DE102004044358A1

DE102004044358A1 - Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light

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Publication number: DE102004044358A1
Application number: DE200410044358
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-16
Also published as: WO2006029595A1; DE112005002925A5

Abstract

Leuchtdiodensystem zur Erzeugung von homogenem Flachlicht mit einem Rahmen 1, einem Platinenstreifen 5 und mit LEDs 4 als Lichtquelle. Die reflektierende Platte 2 ist mit einer Kurve 6 hergestellt.Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light with a frame 1, a board strip 5 and LEDs 4 as a light source. The reflecting plate 2 is made with a curve 6.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Lichttechnik und im besonderen solche Systeme, welche die Kategorie der Flachlichtsysteme betreffen.The The present invention relates to the field of lighting technology and in particular, such systems, which relate to the category of the flat light systems.

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.Out DE 29910 235 U1 known is a light image consisting of an image carrier, a frame and a backlight, wherein on the image carrier translucent recesses are mounted as a base for images different glasses (also made of acrylic) are used and for the light reflection with the back of the frame a white or other reflective colors (also with a reflective metal) is executed.

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.It is also a light-emitting diode lighting for murals, including flat objects known ( DE 29714 705 U1 ), in which the LEDs are installed in the frame. Due to high light energy, the lifetime of the light-emitting diodes (in contrast to other light sources, eg fluorescent tubes), the operating voltage in the low voltage range, etc., this lighting can be used well in this area. The combination with the electronics for certain lighting effects (eg flashing lights, change flashers), with sound module (sound effects) or with conventional lamps can be easily realized any lighting effects.

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.All The aforementioned systems have only inferior effectiveness in one particularly flat backlighting (especially of image transparencies and LCD monitors). Also, the construction of the known system is relatively complicated. There are also restrictions in terms of to observe the lighting effects - so are, for example the light emitting surfaces different irregular zones to recognize.

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.task The invention is a low-cost light-emitting diode system for generating homogeneous flat light by means of light emitting diodes with defined Light exit angle to create, with an absolute minimum at height arrives while still achieving an optimal lighting effect.

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.According to the invention this task is solved by that the Frame with a reflective plate, partially bent is, and a transparent film with grained on both sides surface structure equipped with this film with a curvature covers the frame, and the LEDs at even intervals a board strip mounted at the beginning of the reflective plate is fixed in the frame, so that the Light emitting diodes in exactly horizontal direction.

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.The Curve of the plate lined with a white reflection layer is, starts about in their midst and increases continuously. The Curve shape was determined exactly in a long series of experiments and allows the light to move evenly over the distance to produce the entire Einstrahltiefe into the outer angle and distribute evenly, independently from the respective size of the total area of the Light system.

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.The Number of LEDs depends on the depth of irradiation. Larger distances between the LEDs lead to the dark spots in the illumination area. As part of systematic Experiments with different large areas of light were noted when the length (Einstrahltiefe) of the object is doubled, doubles at the same time the number of LEDs while the specified value of the emission angle of the LEDs at the same time is to halve.

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.The Use a foil that has a certain curvature Covering the frame is as important here as the number of LEDs since it enables the light of the LEDs by means of many matched angle of refraction which are generated by the exact curve of the film, both evenly distributed, as well as simultaneously towards the viewing side.

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.As a result the well-defined curve of the plate together with the transparent films with well-defined curvature, as well a very minimal number of LEDs with a defined one Luminous exit angle, it is possible for the first time, with the use of inventive light-emitting diode system a flat - homogeneous Light generation with particularly high light output or low loss of effect, in almost all size dimensions to extremely cheap To realize costs.

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.to Extension of the spectrum of uses of the light-emitting diode system according to the invention it is appropriate in the frame a folding mechanism to arrange, which the power supply by batteries or renewable energy sources activated. Introduction of this already long known Mechanism in the system in conjunction with the low weight allows it, i.a. to realize novel applications that special for the mobile use are suitable.

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.In addition, according to another Advantageous embodiment of the invention in the frame various additional combinations are arranged - such as different types of motion detectors, Farbwechselprogrammirung etc.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:following Be with reference to the figures embodiments closer to the invention explained. in the single show:

1- die Gesamtansicht des Leuchtdiodensystems; 1 the overall view of the light-emitting diode system;

2 – der Platinenstreifen mit LEDs; 2 - the PCB strip with LEDs;

3 – die reflektierende Platte; 3 The reflective plate;

4 – die Streufolie; 4 - the scattering foil;

5 – die Streufolie, Variante 5 - the scattering foil, variant

6 – das Leuchtdiodensystem mit Aufklapp – Mechanismus. 6 - The light-emitting diode system with folding mechanism.

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.The light-emitting diode system generally consists of a frame 1 on which a reflective plate 2 is housed, and that with a transparent film 3 is covered.

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.The backlight consists of the LEDs 4 with an equal distance on a circuit board strip 5 are mounted. The board strip is placed on the frame at the beginning of the board 2 attached (eg by the folding 10 ). The distance (the entire object 9 measures 85 × 150 mm) in this case is max. 16 mm (measured center to center) with an LED radiation angle of 45 degrees. This is the absolute lower limit in terms of uniform illumination and light emission of the system.

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.The reflecting plate 2 is made partially bent 6 , The height of the frame H is determined here only by the diameter of the LEDs and for larger areas of light in addition by the beam angle of the LEDs. When using the widespread LEDs with standard diameter 5 mm and a light beam angle of 35 degrees, the total height of the system is not more than 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.Should the length L of the object 9 Doubling the height of the frame is due to the scalloped part 6 the plate 2 By a factor of 1.4 larger - ie each further doubling of the length (the width is in principle endless) brings an increase in the height of the frame by a factor of 1.4 with it. This ratio was determined by several experiments.

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.The foil 3 is with the help of double-sided adhesive strips 7 with the curvature 8th mounted on the frame. The peak K of the curvature is 2 - 3 mm. This allows the "right" even distribution of light, increasing the length of the object 9 Here, too, the above rule applies - every doubling of the length brings an increase of the peak K by a factor of 1.4 and thus at the same time a change in the curvature of the film with it, which causes the highest possible light efficiency.

Das zu hinterleuchtende Objekt 9 (z.B. ein transparentes Bildmotiv) kann ohne Zwischenraum unmittelbar über der Folie 3 angebracht werden.The object to be backlit 9 (For example, a transparent image) can directly over the film without space 3 be attached.

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).In a further modification of the light-emitting diode system ( 5 ) is the frame 1 with the unfolding mechanism 10 fitted. This allows an automatic backlighting of the object 9 at the opening of the lid 11 to effect. The use of this mechanism in the backlighting of flat information carriers brings, due to the unexpected light effect, a particularly positive surprise for the addressees (in particular, if the system is designed as eg a postcard, advertising folding card, invitation card or art card).

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.A additional positive surprise represents the possibility , the mobile flat - light objects with an integrated plug socket for the Connection of a Plug-in power supply, which optionally also has a long-term, maintenance-free continuous operation of the designed light objects allows.

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.For the control is an electronic scheme 12 intended. Additional schemes can also be combined with this scheme - such as motion detectors, color change programs, miniature kinetic effect drive systems, etc. For enhancing effects, UV light emitting LEDs can also be combined with various UV active films, plastics, daytime inks, and in place a transparent picture motif for the object 9 to be used.

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.The proposed construction is particularly easy and can be due to its flatness and relatively uncomplicated place in modern technical objects, which today is considered to be very important in a progressive minimization and mobility of the technique. The height or flatness of the new construction corresponds essentially only to the diameter of the LEDs zuzuglich few mm for the film 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.Below is briefly on the Funktionswei se of the light-emitting diode system will be received. The light emanating from the LEDs succeeded through the foil 3 through to the backlit object 9 .. thanks to the white reflective plate 2 with the bent part 6 and the transparent film 3 the light is evenly applied to the object 9 distributed.

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.The The proposed system can essentially take the form of a blister (Deep-drawn part) or injection-molded part which are mounted on a stable support or in an EVA sandwich panel is integrated.

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.The Current leading Parts of the system can embedded in Giezharz and in addition air - and waterproof are sealed; this is done by the light-emitting side a glass or transparent plastic disc accomplished.

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.By the use of special UV light emitting diodes, can the light-emitting diode system assume the function of a lamp, which conventional UV lamps Can replace (black light bulbs), resulting in an effective lighting up of images and fonts UV-active materials is achieved.

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.The proposed system can also be provided with a picture frame two electricity conducting hitches are made to hook in the two power wires, which lead to a busbar, which as a source for feeding low-voltage current and equilateral as a suspension device serves.

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.thanks their special qualities in terms of flatness, mobility and very low production costs, the invention can in many various applications are used - e.g. to Atraktivitätssteigerung of products such as photo frames, Cups, calendars, bags, furniture, Sports equipment, Accessories, among others, including the use of translucent lenticular lenses (3D images) can be used.

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.The Use of the invention described above allows a Extension of possibilities for generating homogeneous flat light in lighting technology and allowed it, with a particularly low construction in the production to get along with homogeneous flat light.

Claims

Leuchdiodensystem for the production of homogeneous flat light, with - a frame 1 with soil; - a light source 4 (LEDs); - an electronic scheme 12 , characterized in that it is provided with a reflecting plate 2 partially bent 6 is, a transparent film 3 with grained surface structure and a board strip 5 for LEDs 4 with a defined beam angle, with the LEDs mounted on this board strip at an equal distance, and the film 3 with a curvature 8th the frame 1 covering, taking the curve of the plate 2 begins in their midst and continuously increases and every doubling of the length of the object 9 the increase in the height H of the frame and the highlight 8th the foil 3 by a factor of 1.4.

A light emitting diode system for producing a homogeneous flat light according to claim 1, characterized in that the frame has an unfolding mechanism 10 spends, which with the cover 11 connected, and that with the electronic scheme 12 is connected, wherein the electronic scheme is equipped with a socket and at the same time can contain batteries.

Light-emitting diode system for producing homogeneous flat light, still claim 1, characterized in that for the attachment of the film 3 on the frame the double-sided adhesive strips 7 are provided.

Leuchdiodensystem for generating homogeneous flat light according to claims 1, 2, 3, characterized in that in the electronic scheme 12 various modules such as motion detectors, sound modules, solar modules and similar modules can be integrated, which are operated by batteries or by connecting a power supply.

Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light according to claim 1, characterized in that it is for the backlighting of new technology and new electronic information systems (LCD displays and monitors) is used.

Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light according to claim 1, characterized in that it is suitable for decorative lighting in Architectural area is used in particular floors, walls and exterior facades.

Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light according to claim 1, characterized in that it as a backlit System for different information carriers in sign form like house number - and Door signs, Safety signs, shop signs, advertising signs, etc. used can be.

Light-emitting diode system for generating homogeneous flat light according to claim 1 and also 2-5 characterized in that it as a novel mobile information carrier in the form of art and advertising postcards, Brochures and others serves.

Leuchdiodensystem for the production of homogeneous flat light Claim 1, characterized in that it is provided by means of UV light emitting diodes provides an activating support to UV active films, plastics, Fluorescent daylight for effective lighting.