DE102006031345A1

DE102006031345A1 - Formflexibles Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE102006031345A1
Application number: DE102006031345A
Authority: DE
Inventors: Florian Wildner
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-10
Also published as: WO2008003289A2; EP2041483B1; CN101535710A; US20130135855A1; TW200811398A; CN101535710B; EP2041483A2; US8360608B2; WO2008003289A3; US20120182755A1; US8974084B2

Abstract

Offenbart ist ein formflexibles Beleuchtungssystem mit zumindest einer Leuchtdiode, die auf einem flexiblen Trägermaterial angeordnet ist, wobei eine Optik vorgesehen ist, die eine gleichmäßige, gerichtete und/oder entblendete Lichtabstrahlung ermöglicht.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein formflexibles Beleuchtungssystem mit zumindest einer Leuchtdiode, die auf einem flexiblen Trägermaterial angeordnet ist.
Stand der Technik
Ein derartiges Beleuchtungssystem wird beispielsweise auf der Internetdomain www.ikugmbh.de unter der Produktbezeichnung „Lichtschlauch Flat" beschrieben. Bei diesen herkömmlichen Beleuchtungssystemen ist eine Vielzahl von Leuchtdioden hintereinander in einem flexiblen Kunststoffschlauch mit etwa rechteckigem Querschnitt angeordnet. Nachteilig bei derartigen Lichtschläuchen ist, dass die Lichtwirkung, die mit ihnen erzielt werden kann, auf eine punktförmige Abstrahlung der Leuchtdioden eingeschränkt ist, so dass die Leuchtdioden als einzelne Lichtpunkte erkennbar sind und es zu einer ungewünschten Blendwirkung kommen kann.
Zur Verbesserung der Leuchtwirkung ist auf der Internetdomain www.tridonicatco.com unter der Produktbezeichnung „LED Z200" ein Beleuchtungssystem beschrieben, bei dem die LED-Module in einem etwa U-förmigen Montageprofil aus einer Aluminiumlegierung angeordnet sind, auf das über eine Clipverbindung eine schienenförmige Abdeckung mit Optik aufschiebbar ist, die das punktförmige Licht der Leuchtdioden streut. Diese Beleuchtungssysteme sind jedoch aufgrund des starren Montageprofils nicht für flexible Anwendungen geeignet, so dass derartige Beleuchtungssysteme nur eingeschränkt an unterschiedliche Leucht- und Beleuchtungsaufgaben anpassbar sind.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem zu schaffen, das gegenüber herkömmlichen Lösungen eine blendfreie Beleuchtung bei flexibler Bauweise und kompakten Abmessungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein formflexibles Beleuchtungssystem mit zumindest einer Leuchtdiode, die auf einem flexiblen Trägermaterial angeordnet ist, wobei eine Optik vorgesehen ist, die eine gleichmäßige, gerichtete und/oder entblendete Lichtabstrahlung ermöglicht. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ist gegenüber dem Stand der Technik formflexibel, d.h. biegbar und gibt aufgrund der Optik gerichtetes Licht ohne Blendwirkung ab, wobei gleichzeitig einzelne Lichtpunkte im Wesentlichen nicht erkennbar sind, so dass sich das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem durch eine hohe Integration der Leuchtdioden und Variabilität der Beleuchtungsmöglichkeiten auszeichnet. Mit anderen Worten – es erfolgt eine Umwandlung der einzelnen Leuchtdioden-Lichtpunkte in eine blendfreie Lichtlinie bzw. Lichtfläche. Dadurch entstehen neuartige Leuchten, die sowohl zum Anzeigen, beispielsweise von Informationen auf Bildschirmen, Verkehrsschildern, Werbeflächen, oder Markieren (Hinterleuchten), als auch zum Beleuchten geeignet sind. Aufgrund der geringen Dimensionen ist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem weiterhin als Einbaulicht prädestiniert. Durch die Flexibilität ist ein Einsatz an gekrümmten Flächen bzw. eine Verformung des Beleuchtungssystems im freien Raum durch die Anbringung geeigneter Vorrichtungen bzw. Kinematiken (Stäbe, Seile, Pneus etc.) möglich.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Optik als separates Bauteil ausgebildet ist. Aufgrund der auswechselbaren Optiken kann das Beleuchtungssystem durch Austausch der Optiken variabel an unterschiedliche Leucht- und Beleuchtungsaufgaben angepasst werden.
Es sind mehrere bevorzugte Ausgestaltungen der Optik möglich, die vorteilhafterweise untereinander kombiniert werden können. Beispielsweise erfolgt die Lichtbündelung, Lichtlenkung und Lichtvergleichmäßigung durch eine Linse und/oder ein optisch wirkendes Medium (Folie, Glas, Fluid etc.), das mit oder ohne Abstand vor der Leuchtdiode montiert ist. So kann die Optik beispielsweise durch eine Linsenoptik, insbesondere durch Fresnellinsen ausgebildet sein. Dabei kann die Linsenoptik aus einem starren Material, wie beispielsweise Glas gefertigt sein, es sind jedoch auch Ausführungsbeispiele von Vorteil, bei denen die Optik durch eine nano- bzw. mikrostrukturierte Folie oder durch Makrostrukturen, wie beispielsweise Ausbuchtungen, Wellen oder Noppen, in der Folie gebildet ist. Insbesondere hat die Folienvariante den Vorteil, dass dadurch die Baugröße des Beleuchtungssystems besonders gering gehalten werden kann, wobei gleichzeitig eine große Flexibilität erreicht wird. Starre Bauelemente (LED, Linse etc.) können durch eine geeignete konstruktive Gestaltung und Anbindung in eine quasiflexible Anordnung („Kettenlinie") gebracht werden.
Es kann jedoch auch ein Fluid zum Einsatz kommen, wodurch aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes zwischen Luft und Fluid eine gleichmäßige, gerichtete und entblendete Lichtwirkung erzielt wird. Die Verwendung von Fluiden ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine große Flexibilität erzielt werden soll.
Aber auch die Verwendung von starren Materialien kann vorteilhaft sein. Insbesondere bei Ausbildung der Optik als Linsensystem sind Glaslinsen oder Linsen aus ähnlichen Materialien aufgrund ihrer einfachen Herstellbarkeit von Vorteil. Die Flexibilität wird in diesem Fall dadurch bereitgestellt, dass die starre Optik aus mehreren Einzelteilen besteht, deren Position aber bezüglich der Leuchtdioden unverändert ist.
Weiterhin können bevorzugte Ausführungsbeispiele des Beleuchtungssystems eine Halterung für die Optik und/oder zumindest eine Leuchtenhülle, insbesondere einen Schlauch, eine (Tiefzieh-)Folie oder ein Formteil aufweisen, wobei die Halterung und die Hülle so ausgebildet sind, dass sie einer Verformung des Beleuchtungssystems nicht hinderlich entgegenstehen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Halterung zumindest zwei, vorzugsweise diametral zueinander angeordnete Stützelemente auf und ist über diese auf dem Trägermaterial abgestützt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Optik derart angebracht ist, dass ihre Position bezüglich der Leuchtdiode während einer Verformung des Beleuchtungssystems im Wesentlichen unverändert bleibt.
Vorzugsweise verwendet das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem flachbauende Leuchtdioden, insbesondere vom Typ DRAGON^®, TOPLED^®, PointLED^® und/oder SIDELED^®, die für die bevorzugte Flachheit des Beleuchtungssystems sorgen. Dabei ist allgemein von Vorteil, wenn die Leuchtdioden farbig und/oder farbveränderlich ausgebildet sind. Des Weiteren kann das Beleuchtungssystem mit einer Kombination unterschiedlicher Leuchtdioden bestückt werden.
Als Trägermaterial findet bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Folienleiter und/oder eine Flexplatine Verwendung, so dass ein flexibles Beleuchtungssystem mit äußerst geringer Bauhöhe erreicht wird. Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Leuchtdioden direkt – also ohne Gehäuse – auf dem Trägermaterial aufzubringen (COF – Chip an Flexboard). Eine weitere Baugrößenminimierung erreicht man, wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, durch die Verwendung von höhenoptimierten Bauelementen, vor allem höhenminimierte Widerstände und/oder Treiber, insbesondere Folienwiderstände, Hybridwiderstände oder dergleichen.
Zur Verbesserung der Wärmeabführung von den Leuchtdioden ist vorzugsweise zumindest ein dünnes Kühlelement, insbesondere ein Kühlblech, mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen. Des Weiteren kann die Wärmeabführung durch eine Füllung der Leuchtenhülle bzw. des Formteils mit einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (Metall, gefüllter Kunststoff, Keramikplättchen etc.) verbessert werden. Bei höherer Leistungsdichte der Leuchtdioden erfolgt die Wärmeleitung vom integrierten Kühlblech vorzugsweise direkt auf einen externen Kühlkörper, also ohne isolierendes Kunststoffleuchtengehäuse. Dabei kann der externe, beispielsweise starre Kühlkörper auch nur partiell ausgeformt und magnetisch auf dem Kühlblech befestigt sein. Insbesondere kann der Kühlkörper als flexibles Wellblech ausgeformt und direkt mit dem Blech verbunden sein, so dass eine Funktionsvereinigung von Halten und Kühlen durch das Kühlblech erreicht wird. Aufgrund des derart optimierten Thermomanagements kann die Lichtleistungen des Beleuchtungssystems bei verringertem Bauraum weiter verbessert werden.
Aufgrund der flachen und flexiblen Ausführung kann das Beleuchtungssystem als flexibles, flaches Lichtband ausgebildet sein. Hierzu wird es besonders bevorzugt, wenn ein Leuchtengehäuse als die Leuchtdioden aufnehmende Hohlprofilschiene mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, in der die Leuchtdioden benachbart angeordnet sind und eine gemeinsame Leuchtfläche ausbilden. Eine derartige Schiene kann beispielsweise als Strangpressprofil aus einem Kunststoff, beispielsweise aus PMMA, fertigungstechnisch vorteilhaft hergestellt sein. Das Lichtband ist vorzugsweise je nach Anwendungsfall in Teilungen (gemäß der elektrischen Schaltungsgruppierung) ablängbar.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Hohlprofilschiene einen Innenraum zur Aufnahme der Leuchtdioden, der stirnseitig von einem Endstück oder einem elektrischen Stecksystem (Stecker oder Buchse) verschlossen ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn diese in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass zumindest eine Seitenfläche im an der Hohlprofilschiene montierten Zustand mit zumindest einer Seitenfläche der Hohlprofilschiene bündig verläuft.
Zur Befestigung des Beleuchtungssystems, beispielsweise an einer Decke, dem Boden, der Wand oder einem Möbelstück, ist die Hohlprofilschiene bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel formschlüssig in ein Montageprofil einschiebbar. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Hohlprofilschiene zumindest einen Vorsprung aufweist, der in zumindest eine Führungsnut des Montageprofils eingreift, oder zumindest eine Führungsnut aufweist, in die zumindest ein Vorsprung des Montageprofils eingreift.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Kühlblech oder die Befestigungsfläche zur Befestigung des Beleuchtungssystems magnetisch ausgebildet.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weisen die Seitenwandungen des Montageprofils zumindest eine Nut auf, in die ein etwa U-förmig ausgebildeter ortsfest anordbarer Halter zur Befestigung des Beleuchtungssystems formschlüssig eingreift.
Aufgrund der flachen und flexiblen Ausführung kann das Beleuchtungssystem weiterhin als eine flexible, pixelartige Flachlampe mit einer Vielzahl von Leuchtdioden ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Flachlampe als Display, insbesondere für bewegte Bilder, ausgeführt sein. Eine derartige Flachlampe bzw. ein derartiges Flachdisplay ist zur Aufbringung an gekrümmte Flächen mit, auch mehreren, parallelen Krümmungsachsen mit verschiedenen, auch negativen, Biegeradien geeignet.
Die Flachlampe lässt sich in einzelne Rechtecke zerschneiden und kann über ein Verbindungselement (-kreuz) weiter elektrisch verschaltet werden. Die Fertigung des Beleuchtungssystems ist fertigungstechnisch einfach zu automatisieren und Großserientauglich, beispielsweise zur Herstellung von Lichttapeten, Werbeflächen und Großflächendisplays.
Durch eine Variation der Krümmung ist das Beleuchtungssystem frei fokussierbar. Weiterhin sind die unterschiedlichsten Ausstrahlwinkel realisierbar.
Die Leuchtdioden sind gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einzeln über eine Ansteuervorrichtung, insbesondere über einen Bus, ansteuerbar, so dass unterschiedliche Lichteffekte, beispielsweise Lichtfarben, Akzente oder Lichtdynamiken und optische Darstellungen realisierbar sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen formflexiblen Beleuchtungssystems gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
2 eine schematische Darstellung des Beleuchtungssystems aus 1 ohne Hohlprofilschiene;
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen formflexiblen Beleuchtungssystems mit Flexplatine und einem Gehäuse aus tiefgezogenen, laminierten Folien;
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen formflexiblen Beleuchtungssystems in COF-Technik;
5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen formflexiblen Beleuchtungssystems mit Fresnellinse;
6 eine Detaildarstellung der Lichtschiene aus 5 ohne Stecksystem;
7 ein Beleuchtungssystem im in ein Montageprofil eingeschobenen Zustand;
8 ein Beleuchtungssystem bei dem die Hohlprofilschiene zur Befestigung des Beleuchtungssystems direkt in einer Halteklammer befetsigt ist;
9 ein Beleuchtungssystem mit seitlich, in Richtung einer Schmalseite des Beleuchtungssystems, ausstrahlenden Leuchtdioden;
10 das Beleuchtungssystem aus 9 im in ein Montageprofil eingeschobenen Zustand und
11 ein als eine flexible, pixelartige Flachlampe mit einer Vielzahl von Leuchtdioden ausgebildetes Beleuchtungssystem.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen formflexiblen Beleuchtungssystems 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, mit einer Vielzahl von Leuchtdioden 2 vom Typ TOPLED^®, die hintereinander auf einem flexiblen Trägermaterial 4 angeordnet sind, wobei eine Optik 6 vorgesehen ist, die eine gleichmäßige, gerichtete und/oder entblendete Lichtabstrahlung ermöglicht. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 1 ist formflexibel ausgebildet und gibt Licht gerichtet, aber ohne Blendwirkung ab, wobei gleichzeitig die einzelnen Lichtpunkte der Leuchtdioden 2 im Wesentlichen nicht erkennbar sind, so dass sich das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 1 durch eine hohe Integration der Leuchtdioden 2 und Variabilität der Beleuchtungsmöglichkeiten auszeichnet. Dadurch entstehen neuartige Leuchten, die sowohl zum Anzeigen (z.B. von Informationen auf Bildschirmen, Verkehrsschildern, Werbeflächen etc.), Markieren (Hinterleuchten) als auch zum Beleuchten geeignet sind. Aufgrund der geringen Dimensionen ist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 1 weiterhin als Einbaulicht prädestiniert. Durch die Flexibilität kann das Beleuchtungssystem 1 auch an gekrümmten Flächen eingesetzt werden. Des Weiteren kann die Verformung auch im freien Raum durch die Anbringung geeigneter, nicht dargestellter Vorrichtungen bzw. Kinematiken (Stäbe, Seile, Pneus etc.) erfolgen. Aufgrund der flachen und flexiblen Ausführung kann das Beleuchtungssystem 1 gemäß 1 als flexibles, flaches Lichtband 8 (Lichtschiene) ausgebildet sein. Hierzu ist das Leuchtengehäuse als die Leuchtdioden 2 aufnehmende, flexible Hohlprofilschiene 10 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet, in der die Leuchtdioden 2 benachbart angeordnet sind und eine gemeinsame Leuchtfläche 12 ausbilden. Dabei ist allgemein von Vorteil, wenn die Leuchtdioden 2 farbig und/oder farbveränderlich ausgebildet sind. Des Weiteren kann das Beleuchtungssystem 1 mit einer Kombination unterschiedlicher Leuchtdioden 2 bestückt werden. Eine derartige Lichtschiene 8 kann beispielsweise als Strangpressprofil aus einem flexiblen Kunststoff, beispielsweise aus PMMA, fertigungstechnisch vorteilhaft hergestellt sein. Die Lichtschiene 8 ist je nach Anwendungsfall in Teilungen (gemäß der elektrischen Schaltungsgruppierung) ablängbar. Zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1, beispielsweise an einer Decke, dem Boden, der Wand oder einem Möbelstück, ist die Hohlprofilschiene 10 formschlüssig in ein Montageprofil oder einen anderen Halter (nicht dargestellt) einschiebbar, wobei Vorsprünge des Montageprofils oder Halters in zwei an Seitenflächen 14, 16 ausgebildete Führungsnuten 18, 20 der Hohlprofilschiene 10 eingreifen. Als Trägermaterial 4 für die Leuchtdioden 2 findet bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine mit Leiterbahnen 22 versehene Flexplatine Verwendung, so dass ein flexibles Beleuchtungssystem 1 mit einer äußerst geringen Bauhöhe von etwa 6 mm erreicht wird. Zur Verbesserung der Wärmeabführung von den Leuchtdioden 2 sind zwei dünne Kühlbleche 24 mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf der Unterseite der Flexplatine 4 vorgesehen. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel erfolgt die Befestigung auf magnetisierbaren Flächen durch als Magneten ausgebildete Kühlbleche 24 oder einem magnetischen Untergrund. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Hohlprofilschiene 10 einen Innenraum 26 zur Aufnahme der Leuchtdioden 2, der beidseitig von einem Endstück 28 und/oder einem elektrischen Steckkontakt 30, 32 (Stecker 30 oder Buchse 32) verschließbar ist. Über die Steckkontakte 30, 32 kann das Beleuchtungssystem 1 auf einfache Weise zu einer Lichtschiene beliebiger Länge erweitert werden. Dabei sind das Endstück 28 oder die Steckkontakte 30, 32 in einer solchen Weise ausgebildet, dass deren Seitenflächen im an der Hohlprofilschiene 10 montierten Zustand mit dessen Seitenflächen bündig verlaufen. Das Endstück 28 und/oder die Steckkontakte 30, 32 sind stirnseitig in die Schiene 8 eingeschoben und beispielsweise durch eine nicht dargestellte Rastverbindung in dieser lösbar gehalten.
Gemäß 2, die eine Einzeldarstellung des Beleuchtungssystems 1 aus 1 ohne Hohlprofilschiene 10 zeigt, ist die Optik 6 bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine auf die Leuchtdioden 2 aufgesetzte starre Linsenoptik 34 aus Glas oder Kunststoff ausgebildet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Linsenoptik 34 als separates Bauteil ausgebildet ist, so dass das Beleuchtungssystem 1 durch Austausch der Optiken 34 variabel an unterschiedliche Leucht- und Beleuchtungsaufgaben angepasst werden kann. Die Flexibilität wird in diesem Fall dadurch bereitgestellt, dass die starre Optik 6 aus mehreren Einzelteilen besteht, deren Position aber bezüglich der Leuchtdioden 2 während einer Verformung des Beleuchtungssystems 1 im Wesentlichen unverändert ist. Hierzu sind die Linsen 32 mit einer Halterung 36 die zwei diametral zueinander angeordneten Stützelementen 38, 40 aufweist, auf der Flexplatine 4 abgestützt und über eine diese formschlüssig umgreifende Leuchtenhülle 42 aus aufeinander laminierten, gesiegelten Folien 44, 46 auf der Leuchtdiode 2 fixiert, wobei die Halterung 36 und die Leuchtenhülle 42 so ausgebildet sind, dass sie einer Verformung des Beleuchtungssystems 1 nicht hinderlich entgegenstehen. Durch eine Variation der Krümmung ist das Beleuchtungssystem 1 frei ausricht- und fokussierbar. Zusätzlich oder anstelle der Linsen 32 kann ein optisch wirksames Fluid zum Einsatz kommen, wodurch aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes zwischen Luft und Fluid eine gleichmäßige, gerichtete und entblendete Lichtwirkung erzielt wird. Die Verwendung von Fluiden ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine große Flexibilität erzielt werden soll. Durch die Hohlprofilschiene 10 (siehe 1) und die Leuchtenhülle 42 sind die Leuchtdioden 2 und andere elektronische Bauteile vor Umwelteinflüssen (Wasser, Staub, Strahlung, Chemiekalien, teilweise auch äußeren Krafteinwirkungen) geschützt (Schutzklasse IP65). Dabei sind die Kühlbleche 24 ebenfalls in der Leuchtenhülle 42 fixiert. Das Stecksystem 30, 32 (siehe 1) erfüllt vorzugsweise ebenfalls die Schutzklasse IP65.
Wie 3 zu entnehmen ist, die eine weiter höhenoptimierte Ausführung einer Lichtschiene 8 zeigt (Bauhöhe ca. 3 mm), finden bei dieser Variante höhenminimierte Leuchtdioden 2 vom Typ POINTLED^® Verwendung, die auf einer Flexplatine 4 angeordnet und in ein Gehäuse 48 aus tiefgezogenen, laminierten Folien eingebettet sind. Diese Lösung zeichnet sich insbesondere durch eine als Mikro- und/oder Makrostruktur in das Foliegehäuse 48 integrierte Optik 6 aus, so dass auf weitere Linsensysteme verzichtet werden kann. Eine weitere Baugrößenminimierung wird durch die Verwendung von höhenoptimierten Bauelementen, vor allem höhenminimierten Widerständen und/oder Treibern, insbesondere Folienwiderständen, Hybridwiderständen oder dergleichen erreicht.
Gemäß 4, die ein nochmals baugrößenminimiertes Beleuchtungssystem 1 zeigt (Bauhöhe 1,5 mm), unterscheidet sich dieses von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass die Leuchtdioden 2 bei dieser Variante direkt – also ohne Gehäuse – auf der Flexplatine 4 aufgebracht werden (COF – Chip an Flexboard). Die Chip-On-Flexboard-Technologie ist eine Produktionstechnologie in der Mikroelektronik, bei der ungehäuste Halbleiter, beispielsweise Leuchtdiodenchips, direkt auf die Leiterplatte 4 geklebt und danach mit Mikrodrähten elektrisch kontaktiert werden.
In 5 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Lichtschiene 8 gezeigt, bei der beidseitig in die etwa rechteckige Hohlprofilschiene 10 ein 5-poliges Stecksystem 30, 32 bestehend aus einem Stecker 30 und einer Buchse 32 eingesetzt und mittels Befestigungselementen 50, beispielsweise Nieten, Schrauben oder in Cliptechnik fixiert ist. Die Stecker 30 sind zur Fixierung in der Buchse 32 mit Rastvorsprüngen 52 versehen, die in entsprechende Rastausnehmungen 54 der Buchse 32 einer benachbarten Lichtschiene 8 einsteckbar und fixierbar sind. Dadurch kann je nach Beleuchtungssituation auf einfache Weise ein flexibles Lichtband aus mehreren Lichtschienen 8 aufgebaut werden (Plug&Play).
Gemäß 6, die eine Detaildarstellung der Lichtschiene 8 aus 5 ohne Stecksystem 30, 32 zeigt, unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem in 1 gezeigten im Wesentlichen dadurch, dass die den Leuchtdioden 2 zugeordnete Optik 6 als im Wesentlichen U-förmige, flexible Fresnellinse 56 ausgebildet ist. Diese ist über ihre Schmalseiten auf der Flexplatine 4 abgestützt und in dem Innenraum 26 der Hohlprofilschiene 10 fixiert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist unter der Flexplatine 4 ein Kühlblech 24 mit hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet, um die entstehende Abwärme der Leuchtdioden 2 abzuführen. Aufgrund des derart optimierten Thermomanagements kann die Lichtleistungen des Beleuchtungssystems 1 bei verringertem Bauraum weiter verbessert werden. Zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1, beispielsweise an einer Decke, dem Boden, der Wand oder einem Möbelstück, hat die Hohlprofilschiene 10 an Seitenflächen 58, 60 zwei Vorsprünge 62, 64, die in jeweils eine Führungsnut 66, 68 eines Montageprofils 70 (siehe 7) eingreifen, so dass die Hohlprofilschiene 10 formschlüssig in das Montageprofil 70 einschiebbar ist. Bei einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1 auf magnetisierbaren Flächen ist das Kühlblech 24 oder die Befestigungsfläche magnetisch ausgebildet.
Gemäß 7, die ein Beleuchtungssystem 1 im in das Montageprofil 70 eingeschobenen Zustand zeigt, ist das Montageprofil 70 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und auf seinen Schmalseiten mit jeweils einer Nut 72, 74 versehen, in die ein etwa U-förmig ausgebildeter, ortsfest anordbarer Halter 76 zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1 formschlüssig eingreift. Bei dem dargestellten Beleuchtungssystem 1 ist das Stecksystem mit einem Anschlusskabel 78 versehen.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Hohlprofilschiene 10 zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1, beispielsweise an einer Decke, dem Boden, der Wand oder einem Möbelstück direkt, d.h. ohne Montageprofil 70 in einer mit einem Verschlussbügel 80 versehenen Halteklammer 82 längsverschiebbar und flexibel biegbar fixiert ist. Vorzugsweise finden mehrere beabstandet angeordnete Halteklammern 82 zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1 Verwendung.
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtschiene 8, bei dem seitlich, in Richtung einer Schmalseite 84 des Beleuchtungssystems 1 ausstrahlende Leuchtdioden 2 vom Typ SIDELED^® eingesetzt werden. Derartige Lichtschienen 8 benötigen äußerst wenig Bauraum und sind zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1, beispielsweise an einer Decke, dem Boden, der Wand oder einem Möbelstück, über zwei an Seitenflächen 86, 88 der Hohlprofilschiene 10 vorgesehene Vorsprünge 90, 92, die gemäß 10 in jeweils eine Führungsnut 94, 96 eines Montageprofils 98 eingreifen, formschlüssig in das Montageprofil 98 einschiebbar. Das Montageprofil 98 mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist auf seinen Breitseiten mit jeweils einer Nut 100, 102 versehen, in die ein etwa U-förmig ausgebildeter ortsfest anordbarer Halter 76 zur Befestigung des Beleuchtungssystems 1 formschlüssig eingreift.
Aufgrund der flachen und flexiblen Ausführung kann das Beleuchtungssystem 1 gemäß 11 als eine flexible, pixelartige Flachlampe 104 mit einer Vielzahl von Leuchtdioden 2 ausgebildet sein. Insbesondere kann die Flachlampe 104 als Display, beispielsweise für bewegte Bilder, oder als Flachlampe 104 für eine sphärisch gebogene Leuchte oder einen Dachhimmel in der Fahrzeugtechnik ausgebildet sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leuchtdioden 2 matrixartig auf einem hochflexiblen Folienleiter 106 aufgebracht und mittels Leiterbahnen 108 elektrisch kontaktiert. Die Leuchtdioden 2 sind vorzugsweise einzeln über eine nicht dargestellte Ansteuervorrichtung, insbesondere über einen Bus, ansteuerbar, so dass unterschiedliche Lichteffekte, beispielsweise Lichtfarben, Akzente, Lichtdynamiken oder optische Darstellungen realisierbar sind. Dabei ist allgemein von Vorteil, wenn die Leuchtdioden 2 farbig und/oder farbveränderlich ausgebildet sind. Des Weiteren kann das Beleuchtungssystem 1 mit einer Kombination unterschiedlicher Leuchtdioden 2 bestückt werden. Die Optik 6 ist durch jeweils eine, den Leuchtdioden 2 vorgesetzte starre Linsenoptik 34 aus Glas ausgebildet, die als separates Bauteil ausgebildet ist, so dass das Beleuchtungssystem 1 durch Austausch der Optiken 34 variabel an unterschiedliche Leucht- und Beleuchtungsaufgaben angepasst werden kann. Die Flexibilität wird in diesem Fall dadurch bereitgestellt, dass die Linsen 32 mit einer Halterung 36 aus zwei diametral zueinander angeordneten Stützelementen 38, 40 auf dem Folienleiter 106 abgestützt und über eine diese formschlüssig umgreifende Folie 110 noppenartig auf dem Folienleiter 106 fixiert sind, wobei die Halterung 36 und der Folienleiter 106 so ausgebildet sind, dass sie einer Verformung des Beleuchtungssystems 1 nicht hinderlich entgegenstehen. Durch eine Variation der Krümmung ist das Beleuchtungssystem 1 frei ausricht- und fokussierbar. Durch die Folie 110 und den Folienleiter 106 sind die Leuchtdioden 2 und andere elektronische Bauteile vor Umwelteinflüssen (Wasser, Staub, Strahlung, Chemiekalien, teilweise auch äußeren Krafteinwirkungen) geschützt (Schutzklasse IP65). Eine derartige Flachlampe 104 bzw. ein derartiges Flachdisplay ist zur Aufbringung an gekrümmte Flächen mit, auch mehreren, parallelen Krümmungsachsen mit verschiedenen, auch negativen, Biegeradien geeignet. Die Flachlampe 104 lässt sich in einzelne Rechtecke zerschneiden und kann über nicht dargestellte Verbindungselemente, beispielsweise Verbindungskreuze, weiter elektrisch verschaltet werden. Die Einzellinsen 34 können weiterhin quasielastisch, beispielsweise über einen Steg oder ein Streckgitter, miteinander verbunden sein. Dadurch ist das Linsensystem auch auf einem Leuchtdioden-Array mit unterschiedlichen Leuchtdiodenteilungen anwendbar.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 1 ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr können die Beleuchtungssysteme 1 unterschiedliche Formgebungen aufweisen. Die dargestellten Lichtschienen 8 und Flachlampen 104 sind wir bereits eingangs erläutert aufgrund des formflexiblen, modularen Charakters des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 1 beliebig variier- und kombinierbar.
Offenbart ist ein formflexibles Beleuchtungssystem 1 mit zumindest einer Leuchtdiode 2, die auf einem flexiblen Trägermaterial 4 angeordnet ist, wobei eine Optik 6 vorgesehen ist, die eine gleichmäßige, gerichtete und/oder entblendete Lichtabstrahlung ermöglicht.

Claims

Formflexibles Beleuchtungssystem (1) mit zumindest einer Leuchtdiode (2), die auf einem flexiblen Trägermaterial (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik (6) vorgesehen ist, die eine gleichmäßige, gerichtete und/oder entblendete Lichtabstrahlung ermöglicht.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei die Optik (6) eine Linsenoptik (34), insbesondere eine Fresnellinse (56) ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Optik (6) als separates Bauteil ausgebildet ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) mittels einer nano- und/oder mikrostrukturierten Folie (48) ausgebildet ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) eine Makrostruktur, insbesondere Ausbuchtungen, Wellen, Noppen oder dergleichen aufweist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) ein optisch wirksames Fluid aufweist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) aus starrem Material, insbesondere Glas, gefertigt ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) über eine Halterung (36) derart gehalten ist, dass sie eine Verformung des Beleuchtungssystems (1) nicht behindert.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, wobei die Halterung (36) zumindest zwei, vorzugsweise diametral zueinander angeordnete Stützelemente (38, 40) aufweist und über diese auf dem Trägermaterial (4) abgestützt ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optik (6) derart angebracht ist, dass ihre Position bezüglich der Leuchtdiode (2) während einer Verformung des Beleuchtungssystems (1) im Wesentlichen unverändert bleibt.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (1) flachbauende Leuchtdioden (2), insbesondere vom Typ DRAGON^®, TOPLED^®, PointLED^® und/oder SIDELED^® aufweist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtdioden (2) farbig und/oder farbveränderlich ausgebildet sind.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Trägermaterial (4) eine Flexplatine und/oder ein Folienleiter (106) verwendbar ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtdiode (2) direkt auf dem Trägermaterial (4) aufgebracht ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (1) weitere höhenoptimierte Bauelemente, vor allem höhenminimierte Widerstände und/oder Treiber, insbesondere Folienwiderstände, Hybridwiderstände oder dergleichen aufweist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Wärmeabführung von den Leuchtdioden (2) zumindest ein dünnes Kühlelement (24), insbesondere ein Kühlblech, mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial (4) mit der zumindest einen Leuchtdiode (2) und Optik (6) in mindestens einer flexiblen Leuchtenhülle (42), insbesondere einem Formteil, einem Schlauch, einer Folie oder einer Tiefzieh-Folie, aufgenommen ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermaterial (4) mit der zumindest einen Leuchtdiode (2) und Optik (6) in mindestens einer flexiblen Hohlprofilschiene (10) mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufgenommen ist, in der die Leuchtdioden (2) benachbart angeordnet sind und eine gemeinsame Leuchtfläche (12) ausbilden.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 18, wobei die Hohlprofilschiene (10) aus einem flexiblen Kunststoff, vorzugsweise aus PMMA ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Hohlprofilschiene (10) stirnseitig von einem Endstück (28) und/oder einem elektrischen Stecksystem (30, 32) verschlossen ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 20, wobei das Endstück und/oder das Stecksystem (30, 32) in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass zumindest eine Seitenfläche von diesem im an der Hohlprofilschiene (10) montierten Zustand mit zumindest einer Seitenfläche der Hohlprofilschiene etwa bündig verläuft.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Hohlprofilschiene (10) zur Befestigung des Beleuchtungssystems (1) formschlüssig in ein Montageprofil (70) einschiebbar ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 22, wobei die Hohlprofilschiene (10) zumindest einen Vorsprung (62, 64) aufweist, der in zumindest eine Führungsnut (66, 68) des Montageprofils (70) eingreift, oder zumindest eine Führungsnut aufweist, in die zumindest ein Vorsprung des Montageprofils eingreift.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 23, wobei die Seitenwandungen des Montageprofils (70) jeweils zumindest eine Nut (72, 74) aufweisen, in die ein etwa U-förmig ausgebildeter ortsfest anordbarer Halter (76) formschlüssig eingreift.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Beleuchtungssystem (1) als eine flache, pixelartige Flachlampe (104) mit einer Vielzahl von Leuchtdioden (2) ausgebildet ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach Anspruch 25, wobei die flache, pixelartige Flachlampe (104) ein Display, insbesondere für bewegte Bilder ist.
Formflexibles Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtdioden (2) einzeln über eine Ansteuervorrichtung, insbesondere über einen Bus, ansteuerbar sind.