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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul, eine Leuchte und einen Leuchtmodulsatz.
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In der Beleuchtungstechnik besteht oft der Wunsch Leuchten gekurvt, gekrümmt oder gebogen auszuführen bzw. an gekurvten, gekrümmten, nicht geraden Formen, Untergründen, Gegenständen anzubringen. Beispielsweise sollen in einer Flugzeugkabine Kurven beziehungsweise nicht gerade Formen ausgeleuchtet werden. Derartige Kurven beziehungsweise Formen sind zum Beispiel Fensterumrahmungen, Monumentkonturen usw. Als „Monument” werden in der Flugzeugtechnik unter anderem Möbel, Toiletten, Küchen, etc. bezeichnet.
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Aus der Praxis ist es bisher bekannt, bei derartigen Beleuchtungsaufgaben vergleichsweise kurze starre Leuchtsegmente miteinander zu verketten, um insbesondere durch die Aneinanderreihung von Geradenstücken Kurven beziehungsweise nicht geraden Formen zu approximieren bzw. diesen zu folgen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Beleuchtungslösung anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Leuchtmodul gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Das Leuchtmodul dient zur Beleuchtung eines Innenraumes eines Fahrzeugs, insbesondere zur Anbringung an einer Oberfläche im Innenraum. Insbesondere zur Schaffung einer Akzentbeleuchtung. Das Leuchtmodul enthält einen Grundkörper und eine Leiterplatte. Die Leiterplatte ist am Grundkörper gehalten. Das Leuchtmodul enthält mindestens eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist auf der Leiterplatte angeordnet. Die Leiterplatte und der Grundkörper sind flexibel ausgeführt.
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”Flexibel” bedeutet hier biegbar, verwindbar, verformbar, nachgiebig, elastisch oder federelastisch. Die Flexibilität bzw. Verformung kann also elastisch, unelastisch, rückfedernd oder biegeschlaff sein. Das betreffende Element ist zumindest in einer Dimension biegbar oder verwindbar. Insbesondere befindet sich auf der Leiterplatte eine Mehrzahl von Lichtquellen. Insbesondere ist die Lichtquelle eine LED-Lichtquelle (light emitting diode). Die Lichtquelle ist eine monochrome Lichtquellen oder Mehrfarblichtquelle, das heißt in der Lage, Licht einer oder unterschiedlicher, jeweils gewünschter Farben zu erzeugen. Insbesondere ist die Lichtquelle eine Mehrfarb-LED beziehungsweise LED-Array, zum Beispiel RGB, RGBW oder GW-Array (R Rot, G Grün, B Blau, W Weiß). Die Leiterplatte trägt insbesondere weitere Komponenten, z. B. Logik- oder Leistungsschaltungen, Mikrocontroller/-prozessoren oder Kommunikationskomponenten.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass im Konsumermarkt flexible Leiterplatten auf Rolle existieren, welche in gewissen Segmenten ablängbar sind.
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Durch die flexible Leiterplatte und Grundkörper ergibt sich ein insgesamt flexibles Leuchtmodul, welches auch an gekrümmte Formen, insbesondere auf gekrümmten Oberflächen, montierbar ist und diesen in tatsächlich gekrümmter Weise, also nicht nur durch Approximation durch Geradenstücke, folgt.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich also ein flexibles Leuchtmodul, insbesondere in Form eines Flexible Accent Light Assembly (FALA). Das Leuchtmodul weist eine moderate Flexibilität, Biegsamkeit, Nachgiebigkeit oder Beweglichkeit auf, um zum Beispiel bezüglich einer Längsachse verwindbar oder auch um eine quer zur Längsachse verlaufende Biegeachse biegbar zu sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper ein Führungselement auf. Im Führungselement ist die Leiterplatte zumindest abschnittsweise beweglich gehalten. Zumindest ein Abschnitt der Leiterplatte hat damit im Führungselement Spielraum für eine Relativbewegung zum Grundkörper. Das Führungselement ist insbesondere ein Gleitführungselement, insbesondere eine Nut, in der ein Randabschnitt der Leiterplatte aufgenommen ist, sodass die Leiterplatte im Grundkörper innerhalb des Führungselements gleitend gehalten ist. So ist eine Verbiegung oder Verwindung des gesamten Leuchtmoduls möglich, wobei Verspannungen zwischen Grundkörper und Leiterplatte im Vergleich zu einer festen Anbringung der Leiterplatte am Grundkörper vermindert sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Leuchtmodul eine Längsachse auf. Der Grundkörper weist quer zur Längsachse einen Querschnitt in U-Form auf, d. h. eine Querschnittsform, die zumindest grundsätzlich einen Boden- oder Grundabschnitt oder -bereich und zwei etwa senkrecht davon in gleiche Richtung abstehende Schenkelbereiche aufweist. An beiden Schenkeln der U-Form ist jeweils ein Führungselement angeordnet. Insbesondere sind die Führungselemente an den beiden Schenkeln der U-Form innenliegend einander zugewandt. Insbesondere sind die Führungselemente einander zugewandte parallel verlaufende Längsschlitze an den Innenseiten der Schenkel der U-Form. So kann in den Längsschlitzen besonders einfach eine Leiterplatte mit ihren gegenüberliegenden Rändern aufgenommen werden. Diese geometrischen Ausgestaltungen gelten für eine Ruheform des Leuchtmoduls, das heißt wenn dieses kraftfrei unverformt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Leuchtmodul ein Fixiermittel. Das Fixiermittel dient zur Fixierung zumindest eines Fixierabschnitts der Leiterplatte am Grundkörper. Das Fixiermittel selbst kann also flexibel sein, beispielsweise ein flexibler Klebstoff. Das Fixiermittel kann aber auch ein Formschlusselement, ein Klemmelement usw. sein. Die Fixierung geschieht starr bzw. fest oder federelastisch. Eine feste Fixierung entsteht zum Beispiel durch starres Verkleben oder einen spielfreien Formschluss. Eine federelastische entsteht Fixierung zum Beispiel durch Verkleben mit einem elastischen bzw. flexiblen Klebstoff, das heißt eine flexible Klebung. Ist der Klebstoff federelastisch, ergibt sich im kraftfreien Zustand eine fixierte Grundstellung, aus der eine geringe Auslenkung möglich ist. Auch dies wird als ”Fixierung” verstanden. So ergibt sich z. B. ein definierter geometrischer Grundzustand des Leuchtmoduls in dessen unverformter Ruhestellung, in welcher die Lage der Leiterplatte im Grundkörper festgelegt ist. Insbesondere ist die Leiterplatte im Führungselement durch die Fixierung gegen Lösen, Herausfallen, Ausgleiten usw. gesichert. Eine Möglichkeit der Fixierung ist auch, dass das Führungselement endseitige Stoppelemente aufweist, damit die Leiterplatte nicht aus dem Führungselement austreten beziehungsweise ausgleiten kann. Die Leiterplatte ist dann zwar mit Spiel im Führungselement gehalten, das Spiel ist jedoch durch das Stoppelement begrenzt.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist der Fixierabschnitt punktartig bzw. kleinflächig im Verhältnis zur Leiterplattenfläche oder linienartig bzw. streifenartig ausgebildet. Ist das Fixiermittel zum Beispiel ein elastischer Klebstoff, können Klebstoffpunkte oder Klebstoffstreifen als Fixiermittel vorgesehen sein, die somit punkt- oder linienförmig etc. an der Leiterplatte anliegen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Leuchtmodul einen Energieversorgungsanschluss, einen Kommunikationsanschluss und eine Logikeinheit. Die Logikeinheit dient zur Ansteuerung der Lichtquelle hinsichtlich der Eigenschaften des im Betrieb von ihr ausgestrahlten Lichts. Im Leuchtmodul ergibt sich damit eine elektrische Schnittstelle, die zur Energieversorgung des Leuchtmoduls und zur Kommunikation mit der Logikeinheit dient. So lässt sich das Leuchtmodul mit unmodulierter, konstanter bzw. nur niederfrequent wechselnder Dauerleistung versorgen, wobei die Ansteuerung der Lichtquellen lokal innerhalb des Leuchtmoduls anhand der Kommunikation mit der Logikeinheit geschieht. Beispielsweise werden innerhalb des Leuchtmoduls durch die Logikeinheit vergleichsweise hochfrequente PWM-Signale zur Ansteuerung der Lichtquellen erzeugt, wobei sich die eingehende Dauerleitung allenfalls bei einer Veränderung der Helligkeit und/oder Farbe des Leuchtmoduls verändert. Somit ist eine zum Leuchtmodul hinführende Leistungs-PWM auf der Energieversorgungsleitung vermieden. Der Kommunikationsanschluss ist insbesondere als Kommunikationsbus ausgeführt. Über diesen lassen sich dann Helligkeit – und im Falle von Farblichtquellen – Lichtfarbe des im Betrieb von dem Leuchtmodul abgestrahlten Lichts einstellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das Leuchtmodul in einer unverformten Ruheform länglich entlang einer Längsachse. Somit ergeben sich längliche bzw. streifenförmige, insbesondere in der Ruheform gerade Leuchtmodule, welche bei Wunsch aus der Ruheform heraus – insbesondere gegen eine Federkraft – verbiegbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper ein Silikongrundkörper. Silikon existiert in bereits für Flugzeuganwendungen zugelassenen Materialausführungen, sodass hier Zulassungsvoraussetzungen für das Leuchtmodul für den Flugbetrieb leicht zu erfüllen sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Flugzeug und der Innenraum eine Passagierkabine des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs. Somit ergibt sich ein Leuchtmodul, das eine Innenraumbeleuchtung einer Passagierkabine des Flugzeugs ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Leuchtmodul ein Abdeckelement. Abdeckelement und Grundkörper zusammen umschließen die Leiterplatte zumindest teilweise. Das Abdeckelement erlaubt einen Austritt des von der Lichtquelle erzeugten Lichts. Beispielsweise ist der lichtundurchlässige Grundkörper derart geöffnet, dass Lichtquellen durch entsprechende Öffnungen ihr Licht zum Außenraum hin abstrahlen können. Die Leiterplatte wird dabei bereits teilweise vom Grundkörper umschlossen. Das Abdeckelement kann dann in Form einer flexiblen Abdeckscheibe gestaltet werden, die die Öffnung verschließt und dennoch weiterhin einen Lichtaustritt durch die Öffnung ermöglicht. Somit ergibt sich ein insbesondere vollständig gekapseltes Leuchtmodul, in welchem die Leiterplatte und die Lichtquellen eingeschlossen und damit geschützt sind.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Leuchte. Die Leuchte enthält mindestens zwei Leuchtmodule und mindestens ein Verbindungselement. Das Verbindungselement dient zur mechanischen und/oder elektrischen Verbindung der Leuchtmodule. Mindestens eines der Leuchtmodule ist ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul. Insbesondere sind alle Leuchtmodule erfindungsgemäße Leuchtmodule. Somit ergibt sich eine Leuchte, die zumindest an einem Leuchtmodul flexibel an eine gekrümmte beziehungsweise gekurvte Kontur anpassbar ist.
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Die Leuchte und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Leuchtmodul erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement beweglich und/oder flexibel ausgeführt. ”Beweglich” schließt z. B. unelastische oder nicht flexible, aber gelenkige Ausführungsformen mit ein. Somit wird die gesamte Leuchte im Bereich des Verbindungselements auch zwischen zwei Leuchtmodulen beweglich und/oder flexibel, um auch dort entsprechend gebogene beziehungsweise gekrümmte Gestalt annehmen zu können und gegebenenfalls einer entsprechenden Untergrundkontur folgen zu können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines der Leuchtmodule und mindestens eines der Verbindungselemente zur Verbindung von Leuchtmodulen nach Art einer Kette (”daisy chain”) ausgeführt. Insbesondere im Zusammenhang mit sich länglich erstreckenden Leuchtmodulen kann sich so eine Leuchtkette beziehungsweise Lichtleiste bzw. Leuchtstreifen ergeben, welche auch gekrümmten Konturen tatsächlich gekrümmt ohne Approximation durch Geradenstücke folgen kann. Die Leuchtmodule sind dann insbesondere in Reihenschaltung geschaltet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch einen Leuchtmodulsatz gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Der Leuchtmodulsatz weist mindestens zwei Leuchtmodule auf, wobei mindestens zwei der Leuchtmodule mindestens eine unterschiedliche Abmessung aufweisen. Mindestens eines, insbesondere alle, der Leuchtmodule ist dabei ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul. Durch den Leuchtmodulsatz lassen sich insbesondere die oben genannten Leuchten erstellen, wobei hier Leuchtmodule unterschiedlicher Abmessung kombinierbar sind, um unterschiedlich bemessene Leuchten herstellen zu können. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchtmodule ergibt sich auch hier die Möglichkeit, Leuchten unterschiedlicher Dimensionen zu schaffen, welche gekrümmten Konturen folgen können.
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Der Leuchtmodulsatz und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Leuchtmodul beziehungsweise der erfindungsgemäßen Leuchte erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die unterschiedliche Abmessung die Länge der Leuchtmodule entlang einer Längsrichtung der Leuchtmodule in deren unverformter Ruheform. Die Leuchtmodule weisen also unterschiedliche Längen, insbesondere bei ansonsten gleicher geometrischer Form auf. Somit lassen sich vor allem für Leuchten in Kettenform unterschiedlich lange Leuchtketten bzw. Lichtstreifen von im Wesentlichen beliebiger Länge gestalten. Aufgrund der ansonsten gleichen geometrischen Form wirken die erstellten Leuchten gleichartig bzw. typgleich.
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Ausführungsformen der Erfindung, auch in Kombination der oben genannten Ausführungsformen, gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen, werden wie folgt zusammengefasst:
Gemäß der Erfindung ergeben sich flexible Leuchten, insbesondere für eine Flugzeugkabine. Es ergibt sich ein luftfahrttaugliches, mechanisch flexibles monochromes oder vollfarbfähiges Beleuchtungselement in Form des Leuchtmoduls beziehungsweise der Leuchte. Es ergibt sich eine flugtaugliche Lösung für die Flugzeugkabine und deren Anforderungen. Flexible Leiterplatten sind in einem ebenfalls flexiblen Gehäuse verbaut und mittels beweglicher Verbindungen aneinanderreihbar. Das Gehäuse weist einen Grundkörper und gegebenenfalls ein Abdeckelement auf.
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Die erfindungsgemäßen Gegenstände erfüllen alle Zulassungsanforderungen, im Speziellen die Brandschutzbestimmungen (Flammability-Requirements) für den Einsatz im Flugzeug. Die Leiterplatten sind durch die flexiblen Gehäuse vor Umwelteinflüssen geschützt. Durch das Umschließen der Leiterplatte durch Grundkörper und Abdeckelement wird eine Einhausung der Leiterplatte ermöglicht. Eine derartige Einhausung ermöglicht die Verwendung komplexer Schaltungsteile, wie zum Beispiel Mikrocontroller/-prozessoren, auf den Leiterplatten. Die Einhausung schützt beispielsweise vor Wasser und vor elektrostatischer Entladung. Es entstehen große Überschlagsstrecken. Gemäß der Erfindung werden vergleichsweise kleine ansteuerbare Einheiten in Form der Leuchtmodule möglich. Die Ansteuerung jedes Leuchtmoduls ist hinsichtlich Helligkeit und Farbe des abgestrahlten Lichts möglich. Somit ergibt sich eine höhere Lichtqualität des vom Leuchtmodul bzw. der Leuchte ausgestrahlten Lichts. Insbesondere sind alle Module einer Leuchte individuell so ansteuerbar, dass Farbe und Helligkeit des jeweils abgestrahlten Lichts gleich sind.
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Die Leuchtmodule können beispielsweise in verschiedenen Grundlängen, zum Beispiel 4, 8 und 16 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) bereitgestellt werden. Der Grundkörper kann insbesondere als Silikonprofilschiene beziehungsweise -profil ausgeführt werden. Für entsprechende Silikonprofile sind verschiedene Härtegrade verfügbar. Der Grundkörper kann in grauer Farbe hergestellt werden. Der Grundkörper kann durch einen Extrusionsprozess mit anschließenden Schneideschritten hergestellt werden. Auch die flexible Leiterplatte kann beispielsweise in drei verschiedenen Längen von 4, 8 und 16 Zoll bereitgestellt werden. Die Leiterplatte ist beispielsweise eine vierlagige Polyimid Flex Leiterplatte (Polyimide flex PCB, Printed Circuit Board). Die Leiterplatte kann doppelseitig bestückbar sein und doppelseitig mit Schutzlack beschichtet sein. Ein derartiger Schutzlack ist beispielsweise ein Silikonlack für Leiterplatten gegen Kriechströme.
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Der Leuchtmodulsatz kann neben verschieden langen Leuchtmodulen auch entsprechende Verbindungselemente für Leuchten sowie ein Anschlusskabel an eine externe Stromversorgung (RPS remote power supply) und eine ausgangsseitig abschließende Staubkappe enthalten. Der Leuchtmodulsatz kann auch Montageelemente wie beispielsweise Montageclips zur Befestigung der Leuchtmodule beziehungsweise der Leuchte auf einem Untergrund enthalten.
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Die elektrische und mechanische Verbindung zwischen zwei Leuchtmodulen kann beispielsweise durch ein zwei- bis sechspoliges, insbesondere 5-poliges, Verbindungselement (Stecker, Buchse, Kabel) erfolgen. Stecker/Buchsen sind beispielsweise die ”ZE-Serie” mit 1,5 Millimeter Pin-Abstand und 2 Ampere Maximalstrom des Herstellers ”J. S. T. Mfg. Co. (Japan Solderless Terminal)”. Insbesondere in der Ausführung nach Art einer Kette weisen die Leuchtmodule an zwei jeweils gegenüberliegenden Längsenden entsprechende Kontakte bzw. Buchsen/Stecker für die Aufnahme der Verbindungselemente bzw. Steckverbinder auf. Die Leuchtmodule weisen dann in elektrischer Hinsicht eine Eingangs- und Ausgangsseite auf. Mehrere Leuchtmodule können dann durch Aneinanderreihung zu einem Lichtstreifen verbunden werden durch flexible Verbindungselemente. Das erste Leuchtmodul der Kette ist dann eingangsseitig durch ein entsprechendes Verbindungskabel an eine Stromversorgung bzw. Kommunikationseinheit angeschlossen. Ausgangsseitig ist das zweite Leuchtmodul mit dessen Eingangsseite angeschlossen. Die Ausgangsseite des letzten Leuchtmoduls ist elektrisch unbelegt und durch eine Abschlussstaubkappe (Slave Dust Cap) abgeschlossen.
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Eine Längenanpassung einer Leuchte bzw. eines entsprechenden Leuchtstreifens kann wie folgt erfolgen:
Um offene Kontakte aus nicht korrosionsbeständigem Material – mit allen Problemen, die mit einer erforderlichen Versiegelung solcher Kontakte im Feldeinsatz zusammenhängen – zu vermeiden, kann der Leuchtmodulsatz derart entworfen sein, dass eine Längenanpassung durch ein Schneidwerkzeug nicht unterstützt wird. Die Verfügbarkeit eines kurzen 4-Zoll-langen Leuchtmoduls (und 8- und 16-Zoll-Varianten) in Verbindung mit der Möglichkeit einer Reihenschaltung von bis zu acht Leuchtmodulen erlaubt den Entwurf von Leuchtleisten von 4 Zoll (1 mal 4 Zoll) bis 128 Zoll Länge (8 mal 16 Zoll) mit einer mechanischen Granularität von 4 Zoll. Die mechanische Granularität von 4 Zoll basiert dabei auf dem elektrischen Entwurf von zehn LED-Gruppen (z. B. LED-Clusters zu je 4 LEDs RGBW) pro 4 Zoll Länge, wobei zehn LEDs jeder einzelnen Farbe in Serienschaltung mit einer linearen Konstantstromquelle verbunden sind. Somit enthält das kleinste elektrische und logische Segment in einer entsprechenden Leuchte (das 4-Zoll-Element) vier Stromquellen, eine für jede Farbe, welche von einem Mikrocontroller gesteuert werden. Da dieses Segment nicht weiter geteilt werden kann, könnte die Gesamtlänge des Lichtstreifens auch nur in Vier-Zoll-Schritten modifiziert werden, selbst wenn der Entwurf die Ablängung anhand eines Schneidwerkzeugs beinhalten würde. Die Grundlänge von zumindest annähernd 4 Zoll hat sich als erfahrungsgemäß günstige Länge herausgestellt, um hier zehn Einzellichtquellen bzw. Cluster unterzubringen. Außerdem ergibt sich durch die elektrische Zusammenschaltung von gerade zehn LEDs eine ausreichende Versorgungsspannung von 40 Volt, wobei es sich noch um eine gut handhabbare Spannung im Flugzeug handelt.
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Das im Beispiel längste logische Segment von 16 Zoll Länge enthält dann sechzehn Stromquellen, vier für jede Farbe, welche ebenso von einem Mikrocontroller gesteuert sind. Somit hängt die logische Granularität vom Typ des Leuchtmoduls ab.
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Kleinere Biegeradien, beispielsweise für Leuchtstreifen, welche einen geschlossenen Ring ergeben sollen, und Biegungen um verschiedene Achsen können zwischen aufeinander folgenden Leuchtmodulen dank flexibler Verbindungselemente erreicht werden.
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Ohne Beaufschlagung mit einer Biegekraft gelangt das Leuchtmodul in seine gerade „natürliche” Gestalt. Die Biegekraft zwingt das Leuchtmodul, einer gekurvten Oberfläche zu folgen, beispielsweise mittels Montageclips, die das Leuchtmodul auf einem Untergrund festhalten. Insbesondere enthält der Silikongrundkörper eine längliche Nut auf beiden Seiten, welche es ermöglicht, das Leuchtmodul mit Hilfe von Montageclips an eine insbesondere gekrümmte Oberfläche zu montieren. Die Montageclips sind beispielsweise vergleichsweise kleine Kunststoffteile, welche auf der Montageoberfläche befestigt, z. B. geklebt oder geschraubt werden. Das Leuchtmodul kann dann in die vormontierten Clips eingeschnappt werden, nachdem es mit dem vorhergehenden Leuchtmodul der Kette elektrisch und/oder mechanisch verbunden wurde. Nach einer groben Einschätzung reichen beispielsweise zwei Clips für das 4-Zoll-Leuchtmodul, drei Clips für das 8-Zoll-Leuchtmodul und fünf Clips für das 16-Zoll-Leuchtmodul aus, um diese zuverlässig zu befestigen. Die Leuchtmodule sind derart ausgestaltet, dass sie Belastungen standhalten, welche während der üblichen Installation der Ausrüstung in oder an Monumenten des Flugzeugs (siehe oben) etc. oder direkt in oder an einem Flugzeug auftreten. Die Installation wird beispielsweise durchgeführt, indem das Leuchtmodul auf beiden Seiten des Grundkörpers gegriffen wird und die Längsnut auf beiden Seiten in die vormontierten Befestigungsclips eingeschnappt wird.
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Für das Leuchtmodul beziehungsweise die Leuchte und den Leuchtmodulsatz können Komponenten mit wohlbekannter FST-Charakteristik (Flame Smoke Toxicity) für die Hauptkomponenten ausgewählt werden, um die FST-Anforderungen eines Flugzeugherstellers zu erfüllen. Dabei wird z. B. das Silikonprofil des Grundkörpers aus FST-freigegebenem Material gewählt. Die vierlagige Flex-Leiterplatte wird aus einem Polyimid (Kapton) Grundmaterial gewählt und mit elektronischen Standard-Bauteilen ausgerüstet, welche bereits für andere (zugelassene) Flugzeug-Licht-Komponenten benutzt werden. Als Schutzlack wird ein solcher gewählt, welcher bereits für (zugelassene) Flugzeug-Licht-Komponenten benutzt wird. Für die Verdrahtung werden Kabel und Leitungen benutzt, welche bereits für Luftfahrtanwendungen zugelassen sind. Ein passender Verbindungsstecker für die externe Leistungsversorgung für ein Leistungsversorgungskabel ist z. B. bereits für Luftfahrtbenutzung freigegeben. Die Stecker für die Verbindungselemente zur Verbindung der Leuchtmodule werden aus demselben Material wie deren Gegenstücke auf der LED-Leiterplatte gefertigt. Die Befestigungsclips und die Abschlussstaubkappe werden aus FST-zugelassenem Material gefertigt.
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Die Komponenten des Leuchtmoduls, der Leuchten und des Leuchtmodulsatzes enthalten keine metallischen Materialien außer der bestückten LED-Leiterplatte und der Verkabelung. Da die LED-Leiterplatte in derselben Art und unter Verwendung desselben Materials mit Schutzlack überzogen ist wie bereits für bisherige Flugzeugbeleuchtungsausrüstung, ist eine Korrosion ebenfalls nicht zu erwarten.
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Eine erhöhte mechanische Robustheit, Tropfwasser-, ESD- und Berührungsschutz (Schutz gegen elektrischen Schlag) im Servicefall ergibt sich durch die genannte zusätzliche Diffusorscheibe, welche die LED-Leiterplatte schützt bzw. bedeckt.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 ein Leuchtmodul in räumlicher Ansicht,
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2 das Leuchtmodul aus 1 mit Verbindungselement,
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3 das Leuchtmodul aus 2, verbunden mit einem weiteren Leuchtelement aus einer anderen Perspektive,
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4 die Situation aus 3 in einer Perspektive gemäß 1,
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5 symbolische Leuchtmodule für erlaubte a) Verdrehung und b) Biegung und c) unerlaubte Biegung,
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6 die Leuchtmodule aus 3 und 5 bei unterschiedlich abgewinkelten Verbindungselementen,
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7 das Leuchtmodul aus 1 in einer Variante mit Abdeckelement.
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1 zeigt ein Leuchtmodul 2, welches zur Beleuchtung eines nicht näher dargestellten Innenraumes 4, hier einer Passagierkabine eines Fahrzeugs 6, hier eines Flugzeugs dient. Das Leuchtmodul 2 enthält einen Grundkörper 8 und eine Leiterplatte 10, die am Grundkörper 8 gehalten ist. Auf der Leiterplatte 10 ist eine Vielzahl von Lichtquellen 12 angeordnet. Die Lichtquellen 12 sind in Form von Vierfach-RGBW-LED-Arrays (R Rot, G Grün, B Blau, W Weiß) ausgebildet und strahlen im Betrieb Licht in Richtung des Pfeils 14 ab. Sowohl die Leiterplatte 10 als auch der Grundkörper 8 sind flexibel ausgeführt. Der Grundkörper 8 ist aus Silikon gebildet, ist also ein flexibles Silikonprofil bzw. -grundkörper. Die Leiterplatte 10 ist eine flexible LED-Leiterplatte (LED PCB).
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Der Grundkörper 8 weist zwei Führungselemente 16, hier in Form von in den Grundkörper 8 eingebrachten Nuten auf. In den Führungselementen 16 beziehungsweise den Nuten ist die Leiterplatte 10 derart beweglich gehalten, dass sie in X- und Y-Richtung des Koordinatensystems 18 Spielraum für eine Relativbewegung zum Grundkörper 8 hat. Das Führungselement 16 dient der primären Fixierung der Leiterplatte 10 am Grundkörper 8.
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Das gesamte Leuchtmodul und so auch dessen Grundkörper 8 erstrecken sich entlang einer Längsachse 20, die parallel zur x-Achse verläuft. Quer zur Längsachse 20, also in der y-z-Ebene, weist der Grundkörper 8 einen Querschnitt in U-Form. Die U-Form weist einen sich in y-Richtung erstreckenden Grundabschnitt 22 auf. Vom Grundabschnitt stehen senkrecht, also in z-Richtung, zwei Schenkel 24a, b der U-Form ab. Das Führungselement 16 ist an den jeweils einander zugewandten Seiten, also Innenseiten, der beiden Schenkel 24a, b angeordnet.
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Das Leuchtmodul 2 enthält auch ein Fixiermittel 26, hier in Form von Silikonstreifen beziehungsweise -punkten, wobei hier Silikon in Form von Klebstoff zum Einsatz kommt. Die Silikonstreifen und -punkte verkleben und halten damit zusätzlich die Leiterplatte 10 am Grundkörper 8 im Bereich der Nut bzw. des Führungselements 16. Das Fixiermittel 26 dient zur Fixierung eines Fixierabschnittes 28 der Leiterplatte 10 am Grundkörper 8. Der Fixierabschnitt 28 ist im Beispiel jeweils durch einen jeweiligen, den Schenkeln 24a, b zugewandten Randstreifen der Leiterplatte 10 gebildet, welcher sowohl mit dem Grundkörper 8 verklebt ist als auch in der jeweiligen Nut einliegt. Durch das Fixiermittel 26 ist verhindert, dass die Leiterplatte 10 in x-Richtung aus dem Grundkörper 8 ausgleiten kann. Die Fixierabschnitte 28 sind also die jeweils mit dem Grundkörper 8 verklebten Stellen der Leiterplatte 10 und daher an den Klebepunkten punktartig und an den Klebelinien linienartig ausgebildet.
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Das Leuchtmodul 2 enthält einen Energieversorgungsanschluss 30 sowie einen Kommunikationsanschluss 32. Beide sind in Form einer elektrischen Buchse 34a als Teil einer Steckverbindung zusammengefasst und in 1 lediglich angedeutet. Das Leuchtmodul 2 enthält auch eine in 1 lediglich angedeutete Logikeinheit 36, die zur Ansteuerung der Lichtquellen 12 hinsichtlich der Eigenschaften des im Betrieb von diesen ausgestrahlten Lichts dient. Eine zweite Buchse 34b befindet sich am in 1 nicht dargestellt – in x-Richtung gesehen – gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Leuchtmoduls 2. Auch diese weist einen entsprechenden Energieversorgungsanschluss 30 und einen Kommunikationsanschluss 32 auf. Die Anschlüsse der Buchse 34a sind als Eingänge, die der Buchse 34b als Ausgänge konfiguriert. Der Eingang dient zum Empfang von Energie und von Kommunikationsdaten von einer Energieversorgung (hier einem RPS) oder einem vorhergehenden Leuchtmodul 2. Der Ausgang dient zur Weitergabe von Energie und Kommunikationsdaten an ein folgendes Leuchtmodul oder ist unbelegt.
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1 zeigt das Leuchtmodul 2 in seiner unverformten Ruheform R, in welcher es sich länglich und gerade entlang der Längsachse 20 erstreckt. Im Beispiel beträgt die Ausdehnung der Leuchtmoduls 2 und damit des Grundkörpers in y-Richtung in Form der Breite b des Grundkörpers 8 20 mm. Die Ausdehnung in z-Richtung in Form der Höhe h beträgt 12 mm. Das Leuchtmodul 2 existiert in drei verschiedenen Längen l in Richtung der x-Achse, nämlich 4, 8 und 16 Zoll. Das Leuchtmodul 2 ist ein Flexible Accent Light Assembly (FALA).
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Der Grundkörper 8 weist im Bereich des Grundabschnitts 22 an den jeweiligen voneinander abgewandten Außenseiten der Schenkel 24a, b zwei gegenüberliegende, entlang der Längsachse 22 verlaufende Nuten 38 auf. Diese dienen zum Eingriff für nicht dargestellte Halteklammern, in welche das Leuchtmodul eingeschnappt werden kann. Mittels der Halteklammern kann das Leuchtelement 2 auf einem nicht dargestellten Untergrund befestigt werden.
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2 zeigt das Leuchtmodul 2 aus 1, hier ist jedoch an der Buchse 34a ein Verbindungselement 40 angeschlossen. Das Verbindungselement 40 weist einen Stecker 42a auf, der in die Buchse 34a eingesteckt ist, und einen zweiten Stecker 42b zur entsprechenden Verbindung mit einer Buchse 34b eines in 2 nicht dargestellten vorhergehenden Leuchtmoduls 2. Das Verbindungselement 40 enthält auch fünf flexible elektrische Verbindungskabel 44 zwischen den beiden Steckern 42a, b. Das Verbindungselement 40 dient zur mechanischen und elektrischen Verbindung zweier Leuchtmodule 2.
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3 zeigt eine Leuchte 50 mit zwei Leuchtmodulen 2 gemäß 1 bzw. 2, die über ein Verbindungselement 40 gemäß 2 verbunden sind. 3 zeigt die Leuchte 50 in Blickrichtung des Pfeils III in 2. Durch das Verbindungselement 40 sind beide Leuchtmodule 2 der Leuchte 50 miteinander elektrisch und mechanisch verbunden. Der Stecker 42b ist in die Buchse 34b des vorhergehenden Leuchtmoduls 2, der Stecker 42a in die Buchse 34a des nachfolgenden Leuchtmoduls 2 gesteckt. Das Verbindungselement 40 ist beweglich beziehungsweise flexibel ausgeführt. Die Leuchtmodule 2 und Verbindungselemente 40 sind so ausgeführt, dass bis zu acht derartiger Leuchtmodule 2 nach Art einer Kette, also in Reihenschaltung, verbunden werden können. Die Leuchte 50 besteht also aus einer Kette von sequenziell hintereinander aufgereihten Leuchtmodulen 2.
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Die Leuchtmodule 2 sind Teil eines nicht weiter dargestellten Leuchtmodulsatzes 60, der eine Vielzahl von Leuchtmodulen 2 enthält, wobei jeweils mehrere Leuchtmodule unterschiedliche Abmessung aufweisen, hier jeweils unterschiedliche Längen l von 4, 8 und 16 Zoll. Ansonsten sind die Leuchtmodule 2 gleich beziehungsweise entsprechend zueinander ausgeführt.
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4 zeigt die Leuchte 50 aus 3 nochmals aus der Gegenrichtung, das heißt entgegen der Blickrichtung des Pfeils III in 2. Hier ist die Dimensionierung der Leuchtmodule 2 und die Platzierung der Lichtquellen 12 innerhalb der Leuchtmodule 2 zu erkennen. Gruppen von Lichtquellen 12 fassen jeweils vier zusammengehörige Lichtquellen 12 (R-, G-, B- und W-LEDs) zusammen. Die Dimensionierung ist derart, dass bei der Verbindung der beiden Leuchtmodule 2 auch über die Grenze hinweg ein homogener Abstand jeweils benachbarter Gruppen von Lichtquellen 12 in x-Richtung entsteht.
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5a und b zeigen mögliche bzw. bestimmungsgemäß erlaubte Verformbarkeiten der hier nur symbolisch angedeuteten Leuchtmodule 2 aus den 1 bis 3. In 5a ist symbolisch lediglich ein Grundkörper 8 dargestellt, der um seine Längsachse 20 verwindbar ist, wie durch die entgegengesetzten Rotationspfeile 62a, b dargestellt ist.
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In 5b ist das Leuchtmodul 2 symbolisch durch seine Leiterplatte 10 mit Lichtquellen 12 dargestellt. Hier ist das Leuchtmodul um eine zur y-Achse parallele Biegeachse 64a biegbar, welche im Beispiel senkrecht zur Blattebene verläuft.
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5c zeigt eine bestimmungsgemäß nicht erlaubte beziehungsweise nicht mögliche Verformung des Leuchtmoduls 2, nämlich eine S-förmige seitliche Biegung um zwei jeweils parallel zur z-Achse verlaufende Biegeachsen 64a, b, welche wieder senkrecht zur Blattebene verlaufen. 5c zeigt symbolisch für das Leuchtmodul 2 ebenfalls nur dessen Leiterplatte 10 mit Lichtquellen 12. Die erlaubten Verformungen sind symbolisch durch einen Haken, die nicht erlaubte Verformung symbolisch durch ein Kreuz dargestellt.
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6a zeigt, wie in Anlehnung an 5b eine Biegung um die Biegeachse 64a parallel zur Y-Achse auch durch Verformung bzw. Biegung des Verbindungselements 40 möglich ist, ohne dabei die Leuchtmodule 2 selbst aus ihrer Ruheform R zu verformen. 6b zeigt eine alternative Verformung der Leuchte 50 durch Verformung des beweglichen Verbindungselements 40 (hier nur symbolisch angedeutet) um die Biegeachse 64a, hier parallel zur z-Achse, welche in 6b senkrecht zur Bildebene verläuft.
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7 zeigt eine alternative Ausführungsform des Leuchtmoduls 2 aus 1. Hier enthält das Leuchtmodul 2 ein Abdeckelement 70 in Form einer Diffusionsscheibe, welche für das von den Lichtquellen 12 abgestrahlte Licht durchlässig ist. Zusammen mit dem Grundkörper 8 umschließt das Abdeckelement 70 die Leiterplatte 10, hier zumindest teilweise, da lediglich die in x-Richtung liegenden Stirnseiten des Leuchtmoduls 2 offen bleiben. Hier können nicht dargestellte Abdeckkappen aufgesetzt werden, um das Leuchtmodul 2 hinsichtlich der Leiterplatte 10 vollständig zu kapseln. Alternativ können die Verbindungselemente 40 beziehungsweise deren Stecker 42a, b entsprechend als abdichtende Abdeckkappen ausgeführt sein, um demselben Zweck zu dienen. Das Abdeckelement 70 ist entsprechend der Leiterplatte 10 ebenfalls in vergleichbaren Führungselementen 16 in Form von Nuten geführt Auch das Abdeckelement 70 ist flexibel ausgeführt, um ein insgesamt flexibles Leuchtmodul 2 zu schaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Leuchtmodul
- 4
- Innenraum
- 6
- Fahrzeug
- 8
- Grundkörper
- 10
- Leiterplatte
- 12
- Lichtquelle
- 14
- Pfeil
- 16
- Führungselement
- 18
- Koordinatensystem
- 20
- Längsachse
- 22
- Grundabschnitt
- 24a, b
- Schenkel
- 26
- Fixiermittel
- 28
- Fixierabschnitt
- 30
- Energieversorgungsanschluss
- 32
- Kommunikationsanschluss
- 34a, b
- Buchse
- 36
- Logikeinheit
- 38
- Nut
- 40
- Verbindungselement
- 42a, b
- Stecker
- 44
- Verbindungskabel
- 50
- Leuchte
- 60
- Leuchtmodulsatz
- 62a, b
- Rotationspfeil
- 64a, b
- Biegeachse
- 70
- Abdeckelement
- R
- Ruheform
- b
- Breite
- h
- Höhe
- l
- Länge
