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Gegenstand
der Erfindung ist eine lichtemittierende Anordnung, geeignet zur
homogenen Emissionslumineszenz elektromagnetischer Strahlung im
Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes, die eine geringe Bauhöhe
aufweist.
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Stand der Technik
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Lichtemittierende
Anordnungen mit LED-Halbleiterchips (light emitting diode, lichtemittierende
Diode) als Lichtquelle verdrängen im Bereich der Funktions-
und Effektbeleuchtung herkömmliche Beleuchtungselemente
auf Basis von Glühbirnen, Halogenglühlampen, Leuchtstofflampen,
Kaltkathodenstrahlern oder Elektrolumineszenzfolien.
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Besondere
Vorteile konventioneller LED-Halbleiterchips sind neben einer hohen
Lebensdauer insbesondere die Abwesenheit von infraroter und ultravioletter
Strahlung sowie die Tatsache, dass bei der Herstellung kein Quecksilber,
wie bei Leuchtstofflampen üblich, verwendet wird. Zudem
sind Lichtquellen mit LED-Halbleiterchips schalt- und modulierbar.
Durch den Einsatz unterschiedlicher Lichtfarben eröffnen
sich neue Anwendungsfelder für ambiente Beleuchtungen,
multiple Lichtarchitekturen und szenographische Lichtgestaltungen.
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Die
geringe Bauform der LED-Halbleiterchips bietet ferner Möglichkeiten
zur Miniaturisierung, die im Vergleich zu herkömmlichen
Lichtquellen für neue, unkonventionelle Designlösungen
zum Setzen von Lichtakzenten in Kombination mit unterschiedlichen
Lichtfarben insbesondere auch bei der Realisierung so genannter
organischer und/oder bionischer Formen zur Entwicklung einer neuen
Design- und Formensprache genutzt werden können.
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Nachteil
ist jedoch, dass LED-Halbleiterchips punktförmige Lichtquellen
sind. Für zahlreiche Anwendungen, insbesondere im Bereich
Möbel, wird dieses punktförmige Licht als besonders
störend empfunden.
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Zur
Reduzierung von Inhomogenitäten bei der Lichtabstrahlung
von Leuchtelementen, welche als punktförmige Lichtquelle
LED-Halbleiterchips enthalten, werden nach dem Stand der Technik
verschiedene Grundprinzipien angewendet.
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Diese
lassen sich wie folgt gliedern:
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1) Verwendung von Streupartikeln
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Die
Schrift
DE 103 11 492 lehrt
den Aufbau einer zuschneidbaren Leuchtschiene mit Leuchtdioden, wobei
die lichtdurchlässige Seite, auch Streuscheibe genannt,
aus mattiertem und/oder transluzentem Kunststoff beschrieben wird.
Die Anordnung der Leuchtdioden ist nicht planparallel zur Streuscheibe.
Zudem ist kein Abstand der LED-Halbleiterchips zueinander definiert.
Aufgrund der gewählten Anordnung ist von einer stark inhomogenen
Leuchtdichteverteilung an der Oberfläche der Streuscheibe
auszugehen.
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Die
Schrift
DE 100 64 716 lehrt
ein Beleuchtungselement für Möbelgriffe, welches
zur Lichthomogenisierung einen Diffusor enthält. Dabei
wird das von der Lichtquelle austretende Licht zumindest teilweise
im Diffusor reflektiert. Um die Streuung des Lichtes zu vergrößern,
kann der Diffusor, welcher ein Kunststoffprofil ist, an einer oder
an beiden Seiten eine reflektierende Oberfläche, beispielsweise
durch Mattierung, aufweisen.
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Insbesondere
bei kleinen Querschnitten der Leuchtprofile, die durch einen sehr
geringen Abstand der Streuscheibe zur LED-Lichtquelle gekennzeichnet
sind, erfolgt durch die Lichthomogenisierung allein über
den Diffusor eine sehr starke Dämpfung, was mit einem Rückgang
an Helligkeit verbunden ist.
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Die
alleinige Verwendung von lichtstreuenden Partikeln zur Erzeugung
von Diffusoren und/oder transluzenten Kunststoffen ist daher wenig
geeignet, eine homogene Lichtabstrahlung mit hoher Leuchtdichte
zu erzeugen.
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2) Verwendung von optischen Strukturen
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Die
Schrift
DE 103 29 938 lehrt,
dass nach der Formgebung auf die Oberfläche von Kunststoffprofilen aus
Polymethyl(meth)acrylat in einem bekannten Prägeverfahren
eine Mikrostrukturierung mit pyramidalen Rillenstrukturen aufgebracht
werden kann, wobei hierdurch eine lichtlenkende und/oder lichtleitende
und/oder lichtbrechende und/oder diffus lichtstreuende Oberfläche
und/oder eine entspiegelte und/oder reflektierende Oberfläche
erhalten wird.
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Hinweise,
wie durch die Strukturierung eine möglichst homogene Abstrahlung
erzielt wird und von welchen systemimmanenten Parametern dies abhängig
ist, werden nicht offenbart. Die
DE
102 14 566 schlägt zur Homogenisierung der Lichtabstrahlung
die Verwendung von Fresnellinsen vor. Nachteil daran ist, dass sich derartige
Linsen nur im Spritzgussverfahren herstellen lassen, und individuell
für jede einzelne LED-Lichtquelle ausgelegt werden müssen.
Die Realisierung kontinuierlicher Strukturen mit unterschiedlichen
geometrischen Verhältnissen, die stark von einer kreisrunden
symmetrischen Struktur abweichen, ist nur schwer oder gar nicht zugängig.
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Die
Schrift
DE 10 2004 012 654 lehrt
optische Strukturen auf der Abschlussscheibe oder als Zwischenschicht
in der Abschlussscheibe. Die optischen Strukturen liegen in Form
von Linsen als Erhebungen und/oder Einsenkungen vor, wobei Zylinderabschnitte
und/oder Kugelabschnitte und/oder Quader und/oder Pyramiden und/oder
unregelmäßige Körper verwendet werden
können. Im Mittelpunkt der Problemlösung stand
hierbei weniger die Homogenisierung als vielmehr das Bestreben trotz
geringfügiger Maßabweichungen und/oder Abweichungen
der optischen Eigenschaften die Verteilung des Lichtbündels
der Leuchte weitgehend nicht zu beeinflussen.
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3) Konstruktive Lösungen
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Die
Schrift
WO 2005/093395 lehrt
die Bereitstellung komplexer Reflektormodule, bestehend aus Streukörpern
mit Rillenstrukturen, bündelnden Spiegeln und Konvexlinsen.
Um einen möglichst perfekt homogenen Lichtaustritt zu erhalten,
müssen die Lichtquellen möglichst nahe aneinander
angeordnet werden, so dass sich die Lichtkegel der einzelnen Lichtquellen
noch hinter der Streuscheibe signifikant überschneiden.
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4) Aufsätze auf LED-Halbleiterchips
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Die
DE 101 02 585 offenbart
eine Beleuchtungseinrichtung, in welcher jede einzelne LED-Lichtquellen mit
einem Aufsatz versehen ist. Dieser Aufsatz weist an der Oberseite
eine totalreflektierende nichttransparente Schicht auf, so dass
die Lichteinkopplung in die Lichtleiterplatte nur über
die Seitenwände des Aufsatzes erfolgen kann. Ähnliche
Lösungsansätze mit individuellen und ggf. entsprechend
strukturierten Aufsätzen werden auch in den Schriften
DE 10 2005 014 584 und
DE 10 2004 042 561 beschrieben.
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Nachteil
dieser Lösungen ist, dass entsprechende Aufsätze
zu einer Kapselung der LED-Lichtquellen führen, wodurch
ein Wärmestau hervorgerufen wird, der sich sowohl negativ
auf die Lebensdauer der LED-Halbleiterchips als auch auf die optischen
Eigenschaften der verwendeten Kunststoffe, die zur Herstellung der
Aufsätze verwendet wurden, auswirkt.
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Zusammenfassend
kann, unter Anwendung der einzelnen Grundprinzipien, welche nach
dem Stand der Technik bekannt sind, heute noch keine Lösung
für eine größtmögliche Homogenisierung
der Emissionslumineszenz für Bauteile mit einer geringen
Bauhöhe, beispielsweise einer Bauhöhe von 5 – 11
mm, bei einem gleichzeitig minimierten Einsatz punktförmiger
Lichtquellen, beispielsweise auf Basis von LED-Halbleiterchips, bereitgestellt
werden.
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Häufig
werden zwar die Grundprinzipien beschrieben; in der Anwendung werden
aber oft die dimensionalen Verhältnisse sowohl von Größe
der Lichtpunkte zum Abstand der einzelnen Lichtpunkte zueinander als
auch der Abstand der einzelnen Lichtpunkte zum Abstand der Abschlussseite
auf der Lichtaustrittsseite der Beleuchtungseinrichtung entweder übersehen
oder vollkommen ausgeblendet.
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Aufgabenstellung
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Demzufolge
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine lichtemittierende
Anordnung, geeignet zur homogenen Emissionslumineszenz elektromagnetischer
Strahlung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes,
für Bauteile mit geringer Bauhöhe bei einem gleichzeitig
minimierten Einsatz von punktförmigen Lichtquellen bereitzustellen.
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Überraschenderweise
gelingt die Lösung dieser Aufgabe, indem eine lichtemittierende
Anordnung mit homogener Emissionslumineszenz,
bestehend aus
- (1) mindestens einer Reihenanordnung von äquidistant
beabstandeten punktförmigen Lichtquellen
und
- (2) einer Streuscheibe
bereitgestellt wird,
wobei
die Streuscheibe einen mehrlagigen Aufbau aufweist.
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Erfindungsgemäß wird
durch den schichtförmigen Aufbau der Streuscheibe, ausgehend
von der der punktförmigen Lichtquelle zugewandten Seite,
gegliedert in mindestens zwei funktionale Lagen, die homogene Lichtverteilung
gewährleistet.
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Die
lichtemittierende Anordnung wird bevorzugt in ein Formteil, das
bevorzugt mindestens anteilig aus Polymermaterial besteht, geeignet
zur Aufnahme der punktförmigen Lichtquellen und der Streuscheibe,
eingebaut.
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Erfindungsgemäß weist
die erste Lage der Streuscheibe, welche den punktförmigen
Lichtquellen zugewandt ist, mindestens eine Schicht, bestehend aus
würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen
auf, wodurch eine gerichtete Spiegelung realisiert wird.
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Erfindungsgemäß besteht
die zweite Lage, die an die erste Lage auf der der Lichtquelle abgewandten Seite
angrenzt, aus einem Lichtverteilkörper, welcher einen Schichtaufbau
aufweist.
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Dieser
enthält in mindestens einer Schicht Streupartikel und eine
Koordinationsverbindung aus mindestens einem Polyol und mindestens
einer Metallsalzverbindung zur diffusen Lichtabstrahlung.
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Zur
Erzielung der homogenen Emissionslumineszenz trägt wesentlich
der schichtförmige Aufbau der Streuscheibe, welcher in
funktionale Lagen gegliedert ist, bei.
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Wie
zahlreiche Versuche zeigten, gewährleistet nur der so beschriebene
Aufbau, der ein optimales synergistisches Zusammenwirken aus der
Symbiose von gerichteter Spiegelung und diffuser Streuung in der
so beschriebenen Abfolge darstellt, die Bereitstellung eines lichtemittierenden
Formteils aus Kunststoff mit größtmöglicher
homogener Emissionslumineszenz für Bauteile mit geringer
Bauhöhe.
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Das
Wirkprinzip der einzelnen funktionalen Lagen und ihr synergistisches
Zusammenwirken lässt sich, ausgehend von der den punktförmigen
Lichtquellen zugewandten Seite der Streuscheibe, der sogenannten Lichteintrittsseite,
wie folgt beschreiben:
Die mindestens eine Schicht, bestehend
aus würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen
der ersten Lage der Streuscheibe ist dabei so angeordnet, dass eine
Lichteintrittsseite und eine Lichtsaustrittsseite vorhanden ist.
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An
der Lichtaustrittsseite sind die würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elemente angeordnet.
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Das
Licht durchdringt die Schicht dabei und trifft auf die würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elemente, die an der Oberfläche der
Schicht angeordnet sind.
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Da
die würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elemente
mit ihren Vertiefungen nicht in Richtung der Lichtquelle, sondern
invers zur Lichtquelle bzw. der Lichtquelle abgewandt angeordnet
sind, wird durch Reflexion das gebündelte und punktförmige
Licht in der Lage aus würfeleckenförmigen Vertiefungen
jeweils in sechs virtuelle und diskrete Lichtpunkte mit nahezu gleicher
Intensität gespiegelt, wobei der ursprüngliche
Lichtpunkt vollständig verschwindet.
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Auf
diese Weise wird in einem ersten Schritt eine punktförmige
Lichtquelle in Abhängigkeit systemimmanenter geometrischer
Faktoren, wie beispielsweise Durchmesser des punkt- und/oder kreisförmigen
Lichtstrahls und Abstand der Lichtquelle zur Unterseite der Streuscheibe,
durch Spiegelung an den Außenflächen der würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elemente in ein Polygon, welches durch sechs
Lichtpunkte definiert wird, übergeführt. Diese
optische Spiegelung und Konvergenz eines Lichtpunktes in sechs virtuelle
Lichtpunkte führt bereits an der Unterseite der Streuscheibe
zu einer Verkürzung des Abstandes von hellen und dunklen
Zonen.
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Hierbei
wurde überraschenderweise gefunden, dass sowohl die Anisotropie
in der Auslegung der würfeleckenförmigen mikrostrukturierten
Elemente mit einem Divergenzkonus > 1° und/oder
mit mindestens einem Diederwinkel ungleich 90° als auch
die zur Lichtquelle abgewandte Anordnung von würfeleckenförmigen Vertiefungen
auf der Innenseite der Streuscheibe dazu führt, dass beim
Strahlendurchgang des von der Lichtquelle emittierten Lichtes durch
die Lage mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten
Elementen keine Totalreflexion wie bei Tripelspiegeln üblich,
sondern die Abbildung und/oder Konversion eines realen Lichtpunktes in
sechs virtuelle Lichtpunkte erfolgt, wobei idealerweise jeder dieser
virtuellen Lichtpunkte ein Sechstel der Lichtintensität
und/oder ein Sechstel der Helligkeit des ursprünglichen
Lichtpunktes aufweist.
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Es
wurde gefunden, dass, den Gesetzen des Strahlensatzes folgend, entsprechend
dem Abstand der ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen von der Oberfläche der Lichtquelle,
unterschiedlich große und nahezu rechteckförmige
Polygone aus sechs virtuellen Lichtpunkten durch Spiegelung entstehen.
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In
Tabelle 1 ist der Sachverhalt anhand verschiedener Abstände
zwischen der punktförmigen Lichtquelle und der Streuscheibe
dargestellt.
| Abstand
der ersten Lage der Streuscheibe zur Oberfläche der punktförmigen
Lichtquellen | 5
mm | 7
mm | 9
mm |
| Länge
des Polygons aus sechs virtuellen Lichtpunkten | 11
mm | 12,5
mm | 17
mm |
| Breite
des Polygons aus sechs virtuellen Lichtpunkten | | | |
| obere
und untere Punktreihe | 8
mm | 10
mm | 11
mm |
| mittlere
Punktreihe | 8,5
mm | 10,5
mm | 12
mm |
| Durchmesser
Lichtpunkt Lichtquelle | 2,5
mm | 2,5
mm | 2,5
mm |
| virtuelle,
gespiegelte Lichtpunkte | 2
mm | 2
mm | 2
mm |
Tabelle
1: Beschreibung des Effektes der Spiegelung eines Lichtpunktes Abhängigkeit
der geometrischen Faktoren des Polygons aus virtuellen Lichtpunkten
vom Abstand der ersten Lage mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen von der punktförmigen Lichtquelle
- Anmerkung: Lage mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen, bestehend aus 3M ScotchliteTM SL 6260 Folie.
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Die
Angaben zur Länge und Breite beziehen sich auf den äußersten
Rand der Lichtpunkte. Es wird auf diese Weise die maximale Fläche
des Polygons, die von den sechs Lichtpunkten begrenzt wird, beschrieben.
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Die
Messergebnisse zeigen, dass mit zunehmendem Abstand der punktförmigen
Lichtquellen zur ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen, sich das Polygon, welches vereinfacht
als Rechteckform beschrieben werden kann, entsprechend dem Strahlensatz
sukzessive weiter aufspannt.
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Dies
hat zur Folge, dass sich der Abstand der virtuellen Lichtpunkte
mit zunehmendem Abstand der ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen zur Oberfläche der punktförmigen
Lichtquellen vergrößert.
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Aufgrund
von Untersuchungen wurde gefunden, dass zur Realisierung eines Leuchtprofils
mit homogener Emissionslumineszenz der Abstand der punktförmigen
Lichtquellen, welche durch einen Durchmesser des Lichtpunktes mit
2,5 mm gekennzeichnet sind, zueinander maximal 15 mm betragen sollte,
wenn die Polygone aus virtuellen Lichtpunkten jeweils mit der längsten
Seite in Richtung der Reihenanordnung von punktförmigen
Lichtquellen angeordnet sind.
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Wird
das Polygon aus virtuellen Lichtpunkten um 90° gedreht
und sind die einzelnen Polygone über ihre schmale Seite
in Richtung Reihenanordnung von punktförmigen Lichtquellen
angeordnet, reduziert sich der maximale Abstand der Lichtquellen
auf 10 mm.
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Ebenfalls
zeigten Versuche, dass bei dem definierten Abstand der LED-Halbleiterchips
zueinander der Abstand der ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen zur Oberfläche der punktförmigen äquidistant
angeordneten Lichtquellen auf der Basis von LED-Halbleiterchips
3 bis 11 mm, idealerweise 5 mm, betragen sollte.
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Für
eine größtmögliche Homogenisierung der
Emissionslumineszenz ist es von entscheidender Bedeutung, dass auch
die virtuellen Lichtpunkte nicht beliebig weit voneinander entfernt
liegen, da sonst eine Homogenisierung nicht mehr gelingt.
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Werden
Lichtquellen mit größeren Durchmessern der Lichtpunkte
und/oder Lichtaustrittsflachen verwendet, können die Dimensionen
bezüglich des Abstandes der Lichtquellen zueinander, und
bezüglich des Abstandes der Oberfläche der Lichtaustrittsflächen
der Lichtquellen zur ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen entsprechend den Gesetzen des Strahlensatzes
angepasst werden.
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Erfindungsgemäß kann
die Unterseite (Lichteintrittsseite) der ersten Lage mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen in Richtung zur Lichtquelle eine dünne
Schicht in einer Schichtdicke von 30 bis 400 μm, idealerweise
von 50 bis 240 μm, mit mikro- und/oder nanoskaligen Streupartikeln
der Konzentration 5 bis 30 Gew.-%, mit einer mittleren Partikelgröße
von 10 nm bis 50 μm, idealerweise 200 nm bis 10 μm
aufweisen, die analog dem Tyndall-Effekt eine leichte seitliche
Abstrahlung an den mikro- und/oder nanoskaligen Streupartikeln bewirken.
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Als
besonders geeignet erscheint hierfür eine Materialzusammensetzung
auf Basis eines transparenten Kunststoffs mit dispergierten vernetzten
Streupartikeln zu sein, welche durch radikalische Polymerisation von
Mischungen von difunktionalen Methacrylaten, wie beispielsweise
Tetra- und/oder Triethylenglycoldimethacrylat, Styrolmonomeren,
wie beispielsweise Styrol und/oder alpha-Methylstyrol, und Acrylnitril
erhalten werden.
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Es
ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich,
eine Variante vorzusehen, bei der zwei Schichten mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen verwendet werden:
- Schicht
1 Schicht mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten
Elementen, so angeordnet, dass das Polygon mit 6 Lichtpunkten mit
der längsten Seite in Richtung der Reihenanordnung der
punktförmigen Lichtquellen orientiert ist.
- Schicht 2 Transparenter Kunststoff mit dispergierten vernetzten
Streupartikeln, welche durch radikalische Polymerisation von Mischungen
von difunktionalen Methacrylaten, wie beispielsweise Tetra- und/oder
Triethylenglycoldimethacrylat, Styrolmonomeren, wie beispielsweise
Styrol und/oder alpha-Methylstyrol, und Acrylnitril erhalten werden
die analog dem Tyndall-Effekt eine leichte seitliche Abstrahlung
an den mikro- und/oder nanoskaligen Streupartikeln bewirken.
Optional
kann eine weitere Schicht als Abstandshalter und/oder Trennschicht
und/oder Zwischenschicht vorgesehen sein.
- Schicht 3 Schicht mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen, so angeordnet, dass das Polygon mit
6 Lichtpunkten mit der kürzesten Seite in Richtung der
Reihenanordnung der punktförmigen Lichtquellen orientiert
ist.
Im Unterschied zur ersten Schicht mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen ist diese um 90° gedreht,
wobei die flächige Lichtverteilung durch eine weitere Multiplikation
der virtuellen Lichtpunkte der ersten Schicht in der dritten Schicht
durch Erzeugung einer 2. Generation von virtuellen Lichtpunkten
erhöht wird.
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Die
zweite Lage der Streuscheibe stellt einen mindestens einschichtigen
Lichtverteilkörper dar, welcher
- (a)
Streupartikel sowie
- (b) Koordinationsverbindungen aus mindestens einem Polyol und
mindestens einer Metallsalzverbindung enthält,
die
zu einer diffusen und damit ungerichteten Streuung der Strahlung
führen.
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Während
durch die zur Lichtquelle inverse Anordnung der würfeleckenförmigen
Elemente eine anisotrope und gebündelte Lichtverteilung,
verbunden mit der Generierung von sechs diskreten und wohldefinierten virtuellen
Lichtpunkten durch Spiegelung, erzielt wird, gelingt es, in der
zweiten Lage der Streuscheibe, diese zu einer geschlossenen Lichtfläche
und/oder zu einem Lichtband zu homogenisieren.
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Dies
wird erreicht durch eine isotrope und diffuse Streuung der Strahlung
der sechs virtuellen Lichtpunkte an Streupartikeln und den Koordinationsverbindungen
aus mindestens einem Polyol und mindestens einer Metallsalzverbindung.
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Der
mindestens einschichtige Lichtverteilkörper besteht aus
einem transparenten Kunststoff, in welchen die Streupartikel und
Koordinationsverbindungen aus mindestens einem Polyol und mindestens
einer Metallsalzverbindung dispergiert vorliegen. Vorzugsweise wird
als transparenter Kunststoff Polymethyl(meth)acrylat, PMMA, und/oder
Copolymerisate mit Methyl(meth)acrylat, welche bei Raumtemperatur
einen Brechungsindex nD = 1,46 – 1,54
aufweisen, verwendet.
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Erfindungsgemäß kann
neben PMMA jeder transparente Kunststoff und/oder eine transparente und/oder
transluzente Mischung von verträglichen und/oder teilverträglichen
Kunststoffen verwendet werden.
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Hierzu
zählen Polyethylenterephthalat, PET, und/oder Polybutylenterephthalat,
PBT, und/oder Poly(1,4-cyclohexylendimethylenterephthalat), PCT,
und/oder Polyethylennaphthalat, PEN, und/oder thermoplastische Esterelastomere,
TPE-E, und/oder flüssigkristalline Polymere, LCP, und/oder
amorphe Polyamide und/oder teilkristalline Polyamide und/oder thermoplastische
Polyamidelastomere TPE-A, und/oder Poly(meth)acrylimid, PMMI, und/oder
Polycarbonate, PC, und/oder Cycloolefincopolymere, COC, und/oder
Cycloolefinpolymere, COP, und/oder biaxial orientiertes Polypropylen,
BOPP, und/oder Polypropylen, PP, und/oder thermoplastische Elastomere,
TPE, und/oder Polyethersulfon, PES, und/oder Polysulfon, PSU, und/oder
Ethylenvinylalkohol-Copolymer, EVOH, und/oder Ethylen-Methacrylat-Copolymer,
EMA, und/oder Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer, EEA, und/oder Ethylen-Butylacrylat-Copolymer,
EBA, und/oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, EVA, und/oder Poly(4-methyl-1-penten),
TPX, und/oder Ionomere, SURLYNTM, und/oder
Polystyrol, PS, und/oder thermoplastische Elastomere auf Styrolbasis,
TPE-S, und/oder Silikone und/oder Copolymere mit Silikonblöcken,
GENIOMERETM, und/oder Fluorpolymere und/oder
Polyurethane und/oder Polyvinylchlorid, PVC, und/oder Acrylatharze
und/oder Alkydharze und/oder Epoxidharze und/oder Mischungen hiervon.
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Die
hier beschriebene Auswahl an Kunststoffen erhebt nicht den Anspruch
auf Vollständigkeit und stellt keine Limitierung dar.
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Als
Streupartikel werden anorganische Partikel und/oder Partikel aus
vernetztem Kunststoff und/oder Mischungen hiervon verwendet.
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Besonders
bevorzugt sind Streupartikel aus vernetztem Kunststoff, beispielsweise
auf Basis von vernetztem PMMA und/oder vernetztem Polyacrylester
und/oder vernetztem Polybutylmethacrylat und/oder vernetztem Polystyrol
und/oder vernetztem Melaminharz und/oder Mischungen hiervon.
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Überraschenderweise
konnte durch die erfinderische Verwendung von Koordinationsverbindungen aus
mindestens einem Polyol und mindestens einer Metallsalzverbindung
das lichtoptische Verhalten des Lichtverteilkörpers und
damit der Streuscheibe verbessert werden.
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Verbesserungen
wurden einerseits aufgrund einer homogeneren Verteilung der Streupartikel
auf Basis anorganischer Materialien und vernetzter Kunststoffe in
der Polymermatrix und andererseits aufgrund der Erzeugung zusätzlicher
mikro- und nanoskaliger Streuzentren aufgrund unterschiedlicher
Brechungsindizes der insitu erzeugten inter- und/oder intramolekularen
Koordinationsverbindungen unter Beteiligung von Metallsalzverbindungen
als Koordinationszentren und Polyolen als Liganden erzielt.
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Neben
der Vermeidung von Agglomeratbildung konnte durch die Ausbildung
eines niedrigviskosen funktionalen Filmes auf der Oberfläche
der Streupartikel aus anorganischen Materialien und/oder vernetzten und/oder
teilweise vernetzten Kunststoffen
- (a) eine
Schädigung und/oder eine Änderung der Partikeloberfläche
und/oder
- (b) ein thermooxidativer Abbau der vernetzten und/oder teilweise
vernetzten Kunststoffpartikel und/oder
- (c) eine Veränderung der Raumform der meist sphärischen
vernetzen und/oder teilweise vernetzten Kunststoffpartikel,
meist
hervorgerufen durch die bei der Kunststoffverarbeitung auftretenden
Scherkräfte, verhindert werden.
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Die
sehr guten lichtoptischen Eigenschaften zur Homogenisierung der
Emissionslumineszenz im Lichtverteilkörper werden insbesondere
darauf zurückgeführt, dass teilweise die Streupartikel
aus vernetztem Kunststoff und/oder anorganischen Materialien mit
einem funktionalen oberflächenaktiven Film aus einer Koordinationsverbindung,
bestehend aus mindestens einem Polyol und mindestens einer Metallsalzverbindung, überzogen
sind, wobei sich das Streuverhalten über
- (a)
Art und Größe der Polyole und/oder
- (b) Koordinationsverhalten der Metallsalzverbindungen und/oder
- (c) Konzentrationsverhältnis der Polyole zu Metallsalzverbindungen
und/oder
- (d) Konzentrationsverhältnis der Polylole zur Konzentration
der Streupartikel und/oder
Kombinationen hieraus maßschneidern
lässt.
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Die
Konzentration der Polyole beträgt zwischen 0,01 und 20
Gew.-% und die Konzentration der Metallsalzverbindungen zwischen
0,005 und 10 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% Matrixpolymer, wobei
die Konzentration der Streupartikel mit 0,05 bis 30 Gew.-% angegeben
wird.
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Die
Schichtdicke der Schicht mit Streupartikeln beträgt dabei
50 μm–3 mm.
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Eine
weitere Schicht im Lichtverteilkörper als Abschluss auf
der Lichtaustrittsseite kann eine Schicht aus transparentem Kunststoff
ohne Streupartikel verwendet werden. Diese kann eine Schichtdicke
von 200 μm bis 3 mm aufweisen.
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Auf
dieser Schicht kann eine nano- und/oder mikrostrukturierte Prismenoptik
aufgebracht sein, die durch Lack- und/oder Sol-Gel-Technik und/oder
Prägetechnik durch Prägewalzen und/oder durch
chemisches Ätzen und/oder durch Strahlentechnik, beispielsweise
Laser- und/oder UV-Technik und/oder durch Mischformen hiervon aufgebracht
wird.
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Erfindungsgemäß werden
als Polyole lineare aliphatische und/oder hyperverzweigte und/oder
dendritische Polyole und/oder Polyole mit baumartiger Struktur und/oder
Derivate der Polyole verwendet.
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Insbesondere
werden als Polyole
- (a) lineare aliphatische
Polyetherpolyole und/oder
- (b) dendritische aliphatische Polyetherpolyole und/oder
- (c) dendritische aliphatische Polyesterpolyole und/oder
- (d) Mischungen hiervon verwendet.
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Erfindungsgemäß können
die dendritischen Polyetherpolyole und/oder dendritischen Polyesterpolyole an
den freien Hydroxylgruppen der Außenschale mit Epoxygruppen
und/oder Säuregruppen und/oder Silanen und/oder fluorhaltigen
Verbindungen und/oder Mischungen hiervon funktionalisiert sein.
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Dendritische
Polyole und/oder deren Derivate sind amorphe, niedrigviskose Verbindungen
mit kugelförmiger Geometrie.
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Lineare
Polyetherpolyole sind beispielsweise Polytetramethylenetherglycol,
PTMEG, und/oder Polyethylenetherglycol, mit einem Molekulargewicht,
Mw, von 200 bis 5000 g/mol.
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Als
Metallsalzverbindung werden insbesondere Halogenidverbindungen,
insbesondere Chloride der Alkalimetalle und/oder Erdalkalimetalle
und/oder der Übergangsmetalle und/oder der Actinoide und
Lanthanoide und/oder Mischungen hiervon verwendet. Besonders geeignet
sind Titantetrachlorid, TiCl4, und/oder
Zinkchlorid, ZnCl2, und/oder Calciumchlorid,
CaCl2.
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Die
Ausbildung räumlicher dreidimensionaler inter- und/oder
intramolekularer Koordinationsverbindungen unter Beteiligung von
Polyolen und Metallsalzverbindungen und/oder die Ausbildung funktionaler
oberflächenaktiver Filme in Kombination mit konventionellen
Streupartikeln und/oder Mischformen hiervon ermöglicht
die Herstellung eines polymerbasierten Lichtverteilkörpers,
der unter selektiver Einstellung der Helligkeit eine in Kombination
mit der ersten Lage der Streuscheibe mit würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen eine größtmögliche
homogene Emissionslumeszenz erzeugt.
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Erfindungsgemäß kann
eine weitere Schicht des Lichtverteilkörpers einen Lumineszenzkonverter,
beispielsweise in Form von Partikeln enthalten, wodurch das emittierte
Licht in einen anderen Wellenlängenbereich des sichtbaren
Bereichs konvertiert wird.
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Besonders
vorteilhaft ist dies bei der Verwendung von Lichtquellen, welche
blaues Licht emittieren, um dieses in weißes Licht umzuwandeln.
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Der
Lumineszenzkonverter kann als Schicht unmittelbar an der Lichteintrittsseite
der ersten Lage mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten
Elementen und/oder als Zwischenschicht in der ersten Lage, wenn mehr
als eine Schicht aus würfeleckenförmigen mikrostrukturierten
Elementen verwendet wird, angeordnet sein.
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Ferner
kann der Lumineszenzkonverter auch als schichtförmiger
Bestandteil des mindestens einschichtigen Lichtverteilkörpers
unmittelbar nach der ersten, mindestens einschichtigen Lage an der
Lichteintrittsseite, bestehend aus würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen und/oder als Zwischenschicht im Lichtverteilkörper
angeordnet sein.
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Darüber
hinaus sind auch Mischformen der vorstehend genannten Anordnungen
möglich, um so die virtuellen Lichtpunkte der einen Farbe
als integraler Bestandteil der Streuscheibe in eine Leuchtfläche
mindestens einer anderen Farbe zu konvertieren.
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Besonders
vorteilhaft zur Erzielung einer größtmöglichen
homogenen Emissionslumineszenz über die gesamte Leuchtfläche
des lichtemittierenden Formteils ist es, wenn die Schicht mit Lumineszenzkonvertermaterial
auf der Lichteintrittsseite der zweiten Lage, also dem Lichtverteilkörper,
aufgebracht wird.
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Die
Verteilung und/oder die Konzentration und/oder die Art und/oder
die chemische Zusammensetzung der Lumineszenzkonvertermaterialien – wobei
mindestes eine Luminenszenzkonverterverbindung verwendet wird – hat
Einfluss auf das lichtoptische und/oder farbige Erscheinungsbildung
der gesamten lichtemittierenden Anordnung.
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Erfindungsgemäß hat
das mehrschichtige Aufbringen von verschiedenen Lumineszenkonvertermaterialien
den Vorteil, dass an der Lichtaustrittsseite der Streuscheibe ein
Muster mit gleichzeitig unterschiedlichen Lichtfarben erzeugt werden
kann, ohne dass ein Einsatz von sogenannten RGB-LED-Lichtquellen (LED-Lichtquellen
in den Farben Rot/Gelb/Blau) notwendig ist.
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Das
Aufbringen der Schicht aus Lumineszenzkonvertermaterial geschieht
durch Coextrusion und/oder im Spritzgussverfahren und/oder durch
Siebdruck und/oder im Lackierverfahren und/oder durch Sprühtechnik und/oder
als Mischform der vorgenannten Techniken.
-
Als
Lichtquellen im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Erfindung
eignen sich punktförmige Lichtquellen aus einer Lichtemittierenden
Diode (LED) aus einem Halbleitermaterial, oder einer Organische
Lichtemittierenden Diode (OLED) oder einer Polymeren Lichtemittierenden
Diode (PLED) oder einer Schichtförmigen Organischen Lichtemittierenden
Diode (SOLED, stacked OLED) oder eine Kombination der vorstehenden
Dioden.
-
Das
Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Anordnung gemäß der
vorstehend beschriebenen Erfindung besteht erfindungsgemäß darin,
dass die Streuscheibe durch einen Coextrusionsprozess und/oder einen
Extrusionsblasprozess und/oder einen Folienextrusionsprozess und/oder
einen Folienblasprozess und/oder einen Laminierprozess und/oder
einen Beschichtungsprozess und/oder einen Mikrostrukturierungsprozess
und/oder einen Ätzprozess und/oder einen Hochvakuumprozess
und/oder einen Nanostrukturierungsprozess und/oder einen Lackier-
und/oder Sol-Gel-Prozess und/oder einen Prägeprozess und/oder
einen Strahlenprozess, beispielsweise einen Laser- und/oder UV-Strahlenprozess,
und/oder eine Mischform der vorstehenden Techniken mit mindestens
einer Lage versehen wird.
-
Das
Formteil aus Polymermaterial, das gemäß vorliegender
Erfindung mit einer lichtemittierenden Anordnung, wie vorstehend
beschrieben, ausgestattet ist, dient zur Verwendung als Flächenleuchtelement.
-
Das
Formteil aus Polymermaterial mit der lichtemittierenden Anordnung
findet Verwendung an Möbeln, innerhalb und außerhalb
von Gebäuden, innerhalb und außerhalb von Transportmitteln,
an Geräten, an Maschinen und in der Informations- und Sicherheitstechnik.
-
Die
nachfolgend angegeben Ausführungsbeispiele zeigen die Ergebnisse
der vorliegenden Erfindung:
Anhand der Beispiele Referenz 1
und Referenz 2 wird in Tabelle 2 gezeigt, welche Leuchtdichteverteilung
resultiert, wenn lediglich eine Streuschicht (Referenz 1) bzw. eine
Streuschicht, die zusätzlich eine Koordinationsverbindung,
bestehend aus mindestens einem Polyol und mindestens einer Metallsalzverbindung,
enthält (Referenz 2), vorhanden ist.
| | Referenz
1 | Referenz
2 |
| Punktförmige Lichtquelle auf der Basis
von LED-Halbleiterchips | Höhe
des Flachleiterbandesund/oder der Platine mit LED-Halbleiterchip | 3
mm | 3
mm |
| Abstand
der LED-Halbleiterchips zueinander | 12,5
mm | 12,5
mm |
| Abstand
der Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle zur
Streuscheibe | 4
mm | 4
mm |
| Durchmesser
der Lichtaustrittsfläche der punktförmigen Lichtquelle | 2,4
mm | 2,4
mm |
| Lichtstärke
IV (mittlere) | 900
mcd | 900
mcd |
| Lichtstrom ΦV (mittlerer) | 1.600
mlm | 1.600
mlm |
| Lichtfarbe | weiß | weiß |
| |
| Streuscheibe | 1. Lage gerichtete Spiegelung | Schicht
mit Tyndall-Effekt und/oder leichtem Streueffekt | Keine | Keine |
| Schicht
mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen | Keine | Keine |
| 2. Lage Lichtverteilkörper | Schicht
mit Lumineszenzkonverter | Keine | Keine |
| Schichten mit diffuser Abstrahlung | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
10 Gew% STREU | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
10 Gew% STREU |
| | 2
Gew% Polyol 2
0,5 Gew% ZnCl2 |
| Schichtdicke:
1,25
mm | Schichtdicke:
1,25
mm |
| Schicht mit transparentem Kunststoff | Zusammensetzung:
100
Gew.% PMMA | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA |
| Schichtdicke:
1,25
mm | Schichtdicke:
1,25
mm |
| | Mikroprismatische Prägung,
pyramidale Erhebungen,
Höhe: 1,5 mm | Nein | Nein |
| Schichtdicke | | 2,5
mm | 2,5
mm |
| Messergebnisse |
| Leuchtdichte
Mittelwert der Oberfläche [cd/m2] | | | 10.140 | 8.360 |
| Homogenität
der Leuchtdichte Lmin:Lma | | | | |
| Messreihe
A | | | 0,28 | 0,34 |
| Messreihe
B | | | 0,05 | 0,18 |
| Messreihe
C | | | 0,23 | 0,35 |
| Leuchtdichte
oberhalb der Lichtquelle [cd/m2] | | | 35.567 ± 2.460 | 21.052 ± 2.044 |
| Leuchtdichte,
gemessen in Messfeldern, welche direkt an das Messfeld der Lichtquelle grenzen
[cd/m2] | | | 4.345 ± 1.792 | 4.765 ± 1.535 |
| Leuchtdichte,
gemessen in Messfeldern, welche nicht direkt an das Messfeld der
Lichtquelle grenzen [cd/m2] | | | 2.321 ± 262 | 2.686 ± 357 |
Tabelle
2 Referenz 1 und 2 zum Vergleich der lichtoptischen Eigenschaften
-
Tabelle
3 zeigt anhand der erfindungsgemäßen Beispiele
1 bis 3 die Wirkung des Aufbaus der Streuscheibe aus der 1. und
der 2. Lage gemäß der vorliegenden Erfindung für
weißes Licht.
| | erfinderisches Beispiel
1 | erfinderisches Beispiel
2 | erfinderisches Beispiel
3 |
| Punktförmige Lichtquelle auf der
Basis von LED-Halbleiterchips | Höhe
des Flachleiterbandes und/oder der Platine mit LED-Halbleiterchip | 3
mm | 3
mm | 3
mm |
| Abstand
der LED-Halbleiterchips zueinander | 12,5
mm | 12,5
mm | 12,5
mm |
| Abstand
der Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle zur Streuscheibe | 4
mm | 6
mm | 6
mm |
| Durchmesser
der Licht austrittsfläche der punktförmigen Lichtquelle | 2,4
mm | 2,4
mm | 2,4
mm |
| Lichtstärke
IV (mittlere) | 900
mcd | 900
mcd | 900
mcd |
| Lichtstrom ΦV (mittlerer) | 1.600
mlm | 1.600
mlm | 1.600
mlm |
| Lichtfarbe | weiß | weiß | weiß |
| |
| Streuscheibe | 1. Lage gerichtete Spiegelung | Schicht
mit Tyndall- und/oder leichtem Streueffekt | keine | Folie
1
Schichtdicke:
50 μm | Keine |
| Schicht
mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm |
| Schicht
mit Tyndall- und/oder leichtem Streueffekt | | | PMMA
1
Schichtdicke:
0,4 mm |
| Schicht
mit würfeleckenformigen mikrostrukturierten Elementen | | | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm |
| 2. Lage Lichtverteilkörper | Schicht
mit Lumineszenzkonverter | Keine | Keine | Keine |
| Schicht
mit diffuser Abstrahlung | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
5 Gew% STREU
2 Gew% Polyol 2
0,5 Gew% ZnCl2
Schichtdicke:
1,25 mm | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
10 Gew% STREU
2 Gew% Polyol 2
0,5 Gew% ZnCl2
Schichtdicke:
1,25 mm | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA 1
5 Gew% STREU
2 Gew% Polyol 2
0,5 Gew% ZnCl2
Schichtdicke:
0,1 mm |
| Schicht
mit transparentem Kunststoff | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
Schichtdicke:
1,25 mm | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
Schichtdicke:
1,25 mm | Keine |
| Mikroprismatische
Prägung, pyramidale Erhebungen,
Höhe: 1,5
mm | Ja | Nein | Nein |
| Schichtdicke | | 2,9
mm | 2,95
mm | 1,3
mm |
| |
| Messergebnisse |
| Leuchtdichte
L Mittelwert der Oberfläche [cd/m2] | | | 6.490 | 5.462 | 4.031 |
| Homogenität der
Leuchtdichte Lmin:Lmax | | | | | |
| Messreihe
A | | | 0,54 | 0,63 | 0,76 |
| Messreihe
B | | | 0,51 | 0,73 | 0,80 |
| Messreihe
C | | | 0,51 | 0,67 | 0,78 |
| Leuchtdichte
L oberhalb der Lichtquelle [cd/m2] | | | 8.006 ± 579 | 5.549 ± 340 | 4.094 ± 262 |
| Leuchtdichte
L, gemessen in Messfeldern, welche direkt an das Messfeld der Lichtquelle
grenzen [cd/m2] | | | 6.101 ± 1.166 | 5.927 ± 744 | 4.087 ± 298 |
| Leuchtdichte
L, gemessen in Messfeldern, welche nicht direkt an das Messfeld
der Lichtquelle grenzen [cd/m2] | | | 4.301± 1.238 | 4.983 ± 431 | 3.828 ± 236 |
Tabelle
3 Lichtoptische Eigenschaften der erfinderischen Beispiele 1 bis
3
-
In
Tabelle 4 ist schließlich die Ergebnisse für die
erfindungsgemäßen Beispiele 4 und 5 unter blauem Licht
wiedergegeben.
| | erfinderisches
Beispiel 4 | erfinderisches
Beispiel 5 |
| Punktförmige Lichtquelle auf der Basis
von LED-Halbleiterchips | Höhe
des Flachleiterbandes und/oder der Platine mit LED-Halbleiterchip | 1,85
mm | 1,85
mm |
| Abstand
der LED-Halbleiterchipszueinander | 10
mm | 10
mm |
| Abstand
der Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle zur
Streuscheibe | 5
mm | 7
mm |
| Durchmesser
der Lichtaustrittsflächeder Punktförmigen Lichtquelle | 2–2,5
mm | 2–2,5
mm |
| Lichtstärke
IV (mittlere) | 4.100
mcd | 4.100
mcd |
| Lichtstrom ΦV (mittlerer) | n.
b. | n.
b. |
| Lichtfarbe | blau | blau |
| |
| Streuscheibe | 1. Lage gerichtete Spiegelung | Schicht
mit Tyndall-Effekt und/oder leichtem Streueffekt | Keine | Keine |
| Schicht
mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm | Folie
2
Schichtdicke:
0,4 mm |
| 2. Lage Lichtverteilkörper | Schicht
mit Lumineszenzkonverter | Y3Al3O12:Ce
Schichtdicke
0,15
mm | Y3Al3O12:Ce
Schichtdicke
0,15
mm |
| Schicht
mit diffuser Abstrahlung | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA 1
5 Gew% TiO2
Schichtdicke:
0,35
mm | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
5 Gew% TiO2
Schichtdicke:
0,35
mm |
| Schicht
mit diffuser Abstrahlung | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA 1
10 Gew% STREU
2 Gew% Polyol 1
0,5 Gew%
ZnCl2
Schichtdicke:
0,2 mm | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
10 Gew% STREU
2 Gew% Polyol 2
0,5 Gew%
ZnCl2
Schichtdicke:
1,25
mm |
| Schicht
mit transparentem Kunststoff | Keine | Zusammensetzung:
100
Gew% PMMA
Schichtdicke:
1,25 mm |
| Mikroprismatische Prägung,
pyramidale Erhebungen,
Höhe: 1,5 mm | Keine | Keine |
| Schichtdicke | | 1,1
mm | 3,4
mm |
| Messergebnisse |
| Leuchtdichte
Mittelwert der Oberfläche [cd/m2] | | | 12.232 | 7.824 |
| Homogenität
der Leuchtdichte Lmin:Lmax | | | | |
| Messreihe
A | | | 0,79 | 0,80 |
| Messreihe
B | | | 0,88 | 0,78 |
| Messreihe
C | | | 0,83 | 0,90 |
| Leuchtdichte
oberhalb der Lichtquelle [cd/m2] | | | 12.614 ± 436 | 8.024 ± 615 |
| Leuchtdichte,
gemessen in Messfeldern, welche direkt an das Messfeld der Lichtquelle grenzen
[cd/m2] | | | 12.108 ± 772 | 7.660 ± 491 |
| Leuchtdichte,
gemessen in Messfeldern, welche nicht direkt an das Messfeld der
Lichtquelle grenzen [cd/m2] | | | 12.211 ± 348 | 8.070 ± 402 |
Tabelle
4 Lichtoptische Eigenschaften der erfinderischen Beispiele 4 und
5
-
Anmerkung zu den Tabellen 2 bis 4:
-
- Folie 1: 3M, SCOTCHCALTM Glasdekor-Folie,
Serie 7725-314, fein weiß
- Folie 2: 3M, SCOCHLITETM SL 6260, Folie
mit würfeleckenförmigen mikrostrukturierten Elementen
- PMMA 1: LG VEGACHEMTM
PMMA mit
dispergierten vernetzten Streupartikeln, welche durch radikalische
Polymerisation von Mischungen von difunktionalen Methacrylaten,
wie beispielsweise Tetra- und/oder Triethylenglycoldimethacrylat,
Styrolmonomeren, wie beispielsweise Styrol und/oder alpha-Methylstyrol,
und Acrylnitril erhalten werden.
- STREU: 50 Gew.-% SEKISUI TECHPOLYMERTM MBX-8
50
Gew.-% SEKISUI TECHPOLYMERTM SBX-8
- Polyol 1: DuPont TERATHANETM 2900, PTMEG
- Polyol 2: PERSTORP BOLTORNTM H30, dendritisches
Polyesterpolyol
-
Die
Tabellen 5 bis 11 zeigen die ermittelten Leuchtdichteverteilungen
für die Referenzen 1 und 2 sowie die Erfinderischen Beispiele
1 bis 5.
| 1A | 2A | 3A | 4A |
| 3.740
cd/m2 | 7.040 ± 330
cd/m2 | 3.312 ± 448
cd/m2 | 2.090
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 5.940
cd/m2 | 35.567 ± 2.460
cd/m2 | 7.590
cd/m2 | 2.392 ± 241
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 3.496 ± 279
cd/m2 | 8.415 ± 55
cd/m2 | 3.520
cd/m2 | 1.980
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
4.345 ± 1.792 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
2.321 ± 262
cd/m2 |
Tabelle
5 (Leuchtdichteverteilung bei Referenz 1)
| 1A | 2A | 3A | 4A |
| 3.740
cd/m2 | 7.040 ± 330
cd/m2 | 4.029 ± 161
cd/m2 | 2.090
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 5.910
cd/m2 | 21.052 ± 2.044
cd/m2 | 7.460
cd/m2 | 2.849 ± 108
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 4011 ± 198
cd/m2 | 8.415 ± 55
cd/m2 | 3.520
cd/m2 | 1.980
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
4.765 ± 1.535 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
2.686 ± 357
cd/m2 |
Tabelle
6 (Leuchtdichteverteilung Referenz 2)
| 1A | 2A | 3A | 4A |
| 3.740
cd/m2 | 7.040 ± 330
cd/m2 | 6.148 ± 618
cd/m2 | 2.090
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 5.940
cd/m2 | 8.006 ± 579
cd/m2 | 7.590
cd/m2 | 4.867 ± 371
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 5.732 ± 559
cd/m2 | 8.415 ± 55
cd/m2 | 3.520
cd/m2 | 1.980
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
6.101 ± 1.166 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
4.301 ± 1.238
cd/m2 |
Tabelle
7 (Leuchtdichteverteilung Erfinderisches Beispiel 1)
| 1A | 2A | 3A | 4A |
| 6.160
cd/m2 | 7.095 ± 55
cd/m2 | 5.656 ± 646
cd/m2 | 5.610
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 5.280
cd/m2 | 5.549 ± 340
cd/m2 | 5.280
cd/m2 | 4.827 ± 314
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 5.647 ± 437
cd/m2 | 7.315 ± 55
cd/m2 | 6.490
cd/m2 | 5.610
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
5.927 ± 744 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
4.983 ± 431
cd/m2 |
Tabelle
8 (Leuchtdichteverteilung Erfinderisches Beispiel 2)
| 1A | 2A | 3° | 4A |
| 4.290
cd/m2 | 4.290 ± 110
cd/m2 | 4.021 ± 344
cd/m2 | 3.960
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 4.290
cd/m2 | 4.094 ± 262
cd/m2 | 4.180
cd/m2 | 3.781 ± 242
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 3.997 ± 321
cd/m2 | 4.235 ± 165
cd/m2 | 4.290
cd/m2 | 4.070
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
4.087 ± 298 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
3.828 ± 236
cd/m2 |
Tabelle
9 (Leuchtdichteverteilung Erfinderisches Beispiel 3)
| 1A | 2A | 3A | 4A |
| 12.827
cd/m2 | 12.777 ± 455
cd/m2 | 12.490 ± 853
cd/m2 | 12.221
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 12.423
cd/m2 | 12.614 ± 436
cd/m2 | 11.716
cd/m2 | 12.234 ± 387
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 11.738 ± 612
cd/m2 | 11.464 ± 51
cd/m2 | 11.312
cd/m2 | 12.019
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
12.108 ± 772 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
12.211 ± 348
cd/m2 |
Tabelle
10 (Leuchtdichteverteilung Erfinderisches Beispiel 4)
| 1A | 2A | 3° | 4A |
| 7.979
cd/m2 | 7.727 ± 253
cd/m2 | 7.384 ± 491
cd/m2 | 7.979
cd/m2 |
| (1
Messung) | (2
Messungen) | (9
Messungen) | (1
Messung) |
| 1B | 2B | 3B | 4B |
| 9.090
cd/m2 | 8.024 ± 615
cd/m2 | 8.282
cd/m2 | 8.093 ± 454
cd/m2 |
| (1
Messung) | (9
Messungen) | (1
Messung) | (8
Messungen) |
| 1C | 2C | 3C | 4C |
| 7.654 ± 276
cd/m2 | 7.727 ± 253
cd/m2 | 7.575
cd/m2 | 7.979
cd/m2 |
| (9
Messungen) | (2
Messungen) | (1
Messung) | (1
Messung) |
| Messfelder,
welche im Messfeldraster direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle
angrenzen:
7.660 ± 491 cd/m2 | Messfelder,
die nicht direkt an das Messfeld oberhalb der Lichtquelle angrenzen:
8.070 ± 402
cd/m2 |
Tabelle
11 (Leuchtdichteverteilung Erfinderisches Beispiel 5)
-
Die
Erfindung wird durch die 1 bis 8 wie folgt
verdeutlicht:
-
1 zeigt
schematisch das Raster der Messfelder über der Lichtaustrittsseite
der erfindungsgemäßen lichtemittierenden Anordnung
für die Durchführung der Leuchtdichtemessung nach
DIN 5038.
-
2 bis 3 zeigen
grafisch die Leuchtdichte in Abhängigkeit zum Ort auf der
Lichtaustrittsseite der Streuscheibe für die Beispiele
Referenz 1 (2) und Referenz 2 (3).
-
4 bis 8 zeigen
grafisch die Leuchtdichte in Abhängigkeit zum Ort auf der
Lichtaustrittsseite der Streuscheibe für die Erfindungsgemäßen
Beispiele 1 (4), 2 (5), 3 (6),
4 (7) und 5 (8).
-
Bei 1 wurde
ein Raster mit Messfeldern gleicher Messfeldgröße über
die Lichtaustrittsseite gelegt.
-
Die
Messung der Leuchtdichteverteilung erfolgte gemäß Messverfahren
DIN 5036. Die Messungen wurden mit einer Leuchtdichtekamera Typ
LMT 1009 durchgeführt. Dabei handelt es sich um eine integrierende
Leuchtdichtemessung mit anpassbarer Messfeldgröße.
-
Die
Länge des Messfeldes wurde zu
a = 3,125 mm für
Referenz 1 und Referenz 2 und Erfinderische Beispiele 1 bis 3 bzw.
a
= 2,5 mm für Erfinderische Beispiele 4 und 5 gewählt.
-
Die
Breite des Messfeldes beträgt b = 3,33 mm für
Referenz 1 und Referenz 2 und Erfinderische Beispiele 1 bis 5.
-
Die
punktförmige Lichtquelle befindet sich unter dem Messfeld
2 B.
-
Bei
der Referenz 1 und 2 und den erfinderischen Beispielen 1 bis 3 mit
punktförmigen Lichtquellen, welche weißes Licht
abstrahlen, wurde jeder Messpunkt mit einer Breite von 0,33 cm und
einer Länge von 3,125 mm als Messfeldgröße
gewählt.
-
Die
Fläche der Lichtaustrittsseite auf der Streuscheibe wird
hierbei durch eine Länge von 10,9375 cm und durch eine
Breite von 1,0 cm definiert.
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Bei
den erfinderischen Beispielen 4 und 5 mit blaues Licht abgebenden
Lichtquellen wurde jeder Messpunkt mit einer Breite von 0,33 cm
und einer Länge von 2,5 mm als Messfeldgröße
gewählt.
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Die
Fläche der Lichtaustrittsseite auf der Streuscheibe wird
hierbei durch eine Länge von 8,75 cm und durch eine Breite
von 1,0 cm definiert.
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Das
Raster an Messpunkten weist in Längsrichtung 35 Messfelder
und in der Breite 3 Messfelder, welche mit A, B und C bezeichnet
werden, auf.
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Auf
diese Weise umfasst das Raster an Messpunkten insgesamt 105 Messfelder.
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Das
Raster von 105 Messfeldern wurde so über die Oberfläche
der Streuscheibe gelegt, dass ein pro LED repetierender Messbereich
aus 12 Messfeldern, die in 4 Spalten und 3 Reihen gegliedert sind,
resultiert.
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Es
ergeben sich Verteilungen der Leuchtdichte L gemäß der 2 bis 8.
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Zusammenfassend
lässt sich an Hand der Leuchtdichteverteilung zeigen, dass
sich durch den erfinderischen mehrlagigen Aufbau der Streuscheibe,
bestehend aus einer Lage mit mindestens einer Schicht aus würfeleckenförmigen
mikrostrukturierten Elementen und einer Lage, welche in mindestens
einer Schicht Streupartikel und eine Koordinationsverbindung aus
mindestens einem Polyol und mindestens einer Metallsalzverbindung
enthält, eine im Vergleich zum Stand der Technik, beschrieben
durch die Referenzbeispiele, sehr gute Homogenisierung des abgestrahlten
Lichtes über die Fläche der Lichtaustrittsseite,
auch als Emissionslumineszenz bezeichnet, realisieren lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9318362 [0008]
- - EP 0656548 A [0008]
- - DE 10320318 [0008]
- - DE 10065492 [0008]
- - DE 10311492 [0009]
- - DE 10064716 [0010]
- - DE 10329938 [0013]
- - DE 10214566 [0014]
- - DE 102004012654 [0015]
- - WO 2005/093395 [0016]
- - DE 10102585 [0017]
- - DE 102005014584 [0017]
- - DE 102004042561 [0017]