Arten mit Leuchtmittel
versehen ist. Besonders unbekannte und exotische Lichteffekte lassen
sich dann erzielen, wenn neben den Leuchtmitteln weitere lichtbrechende,
lichtreflektierende oder lichtstreuende Partikel, beispielsweise
holographische Partikel, transparente Partikel mit unterschiedlichem
Brechungsindex etc. beigegeben sind. Beispielsweise kann ein Objekt
aus durchsichtigen Kunstharz unter Beimengung von holographischen
Folienpartikel, Glaspartikeln und Leuchtdioden den zuvor beschriebenen
optischen Effekt erzielen.
Die
Fläche
muss außerdem
nicht zwingend in seiner Form definiert sein. Beispielsweise ist
die Erfindung auch als Fahne, herabhängende Fläche, beispielsweise Rollo,
oder gar Jalousie vorstellbar. Schließlich kann auch die Anordnung
der Leuchtmittel selber in der Fläche zufällig und dynamisch verteilt sein,
wie folgendes Beispiel zeigt. Die später beschriebenen drahtlos
ansteuerbaren bzw. mit Energie versorgbaren Leuchtmittel sind in
einer Flüssigkeit
schwebend oder treibend verteilt, beispielsweise in einem Gewässer, Schwimmbad,
Becken, Aquarium oder einen mit Wasser gefüllten Objekt, beispielsweise
einer Säule
aus Glas bzw. Plexiglas. Letztere sind bekannt als Dekoobjekte und
weisen typischer Weise eine Höhe
von 1,80 m und einen Durchmesser von 50 cm auf und werden von unten
mit Scheinwerfern ausgeleuchtet, während vom Bodenbereich Luft zum
Erzeugen von angeleuchteten Luftblasen eingeblasen wird. Drahtlos
versorgbare Leuchtmittel, beispielsweise Leuchtdioden mit Dipolantenne
oder Spulen, schweben in der sich ausbildenden Strömung und
werden durch randseitig vorgesehene Spulen, insbesondere aus im
Wesentlichen unsichtbaren bzw. unsichtbar angeordneten Leitern,
Spulen oder Antennen einen elektromagnetischen Feld ausgesetzt.
Die Steuerung kann z. B. so erfolgen, dass die Leuchtmittel nur
in einem bestimmten Bereich, beispielsweise oben, leuchten oder
in unterschiedlichen Zonen eine andere Farbe annehmen. Möglichkeiten
zur technischen Umsetzung dieses Gedankens werden weiter unten ausgeführt. Z.
B. kann die RGB-Leuchtdiode mehrere Antennen, Spulen, Dipolantennen
und dergleichen mit unterscheidlichen Resonanzfrequenzen für jede Farbe
haben.
Wenn
die erfindungsgemäße Fläche als
Folie, insbesondere Spannfolie, z. B. aus PVC, ausgebildet ist,
können
besonders effiziente, erprobte und preiswerte Herstellungsverfahren,
beispielsweise Folienblasen bzw. Extruder, angewendet werden. Bei einer
Ausgestaltung als Spannfolie bzw. Folie gelten deren bekannte Vorteile
in Bezug auf Leichtheit, Montierbarkeit, Transportierbakeit und
Großflächigkeit.
Die Fläche
bzw. Folie kann grundsätzlich
starr oder flexibel sein. Besondere Vorteile werden dabei jedoch
dann erzielt, wenn kein Glas, insbesondere wegen seiner Sprödigkeit
und seines Gewichtes, verarbeitet wird.
Erfindungsgemäß ist auch
vorgesehen, dass die mit elektrischen Verbrauchern versehene Fläche transparent
oder transluzent ist. Eine transparente Fläche im Sinne der Erfindung
bedeutet, dass sie den Betrachter im Wesentlichen als durchsichtig
erscheint. Dabei kommt es nicht zwingend darauf an, dass die Fläche einen
unverzerrten oder vollständig freien
Durchblick, beispielsweise wie bei einer Klarglasscheibe, ermöglicht.
Eine transparente Fläche
im Sinne der Erfindung liegt insbesondere dann vor, wenn hinter
der Fläche
befindliche Objekte gesehen werden können. Transluzent dagegen bedeutet,
dass die Fläche
zwar lichtdurchlässig
ist, d.h. dass eine hinter der Fläche aufgestellte Beleuchtung
den Raum vor der Fläche
durchaus auszuleuchten vermag, wobei der Betrachter die hinter der
transluzenten Fläche stehende
Beleuchtung jedoch nicht im einzelnen erkennen kann. Eine Mattscheibe
ist ein Beispiel für eine
transluzente Fläche
im Sinne der Erfindung, wobei die Leuchtmittel gar nicht oder nur
schemenhaft z. B. als helle Zone, erkennbar sind. Eine transluzente Fläche hat
den Vorteil, dass die dahinter verborgene Technik, die elektrischen
Verbraucher, insbesondere die Leuchtmittel, auch verborgen sein
können
und beispielsweise erst dann wahrgenommen werden, wenn sie aktiv
werden, beispielsweise leuchten. Eine transluzente Fläche leuchtet
also bei Aktivierung der Leuchtmittel scheinbar aus sich heraus,
gegebenenfalls sogar homogen über
die gesamte Fläche.
Dabei kann es, im Gegensatz zur Großflächenleuchte durchaus gewünscht sein,
dass sich die Leuchtmittel einzeln abzeichnen, also einzelne mehr
oder weniger diffuse Punkte bilden. Die Leuchtmittel können natürlich auch
auf der sichtbaren Seite der Fläche
sichtbar angeordnet sein. Die Erfindung wird zwar hauptsächlich anhand
von Leuchtdioden, insbesondere Subminiaturleuchtdioden und OLED,
die als Beispiel für
einen elektrischen Verbraucher dienen, beschrieben. Sinngemäß ist die
Erfindung jedoch auch auf andere elektrische Verbraucher, beispielsweise
Schallquellen, Piezotöner,
Sensoren, Aktuatoren, Signalgeber und dergleichen, anzuwenden. Subminiaturleuchtdioden
und OLED haben den Vorteil, dass sie wegen des im Wesentlichen fehlenden
Gehäuses
eine geringere Bautiefe haben und dennoch maschinell gut zu verarbeiten
bzw. herzustellen sind, gegebenenfalls sogar auf der Fläche selber
(OLED). Transparente bzw. transluzente Flächen haben den Vorteil, dass
der optische Kontakt zu einem anderen Raum durch Durchsicht oder
diffuse Außenlichtwirkung
hergestellt werden kann. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Fläche als
z.B. Außenwand
oder Außendach
ist diese Fläche
bei Tag durchlässig
für das natürliche und
vom Menschen besonders angenehm empfundene Tageslicht bzw. lässt sogar
den Blick nach draußen
zu. Bei Nacht dagegen, wenn die Fläche insgesamt dunkel wirken
würde und
daher den Raum nicht mehr in angemessener Weise begrenzt, dient
die erfindungsgemäße Fläche wegen
der Leuchtmittel als Blickfang und/oder künstliche Lichtquelle für den Raum.
Diese Anwendung ist natürlich auch
entsprechend auf zwei beliebige angrenzende Räume oder abgeteilte Bereiche
anwendbar und daher nicht auf den oben beschriebenen Anwendungsfall
(Innen/Außen)
beschränkt.
Wenn
die Fläche
flexibel ist, ist sie als Dach, Decke bzw. Wand vielseitiger einsetzbar,
platzsparender, aufrollbar bzw. faltbar. Eine flexible Fläche ist in
der Regel leichter, leichter zu montieren und schwerer zu beschädigen als
z. B. Glas. Die Lagerhaltung und der Transport werden ebenfalls
vereinfacht. Außerdem
können
wegen der Aufrollbarkeit einer flexiblen Fläche größere Flächen einstückig, d.h. ohne das Ansetzen
mehrerer Flächen,
realisiert werden. Außerdem
kann es möglich
sein, die Fläche ähnlich wie
eine Markise aufzurollen, wenn diese nicht benötigt wird. Dies eröffnet Anwendungsgebiete
im Außenbereich.
Geeignete Materialien sind z.B. PVC, wie es beispielsweise im Bereich
der Spanndecken als Spannfolie seit Jahren eingesetzt wird.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leuchtmittel in der Fläche oder
in einem bestimmten Bereich der Fläche so angeordnet, dass genügend Umgebungslicht
durchgelassen wird, d. h., dass für den Betrachter ein bewusst
wahrnehmbarer Kontakt nach Draußen
bzw. in den anderen Bereich herstellbar ist, wobei natürlich die
Helligkeit vor der Fläche zu
berücksichtigen
ist. Gleichzeitig entsteht eine für den Betrachter leuchtende
oder zumindest glitzernde Fläche.
Der erfindungsgemäß gewünschte Effekt kann
dabei reichen von dem Eindruck eines Sternenhimmels mit vereinzelten
leuchtenden Punkten bis zu einer großen, scheinbar aus sich heraus
leuchtenden Fläche.
Dies gilt bei allen Lichtsituationen, z. B. bei Helligkeit und Dunkelheit,
wobei die Leuchtstärke
der Leuchtmittel entsprechend auszulegen ist.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrischen
Verbraucher derart auf der Fläche
angeordnet sind, dass sie drahtlos, d. h. ohne direkten elektrischen
Kontakt, aktivierbar sind. Aktivieren bedeutet z.B. bei einem Leuchtmittel,
dass der Helligkeitszustand beeinflussbar ist, beispielsweise durch
Dimmen oder Ein-/Ausschalten. Die Aktivierung kann alle Leuchtmittel,
einzelne oder Gruppen umfassen. Dadurch sind keine störenden Leiterbahnen
sichtbar bzw, es müssen
keine solchen aufwendig verlegt, angeschlossen oder aufgedruckt
werden. Die Aktivierung erfolgt dabei insbesondere durch drahtlose Übermittlung
der zum Betrieb notwendigen Energie oder durch eine drahtlose Beeinflussung
des Schaltzustands, wobei die zum Leuchten notwendige Energie in
dem Leuchtmittel gespeichert ist (z. B. Kondensator, Akku), oder
auf andere Weise, beispielsweise über Kabel oder Leiterbahnen,
zur Verfügung
gestellt wird. Dadurch kann zumindest auf einen Teil der Verdrahtung
verzichtet werden, wodurch der Herstellungsprozess einfacher und
preiswerter wird und insbesondere bei flexiblen und/oder dehnbaren
Flächen
eine Kontaktunterbrechung zumindest weniger wahrscheinlich wird.
Beispiele für
drahtlose Aktivierungsmöglichkeiten
sind z.B. induktive und kapazitive Kopplung, Licht-, Radio- oder
Mikrowellen. Die drahtlose Kopplung bietet zwei Vorteile: Dort wo die
Kopplung über
große
Entfernungen wirken kann, beispielsweise Licht, Radio oder Mikrowellen,
wird eine Verdrahtung bzw. das Aufbringen von Leiterbahnen auf die
Flächen überflüssig. Beschädigungen derselben
und Kurzschlüsse
sind grundsätzlich
nicht möglich.
Zum anderen entfällt
die anwendungstechnisch und fertigungstechnisch problematische Kontaktstelle
zwischen Leiter und elektrischem Verbraucher. Derartige Kontakte
müssen üblicherweise
form- oder kraftschlüssig oder
durch Löten,
Schweißen
und dergleichen hergestellt werden. Jeder Kontakt ist eine potentielle
Störungsquelle,
schwächt
oder beschädigt
die Fläche,
ist je nach Art der Fläche
nicht herstellbar (z. B. Löten
auf einer PVC-Folie) und kann der Oxidation, dem Eindringen von
Flüssigkeiten bzw.
Säuren
oder galvanischen Einflüssen
unterliegen. Eine drahtlose Kopplung ist aber auch dort sinnvoll,
wo die elektrischen Leiter bis in unmittelbare Nähe der elektrischen Verbraucher
herangeführt werden.
Die oben genannten Kontaktprobleme werden dadurch vermieden, wenn
der elektrische Verbraucher lediglich in Nähe des Leiters gebracht werden
muss. Die Energie- bzw. Signalübertragung
kann dabei sehr wirksam über
kurze Strecken, beispielsweise durch induktive oder kapazitive Kopplung
geschehen. Zu diesem Zweck können
also leiter- bzw. verbraucherseitig entsprechende Spulen- oder Kondensatorflächen ausgebildet
sein, wobei es unproblematisch ist, wenn dazwischen die Fläche oder
eine andere isolierende Schicht ist.
Eine
besonders einfache Möglichkeit
der Aktivierung ist dann gegeben, wenn beidseitig der als Isolator
ausgebildeten Fläche,
beispielsweise eine PVC-Folie, ein insbesondere unsichtbares, leitfähiges Material
aufgebracht ist. Wenn dieses mit unterschiedlicher Spannung beaufschlagt
wird, können
an beliebiger Stelle entsprechend eingesetzte elektrische Verbraucher
mit Strom versorgt werden.
Die
Speicherung der zum Leuchten notwendigen Energie in den Leuchtmitteln
beispielsweise über
Kondensatoren hat den Vorteil, dass zum Beispiel über einen
langen Zeitraum über
sehr große Entfernungen
oder mit sehr geringer Energie die Energie transportiert werden
kann und für
ein vergleichsweise kurzes Aufleuchten/Aufblitzen des Leuchtmittels
genutzt werden kann. Das kurze Aufleuchten oder Aufblitzen kann
entweder über
ein weiteres drahtloses Steuerkommando oder direkt durch das Überschreiten
einer bestimmten Spannung am sich aufladenden Speichermedium erfolgen.
Das
Senden der zum drahtlosen Betrieb erforderlichen Energien kann prinzipiell
aus zwei Richtungen erfolgen. Zum einen können stirnseitig vor bzw. hinter
der erfindungsgemäßen Fläche entsprechende
Sender angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die in der Fläche verteilten
Leuchtmittel gleichmäßig mit
Energie versorgt werden. Außerdem
kann der Sender unabhängig
von der Fläche
aufgestellt werden, so dass diese leicht bleibt und nicht extra
an elektrische Energie angeschlossen werden muss. Nachteilig ist
jedoch, dass gegebenenfalls Energie unerwünscht an die Umgebung abgestrahlt
wird. Alternativ kann der Sender natürlich auch Bestandteil der
Fläche
selber sein, beispielsweise in dem Rahmen zum Halten der Fläche. Dies
hat den Vorteil, dass der Sender besonders nahe an den Leuchtmitteln
liegt, und somit die Abstrahlverluste an die Umgebung gering sind.
Beispielsweise kann ein Dipol-Sender unauffälliger Bestandteil des Rahmens sein.
Er ist dann unsichtbar, wenn entweder transluzente Flächen vorgesehen
sind oder er durch Rahmenelemente verborgen ist, die vorzugsweise
ganz oder teilweise nichtmetallisch, z. B. aus Kunststoff sind.
Die
nachteilhafterweise an die Umgebung abgegebene Energie kann abgeschirmt
werden, beispielsweise durch feine Drahtgewebe, aufgedampfte oder
aufgebrachte leitfähige
Schichten, die vorzugsweise durchsichtig sind. Ein geschlossenes
System erhält
man dann, wenn ein Rahmenelement vorgesehen ist, in dem zwischen
zwei durchsichtigen leitfähigen
Schichten, z.B. entsprechende Spannfolien, die erfindungsgemäße Fläche vorgesehen
ist, und zum Inneren des Rahmens die Dipol-Antenne angeordnet ist.
Wenn
die elektrischen Verbrauchern adressierbar sind, ist es möglich Einzelne
oder Gruppen von Verbrauchern gezielt zu aktivieren. Dies ermöglicht z.B.
eine busartige Versorgung aller Verbraucher, wodurch weniger Leiterbahnen
nötig sind.
Der Energie- und/oder Signalfluss kann natürlich auch drahtlos erfolgen.
Die Aktivierung kann beispielsweise durch digitale Übermittlung
der Adresse und des Schaltzustandes erfolgen, wie dies z.B. beim
in der Lichtsteuertechnik verbreiteten DALI-Standard bekannt ist. Eine Adressierbarkeit
im Sinne der Erfindung kann auch nicht-digital erfolgen: z. B.,
wenn den einzelnen oder Gruppen der elektrischen Verbrauchern unterschiedliche
Frequenzen zugeordnet sind. Im einfachsten Fall geschieht das dadurch,
dass Leuchtmittel vorgesehen sind, die einen Schwingkreis mit bestimmten
Resonanzfrequenzen aufweisen. Die Ansteuerung der unterschiedlichen
Gruppen geschieht dann durch das Aussenden von Energie mit den zuvor
genannten Frequenzen. Dadurch lässt sich
besonders leicht mit wenigen Bauteilen und ohne die Anwendung von
Datentechnik gleichzeitig eine Information und die Betriebsenergie
an die entsprechenden Verbraucher übertragen.
In
einer Ausgestaltung sind Leiter an der Fläche vorgesehen, die mit den
elektrischen Verbrauchern verbunden sind um diesem Betriebsenergie und/oder
Signale zukommen zu lassen. Im einfachsten Fall können dieses
mantelisolierte, lackisolierte oder blanke dünne Drähte sein. Je nach Entfernung des
Betrachters und Dicke/Farbe etc von der Fläche werden diese dabei gar
nicht wahrgenommen und gelten somit auch als transparente Leiter
im Sinn der Erfindung. Im einfachsten Fall werden diese Leiter auf
die Fläche
aufgeklebt, beispielsweise als Leiterpaare, busförmig oder als Matrix. Bei der
Matrix sind wegen der zahlreichen Kreuzungspunkte entweder isolierte
Leiter oder zumindest im Bereich der Kreuzungspunkte isolierte Leiter
zu benutzen. Alternativ können
die Leiter beidseitig der isolierenden Fläche oder einer weiteren isolierenden
Schicht verteilt sein, so dass ein isolierter Leiter nicht notwendig
ist. Draht- oder kabelartige Leiter können einfach auf die Fläche, zum
Beispiel eine PVC-Folie, aufgeklebt oder mit dieser verschweißt werden.
Die Leiter sind dabei von Ihrem Widerstand so ausgelegt, dass deren
unvermeidbare Heizleistung gering bleibt im Verhältnis zur dem Verbraucher zugeführten Leistung.
Wenn
die Leiter dabei transparent sind hat das folgende Vorteile:
Im
Fall einer transparenten/transluzenten Fläche sind die Leiter praktisch
unsichtbar und werden nicht als störend empfunden. Außerdem können daher
unsichtbar, d. h. ohne die freie Durchsicht zu stören, eine
sehr große
Anzahl von Leitern aufgebracht werden, die beispielsweise eine große Vielzahl
von Leuchtmitteln einzeln oder gruppenweise ansteuern können. Insbesondere
bei sogenannten RGB-Steuerungen können beispielsweise vier Leitungen
je Diode erforderlich sein (gemeinsame Masse, rot, grün, blau).
Die Transparenz bzw. Transluzenz der Fläche wäre nämlich nicht mehr gegeben, wenn
eine sehr große
Anzahl von Leuchtmitteln mit Drähten
zu versorgen ist. Transparente Leiter im Sinne der Erfindung bedeutet
natürlich
nicht, dass diese perfekt unsichtbar sind. Transparenz ist auch
dann noch gegeben, wenn eine gewisse leichte Verschattung, Verfärbung in
jedem Fall oder unter bestimmten Blickwinkeln/Beleuchtungssitationen
sichtbar ist. Wesentlich ist, dass diese derartig gering ist, dass
sie dem Betrachter im Vergleich zur Gesamtwirkung der Fläche nicht
sofort ins Auge fällt.
Im Fall einer transluzenten oder gar undurchsichtigen Fläche kann
es durchaus sein, dass ein nicht-unsichtbarer Leiter auf der Rückseite
der Fläche
dem Betrachter nicht ins Auge fällt. Um
jedoch z.B. eine matrixartige Anordnung der Leiterbahnen, wie sie
z.B. bei Platinen in vergleichbaren Anwendungsfällen üblich ist, zu schaffen, muss
zumindest auf der Vorderseite der erfindungsgemäße transparente Leiter vorgesehen
sein. Dadurch vereinfacht sich das Layout der Leiterbahnen bei einer großen Anzahl
von Leuchtdioden, da die Anschluss- oder Kreuzungspunkte der Leiterbahnen
nicht auf einer gemeinsamen Seite der Fläche liegen müssen. Transparente
Leiter, die in einem besonders preiswerten Verfahren auch aufgedruckt,
aufgesprüht oder
aufgeklebt werden können,
sind z.B. ein in der C-Achse orientierter Film mit Zinkoxid und
Aluminium als Hauptkomponenten, oder aus Au, SnO3, In2O3, CaO, ZnS
und ITO (Indium-Zinkoxid, wie beispielsweise in
DE 36 39 508 A1 offenbart.
Diese sind in der Regel auch flexibel.
Das
Aufdrucken oder Aufsprayen unter Verwendung einer Schablone oder
auf die Fläche
aufgebrachter Haftvermittlern oder -vermeidern der Leiter hat den
Vorteil, dass beliebig komplexe Leiterbahnen Layouts beliebig oft
ohne zusätzlichen
Aufwand reproduziert werden können.
Aufklebbare transparente Leiter, z.B. von der Rolle, eignen sich
besonders zum flexiblen Herstellen derartiger Leiterbahnen vor Ort und
für Flächen mit
sehr großen
Abmessungen, die nicht mit vertretbarem Aufwand bedruckt werden können.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiter, insbesondere
die transparenten Leiter, dehnbar sind. Beispiele für solche
Leiter sind Grafitfolien oder Polymerfarben, der Fa Precisia LLC, 731
Fairfield Court, Ann Arbor, USA-MI 48108. Dadurch können auch
solche Flächen
erfindungsgemäß mit elektrischen
Verbrauchern versehen werden, die sehr stark dehnbar sind, wie beispielsweise
Folien, Spannfolien, Markisen oder Schirmfolien, z. B. bei einem
Regenschirm, zusätzlich
als Blickfang, als Straßenbeleuchtung
oder der Sicherheit des Trägers durch
bessere Erkennbarkeit, dienen kann. Bei den beiden letzteren kämen zwar
durchaus auch nichtdehnbare Leiter, z. B. Draht und dergleichen
in Betracht, jedoch ist ein Ausfall der Verbindungen in Folge von
Ermüdungsbruch
oder durch Überdehnung bei
einem Windstoß sehr
wahrscheinlich, wobei eine Reparatur nahezu unmöglich wäre. Flexibele Leiter ermöglich den
Einsatz auf biegbaren Flächen,
die beispielsweise gefaltet oder aufgerollt werden können, beispielsweise
zu Transportzwecken. Auch dünne
Drähte,
die rechteck- wellen- oder sinusförmig auf der elastischen Fläche aufgebracht
sind können elastisch
wirken und bei entsprechender Dünnheit oder
Verteilung bzw. Abstand des Betrachters auch Durchsichtig.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Fläche hinter
einer transparenten/transluzenten Fläche, insbesondere einer flexiblen
Fläche
wie z.B. eine Folie oder Spannfolie aufgehängt wird. Vorzugsweise ist
die Spannfolie dabei mittels umlaufender Keder in einem umlaufenden Profil
eingespannt, was den üblichen
Kantenbefestigungsmaßnahmen
für Spannfolien
im Spanndecken bzw. Spannwändebau
entspricht.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Fläche eine
Wand oder Decke bildet bzw. Bestandteil einer solchen ist. Wände können beispielsweise
im Wesentlichen vertikal stehende Flächen sein, die einen Raum gegen die
Umgebung abgrenzen, z.B. eine Außenwand oder auch Wände, die
im Inneren eines Raumes aufgestellt sind, z.B. als Raumteiler, Messestände, Display
für Werbung
oder Projektionen, Lärmschutzwände, Regale,
Theken, Dekoobjekte und dergleichen. Analoges gilt für Decken,
wobei jedoch eine eher horizontale Ausrichtung oberhalb oder unterhalb
des Betrachters vorliegt. Dabei bildet die erfindungsgemäße Fläche mit
elektrischen Verbrauchern entweder selber die Wand bzw. Decke oder
ist Bestandteil derselben, wie das nachfolgende Beispiel zeigt:
Unterhalb einer fachwerkartigen Glaskuppel können die erfindungsgemäßen Flächen mit
Leuchtdioden bzw. ein entsprechendes Netz aufgehängt werden. Dabei können die
oben genannten Wirkungen z.B. in Bezug auf Tageslicht und Dunkelheit
genauso gut umgesetzt werden, als wenn die Glasfläche selber
mit den Leuchtmittel versehen würde.
Jedoch sinkt der Nachrüst-
bzw. Herstellaufwand, da keine Glasplatten mit Leuchtmittel versehen
werden müssen
und kein Austausch derselben nötig
ist. Der Reparaturaufwand bei Ausfall der Leuchtmittel ist auch
wesentlich geringer, da nicht die ganze Glasscheibe, die zumeist
witterungsfest in eine Gesamtkonstruktion eingebettet ist, ausgetauscht
werden muss.
Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Fläche wärmebeständig (verhindert schnellere
Alterung bzw. höhere
Vergilbung oder Trübung
durch die Wärme
der Leuchtmittel), selbstreinigend (beispielsweise durch entsprechende
Beschichtungen, z. B. nach dem Lotuseffekt, so dass weniger Reinigungen
beim Einsatz im Außenbereich
nötig sind),
schwer entflammbar oder sonstigen Anforderungen der Behörden, Baubehörden entsprechend
ausgestaltet ist. Dadurch erschließen sich neue Anwendungsgebiete der
Fläche
beispielsweise in öffentlichen
Bereichen, in Verkehrsmitteln, wie z. B. Flugzeugen, etc.
Gleiches
gilt natürlich
beim Nachrüsten
einer Glasfassade bzw. Schaffung einer Fassadenverkleidung auf den
erfindungsgemäßen Flächen. Diese kann
dann z. B. als Großflächenwerbung
bzw. animierte Fläche
oder gar, bei entsprechender Ansteuerung, als Großbildfernseher
dienen. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche mit
Werbung versehen, beispielsweise durch ganz oder teilweises Bedrucken
der beleuchteten Fläche,
wobei die neuartige Gestaltung der Fläche für verstärkte Aufmerksamkeit des Betrachters
auch für
die Werbebotschaft weckt.
Die
Unterteilung der Fläche
in einen transparenten/transluzenten Träger, der im Wesentlichen die Stabilität der Fläche ausmacht
und eine transparente/transluzente Schicht zum Einbetten der Verbraucher
ohne tragende Funktion in Bezug auf die Fläche selber, erlaubt die optimale
Auswahl der für
die entsprechenden Funktionen (Stabilität und Einbettung) optimalen
Werkstoffe. Einbetten umfasst sowohl nur einen seitlichen Halt,
d. h. der Verbraucher durchstößt teilweise
die Schicht, als auch das vollständige Einbetten,
bei dem der Verbraucher gegen die Umgebung geschützt ist. Der Fertigungsaufwand
kann ferner reduziert werden, da der Träger separat und ggf. großindustriell
hergestellt werden kann, bzw. auf schon vorhandene Trägermaterialien
zurückgegriffen werden
kann. Das Auftragen der transparenten Schicht kann vergleichsweise
einfach durch Laminieren, Verkleben, Aufpinseln, Aufrakeln, Aufsprayen und
dergleichen geschehen, insbesondere nach der Applikation der Verbraucher
auf dem Träger.
Die Schichten können
ein- oder zweiseitig auf dem Träger
sein und auch dem Schutz der Leiter z. B. gegen Beschädigung,
Verkratzen, Korrosion, insbesondere im Bereich der Anschlussstellen
zu den Verbrauchern dienen.
Als
transparente Träger
kommen insbesondere die Werkstoffe Glas, Plexiglas, Makrolon, Hart-PVC
und Weich-PVC in Betracht. Für
die transparente Schicht können
beispielsweise Lacke, dehnbare Lacke oder Polymerfarben, Gummi und
vergleichbare elastische flexible Schichten, oder dünne Schichten
aus Weich-PVC verwendet werden. Die Schicht kann natürlich auch
stromleitend, also als Leiter im Sinn der Erfindung, ausgestaltet
sein und beispielsweise vollflächig
eine gemeinsame Masse bilden.
Wenn
die Verbraucher entsprechend klein sind und drahtlos betrieben werden
können
(z. B. SMD-LED-Chip mit Dipolantenne), ist es dabei bevorzugt, zunächst das
für die
Herstellung der transparenten Schicht bestimmte Material mit den
Reflektionsmitteln homogen zu vermischen. Erst danach erfolgt das
Auftragen der Schicht auf die Träger,
wobei ohne zusätzlichen
Arbeitsschritt sicher gestellt ist, dass die Miniatur-Verbraucher gleichmäßig und
mit unterschiedlicher Orientierung in der Schicht eingebettet werden.
Ein Einrieseln der elektrischen Verbraucher in die noch nicht erhärtete aufgetragenen Schicht
ist ebenfalls möglich,
insbesondere zum Erzielen einer annähernd einheitlichen Orientierung.
Wenn
die Schicht zwischen zwei Trägern eingebettet
ist, ist die Schicht weniger empfindlich gegen Feuchtigkeit, Umwelteinflüsse, Verkratzen,
Alterung, Verhärtung,
etc.
Wenn
die Fläche
UV-beständig
ist, kann sie im Außenbereich
eingesetzt werden und altert weniger schnell. Dabei kommt es lediglich
darauf an, dass die Teile der Fläche,
die tatsächlich
mit UV-Licht in Berührungen
kommen, entsprechend ausgelegt sind.
Weitere
besondere optische bzw. akustische Effekte sind erzielbar, wenn
Stromleiter in der Fläche vorgesehen
sind, die elektrische Verbraucher, insbesondere LEDs, SMD-LEDs oder
Schallquellen ansteuern. Leiter sind beispielsweise Drähte oder
aufgedampfte, aufgedruckte stromleitende Schichten. Wenn die transparente
Fläche
flexibel ist, sind die Leiter ebenfalls flexibel vorzusehen. Das
zuvor beschriebene Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Flächen bietet
dabei den Vorteil, dass die elektrischen Leiter insbesondere beidseitig
des transparenten Trägers
in die transparente Schicht eingebettet werden können bzw. zwischen diese gebracht
werden können.
Der Träger
bzw. die transparente Schicht dienen dabei als Befestigungsmittel
für den
Leiter und als Isolator für
diese, so dass preiswerte, isolationslose Drähte verwendet werden können.
In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leiter matrixartig
angeordnet. Dies bedeutet, dass die Leiter sich kreuzen, ohne sich
elektrisch zu berühren.
Eine Konnektierung der Leiter erfolgt z. B. vielmehr durch entsprechende
Verbraucher, die die beiden voneinander isoliert angeordneten Leiter
elektrisch miteinander verbinden. Leiter können benutzt werden zum Betreiben
der Verbraucher und zum Übermitteln
von Daten, wie beispielsweise bei einem Bussystem. Dadurch ist es
möglich mit
weniger Leitern eine Vielzahl von Verbrauchern einzeln oder gruppenweise
anzusteuern.
Die
flexible, Licht abstrahlende erfindungsgemäße Fläche eignet sich besonders für Markisen- oder
Markisenwagen, da durch die Beleuchtungsmittel besondere optische
Effekte erzielbar sind, die bislang in diesen Zusammenhang noch
nicht bekannt sind. Ein Überdachungssystem
mit einer Vielzahl von Markisenwagen ist beschrieben in
EP 0 567 030 und beschreibt
eine ausfahrbare Abdeckung mit mehreren parallelen Rollos bei der
mindestens ein Rollo in Führungsschienen
verschiebbar gelagert ist und bei der der Markisenbehang mindestens
eines Rollos mit seinem freien Ende am benachbarten Rollo von dessen
Wickelwelle entkoppelt angebrachten Halterorganen befestigt ist.
Bei derartigen Überdachungseinrichtungen
können
ferner Zwischenzonen vorgesehen sein, die nicht mittels Markisen überdacht
werden, sondern eine permanente Überdachung,
beispielsweise in Form eines Glasdachs, Glaskuppel und dergleichen
aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung ist daher vorgesehen,
dass diese permanente Überdachung
anstelle Glas die erfindungsgemäße transparente
Fläche
aufweist.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Fläche frei
aufstellbar bzw. aufhängbar
ist. Aufstellbar bedeutet, dass die Fläche derart ausgebildet ist,
dass der Benutzer ohne Montageaufwand die Position verändern kann, wobei
die Fläche
derart ausgebildet ist, dass sie an beliebiger Stelle hingestellt
werden kann ohne Gefahr zu laufen, umzufallen. Der Schwerpunkt muss also
nach den entsprechenden bekannten Regeln der Physik in geeigneter
Relation zur Grundfläche stehen.
Aufhängbar
ist die Fläche
dann, wenn sie an einer, mehreren oder allen Kanten oder Ecken befestigt
werden kann, beispielsweise als Raumteiler oder Blende vor einem
Fenster. Beispiel für
eine leichte Befestigbarkeit im Sinne der Erfindung liegt beispielsweise
vor bei Saugnäpfen
auf glatten Flächen, Klettverschlüssen bei
entsprechenden Untergrund bzw. auf dem Untergrund aufgeklebten Gegenklettbändern, also
bei jeglichen Befestigungsmitteln, die für eine zeitweilige Befestigung
geeignet sind. Alle diese Ausgestaltungen dienen der Flexibilität der Fläche und
verringern den Nachrüstaufwand,
da sie beispielsweise ohne besondere Montagefertigkeiten von jedermann
aufgehängt
werden können.
Bei einem weiteren Beispiel sind Haltemittel, z. B. verspannbare
Stangen zwischen den Wänden
z. B. bei einer Fensteröffnung,
vorgesehen, die in die obere und untere, sich über die Breite der Fläche erstreckende
Führungsöse eingeführt sind
und somit die Fläche
aufspannen. Die Stangen können
dabei z. B. durch Verdrehen, und die Flächen z. B. durch Ablängen, in
ihrer Breite verändert
werden und somit an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden. Um
90° versetzt
können
die Haltemittel natürlich auch
zwischen Boden und Decke eingebaut werden und damit mit besonders
geringem Aufwand die Fläche
als Trennwand tragen. Ähnlich
lassen sich beliebige 3D-Objekte schaffen, wobei die bahnartige
Fläche
um irgendwie ausgerichtete Kanten, beispielsweise die Haltemittel,
Stangen, etc., umgelenkt wird bzw. an diesen gehalten wird.
Eine
extrem hohe Flexibilität
erhält
man, wenn die erfindungsgemäße Fläche ablängbar ist. Das
bedeutet, dass die Fläche
durch z. B. Schneiden, Sägen
in ihrer Breite oder Höhe,
sogar ggf. sonstigen Form, verändert
werden kann, ohne dass die elektrische Betriebsfähigkeit beeinträchtigt wird. Dies
ist bei drahtloser Ansteuerung der Leuchtmittel in jedem Fall gegeben.
Bei in der Fläche
verlegten Leitern wird dieses Ziel beispielsweise dann erreicht, wenn
die Leiter matrixartig angeordnet sind. Bei vertikal, horizontal
oder diagonal verlaufenden Schnitten ist dabei kein Schnitt denkbar,
bei dem die verbleibende Teilfläche
nicht mehr vollständig
leuchten kann. Die Leiter können
natürlich
auch paarweise nebeneinander in gleicher Richtung verlegt sein.
Ein Abschneiden einer Kante führt
dann weder bei horizontalen noch vertikalen Schnitt zur Betriebsunfähigkeit
des verbleibenden Teils.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche als Jalousie ausgebildet.
Dabei können
die, die Lamellen in vertikaler Richtung miteinander verbindenden
Führungsseile
oder die durch die Lamellen geführten
Zugseile als Stromleiter ausgebildet sein, so dass sich die Jalousie
zunächst
nicht von handelsüblichen
unterscheidet. Leuchtmittel können
dann an beliebigen Stellen, beispielsweise in oder auf den Lamellen
angeordnet sein und so für
eine Beleuchtung des Raumes oder eine Ausleuchtung der Lamellen selber
sorgen. Darüber
hinaus ist es vorteilhaft, wenn Mittel zum An- bzw. Ausschalten
der Leuchtmittel vorgesehen sind. Dies kann beispielsweise durch
einen separaten Schalter, der die Seile stromlos schaltet, geschehen.
Die Zugfäden
können
natürlich
auch so durch die Lamellen geführt
sein, dass erst beim Verkanten der Lamellen gegen die Zugfäden ein
Kontakt, beispielsweise durch die Klemmwirkung hergestellt wird.
Durch entsprechende Auslegung oder Isolierung der Löcher für die Zugseile
in den Lamellen kann verhindert werden, dass unbeabsichtigt, d.
h. im hochgezogenen bzw. nicht verkanteten Zustand, ein Stromschluss
hergestellt wird.
In
weiteren Ausgestaltungen in der Erfindung werden insbesondere bei
matrixartiger Anordnung der Leiter verschiedene Möglichkeiten
zur einzelnen oder gruppenweisen Ansteuerung der Leuchtmittel erläutert, wobei
zum besseren Verständnis
auf 4 Bezug genommen wird. zwischen den Zeilen Z1 – Z4 und
den Spalten S1 – S4
sind jeweils Leuchtdioden L1 – L4
mit den Leitern verbunden, so dass sie bei Anlegen von Strom an
die entsprechende Zeile und Spalte aufleuchten.
Selbstverständlich sind
Zeilen und Spalten austauschbar ohne die Lehre der Erfindung zu
verlassen.
In
einer ersten Variante werden die zeilen- und spaltenartig angeordneten
Leuchtmittel ähnlich wie
beim Fernseherbildaufbau spaltenweise bzw. zeilenweise aktiviert.
D.h. zunächst
wird die erste Zeile Z1 mit der Stromquelle verbunden und währenddessen
nacheinander oder gleichzeitig ggf. die entsprechenden Spalten S1 – S4, in
denen Leuchtmittel L4, sofern sie der ersten Zeile angehören, aufleuchten
sollen. Danach wird die zweite Zeile Z2 mit der Stromquelle verbunden
und die spaltenweise Ansteuerung wiederholt sich. Bei entsprechender
Geschwindigkeit der Ansteuerung ergibt sich eine hohe Frequenz für jedes
einzelne Leuchtmittel L1 – L4,
so dass in Folge der Trägheit
des menschlichen Auges der Eindruck dauerhaft beleuchteter Punkte
L1 – L4 entsteht.
Neben besonderen Beleuchtungseffekten, sind auch Bildschirme derart
realisierbar. Wegen der im Vergleich zu den Fluoreszenzfilm eines
Fernseherbildschirms geringen Nachleuchtezeit von Leuchtdioden ist
ein vom Auge als angenehm empfundenes Bild mit dem o.g. Verfahren
jedoch unter Umständen dann
nicht zufriedenstellend herstellbar, wenn 640 Spalten und 320 Zeilen
vorgesehen sind.
Daher
wird in einer zweiten Variante vorgeschlagen, dass die Leuchtmittel
derart sind, dass sie eine Vielzahl von Zuständen auf ein entsprechendes Signal
hin einnehmen können.
Ein Zustand ist durch seine Helligkeit und/oder Farbe gekennzeichnet. Dazu
folgendes Beispiel:
Das Leuchtmittel umfasst eine LED und eine
Ansteuerung, beispielsweise einen integrierten Schaltkreis. Der
Schaltkreis kann auch in der LED integriert sein, wie dies beispielsweise
von selbstblinkenden LED's bekannt
ist. Alle Zeilen und Spalten der Matrix werden zunächst permanent
mit 3-Volt versorgt, wobei die Zeilen negativ und die Spalten positive
Spannung aufweisen. Die Schaltung der Leuchtmittel ist nun derart,
dass die permanent anliegende Spannung von 3-Volt ausreichend ist,
um die Leuchtioden maximal leuchten zu lassen. Der integrierte Schaltkreis umfasst
dabei eine Speicherschaltung, die in der Lage ist, bei Abwesenheit
eines Signals den zuletzt geschalteten Zustand beizubehalten. Wenn
an dem integrierten Schaltkreis 5 Volt anliegen, ändert beispielsweise
ein Flipflop seinen Zustand und die Lampe geht aus bzw. an. Dadurch
kann zeilen- und spaltenweise nacheinander, aber gezielt, jede einzelne Beleuchtung
an- bzw. ausgeschaltet werden, indem kurzzeitig eine erhöhte Spannung
von 5-Volt angelegt wird. Um zu vermeiden, dass gleichzeitig mehrere
Leuchtmittel einer Zeile oder Spalte unbeabsichtigt ihren Zustand
wechseln, wird vorgeschlagen, dass bei der entsprechenden Zeile
die negative Spannung größer und
gleichzeitig bei der zugeordneten Spalte die positive Spannung vergrößert wird.
Im o.g. Beispiel liege dann an der Zeile –1 Volt und an der Spalte +4
Volt an, so dass die integrierte Schaltung mit 5 Volt kurzzeitig
beaufschlagt wird. An allen anderen Leuchtmitteln der gleichen Spalte
bzw. Zeile leigen somit lediglich 4 Volt an, was keine Veränderung
des Schaltzustands verursacht. Durch sukzessives Abarbeiten der
Zeilen und Spalten kann also gezielt der Zustand jedes einzelne
Leuchtmittels beeinflusst werden, wobei der Zustand auch nach Wegfall
der Steuer- bzw.
der Signalspannung beibehalten wird. Dadurch ergibt sich ein flimmerfreies
Bild. Es können auch
hier alle Leuchtmittel einer Zeile gleichzeitig angesprochen werden.
Wenngleich
das obige Beispiel lediglich von einer An-/Ausschaltung ausgeht,
so sind dennoch „Graustufen
bzw. Farben" möglich. Beispielsweise könnte die
integrierte Schaltung spannungsabhängig die Lampe unterschiedlich
hell steuern und die zuletzt angesteuerte Helligkeit beibehalten.
Um Fehlschaltungen zu verhindern, ist es dabei jedoch zu beachten,
dass der niedrigste und höchste
Wert der Spannungserhöhung
der Spalten kleiner sind als der höchste Wert der Spannungserniedrigung
in den Zeilen.
Beispiele
- – Das
Leuchtmittel ist dimmbar proportional zu Spannungserhöhungen von
2.1 – 3.1
Volt. Die Spannungserniedrigung in der Zeile beträgt 1.1 Volt
und die Spannungserhöhung
in den Spalten beträgt
daher 1 – 2
Volt. Spannungserhöhung
und Spannungserniedrigung alleine vermögen also unter keinen Umständen die
Leuchtmittel einer erhöhten
Spannung von mehr als 2 Volt auszusetzen. Ein unbeabsichtigtes Schalten
wird so verhindert.
- – Noch
betriebssicherer ist natürlich
folgende Auslegung: Das Leuchtmittel ist dimmbar proportional zu
Spannungserhöhungen
von 11 – 15
Volt. Die Spannungserniedrigung in der Zeile beträgt 9 Volt
und die Spannungserhöhung
in den Spalten beträgt
daher 2 – 7
Volt. Spannungserhöhung
und Spannungserniedrigung alleine vermögen also unter keinen Umständen die
Leuchtmittel einer erhöhten
Spannung von mehr als 9 Volt auszusetzen. Ein unbeabsichtigtes Schalten
wird so verhindert.
Bei
den beiden zuvor genannten Verfahren, nämlich dem Ansteuern vom normalen
Leuchtdioden bzw. Leuchtdioden mit Speicherschaltung, und folgende
Ausgestaltungen zur Beschleunigung des Prozesses möglich:
Es
werden nur die Zeilen bzw. Spalten mit Spannung bzw. Steuerspannungen
beaufschlagt, in denen sich Leuchtmittel befinden, die aufleuchten
bzw. in ihrer Helligkeit beeinflusst werden sollen. Im Beispiel
aus 4 kann man also die 4. Zeile Z4 und die 2. Spalte S2
auslassen, so dass in diesem Beispiel ein um 25% schnellerer Bildaufbau
erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, alle
Spalten einer Zeile gleichmäßig zu steuern,
also in Ausführungsbeispiel
in 4 beim Ansteuern der Zeile Z2 können die
Leuchtmittel L1 und L2 durch gleichzeitiges Beaufschlagen der Spalten
S1 und S3 zum Aufblitzen bzw. zur Ansteuerung gebracht werden.
Es
handelt sich hierbei um ein Datenkompressionsverfahren, bei dem
nur die Veränderungen des
Bildschirminhaltes verarbeitet werden. Ein solches Verfahren ist
grundsätzlich
im Softwarebereich bekannt. Jedoch wird im Stand der Technik komprimiert,
bevor das Video- oder Bildschirmsignal erzeugt wird. Die Ansteuerung
des Bildschirms selber ist unkomprimiert. Beim Bildschirm selber
werden nämlich
im Stand der Technik immer alle Zeilen und Spalten – ungeachtet
einer Veränderung
oder nicht – angesteuert.
Neu ist hier, dass eine Datenkomprimierung im Bildschirm selber
stattfindet, wobei die einzelnen Bildpunkte selber ihren Zustand
bis zu einer Veränderung
beibehalten. Beansprucht wird hier auch Schutz für das hier beschrieben Verfahren
zur Ansteuerung eines Bildschirms, den Aufbau eines Bildschirms
und den Aufbau eines Pixels bzw. einer Gruppe von Pixeln, also z.
B. ein Leuchtmittel, welches auf ein Signal hin, z. B. die oben
beschriebene Spannungserhöhung
und dergleichen, eine bestimmte Helligkeit und/oder Farbe annimmt
und diese nach Wegfall des Signals aufrechterhält.
Beansprucht
wird ferner eine Leuchtdiode, die in einem kompakten Gehäuse eine
Schaltung, z. B. IC, zur Durchführung
der obigen Verfahren aufweist. Eine ähnliche Schaltung ist bekannt
von den bereits erwähnten
Blink-LEDs. Die oben beschrieben Organischen Halbleiter eignen sich
hierbei besonders zum einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Fläche, da
z. B. sowohl Leuchtmittel, als auch Steuerung, Schaltungen zur Durchführung der
Bildsteuerverfahren, wie z. B. Flip-Flop, besonders einfach auf die
Fläche
mittels der in diesem Berech gängigen Verfahren
aufgebracht werden können.
Dies gilt umso mehr, da diese Technologie teilweise transparent/transluzent
ist.
Unabhängig von
der Funktion der Fläche
als Monitor oder Anzeigetafel, bietet sich grundsätzlich die
Möglichkeit
die LED's im Dauerbetrieb
zu betreiben, wodurch sehr hohe Ströme verursacht werden oder die
LED's mit sehr hoher
Geschwindigkeit nacheinander sehr hell anzusteuern, wobei die Frequenz jeder
einzelnen LED derartig hoch sein muss, das für das menschliche Auge ein
Eindruck einer dauerhaften Beleuchtung entsteht.
Schließlich können die
Spalten S1 bis S4 pro Lichtpunkt L1 – L4 auch mehrfach vorgesehen
sein, beispielsweise um die einzelnen Farben einer RGB Leuchtdiode
einzeln ansteuern zu können.
Das zuvor gesagte in Bezug auf Ansteuerung eines Leuchtpunktes mit
oder ohne integrierter Schaltung bzw. Speicherung eines Zustandes,
gilt analog vollumpfänglich auch
für farbige
Leuchtmittel, beispielsweise solche, die in einem Gehäuse ein
rotes, grünes
und blaues Leuchtmittel aufweisen. Zur Beschleunigung des Bildaufbaus
kann außerdem
vorgesehen sein, dass der Bildschirm in eine Vielzahl von identischen, einzeln
anzusteuernden Teilflächen
unterteilt ist. Dadurch sind beliebig große Lichtwände durch Standardbauteile
aufbaubar, wobei je nach Ansteuerung ein Bildpixel aus einem oder
einer Vielzahl von Leuchtmitteln aufgebaut sein kann.
Folgendes
Beispiel zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung:
Ein
Videosignal, beispielsweise VGA-Signal wird busartig einer Vielzahl
von Steuermodulen zugeleitet. Jedes dieser Steuermodule, welches
eine bestimmte Teilfläche
des gesamten Bildes repräsentiert,
vermag erfindungsgemäß die Leuchtmittel
einer Teilfläche anzusteuern.
Aus dem Grundvideosignal, welches z. B. ein 640 × 320 Pixel großes Bild
repräsentiert,
verarbeitet jedes Steuermodul nur einen Teilausschnitt, beispielsweise
die Zeilen 1 – 50
und Spalten 1 – 50. Das
benachbarte Steuermodul bearbeitet die Spalten 51 – 100 in
den Zeilen 1 – 50,
etc. Jedes einzelne Modul ist also mit einer Steuerung versehen,
die aus einem Gesamtbild lediglich einen Bildausschnitt verarbeitet.
Da die Bildwiderholrate wegen der Vielzahl anzusteuernder Leuchtmittel
u. U. gering sein kann bzw. beim Kompressionsverfahren von den Bildveränderungen
abhängt,
eignet sich die Erfindung besonders für Displays mit stehenden Bildern
oder zeitlich/räumlich
mäßig bewegten
Bildern.
Eine
erfindungsgemäße Fläche kann
auch in den freien Flächen
eines Fachwerks angebracht sein. Insbesondere bei Ausgestaltung
als Folie sind dadurch – bei
Verwendung entsprechender Fachwerkprofile – sehr große, leichte und stabile Strukturen
aufbaubar, z. B. Kuben, Kuppeln, Kugeln, etc. Fachwerke haben den
Vorteil, dass beispielsweise bei Verwendung von Standardstreben – die daraus geschaffenen
Objekte sehr verwandlungsfähig
sind und außerdem
eine leichte Aufbaubarkeit und Transportierbarkeit gegeben ist.
Derartige Objekte können im
Freien oder Innen, beispielsweise bei Messen aufgebaut sein. Ein
faltbares Fachwerk hat den Vorteil, dass – ggf. nach dem Entfernen der
die freien Zwischenräume
des Fachwerks ausfüllenden
Flächen – die Struktur
sehr schnell zusammenlegbar bzw. aufbaubar ist, nämlich ohne
das nach einem Bauplan eine Vielzahl von Elementen zusammengefügt werden
müssen.
Derartige Fachwerke sind auch als Gitter-Träger-Systeme bekannt.
Wenn
vor und/oder hinter der erfindungsgemäßen Flächen weitere transparente oder
reflektierende Folien vorgesehen sind, ergeben sich durch mehrfach
Spiegelungen weiter optische Effekte. Eine vor den Leuchtmittel
liegende transparente Folie kann außerdem im Bereich der Lichtabstrahlung
des Leuchtmittels bedruckt sein um somit einerseits die mehrfach
Reflektion zu fördern
und andererseits als leuchtende Fläche in Richtung des Betrachters
diffuses Licht abzustrahlen.
Aus
erfindungsgemäßen Flächen aufgebaute
bzw. diese aufweisende Wände
bzw. Decken sind außerdem
als schallschluckende, mobile flexible, leicht transportierbare
Elemente einsetzbar, die die Akustik eines Raumes deutlich verbessern.
Beispielsweise im Messebereich können
dadurch ruhige Bereiche für
Kundengespräche
oder Präsentationen geschaffen
werden. Akustisch vorteilhafte Eigenschaften werden beispielsweise
dadurch erzielt, dass die erfindungsgemäßen Flächen bzw. vor diesen angeordnete
weitere Flächen
geschlitzt, genoppt, gelocht oder mit anderen unregelmäßigen Strukturen versehen
sind, die Schall absorbieren/streuen können. Dabei ist natürlich darauf
zu achten, dass die Betriebsfähigkeit
der Leuchtmittel nicht durch diese Schlitze, Noppen, Löcher, etc.
beeinträchtigt
werden, also diese derart angeordnet sind, das keine Leiterbahnen
unterbrochen werden. Auch sollten diese Unterbrechungen dabei nicht
die Ästhetik
beeinträchtigen,
beispielsweise durch eine übermäßige Anzahl von
Kanten, die das Licht brechen. Dadurch werden ästhetisch anspruchsvolle Teilschutzwände geschaffen,
die vom Betrachter als solche nicht erkannt werden. Prinzipiell
kann die erfindungsgemäße Folie
Bestandteil beliebiger zumindest einseitig transparenter oder transluzenter
Kammersysteme sein, bei denen die lärmverursachenden Luftschwingungen
verbraucht, d. h. in Wärme
umgesetzt, werden, wie z. B. beim Schalldämpfer.
Die
erfindungsgemäßen Flächen können ähnlich einem
Computer-Rack derart ausgestaltet sein, dass sie standardisierte
Module bilden, die in die Regale, Fachwerke und dergleichen einschiebbar sind,
wobei insbesondere diese hard- oder softwaremäßig adressierbar sein können und/oder
ein elektrischer Kontakt bei m Einschieben automatisch bewirkt werden
kann, wahrend eine mechanische Verbindung erfolgt. Durch identische
Module bzw. eine beschränkte
Anzahl unterscheidliche Module, beispielsweise in unterschiedlichen
Rastermaßen
oder Formen, können
flexibel unterschiedlichste Gestaltungen geschaffen werden.
Die
Verbindung zwischen Leiter und Leuchtmittel kann auch durch einfaches „Durchstoßen" und gegebenenfalls
Verhaken erfolgen, wenn die der Kontaktdraht des Leuchtmittels derart
ist, dass er die Leiter durchstoßen kann, wie z. B. bei Leitern
aus feiner Kupferlitze und einem spitzen Kontaktdraht, der evtl.
mit widerhakenartigen Aufrauhungen und dergleichen versehen ist.
Die
Fläche
kann auch ein Fenster, insbesondere bei einem Verkehrsmittel, beispielsweise
Flugzeug sein. Dadurch gelingt der möglicherweise bei Langstreckenflügen gewünschte Eindruck,
dass durch die gewohnte Öffnung
(Fenster) Tageslicht in das Innere fällt.
Im
Bereich der Dekoration, insbesondere Fensterdekoration (Weihnachtsstern,
Lichterkette, etc.), können
die üblichen
mechanischen Konstruktionen (Fachwerk und Lampen) durch die mechanisch einfachere
und preiswerter massenhaft herstellbare erfindungsgemäße Folie
ersetzt werden.
Beim
Einsatz der erfindungsgemäßen Fläche als
Monitor ergeben sich die Vorteile im Vergleich zu bekannten TVs,
insbesondere Großflächen-TVs, dass
wegen der Transparenz/Transluzenz bei Nichtnutzung das Gerät als weniger
störend
oder gar als Designobjekt/Kunst empfunden wird und außerdem leichter
ist.
Wenn
die Fläche
oder das Modul mit derselben wasser- oder wetterfest ist, ergeben
sich neuartige Anwendungsbereiche Außen bzw. Unterwasser in Pools,
Brunnen, etc. Dies kann u.A. durch die bereits beschriebene Kapselung
der Kontakte und Leuchtmittel durch den mehrschichtigen Aufbau.
Beidseitig
oder in alle Richtungen abstrahlende Leuchtmittel können u.
U. die Herstellung erleichtern, da nicht auf die Orientierung der
Leuchtmittel geachtet werden muss. Auch sind die Flächen vielseitiger
einsetzbar, da sie z. B. in zwei Bereiche gleichzeitig abstrahlen
können.
Mehrere
einzelne Flächen,
egal ob als Modul, Dekoobbjekt, Fensterdeko und dergleichen können weiterhin
miteinander verbunden sein, um synchronisiert angesteuert zu werden.
Somit können
z. B. bei einer Fassade mittels der Fenster Laufschriften, Muster
und dergleichen erzeigt werden.
Es
können
ferner Reflektionsmittel in der Fläche vorgesehen sein. Diese
haben im Sinne der Erfindung die Aufgabe zu streuen, reflektieren
oder zu spiegeln. Darunter fallen beispielsweise Spiegel, Glimmerplättchen,
Hologramme, Druckflächen,
diffuse Partikel oder glänzende
Partikel. Es versteht sich, dass die Verteilung der Reflektionsmittel
in der Fläche
je nach Einsatzgebiet und gewünschten
Effekten sehr variabel ist. Es kommt jedoch insbesondere darauf
an, dass einerseits bei Tageslicht der Eindruck des freien Durchblicks
durch die transparente Fläche gewährleistet
ist. Unterstützend
kann dabei auch vorgesehen sein, dass die Reflektionsmittel das
Umgebungslicht durchlassen bzw. sich deren Farbe anpassen, wie dies
beispielsweise bei holographischen Folien der Fall ist. Für die Nacht
sind die – insbesondere von
innen – angestrahlten
Partikel in so ausreichender Zahl vorzusehen, dass eine für den Betrachter leuchtende
oder zumindest glitzernde Fläche
entsteht und/oder durch Streuung, Spiegelung oder Reflektion eine
Ausleuchtung des überdachten
oder umrandeten Bereich erzielt werden kann. Der erfindungsgemäß gewünschte Effekt
kann reichen von dem Eindruck eines Sternenhimmels mit vereinzelten leuchtenden
Punkten bis zu einer großen,
scheinbar aus sich heraus leuchtenden Fläche. Bevorzugt sind die Reflektionsmittel
derart, dass sie bei der Durchleuchtung im wesentlichen den Farbton
des entsprechenden Lichts annehmen, wie z. B. holographische Partikel.
Die Reflektionsmittel können
auch besonders einfach auf- oder eingedruckt sein.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sollen die Reflektionsmittel so
wirken, dass sie Licht aus einer einheitlichen Richtung (parallele
Lichtstrahlen oder punktförmige
Lichtquelle) in verschiedene Richtungen abstrahlen können. Der
Gedanke ist dabei der, dass der Eindruck einer spiegelnden einheitlichen
Fläche
vermieden werden soll und die hellen Lichtpunkte, die von den Reflektionsmitteln
gebildet werden, auch dann gleichmäßig über die Fläche verteilt wirken, wenn sie
lediglich aus einer Richtung, beispielsweise durch einen Spot, angestrahlt
werden. Eine Abstrahlung des Lichts kann dabei sowohl durch Streuung,
Spiegelung oder Reflektion geschehen. Streuende Reflektionsmittel
müssen
in der Regel nicht unterschiedlich ausgerichtet werden, da die Streuung
alleine schon für
eine gleichmäßige, d.h. ungerichtete
Lichtverteilung sorgt. Spiegelnde Flächen dagegen reflektieren nach
den Gesetzen der geometrischen Optik und müssen daher in unterschiedlicher
Orientierung in der transparenten Fläche vorgesehen sein. Streuende
Flächen
sind z.B. Papier, Mattglas, Drucke; spiegelnde Flächen sind
beispielsweise polierte oder glatte Flächen, Spiegel; reflektierende
Flächen
sind beispielsweise Katzenaugen und entsprechenden Reflektionsfolien
mit mikroskopisch kleinen Partikeln. Die Reflektionsmittel können auch
besonders einfach auf- oder eingedruckt sein.
Bevorzugt
sind Hologramme, insbesondere die besonders preiswerten und dünnen Folien-
bzw. Prägehologramme.
Diese verfügen
bei geringer Masse über
sehr gut vorher definierbare Streu-, Reflektions-, Spiegel- und
Beugungseigenschaften. Daher können
als Reflektionsmittel eine Vielzahl unterschiedlicher Hologramme
bzw. in einer Ebene angeordnete aber in der Ebene zueinander verdrehte gleichartige
Hologramme angeordnet sein, die jedoch aus das einer einheitlichen
Richtung strahlende Licht in unterschiedliche Richtungen abstrahlen
können.
Diese Ausgestaltung erleichtert die Herstellung einer erfindungsgemäßen transparenten
Fläche,
da die Reflektionsmittel nicht mit unterschiedlicher Neigung, d.h.
Ausrichtung an bzw. in der transparenten Fläche befestigt werden müssen. Das
schräge
Einbetten erfordert nämlich
einen höheren
Fertigungsaufwand. Das Abstrahlen in unterschiedliche Richtungen
ist vielmehr eine Eigenschaft der Hologramme.
Beim
Einsatz einer transparenten Schicht zum Einbetten der Reflektionsmitteln
ohne tragende Funktion ist dabei bevorzugt, zunächst das für die Herstellung der transparenten
Schicht bestimmte Material mit den Reflektionsmitteln homogen zu
vermischen. Erst danach erfolgt das Auftragen der transparenten
Schicht auf die Träger,
wobei ohne zusätzlichen
Arbeitsschritt sicher gestellt ist, dass die Reflektionsmittel gleichmäßig und
mit unterschiedlicher Orientierung in der transparenten Schicht
eingebettet werden. Ein Einrieseln der Partikel in die noch nicht erhärtete aufgetragenen
Schicht ist ebenfalls möglich,
insbesondere zum Erzielen einer annähernd einheitlichen Orientierung.
Wenn die Partikel nicht mit einer Schicht überzogen sind, ist eine bessere
Reflexion und schönere
Farb- und Beugungseffekte und dergleichen möglich.
Wenn
die transparente Schicht mit den Reflektionsmitteln beidseitig des
transparenten Trägers aufgetragen
wird, kann eine höhere
Leuchtdichte erzielt werden. Außerdem
sind weitere optische Effekte erzielbar, wenn sie durch den transparenten
Träger hindurch
betrachteten Reflektionsmitteln eine andere optische Wirkung haben,
als die vor dem transparenten Träger
angeordneten Reflektionsmitteln. Ein solcher Effekt kann beispielsweise
erzielt werden, wenn der transparente Träger farbig gestaltet ist oder
sonst wie lichtverändernd
wirkt.
Die
Fläche
auch derart diffus oder derart mit den Reflektionsmitteln versehen
sein, dass sie die Funktion einer Mattscheibe, beispielsweise zur
Auf- oder Rückprojektion
von statischen, wechselnden oder bewegten Bildern, erfüllt.
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Ebenso können
die vorstehend genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils
einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden.
Die erwähnten Ausführungsbeispiele
sind nicht abschließend
zu verstehen und haben beispielhaften Charakter. Dabei zeigt
1 eine
Fläche
in einer ersten Ausgestaltung;
2 die
Fläche
aus 1 im Schnitt in der Seitenansicht und
3 eine
Fläche
in einer zweiten Ausgestaltung.
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Fläche 2,
eingehängt
in ein Rahmensystem 40. Das Rahmensystem 40 ist
fachwerkähnlich
aufgebaut und kann in einigen oder allen freien Flächen mit
der erfindungsgemäßen Fläche 2 ausgerüstet sein.
Die Fläche 2,
hier eine transparente Folie aus PVC, die in diesem Anwendungsfall
auch steif sein kann, ist an ihren vier Eckpunkten über Verbindungsmittel 41, beispielsweise
ein dünner
Draht oder eine Feder im Rahmen 40 gehalten. Zur Bildung
einer Drahtmatrix sind dünne
unisolierte Drähte
auf die Fläche 2 aufgeklebt.
Die horizontalen Drähte 20 sind
auf der Vorderseite der Fläche
aufgeklebt, werden seitlich in den Rahmen 40 geführt und
dort verborgen zu einem nicht dargestellten Stromanschluss geführt. Analoges
gilt für
die vertikal verlaufenden Drähte 21,
die jedoch auf der Rückseite
der Fläche 2 vorgesehen
sind und somit gegen die horizontalen Drähte 20 isoliert sind.
Die Leuchtmittel, z.B. handelsübliche
Weißlicht-Leuchtdioden 22 sind
an den Kreuzungspunkten zwischen den Leitern 20 und 21 mit
diesen elektrisch verbunden. Wenn eine PVC-Folie 2 als
Träger
für die Leiter 20, 21 dient,
kann die elektrische Verbindung beispielsweise durch Löten erfolgen.
Dies kann ohne die Folie zu beschädigen beispielsweise mit sehr
hoher Leistung geschehen, da somit die Energie fas ausschließlich in
die Lötstelle
eingebracht wird. Auch kann im Bereich der Verbindung der Leiter
nur lose an der Folie anliegen und somit beim Löten einen Abstand zu dieser
aufweisen. Dabei muss zumindest ein Pol der Leuchtdiode 22 die
Fläche 2 durchstoßen. Dabei
können
die im Loch der PVC-Folie vorherrschenden Haltekräfte auch
dazu benutzt werden, um einen elektrischen Kontakt lediglich durch
Anpressen herzustellen. Dadurch können auch Materialien eingesetzt
werden, die bei einer Kontaktierung z.B. durch Schweißen oder
Löten Schaden
nehmen würden.
2 zeigt
eine Skizze der erfindungsgemäßen in einem
Rahmen 40 aufgespannten Fläche 2 im Schnitt,
wobei auf die Darstellung der Leiter 20, 21 verzichtet
wurde. Die Fläche 2 mit
den Leuchtdioden 22 ist im Inneren des Rahmen 40 gehalten.
Im Schnitt des Profils 40 ist zu erkennen, dass in dem
Profil einer Ausnehmung 43 zum Verbergen und Führen der nicht
dargestellten Leiter 20, 21 vorgesehen ist. Der Raum
oder ein extra dafür
geschaffener weiteren Raum im Rahmen kann außerdem für Ansteuerungen, Bauteile,
Platinen etc. genutzt werden, die dadurch in unmittelbarer Nähe der zu
steuernden Leuchtmittel sich befinden, wodurch sich nur kurze Leiterwege
in bzw. zur Fläche
ergeben. Dadurch, dass diese Bauteile im Rahmen verborgen sind,
sind sie unsichtbar und beeinträchtigen
nicht das ästhetische
Gesamtbild. Bauteile können
insbesondere bei transluzenten oder transparenten Flächen, auch
dadurch – zumindest
für einen
von vorne blickenden Betrachter – verborgen sein, da sie senkrecht
zur Fläche
vom Rahmen wegzeigen. Dieser Raum kann natürlich auch für Sender
zum drahtlosen Versorgen der entsprechend ausgestalteten Leuchtmittel 22 dienen. Ein
solcher Sender kann beispielsweise ein Dipol sein. Außerdem ist
zu erkennen, dass beidseitig der Fläche 2 weitere transluzente
oder transparente Folien 51, 52 angeordnet sind,
die in entsprechenden Ausnehmungen 42 des Rahmens verankert
sind. Die Folien 51 und 52 können insbesondere Spannfolien sein,
die randseitig über
einen nicht dargestellten Keder verfügen, der ankerartig hinter
einen ebenfalls nicht dargestellten Steg in der Ausnehmung 42 eingreift.
Die ganze Anordnung kann auch ein vorgefertigtes Modul zum Einstecken
in den Rahmen 40 sein, welches die Leuchtmittel, Steuerung
und Anschlussmittel für
den elektrischen bzw. Daten-Anschluss innehat.
Bei
entsprechender Ausgestaltung, d.h. im wesentlichen luftdichter Versiegelung
der Fläche 2, kann
die Konnektierung der Leuchtmittel 22 mit den Leitern 20, 21 besonders
wirkungsvoll gegen Korrosion, Verschmutzung, Kurzschlüsse und
dergleichen geschützt
werden. Im Einzelfall kann es dabei sogar ausreichend sein, dass
eine Konnektierung ohne Schweißen,
Löten und
dergleichen lediglich durch Inkontaktbringen, z. B. gegeneinander
drücken,
pressen, etc.
3 erläutert eine
weitere Ausgestaltung der Folie aus 2, wobei
in die transparenten Schichten 11a, 11b elektrische
Leiter 20, 21 eingebettet sind, die durch den
Träger 10 von
einander isoliert sind. Auf der Oberseite des Trägers 10 sind die Leiter 21 parallel
zueinander angeordnet und verlaufen senkrecht zu den entsprechenden
Leitern 20 auf der Unterseite des Trägers 10. Die Leiter
bilden somit eine Matrix, die punktuell durch entsprechende Verbraucher,
hier eine Subminiatur-Leuchtdiode (SMD-LED) 22a, 22b,
konnektiert sind. Durch entsprechende Kontakte 23 ist es
beispielsweise möglich,
die Leuchtdiode 22a nachträglich an der vorgesehenen Stelle
den Leiter 21, 20 zu verbinden, beispielsweise
durch Durchstoßen
der transparenten Schichten und der litzenartig ausgebildeten Leiter. Dabei
ist es natürlich
auch möglich,
das Konnektieren vor dem vollständigen
Einbetten in die transparenten Schichten 11a vorzunehmen,
bzw. eine transparente Deckschicht oberhalb der LEDs aufzutragen. Entsprechend
ergeben sich die vollständig
bzw. teilweise eingebetteten Varianten 22b bzw. 22c.
Es
wurde oben beschrieben, dass die erfindungsgemäße Fläche auch als 3D-Objekt ausgestaltet
sein kann, beispielsweise als Würfel
oder gebogene Fläche.
Eine besondere Wirkung ist auch dadurch zu erzielen, dass eine Vielzahl
von Flächen
in unterschiedlichen Ebenen angeordnet werden. Dies kann beispielsweise
dadurch geschehen, dass viele Flächen
mit oder ohne Zwischenräume
gestapelt sind. Im Falle der einzelnen oder gruppenweisen Ansteuerung
der Leuchtmittel lassen sich dadurch 3D-ähnliche Objekte oder Bewegungseffekte
darstellen. So kann beispielsweise ein Lichtpunkt sich im dreidimensionalen
Raum bewegen oder seine Spur dargestellt werden. Schriftzüge, Motive
und Muster können im
Raum gedreht werden. Die beschriebene 3D-Technik ist dabei besonders
preiswert, da eine Vielzahl identischer oder ähnlicher Module eingesetzt werden
können.
Das zuvor beschriebene Stapeln der Flächen ist lediglich beispielhaft;
vielmehr ist von der Erfindung auch eine beliebige Anordnung der
Flächen
im Raum realisierbar, beispielsweise eine rechtwinklige Anordnung
und oder ein Anordnung bei der sich die Flächen durchdringen, z. B. mit
Kreuzungslinien. Solche „nichtgestapelten" Anordnung benötigt weniger
Flächen
und erlaubt beschränkte
dreidimensionale Effekte.
Als
weitere Ausgestaltung oder unabhängige Erfindung
wird vorgeschlagen, transparente Leiter, beispielsweise aus den
bereits erwähnten
Materialien, beispielsweise ITO, um einen transparenten Träger herum
aufzubringen, um damit Strom zu den Verbrauchern zu leiten. Derartige
transparente Materialien sind beispielsweise Glasstäbe, Glasprofile, Nylonseile,
Glasfaser etc. Dadurch erhält
man einen im wesentlichen transparenten Leiter, der wegen seiner
Rundum-Beschichtung
mit einem leitfähigen
Material einen vergleichsweise geringen Stromwiderstand bildet und
außerdem
als unsichtbarer bzw. unauffälliger
Träger
für Objekte,
beispielsweise elektrische Verbraucher, dienen kann. Die Leitfähigkeit lässt sich
dann erhöhen,
wenn die Querschnittsfläche
des transparenten Trägers
vergrößert ist,
beispielsweise durch Aufrauen, Verzahnen und dergleichen. Derartige
transparente Leiter können
natürlich auch,
sofern sie mit elektrischen Verbrauchern elektrisch verbunden sind,
die erfindungsgemäße Fläche bilden,
d. h. die Fläche
besteht nur aus diesen Leitern und den daran befestigten Verbrauchern,
insbesondere Leuchtmitteln. Weiterhin wird vorgeschlagen, in diese
Leiter Licht einzukoppeln, sodass ein leuchtender Leiter realisierbar
ist. Bekannt sind lediglich Lichtleiter, die nicht Strom leiten.
Dies ermöglicht
neuartige Anwedungsgebiete, beispielsweise als Lautsprecherkabel
oder Lichtleiter, mit einzelnen Leuchtpunkten (LED), die scheinbar
ohne Stromversorgung aus sich heraus selber leuchten.
In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die erfindungsgemäße Fläche in Wände, Böden, Decken
und dergleichen eingearbeitet sind. Beispielsweise können sie
in einen Boden eingeharzt sein, in eine Wand eingeputzt sein oder
an einer Wand befestigt werden und anschließend beflockt werden. Grundsätzlich ergeben sich
dabei die folgenden Möglichkeiten:
Das Medium, mit dem die erfindungsgemäße Fläche bedeckt wird, ist durchsichtig
oder transparent. Dann ist kein Freilegen oder Herausarbeiten der
Leuchtmittel erforderlich. Wenn das Medium, beispielsweise der Putz,
dagegen nur wenig transparent ist, ergeben sich folgende Möglichkeiten:
Nach dem Einputzen werden die Leuchtmittel, beispielsweise LEDs,
einzeln ausgearbeitet und damit freigelegt oder die Leuchtmittel
stehen über
die Fläche
heraus derart, dass sie durch Abziehen der aufgebrachten Schicht
des Mediums, beispielsweise des Putzes, freigelegt werden können.
In
einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuerung
der Leuchtmittel in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur erfolgt. Die Leuchtmittel können beispielsweise
also selber die Temperatur erfassen und entsprechend ihre Farbe ändern (beispielsweise
bei den in einer Flüssigkeit schwebenden
Leuchtmitteln) oder verändern
ihre Farbe in Abhängigkeit
von einem zentralen Thermosensor. Beispielsweise können Schwimmbäder, Aquarien,
Bassins in Abhängigkeit
von der Temperatur in eine entsprechende Farbwirkung gebracht werden.
Die
erfindungsgemäß aufgezählten Möglichkeiten
zur Bildung von Monitoren oder vergleichbaren Informationsanzeigegeräten oder
Systemen zur Aussendung visueller Reize eignen sich wegen der beschriebenen
Ausgestaltungen (Flächigkeit,
geringe Spannungen, Wasserdichtigkeit) insbesondere für Unterwasserfernsehen.
Auch können
derartige Systeme als Leit-, Info-, und Unterhaltungsmittel in Spaßbädern, Unterwassererlebnislandschaften,
Tauchparks, Gewässern
etc. eingesetzt werden.
Bei
der Verwendung der erfindungsgemäßen Fläche als
Monitor und dergleichen bietet sich grundsätzlich die Möglichkeit,
dass jede der Flächen
selber das Display bildet oder Display aus einer Vielzahl von mosaikartig
zusammengesetzten Flächen
besteht, die jeweils für
sich nur einen Teil des Bildschirminhaltes darstellen. Wenn die
Zuordnung des Bildschirmausschnitts zu den einzelnen Flächen variabel,
beispielsweise lediglich softwaretechnisch, erfolgt, ergibt sich
die Möglichkeit
der flexiblen Verwendung der Einzelelemente, so dass die Bildschirmfläche durch
Hinzufügen
und -schalten weiterer Elemente besonders einfach vergrößert werden
kann. Ein einmal angeschaffter Satz von Elementen kann entweder
eine große
Anzahl kleiner Bildschirme, einige große Bildschirme oder einen sehr
großen
Bildschirm bilden.
Des
Weiteren wird vorgeschlagen die erfindungsgemäße Fläche und die damit erzielbaren
Effekte mit konventionellen Reklamen oder Leuchtreklamen zu kombinieren.
Konventionelle Leuchtreklamen sind beispielsweise gebogene Neonröhren, hinterleuchtete
Schilder, etc., die auch auf die übliche Art und Weise animiert
oder bewegt sein können. Solche
Animationen sind beispielsweise das sequentielle Aufleuchten verschiedener
Leuchtstoffröhren, das
Blinken und das Verfahren einer Leuchtreklame oder eines Objekts.
Dadurch wird erreicht, dass beispielsweise eine gleichbleibende
Werbebotschaft besonders preiswert, d.h. konventionell, umgesetzt werden
kann und lediglich für
die erfindungsgemäß erzielbaren
besonderen Leuchteffekte die erfindungsgemäße Fläche benötigt wird. Bei der Verwendung
von beispielsweise den relativ lichtschwachen Leuchtdioden, die
bei Tag oder Sonneneinstrahlung schlecht sichtbar sind, werden diese
dann nämlich erst
bei nachlassender Helligkeit der Umgebung zugeschaltet. Tagsüber entfaltet
dagegen die konventionelle Leuchtreklame ihre Wirkung.
Schließlich kann
die erfindungsgemäße Fläche vorteilhaft
für die
Tageslichtsimulation in Räumen eingesetzt
werden. Tageslichtsimulation wirkt sich dort positiv auf die menschliche
Leistungsfähigkeit aus,
wo Räume
schlecht mit Tageslicht versorgt sind oder Menschen sich entgegen
dem natürlichen Nacht-/Tagrhythmus
verhalten (Schichtarbeit). Die erfindungsgemäße Fläche bietet hier Vorteile, da
sie sehr einfach wegen ihrer geringen Bautiefe großflächig eingesetzt
werden kann. Dieser Effekt ist vorteilhaft, da es der Mensch gewohnt
ist, dass Licht durch große
Fenster in den Raum fällt.
Daher wird großflächiges Licht
als besonders natürlich
empfunden.