DE102015007071A1 - Lampenstreifen und Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Lampenstreifen - Google Patents

Lampenstreifen und Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Lampenstreifen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lampenstreifen (10), der ein transparentes Substrat (11) aufweist, auf dem mindestens eine Leuchtdiode (12) angeordnet ist, wobei das transparente Substrat (11) und die Leuchtdioden (12) von einer Schutzschicht (13) umschlossen werden, wobei die Schutzschicht (13) von einer Lumineszenzschicht (14) umschlossen wird, wobei die Lumineszenzschicht (14) von einer Lichtstreuschicht (15) umschlossen wird. Dadurch weist der Lampenstreifen (10) einen 360°-Lichtaustritt auf und kann als Lampenplatte, Lampengruppe oder Lampenbirne ausgebildet sein.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Lampenstreifen und eine Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Lampenstreifen, insbesondere einen LED-Lampenstreifen und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung mit diesem LED-Lampenstreifen.
  • Stand der Technik
  • Leuchtdiode ist ein Halbleiterelement, das den elektrischen Strom in ein Licht mit einem bestimmten Wellenlängenbereich umwandeln kann. Die Leuchtdiode hat die Vorteile von einer hohen Helligkeit, einer niedrigen Arbeitsspannung, einem kleinen Stromverbrauch, einer leichten Ansteuerung und einer langen Lebensdauer. Daher findet die Leuchtdiode eine breite Anwendung für Beleuchtung.
  • Der LED-Lampenstreifen weist linear gereihte Leuchtdioden auf. Da die Herstellung leicht ist und die Kosten niedrig sind, findet der LED-Lampenstreifen eine breite Anwendung. Der herkömmliche LED-Lampenstreifen weist ein streifenförmiges Substrat und eine Vielzahl von Leuchtdioden auf dem Substrat auf. Die Leuchtdioden werden auf die Oberfläche des Substrats geklebt.
  • Das Substrat des herkömmlichen LED-Lampenstreifen kann Aluminium- oder Kupferfoliensubstrat sein. Beim Einsatz kann je nach der gewünschten Länge ein Lampenstreifen oder mehrere reihengeschaltete Lampenstreifen verwendet werden.
  • Der herkömmliche Lampenstreifen kann nur ein lineares und seitiges Licht erzeugen. Dadurch ist der Beleuchtungswinkel begrenzt, so dass der Einsatzbereich des Lampenstreifens nicht vergrößert werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lampenstreifen und eine Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Lampenstreifen zu schaffen, wobei der Lampenstreifen eine Allrichtungsbeleuchtung erreichen kann.
  • Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Lampenstreifen gelöst, der umfasst: ein transparentes Substrat, das lichtdurchlässig und flexibel ist; mindestens eine Leuchtdiode, die mittels mindestens einer stromleitenden Schicht auf dem transparenten Substrat befestigt ist; eine Schutzschicht, die das transparente Substrat und die Leuchtdioden umschließt und aus einem ersten plastischen Material hergestellt ist; eine Lumineszenzschicht, die durch ein Lumineszenzpulver gebildet ist, das die Schutzschicht umschließt; und eine Lichtstreuschicht, die die Lumineszenzschicht umschließt und aus einem zweiten plastischen Material hergestellt ist.
  • Beim Einsatz kann die stromleitende Schicht mit der Stromquelle verbunden werden. Im Durchlasszustand der Leuchtdioden kann das Licht der Leuchtdioden mit Hilfe der Lumineszenzschicht und der Lichtstreuschicht in allen Richtungen durch die Schutzschicht ausgestrahlt werden, wodurch ein 360°-Lichtaustritt erreicht wird.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst: einen Lampenhalter; mindestens einen Lampenstreifen, der am Lampenhalter angeordnet ist und ein transparentes Substrat aufweist, auf dem mindestens eine Leuchtdiode angeordnet ist, wobei die Leuchtdioden mittels einer stromleitenden Schicht auf dem transparenten Substrat befestigt sind, wobei das transparente Substrat und die Leuchtdioden von einer Schutzschicht umschlossen werden, die aus einem ersten plastischen Material hergestellt ist, wobei die Schutzschicht von einer Lumineszenzschicht umschlossen wird, die aus einem Lumineszenzpulver hergestellt ist, wobei die Lumineszenzschicht von einer Lichtstreuschicht umschlossen wird, die aus einem zweiten plastischen Material hergestellt ist, wobei an der Außenseite der Lichtstreuschicht mindestens ein optoelektronisches Element und mindestens ein thermoelektrisches Element vorgesehen sind; und ein Steuermodul, das mit den Leuchtdioden, dem optoelektronischen Element und dem thermoelektrischen Element elektrisch verbunden ist und zur Verbindung mit einer externen Stromquelle und den Strömen dient, die von dem optoelektronischen Element und dem thermoelektrischen Element erzeugt werden, wobei das Steuermodul den Stromzustand der Leuchtdioden steuern kann.
  • Dadurch wird eine Beleuchtungsvorrichtung erhalten, der einen Lampenstreifen mit einem 360°-Lichtaustritt aufweist. Durch die Zusammenarbeit des Steuermoduls, des optoelektronischen Elements und des thermoelektrischen Elements kann die Lichtenergie der Leuchtdioden in elektrische Energie für den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung umgewandelt werden.
  • Die Erfindung weist einen 360°-Lichtaustritt auf und kann eine nicht lineare Form haben. Durch das optoelektronische Element, das thermoelektrische Element und das Stromspeichermodul kann die Erfindung die Lichtenergie und die Wärmeenergie in elektrische Energie für die Beleuchtungsvorrichtung umwandeln, so dass eine Stromeinsparung erreicht wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lampenstreifens,
  • 2 eine Querschnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lampenstreifens,
  • 3 eine Darstellung der Anwendung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 4 eine Darstellung der Anwendung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 5 eine Darstellung der Anwendung des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 6 eine Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lampenstreifens,
  • 7 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lampenstreifens.
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße Lampenstreifen 10 ein transparentes Substrat 11, mindestens eine Leuchtdiode 12, eine Schutzschicht 13, eine Lumineszenzschicht 14 und eine Lichtstreuschicht 15.
  • Das transparente Substrat 11 ist lichtdurchlässig und flexibel und trägt die Leuchtdioden 12. In der Praxis kann das transparente Substrat 11 aus GaN oder Saphir hergestellt werden.
  • Die Leuchtdioden 12 sind mittels mindestens einer stromleitenden Schicht 121 auf dem transparenten Substrat 11 befestigt. Die Leuchtdioden 12 enthalten Halbleiterchips. Die stromleitende Schicht 121 kann aus lichtdurchlässigem ITO hergestellt werden. In der Praxis können die Leuchtdioden 12 durch Waferbonden auf dem transparenten Substrat befestigt werden. Das Bonden kann ein direktes Bonden oder ein Bonden mit Kleber sein.
  • Die Schutzschicht 13 umschließt das transparente Substrat 11 und die Leuchtdioden 12 und ist aus einem ersten plastischen Material hergestellt. Die Schutzschicht 13 dient zum Fixieren der Baugruppe von dem transparenten Substrat 11 und den Leuchtdioden 12 und zum Schutz des transparenten Substrats 11 und der Leuchtdioden 12. In der Praxis kann die Schutzschicht 13 aus Silikon hergestellt werden.
  • Die Lumineszenzschicht 14 ist durch ein Lumineszenzpulver gebildet, das die Schutzschicht 13 umschließt. Durch das Lumineszenzpulver wird das Licht der Leuchtdioden 12 erregt, wodurch die gewünschte Lichtfarbe erhalten wird.
  • Die Lichtstreuschicht 15 umschließt die Lumineszenzschicht 14 und ist aus einem zweiten plastischen Material hergestellt. In der Praxis kann die Lichtstreuschicht 15 aus Silikon hergestellt werden. In die Lichtstreuschicht 15 kann ein Lumineszenzpulver eingemischt werden, um ein zweites Lichterregen zu erzeugen.
  • Beim Einsatz kann die stromleitende Schicht 121 mit der Stromquelle verbunden werden. Im Durchlasszustand der Leuchtdioden 12 kann das Licht der Leuchtdioden 12 mit Hilfe der Lumineszenzschicht 14 und der Lichtstreuschicht 15 in allen Richtungen durch die Schutzschicht ausgestrahlt werden, wodurch ein 360°-Lichtaustritt erreicht wird. Die Schutzschicht 13 ist aus dem ersten plastischen Material hergestellt, das Silikon oder Harz sein kann. Die Lichtstreuschicht 15 ist aus dem zweiten plastischen Material hergestellt, das Silikon oder ein optisches Material sein kann. Das erste und zweite plastische Material sind gleich. Selbstverständlich können das erste und zweite plastische Material auch unterschiedlich sein. Daher weist der Lampenstreifen 10 folgende Vorteile auf: 1. die Montage der Leuchtdiodenchips ist flexibel; 2. die Lichtdurchlässigkeit wird erhöht und die Lumineszenzabklingung wird reduziert; 3. die Wärmestrahlung und die Kühlgeschwindigkeit werden erhöht; 4. das Lichterregen wird erhöht und das Blaulicht wird reduziert, wodurch das Licht gleichmäßiger und sanfter ist; 5. die Farbwiedergabe wird verbessert.
  • Die Lichtstreuschicht 15 des Lampenstreifens 10 kann weiter von einem lichtdurchlässigen Material 16 umschlossen werden, um die Festigkeit und Zuverlässigkeit des Lampenstreifens 10 zu erhöhen. In der Praxis kann das lichtdurchlässige Material aus Glas oder Silikon hergestellt werden. An der Außenseite der Lichtstreuschicht 16 kann mindestens ein optoelektronisches Element 17, das die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln kann, oder ein thermoelektrisches Element 18 angeordnet sein, das die Wärmeenergie in elektrische Energie umwandeln kann.
  • Vorzugsweise weist der Lampenstreifen 10 an der Außenseite der Lichtstreuschicht 15 mindestens ein optoelektronisches Element 17, das die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln kann, ein thermoelektrisches Element 18, das die Wärmeenergie in elektrische Energie umwandeln kann, und ein lichtdurchlässiges Material 16, das die Lichtstreuschicht 15, das optoelektronische Element 17 und das thermoelektrische Element 18 umschließt.
  • Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung einen Lampenhalter 20, mindestens einen Lampenstreifen 10 und ein Steuermodul 30.
  • Der Lampenstreifen 10 ist am Lampenhalter 20 angeordnet und weist ein transparentes Substrat 11 auf, auf dem mindestens eine Leuchtdiode 12 angeordnet ist. Die Leuchtdioden 12 sind mittels einer stromleitenden Schicht 121 auf dem transparenten Substrat 11 befestigt. Das transparente Substrat 11 und die Leuchtdioden 12 werden von einer Schutzschicht 13 umschlossen, die aus einem ersten plastischen Material hergestellt ist. Die Schutzschicht 13 wird von einer Lumineszenzschicht 14 umschlossen, die aus einem Lumineszenzpulver hergestellt ist. Die Lumineszenzschicht 14 wird von einer Lichtstreuschicht 15 umschlossen, die aus einem zweiten plastischen Material hergestellt ist. An der Außenseite der Lichtstreuschicht 15 sind mindestens ein optoelektronisches Element 17, das die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln kann, und mindestens ein thermoelektrisches Element 18, das die Wärmeenergie in elektrische Energie umwandeln kann, vorgesehen.
  • Das Steuermodul 30 ist mit den Leuchtdioden 12, dem optoelektronischen Element 17 und dem thermoelektrischen Element 18 elektrisch verbunden und dient zur Verbindung mit einer externen Stromquelle und den Strömen, die von dem optoelektronischen Element 17 und dem thermoelektrischen Element 18 erzeugt werden. Das Steuermodul kann den Stromzustand der Leuchtdioden 12 steuern.
  • Dadurch wird eine Beleuchtungsvorrichtung erhalten, der einen Lampenstreifen 10 mit einem 360°-Lichtaustritt aufweist. Durch die Zusammenarbeit des Steuermoduls 30, des optoelektronischen Elements 17 und des thermoelektrischen Elements 18 kann die Lichtenergie der Leuchtdioden 12 in elektrische Energie für den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung umgewandelt werden.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiter ein Stromspeichermodul 40, das mit dem Steuermodul 30 elektrisch verbunden ist und zum Speichern der von dem optoelektronischen Element 17 und dem thermoelektrischen Element 18 erzeugten elektrischen Energie dient.
  • Beim Einsatz, wie es in 3 dargestellt ist, kann der Lampenstreifen 10 direkt an dem Lampenhalter 20 angeordnet sein. Oder, wie es in 4 dargestellt ist, der Lampenhalter 20 weist mindestens einen Träger 50 auf, auf dem mindestens ein Lampenstreifen 10 angeordnet ist. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ein Stromspeichermodul 40, das mit dem Steuermodul 30 elektrisch verbunden ist, und mindestens einen Träger 50, der am Lampenhalter 20 angeordnet ist und mindestens einen Lampenstreifen 10 trägt.
  • In den 3 und 4 ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung als Deckenlampe oder Wandlampe ausgebildet. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung auch durch Veränderung des Trägers 50 als Tischlampe ausgebildet sein. Der Lampenstreifen 10 kann auch ringförmig ausgebildet, wie es in 6 dargestellt ist, oder spiralig ausgebildet sein, wie es in 7 dargestellt ist. Dadurch kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung Lampenplatte, Lampengruppe oder Lampenbirne bilden.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, wird die Lichtstreuschicht 15 von einem lichtdurchlässigen Material 16 umschlossen, das die Lichtstreuschicht 15, das das optoelektronische Element 17 und das thermoelektrische Element umschließt. Das lichtdurchlässige Material 16 kann aus Glas oder Silizium hergestellt werden.
  • Das Steuermodul beinhaltet eine Schalteinheit, eine Detektionseinheit, eine Recheneinheit, eine Kompensationseinheit, eine drahtlose Signalempfangseinheit und eine Spannungsstabilisationseinheit. Durch die Schalteinheit wird der Strom an- und abgeschaltet. Die Detektionseinheit dient zum Detektieren des Stromzustands der Beleuchtungsvorrichtung. Die Recheneinheit dient zum Rechnen des Strommangels, der von dem Netzstrom ausgeglichen wird, damit der niedrigste Netzstromverbrauch erreicht wird. Die drahtlose Signalempfangseinheit kann Steuersignale aus Fernbedienung, Smartphone und Tablet-PC empfangen, wodurch eine Fernsteuerung ermöglicht wird.
  • Im Vergleich mit der herkömmlichen Lösung weist die Erfindung einen 360°-Lichtaustritt auf und kann eine nicht lineare Form haben. Durch das optoelektronische Element, das thermoelektrische Element und das Stromspeichermodul kann die Erfindung die Lichtenergie und die Wärmeenergie in elektrische Energie für die Beleuchtungsvorrichtung umwandeln, so dass eine Stromeinsparung erreicht wird.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Lampenstreifen
    11
    transparentes Substrat
    12
    Leuchtdiode
    121
    stromleitende Schicht
    13
    Schutzschicht
    14
    Lumineszenzschicht
    15
    Lichtstreuschicht
    16
    lichtdurchlässiges Material
    17
    optoelektronisches Material
    18
    thermoelektrisches Material
    20
    Lampenhalter
    30
    Steuermodul
    40
    Stromspeichermodul
    50
    Träger

Claims (24)

  1. Lampenstreifen, umfassend ein transparentes Substrat (11), das lichtdurchlässig und flexibel ist, mindestens eine Leuchtdiode (12), die mittels mindestens einer stromleitenden Schicht (121) auf dem transparenten Substrat (11) befestigt ist, eine Schutzschicht (13), die das transparente Substrat (11) und die Leuchtdioden (12) umschließt und aus einem ersten plastischen Material hergestellt ist, eine Lumineszenzschicht (14), die durch ein Lumineszenzpulver gebildet ist, das die Schutzschicht (13) umschließt, und eine Lichtstreuschicht (15), die die Lumineszenzschicht (14) umschließt und aus einem zweiten plastischen Material hergestellt ist.
  2. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreuschicht (15) des Lampenstreifens (10) von einem lichtdurchlässigen Material (16) umschlossen wird.
  3. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Lichtstreuschicht (15) mindestens ein optoelektronisches Element (17) angeordnet ist.
  4. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Lichtstreuschicht (16) mindestens ein thermoelektrisches Element (18) angeordnet ist.
  5. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Lichtstreuschicht (15) mindestens ein optoelektronisches Element (17) und mindestens ein thermoelektrisches Element (18) angeordnet sind.
  6. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Lichtstreuschicht (15) mindestens ein optoelektrisches Element (17) und mindestens ein thermoelektrisches Element (18) angeordnet sind, wobei ein lichtdurchlässiges Material (16) die Lichtstreuschicht (15), das optoelektronische Element (17) und das thermoelektrische Element (18) umschließt.
  7. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Schicht (121) aus lichtdurchlässigem ITO hergestellt ist.
  8. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (12) Halbleiterchips enthalten.
  9. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Substrat (11) aus GaN oder Saphir hergestellt ist.
  10. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (13) aus Silikon oder Harz hergestellt ist.
  11. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lichtstreuschicht (15) ein Lumineszenzpulver eingemischt wird.
  12. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreuschicht (15) aus Silikon oder einem optischen Material hergestellt ist.
  13. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (12) durch Waferbonden auf dem transparenten Substrat befestigt sind.
  14. Lampenstreifen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bonden ein direktes Bonden oder ein Bonden mit Kleber ist.
  15. Lampenstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Material (16) aus Glas oder Silizium hergestellt ist.
  16. Beleuchtungsvorrichtung, umfassend einen Lampenhalter (20), mindestens einen Lampenstreifen (10), der am Lampenhalter (20) angeordnet ist und ein transparentes Substrat (11) aufweist, auf dem mindestens eine Leuchtdiode (12) angeordnet ist, wobei die Leuchtdioden (12) mittels einer stromleitenden Schicht (121) auf dem transparenten Substrat (11) befestigt sind, wobei das transparente Substrat (11) und die Leuchtdioden (12) von einer Schutzschicht (13) umschlossen werden, die aus einem ersten plastischen Material hergestellt ist, wobei die Schutzschicht (13) von einer Lumineszenzschicht (14) umschlossen wird, die aus einem Lumineszenzpulver hergestellt ist, wobei die Lumineszenzschicht (14) von einer Lichtstreuschicht (15) umschlossen wird, die aus einem zweiten plastischen Material hergestellt ist, wobei an der Außenseite der Lichtstreuschicht (15) mindestens ein optoelektronisches Element (17) und mindestens ein thermoelektrisches Element (18) vorgesehen sind, und ein Steuermodul (30), das mit den Leuchtdioden (12), dem optoelektronischen Element (17) und dem thermoelektrischen Element (18) elektrisch verbunden ist und zur Verbindung mit einer externen Stromquelle und den Strömen dient, die von dem optoelektronischen Element (17) und dem thermoelektrischen Element (18) erzeugt werden, wobei das Steuermodul den Stromzustand der Leuchtdioden (12) steuern kann.
  17. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mindestens einen Träger (50), der mindestens einen Lampenstreifen (10) trägt.
  18. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Stromspeichermodul (40), das mit dem Steuermodul (30) elektrisch verbunden ist.
  19. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Stromspeichermodul (40), das mit der Steuermodul (30) elektrisch verbunden ist, und mindestens einen Träger (50), der mindestens einen Lampenstreifen (10) trägt.
  20. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstreuschicht (15) von einem lichtdurchlässigen Material (16) umschlossen wird, das die Lichtstreuschicht (15), das optoelektronische Element (17) und das thermoelektrische Element umschließt.
  21. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Material (16) aus Glas oder Silizium hergestellt ist.
  22. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenstreifen (10) ringförmig ausgebildet.
  23. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenstreifen (10) spiralig ausgebildet ist.
  24. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (30) eine Schalteinheit, eine Detektionseinheit, eine Recheneinheit, eine Kompensationseinheit, eine drahtlose Signalempfangseinheit und eine Spannungsstabilisationseinheit beinhaltet.
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