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Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, die mittels eines elektrischen Leiters an einem Textil anbringbar ist, wobei die elektronische Vorrichtung die Merkmale von Anspruch 1 aufweist, sowie ein Textil mit einer derartigen elektronischen Vorrichtung, gemäß den Merkmalen von Anspruch 23.
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Miniaturisierte funktionelle Geräte, welche in die Kleidung integriert werden können, weisen im Hinblick auf neue Funktionen im Bereich des Digital Lifestyle, Healthcare und Body Monitoring, und damit auch auf kommerzieller Ebene, ein hohes Entwicklungspotential auf. Die Bekleidungsindustrie sucht Wege, in ihre Waren neue Funktionen zu integrieren und den Konsumenten neue Erlebnisse mit ihren Produkten zu verschaffen. Zudem sind die Kunden zunehmend motiviert ihren eigenen Gesundheitszustand mit Hilfe ihres Smartphones zu erfassen und zu überwachen sowie ihre Aktivitäten aufzuzeichnen und zu teilen. Hierfür sind eine Reihe vernetzter Sensoren in Körpernähe notwendig, welche idealerweise in der Kleidung integriert sind.
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Insbesondere im Modebereich sind elektronische Vorrichtungen, die an Textilien anbringbar sind, stark im Kommen. Beispielsweise sind LED-Pailletten eines sogenannten FSDTM-Systems (Functional Sequin Device) der imbut GmbH (TITV Greiz) [1] sowie das sogenannte Flora-System von adafruit [2] bekannt.
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Die FSD-Pailletten aus [1] sind punktförmige LEDs, die auf einem Träger bzw. Substrat angebracht sind. Der Träger wird mittels eines konventionellen Nähgarns mit üblichen Stickmaschinen auf die Textilien aufgestickt. Der Träger weist außerdem eine erste und eine zweite Kontaktierungsfläche auf, wobei in jeder Kontaktierungsfläche jeweils ein Loch vorgesehen ist. Die Pailletten werden über dieses jeweils eine Loch mit leitfähigem Garn kontaktiert.
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Das Flora-System aus [2] ist ein aus verschiedenen Komponenten, wie diversen Sensoreinheiten, Kommunikationseinheiten und Steuereinheiten bestehendes komplexes System. Diese Vielzahl an elektrischen Einheiten ist auf einem runden Substrat angeordnet. Das runde Substrat weist an deren äußeren Umrandung einzelne Kontaktierungsbereiche auf. Jeder Kontaktierungsbereich weist jeweils ein darin vorgesehenes Loch auf. Ein elektrisch leitfähiger Faden wird durch das jeweils eine Loch geführt, um das Flora-Element an dem Textil anzunähen und gleichzeitig zu kontaktieren.
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Ein weiteres textiles Mode-Element ist aus der
DE 10 2014 206 179 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Leuchtvorrichtung, wie z. B. eine LED, die mit einem elektrisch leitfähigen Faden an ein Textil angenäht und zugleich kontaktiert werden kann. Diese Druckschrift schlägt vor, eines oder mehrere Löcher in die Leuchtvorrichtung einzubringen, um die Leuchtvorrichtung anzunähen und zu kontaktieren.
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Die aus [1] und [2] bekannten Module weisen also Einzellöcher zum Annähen auf. Die aus der
DE 10 2014 206 179 A1 bekannte Vorrichtung kann beispielsweise zwei Löcher zum Annähen aufweisen. Bei all diesen bekannten Vorrichtungen besteht jedoch die Gefahr, dass die leitfähigen Garne durch mechanische Beanspruchung an den metallisierten PCB-Kanten entweder durchgerieben werden und brechen, oder sich dehnen und sich dadurch lockern. Somit ist eine zuverlässige Strom-/Signalversorgung des Moduls nicht mehr möglich.
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Es ist aufgefallen, dass derartiges mechanisches Versagen insbesondere beim maschinellen Waschen der Textilien auftritt. Hierbei kommen die freiliegenden (elektrisch leitfähigen) Nähgarne beispielsweise mit der Waschtrommel, mit in der Waschtrommel befindlichen Kleidungsstücken oder gegenseitig bzw. untereinander in mechanischen Kontakt, was schnell zu mechanischer Beschädigung führen kann. Darüber hinaus sind die bekannten Vorrichtungen oft nicht ausreichend wasserdicht, um einen Waschgang in einer konventionellen Waschmaschine unbeschadet zu überstehen. Daher sind derartige bekannte Vorrichtungen häufig nur für einen einmaligen Einsatz vorgesehen, vom Kleidungsstück abnehmbar angebracht, oder das Kleidungsstück ist erst gar nicht für eine Wäsche vorgesehen bzw. dafür geeignet.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bestehende an Textilien anbringbare elektronische Vorrichtungen diesbezüglich zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine an ein Textil anbringbare elektronische Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung ist mittels eines elektrischen Leiters an einem Textil anbringbar. Mittels des elektrischen Leiters kann die elektronische Vorrichtung beispielsweise an das Textil angestickt oder angenäht werden. Die elektronische Vorrichtung weist unter anderem ein Substrat mit mindestens einem elektrischen Bauelement auf, wobei das Substrat einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontaktierungsabschnitt zum Kontaktieren des elektrischen Bauelements aufweist. In mindestens einem der beiden Kontaktierungsabschnitte ist ein sich durch das Substrat hindurch erstreckendes Lochpaar vorgesehen. Unter einem Lochpaar ist zu verstehen, dass sich zwei Löcher in geringem Abstand zueinander befinden, etwa vergleichbar mit einem bekannten Knopflochpaar. Der elektrische Leiter wird vorzugsweise durch dieses Lochpaar geführt, um die elektronische Vorrichtung an dem Textil anzubringen. Im Vergleich zu den eingangs erwähnten bekannten Pailletten und dergleichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der elektrische Leiter nicht über die Außenkante des Substrats geführt. Somit wird das dadurch bedingte mögliche mechanische Versagen des elektrischen Leiters bei der vorliegenden Erfindung minimiert. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung einen an dem Substrat angeordneten ersten Gehäuseabschnitt auf. Dieser erste Gehäuseabschnitt schützt das Substrat und das daran angeordnete elektrische Bauelement vor mechanischer Beschädigung und vorzugsweise auch vor Wasser und Feuchtigkeit. Der erste Gehäuseabschnitt weist mindestens eine Gehäuseöffnung auf, die das in dem jeweiligen Kontaktierungsabschnitt des Substrats vorgesehene Lochpaar zumindest abschnittsweise und von außen zugänglich überdeckt. Anders ausgedrückt, ist also das Substrat mit einem ersten Gehäuseabschnitt, z. B. in Form einer Abdeckung oder eines Deckels, abgedeckt. Dabei ist der Gehäuseabschnitt derart an dem Substrat angeordnet, dass sich die mindestens eine Gehäuseöffnung im Bereich des in dem jeweiligen Kontaktierungsabschnitt vorgesehenen Lochpaars befindet, d. h. die Gehäuseöffnung überlappt das Lochpaar zumindest abschnittsweise. Die Gehäuseöffnung erlaubt also, dass das in dem jeweiligen Kontaktierungsabschnitt vorgesehene Lochpaar nicht von dem Gehäuseabschnitt verdeckt bzw. vollständig abgedeckt wird, sondern von außen zugänglich bleibt. So kann die elektronische Vorrichtung trotz dem daran angebrachten Gehäuse noch gut an dem Textil angeordnet werden. Der elektrische Leiter ist zum Zwecke der Anbringung der elektronischen Vorrichtung an dem Textil durch die Gehäuseöffnung hindurchführbar, sodass der elektrische Leiter über das durch die Gehäuseöffnung zugängliche Lochpaar an dem Textil angeordnet, z. B. angenäht, werden kann. Gleichzeitig ergibt sich hier der positive Effekt, dass nicht nur das Substrat sondern auch der elektrische Leiter durch das Gehäuse weitestgehend von äußeren Einflüssen geschützt ist. Das an dem Substrat angeordnete Gehäuse schützt also nicht nur das Substrat und das daran angeordnete elektrische Bauelement, sondern es bietet dabei gleichzeitig einen mechanischen Schutz für den elektrischen Leiter. Somit kommt der elektrische Leiter beispielsweise bei einer Maschinenwäsche nicht in direkten Kontakt mit der Waschtrommel, was den elektrischen Leiter wesentlich vor mechanischer Beschädigung schützt und somit die Lebensdauer der elektronischen Vorrichtung im Vergleich zu den bisher bekannten Vorrichtungen deutlich erhöht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann in dem ersten und in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt jeweils mindestens ein sich durch das Substrat hindurch erstreckendes Lochpaar vorgesehen sein, und der erste Gehäuseabschnitt kann eine erste und eine zweite Gehäuseöffnung aufweisen, wobei die erste Gehäuseöffnung das in dem ersten Kontaktierungsabschnitt des Substrats vorgesehene Lochpaar und die zweite Gehäuseöffnung das in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt des Substrats vorgesehene Lochpaar zumindest abschnittsweise und von außen zugänglich überdeckt. Das zweite Lochpaar kann die elektrische Kontaktierung der elektronischen Vorrichtung verbessern. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Lochpaar um einen Kathodenanschluss und bei dem zweiten Lochpaar um einen Anodenanschluss handeln.
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Es ist denkbar, dass die elektronische Vorrichtung mittels eines elektrisch leitfähigen Nähgarns an dem Textil anbringbar ist, sodass der elektrisch leitfähige Nähgarn den Kontaktbereich des jeweiligen Lochpaars kontaktiert. Derartige elektrisch leitfähige Nähgarne können im Vergleich zu konventionellen Kupferlitzen etc. wesentlich biegsamer sein. Ein Anordnen der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung an einem Textil mittels des elektrisch leitfähigen Nähgarns wird somit erleichtert, d. h. die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung kann beispielsweise mittels konventioneller Nähtechnik und konventionellen Nähmaschinen an das Textil angenäht werden.
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Es ist vorstellbar, dass eine dem Substrat abgewandte Außenkante der Gehäuseöffnung von dem Substrat beabstandet ist, und das Maß der Beabstandung derart gewählt ist, dass der elektrische Leiter bündig mit dieser Außenkante abschließt, wenn die elektronische Vorrichtung an dem Textil angebracht ist. In anderen Worten schließt, wenn die elektronische Vorrichtung an einem Textil angeordnet ist, die von außen sichtbare Ober- bzw. Außenseite des elektrischen Leiters mit der Ober- bzw. Außenseite der Gehäuseöffnung bündig ab. Der elektrische Leiter steht also nicht über den äußeren Umriss des Gehäuseabschnitts hervor. Somit wird die Ober- bzw. Außenseite des elektrischen Leiters gut vor mechanischer Beanspruchung geschützt.
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Alternativ ist es denkbar, dass eine dem Substrat abgewandte Außenkante der Gehäuseöffnung von dem Substrat beabstandet ist, und das Maß der Beabstandung derart gewählt ist, dass der elektrische Leiter zwischen dem Substrat und dieser Außenkante angeordnet ist, wenn die elektronische Vorrichtung an dem Textil angebracht ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist also der elektrische Leiter innerhalb der Gehäuseöffnung bzw. innerhalb des Gehäuseabschnitts geschützt angeordnet. Das heißt, die Ober- bzw. Außenseite des elektrischen Leiters steht nicht über die Ober- bzw. Außenseite des Gehäuseabschnitts, d. h. nicht über dessen äußeren Umriss, hervor.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Substrat eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei die zweite Seite vorgesehen ist, um an dem Textil angebracht zu werden, und wobei der erste Gehäuseabschnitt auf der der zweiten Seite gegenüberliegend angeordneten ersten Seite des Substrats angeordnet ist. Der Gehäuseabschnitt ist also auf der dem Textil abgewandten ersten Seite des Substrats angeordnet, wenn die elektronische Vorrichtung an dem Textil angeordnet ist. Somit schützt das Gehäuse die Außenseite bzw. die vom Träger des Textils abgewandte Seite der elektronischen Vorrichtung vor äußeren Einflüssen, vorzugsweise vor äußeren Einflüssen mechanischer und/oder chemischer Natur.
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Dabei ist es denkbar, dass das elektrische Bauelement auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist und der erste Gehäuseabschnitt einen transparenten Gehäuseteil aufweist, der das elektrische Bauelement zumindest abschnittsweise bedeckt, um das elektrische Bauelement zumindest abschnittsweise von außen sichtbar zu machen. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem elektrischen Bauelement um ein Bauelement mit einem speziellen visuellen Effekt handelt, wie z. B. eine Leuchtdiode. Der transparente Gehäuseteil schützt zum einen das Bauelement vor äußeren Einflüssen, und zum anderen bleibt der visuelle Effekt erhalten.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorstellbar sein, dass das elektrische Bauelement auf der ersten Seite des Substrats angeordnet ist, und der erste Gehäuseabschnitt eine Fensteröffnung aufweist, die das elektrische Bauelement zumindest abschnittsweise bedeckt, um das elektrische Bauelement zumindest abschnittsweise von außen sichtbar zu machen. Eine Fensteröffnung ist eine in dem Gehäuseabschnitt vorgesehene Aussparung bzw. Öffnung, die das Bauelement sichtbar freilegt und von außen zugänglich macht. Mittels einer Fensteröffnung kann beispielsweise der Zugang zu dem Bauelement, z. B. im Falle einer Reparatur, erleichtert werden.
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Dabei ist es denkbar, dass die Fensteröffnung mit einem transparenten Material ausgekleidet, insbesondere vergossen, ist. Vorzugsweise kann ein Vergussmaterial verwendet werden, dass zum einen durchsichtig ist, um spezielle visuelle Effekte des Bauelements zu ermöglichen, und dass zum anderen eine spritzwassergeschützte bzw. wasserdichte Abdeckung für das Bauelement bereitstellt.
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Es ist denkbar, dass das transparente Material derart in der Fensteröffnung vorgesehen ist, dass das transparente Material eine lichtformende Struktur aufweist. Beispielsweise kann das transparente Material in Form einer Linse, eines Prismas oder dergleichen in die Fensteröffnung eingebracht werden.
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Gemäß einer weiteren denkbaren Ausführungsform kann die elektronische Vorrichtung einen zweiten Gehäuseabschnitt aufweisen, der auf der dem ersten Gehäuseabschnitt gegenüberliegenden Seite des Substrats angebracht ist. Somit kann auch die dem Träger des Textils zugewandte Seite der elektronischen Vorrichtung vor mechanischen Einflüssen geschützt gestaltet werden. Der erste und der zweite Gehäuseabschnitt können vorzugsweise gemeinsam ein vollständiges Gehäuse bilden, das sich vollständig um das Substrat bzw. um das auf dem Substrat angeordnete elektrische Bauelement herum erstreckt. Somit kann das Substrat bzw. um das auf dem Substrat angeordnete elektrische Bauelement vollständig geschützt und insbesondere vollständig spritzwassergeschützt bzw. wasserdicht ausgestaltet sein. Dies ist insbesondere beim Waschen des Textils von Vorteil.
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Dabei ist es denkbar, dass der zweite Gehäuseabschnitt zwei Gehäuseöffnungen aufweist, wobei die zwei Gehäuseöffnungen die beiden in den Kontaktierungsabschnitten des Substrats vorgesehenen Lochpaare zumindest abschnittsweise von außen zugänglich überdecken, sodass der elektrische Leiter zur Anbringung der elektrischen Vorrichtung an dem Textil durch die zwei Gehäuseöffnungen hindurchführbar ist. In anderen Worten weist also auch der dem Textil zugewandte zweite Gehäuseabschnitt zwei Öffnungen auf, die den Lochpaaren gegenüberliegend angeordnet sind. Es sind also sowohl der erste als auch der zweite Gehäuseabschnitt derart an dem Substrat angeordnet, dass sich die jeweiligen Gehäuseöffnungen im Bereich der in den Kontaktierungsabschnitten vorgesehenen Lochpaare befinden, d. h. die jeweiligen Gehäuseöffnungen überlappen die Lochpaare zumindest abschnittsweise. Die jeweiligen Gehäuseöffnungen erlauben also, dass die in den Kontaktierungsabschnitten vorgesehenen Lochpaare nicht von dem jeweiligen Gehäuseabschnitt verdeckt werden sondern von außen zugänglich bleiben. So kann die elektronische Vorrichtung trotz dem daran angebrachten Gehäuse noch gut an dem Textil angeordnet werden. Der elektrische Leiter ist zum Zwecke der Anbringung der elektronischen Vorrichtung an dem Textil durch die jeweiligen Gehäuseöffnungen hindurchführbar, sodass der elektrische Leiter über das durch die jeweilige Gehäuseöffnung zugängliche Lochpaar an dem Textil angeordnet, z. B. angenäht, werden kann.
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Es ist vorstellbar, dass mindestens ein weiteres elektrisches Bauelement auf der zweiten Seite des Substrats, die zur Anbringung an dem Textil vorgesehen ist, angeordnet ist, und der zweite Gehäuseabschnitt eine Fensteröffnung aufweist, die dieses weitere Bauelement freilegt, und wobei diese Fensteröffnung mit einer Vergussmasse wasserdicht vergossen ist. Dieses zumindest eine weitere elektrische Bauelement kann beispielsweise ein Bestandteil einer Beschaltung bzw. Bestückung des Substrats zur Ansteuerung des mindestens einen elektrischen Bauelements auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des Substrats sein. Somit schützt der zweite Gehäuseabschnitt die dem Textil zugewandte zweite Seite des Substrats vor äußeren Einflüssen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der erste und/oder der zweite Gehäuseabschnitt das mindestens eine elektrische Bauelement wasserdicht umgeben. Der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt bilden vorzugsweise ein das Substrat vollständig umgebendes Gehäuse. Dieses Gehäuse schützt das Substrat vor dem Eindringen von Wasser, was insbesondere beim Waschen des Textils, an dem die elektronische Vorrichtung angeordnet ist, von Vorteil ist.
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Es ist denkbar, dass der erste Gehäuseabschnitt und/oder der zweite Gehäuseabschnitt ein vorgefertigtes Gehäuseteil ist. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Spritzgussteil, z. B. um ein Kunststoff-Spritzgussteil, handeln. Dies schafft eine einfache Möglichkeit, um ein Gehäuse zum Häusen des Substrats bzw. des an dem Substrat vorgesehenen elektrischen Bauelements herzustellen und bereitzustellen.
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Alternativ oder zusätzlich kann der erste Gehäuseabschnitt und/oder der zweite Gehäuseabschnitt ein mittels 3D-Druckverfahren direkt auf das Substrat aufgedrucktes Gehäuseteil sein. Somit kann mittels des Materialauftrags einerseits schnell und kostengünstig ein passgenaues Gehäuse realisiert werden, das insbesondere bei aufschmelzenden Druckverfahren das Substrat wasserdicht umgeben kann. Es ist denkbar, dass eines der ersten bzw. zweiten Gehäuseabschnitte ein vorgefertigtes Gehäuseteil ist, und das andere der ersten bzw. zweiten Gehäuseabschnitte ein mittels 3D-Druckverfahren direkt auf das Substrat aufgedrucktes Gehäuseteil ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrische Bauelement eine LED oder eine OLED. Diese Bauelemente eignen sich besonders gut zum Erzeugen visueller Effekte. Insbesondere OLEDs können besonders gut zweidimensional an Oberflächenbeschaffenheiten anpassbar sein, sodass eine Kombination mit dem ersten und/oder zweiten Gehäuseabschnitt gut realisierbar ist.
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Es ist denkbar, dass das Substrat mindestens einen elektrischen Kontaktierungsabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, um Information an die elektronische Vorrichtung mittels eines BUS-Systems zu übertragen. Beispielsweise können Informationen übertragen werden, um das elektrische Bauelement in einer gewissen Art und Weise anzusteuern. Wenn es sich beispielsweise bei dem elektrischen Bauelement um eine OLED handelt, kann der mindestens eine weitere Kontaktierungsabschnitt genutzt werden, um eine Matrixansteuerung der OLED zu realisieren.
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Gemäß einer weiteren denkbaren Ausführungsform kann mindestens eines der beiden Lochpaare näher an der peripheren Außenseite des Substrats angeordnet sein als das elektrische Bauelement. In anderen Worten ist mindestens eines der beiden Lochpaare weiter außerhalb an dem Substrat angeordnet als das mindestens eine elektrische Bauelement. Somit kann die elektronische Vorrichtung unkompliziert an dessen Außenseite an dem Textil befestigt werden, während das weiter innen angeordnete Bauelement weitestgehend ungehindert von dem Gehäuse umgeben sein kann. Eine an der äußeren Umrandung vorgesehene Befestigung der elektronischen Vorrichtung an dem Textil kann für eine sichere Verbindung mit dem Textil sorgen, da sich die elektronische Vorrichtung somit nicht so leicht ablösen kann, beispielsweise wenn der Träger des Textils mit der elektronischen Vorrichtung an einem Gegenstand hängenbleibt. Vorteilhaft wäre beispielsweise eine vollständig am äußeren Rand umlaufende Befestigung an dem Textil.
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Es ist aber auch denkbar, dass das elektrische Bauelement ringförmig ausgebildet ist, und mindestens eines der beiden Lochpaare ringinnenseitig angeordnet ist. Beispielsweise kann das Bauelement ein ringförmiges Leuchtmittel aufweisen, in dessen Inneren sich das mindestens eine Lochpaar befindet. So kann beispielsweise eine Art ringförmig beleuchteter Knopf realisiert werden, der ähnlich zu einem konventionellen Knopf an dem Textil anbringbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der elektrische Leiter Bestandteil der elektronischen Vorrichtung, d. h. die elektronische Vorrichtung weist ferner den elektrischen Leiter, insbesondere in Gestalt eines elektrisch leitfähigen Nähgarns, auf. Dabei ist diese Ausführungsform mit allen zuvor genannten Ausführungsformen explizit kombinierbar, d. h. alle zuvor genannten Ausführungsformen können den elektrischen Leiter als Bestandteil der beanspruchten elektronischen Vorrichtung aufweisen.
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Gemäß einer denkbaren Ausführungsform die elektronische Vorrichtung als ein mittels des elektrischen Leiters an das Textil anbringbarer Knopf ausgeführt. Knöpfe sind unkompliziert herstellbar und vielseitig einsetzbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung,
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2 eine vergrößerte Darstellung des Substrats und des Gehäuseabschnitts der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung aus 1,
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3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung aus 2,
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4 eine Perspektivansicht auf eine auf einem Textil angeordnete erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung,
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5 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung entlang der in 3 abgebildeten Schnittlinie V-V,
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6 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung entlang der in 3 abgebildeten Schnittlinie V-V,
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7 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung mit einem transparenten Gehäuseteil,
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8 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung mit einer Fensteröffnung,
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9A bis 9E eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung sowie ein mögliches Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung,
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10A eine Draufsicht auf die Vorderseite einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung,
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10B eine Draufsicht auf die Rückseite der in 10A gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung,
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11A eine Draufsicht auf die Vorderseite einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung, und
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11B eine Draufsicht auf die Rückseite der in 11A gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10. Die elektronische Vorrichtung 10 ist mittels eines elektrischen Leiters an einem Textil 11 anbringbar. Der Übersichtlichkeit wegen ist der elektrische Leiter hier nicht gezeigt. Dieser wird jedoch mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren noch näher erläutert werden.
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Das Textil 11 ist hier beispielhaft als ein T-Shirt gezeigt. Generell kann das Textil als ein beliebiges Stück Stoff verstanden werden. Das Textil kann beispielsweise eine Oberbekleidung, wie z. B. ein Hemd, Pulli und dergleichen sein. Es ist aber auch denkbar, dass die elektronische Vorrichtung 10 an einer Hose, einem Schuh, oder einer Tasche anbringbar ist.
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Ebenfalls lediglich beispielhaft ist ein möglicher Anbringungsort 17 der elektronischen Vorrichtung 10 an dem T-Shirt 11 gezeigt. Der Anbringungsort 17 kann aber auch variieren, d. h. die elektronische Vorrichtung 10 kann generell an beliebigen Stellen auf der Vorderseite oder der Rückseite des Textils 11 anbringbar sein.
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Das Textil 11 weist vorzugsweise eine leitfähige Struktur auf, mit der die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 in Kontakt bringbar ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Energieversorgungs- und/oder Datenleitung handeln. Eine solche in einem Textil 11 vorgesehene leitfähige Struktur wird nachfolgend mit Bezug auf 9E näher erläutert.
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Die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 weist ein Substrat 13 auf. Das Substrat 13 ist mit mindestens einem elektrischen Bauelement 12 bestückt. Das Substrat 13 weist außerdem einen ersten Kontaktierungsabschnitt 14a und einen zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b auf. Die beiden Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b sind elektrisch leitfähige Abschnitte zum Kontaktieren des elektrischen Bauelements 12.
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Bei den beiden Kontaktierungsabschnitten 14a, 14b handelt es sich im Wesentlichen um Spannungs- bzw. Stromversorgungsanschlüsse, wie z. B. um einen Plus- bzw. Minuspol oder um einen Anoden- bzw. Kathodenanschluss.
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In zumindest einem der beiden Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b ist ein sich durch das Substrat 13 hindurch erstreckendes Lochpaar vorgesehen. In dem in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel ist in dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a ein sich durch das Substrat 13 hindurch erstreckendes Lochpaar vorgesehen. Die Lochpaare werden mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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An dem Substrat 13 ist ein erster Gehäuseabschnitt 15 angeordnet. Der Übersichtlichkeit wegen ist der Gehäuseabschnitt 15 in 1 von dem Substrat 13 separiert dargestellt, wobei die Pfeile 18 andeuten sollen, dass der Gehäuseabschnitt 15 an dem Substrat 13 anordenbar ist.
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Der erste Gehäuseabschnitt 15 weist eine Gehäuseöffnung 16 auf. Die Gehäuseöffnung 16 ist als eine Durchbrechung ausgebildet, die sich durch den Gehäuseabschnitt 15 hindurch erstreckt. Die Gehäuseöffnung 16 überdeckt das in dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a des Substrats 13 vorgesehene Lochpaar zumindest abschnittsweise und zwar so, dass das Lochpaar von außen zugänglich ist, wenn der Gehäuseabschnitt 15 an dem Substrat 13 angeordnet ist.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10. In dieser Ausführungsform ist sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14a, 14b jeweils ein Lochpaar 21a, 21b, 22a, 22b in dem Substrat 13 vorgesehen. Außerdem weist der Gehäuseabschnitt 15 eine erste und eine zweite Gehäuseöffnung 16a, 16b auf, wobei die erste Gehäuseöffnung 16a das in dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a des Substrats 13 vorgesehene Lochpaar 21a, 21b und die zweite Gehäuseöffnung 16b das in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b des Substrats 13 vorgesehene Lochpaar 22a, 22b zumindest abschnittsweise und von außen zugänglich überdecken.
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In dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a ist also ein erstes Lochpaar 21a, 21b vorgesehen, und in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b ist ein zweites Lochpaar 22a, 22b vorgesehen. Die Lochpaare erstrecken sich durch das Substrat 13 hindurch.
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Die beiden Löcher 21a, 21b des ersten Lochpaars sind im Wesentlichen vertikal verlaufend zueinander angeordnet, d. h. das erste Loch 21a liegt oberhalb des zweiten Lochs 21b.
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Die beiden Löcher 22a, 22b des zweiten Lochpaars sind im Wesentlichen horizontal verlaufend zueinander angeordnet, d. h. das erste Loch 22a liegt neben dem zweiten Loch 22b.
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Der Gehäuseabschnitt 15 weist eine erste Gehäuseöffnung 16a und eine zweite Gehäuseöffnung 16b auf. Die beiden Gehäuseöffnungen 16a, 16b sind an denjenigen Stellen in dem Gehäuseabschnitt 15 vorgesehen, die den in dem Substrat 13 ausgebildeten Kontaktierungsabschnitten 14a, 14b gegenüberliegen, d. h. die erste Gehäuseöffnung 16a liegt dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a gegenüber und die zweite Gehäuseöffnung 16b liegt dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b gegenüber.
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Dabei ist zu erkennen, dass die erste Gehäuseöffnung 16a beispielhaft eine sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Form aufweist, während die zweite Gehäuseöffnung 16b beispielhaft eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Form aufweist. Die Form der Gehäuseöffnungen 16a, 16b kann sich im Wesentlichen nach der Anordnung der einzelnen Löcher der jeweiligen Lochpaare relativ zueinander richten.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die in 2 abgebildete Ausführungsform, wobei der Gehäuseabschnitt 15 auf dem Substrat 13 angeordnet ist. Hier ist zu erkennen, dass die in dem Gehäuseabschnitt 15 vorgesehenen Gehäuseöffnungen 16a, 16b die in dem darunterliegenden Substrat 13 vorgesehenen Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b zumindest abschnittsweise überdecken.
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Es ist jedoch deutlich zu erkennen, dass die in dem Gehäuseabschnitt 15 vorgesehenen Gehäuseöffnungen 16a, 16b die in dem darunterliegenden Substrat 13 vorgesehenen Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b derart überdecken, dass die einzelnen Löcher 21a, 21b, 22a, 22b von außen zugänglich sind bzw. bleiben.
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4 zeigt, wie die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 an dem Textil 11 anbringbar ist. Das Textil 11 ist hier als ein Stück Stoff dargestellt, an das die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10, als ein Beispiel der Anbringung, angenäht wird.
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Ein elektrischer Leiter 19, der hier als ein elektrisch leitfähiger Faden bzw. Nähgarn 19 ausgeführt ist, wird zum Annähen der elektronischen Vorrichtung 10 an dem Textil 11 eingesetzt. Hierbei wird der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 durch die einzelnen Löcher der jeweiligen Lochpaare durchgeführt.
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In dem in 4 gezeigten Beispiel wird der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 mittels einer Nadel 41 durch die beiden Löcher 21a, 21b (siehe 3) durchgeführt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die in dem Gehäuseabschnitt 15 vorgesehene Gehäuseöffnung 16a diese beiden Löcher 21a, 21b von außen zugänglich überdeckt. Die Nadel 41 samt dem elektrisch leitfähigen Nähgarn 19 wird also durch die Gehäuseöffnung 16a hindurchgeführt, um anschließend durch die in dem darunterliegenden Substrat 13 vorgesehenen Löcher 21a, 21b hindurchgeführt zu werden. Die Lochpaare ähneln bekannten Knopflochpaaren.
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Der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 kommt hierbei zumindest abschnittsweise mit dem Kontaktierungsabschnitt 14a in Kontakt, sodass der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 den Kontaktbereich 14a des Lochpaars 21a, 21b elektrisch kontaktiert.
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5 zeigt ein Schnittbild entlang der in 3 abgebildeten Schnittlinie V-V. Hier sind das Substrat 13 einschließlich der beiden Löcher 21a, 21b, sowie der darüber angeordnete Gehäuseabschnitt 15 einschließlich der darin vorgesehenen Gehäuseöffnung 16a zu erkennen.
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Die Gehäuseöffnung 16a weist eine dem Substrat 13 abgewandte Außenkante 51 auf. Diese Außenkante 51 ist die entlang des Rands der Gehäuseöffnung 16a umlaufende Kante. Diese Außenkante 51 ist von dem Substrat 13 um eine Länge L beabstandet. Dabei ist das Maß der Beabstandung, d. h. die Länge L, derart gewählt, dass der elektrische Leiter 19 bündig mit dieser Außenkante 51 abschließt, wenn die elektronische Vorrichtung 10 an dem Textil 11 angeordnet ist.
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Dementsprechend kann das Maß L der Beabstandung beispielsweise in Abhängigkeit von der Dicke bzw. dem Durchmesser des elektrisch leitfähigen Nähgarns 19, oder aber auch in Abhängigkeit von der Anzahl der Durchführungen des elektrisch leitfähigen Nähgarns 19 durch die beiden Löcher 21a, 21b des Lochpaars gewählt werden.
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6 zeigt eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform. Hier ist das Maß L der Beabstandung derart gewählt, dass der elektrische Leiter 19 zwischen dem Substrat 13 und der Außenkante 51 angeordnet ist, wenn die elektronische Vorrichtung 10 an dem Textil 11 angeordnet ist. In anderen Worten befindet sich der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 innerhalb der von der Gehäuseöffnung 16a gebildeten Aussparung.
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Sowohl in der in 5 als auch in der in 6 gezeigten Ausführungsform steht der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 nicht über die Außenkante 51 nach außen vor. Der elektrisch leitfähige Nähgarn 19 ist somit weitestgehend vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor mechanischen Beschädigungen, geschützt in dem Gehäuseabschnitt 15 angeordnet.
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Wie in den 2 und 4 zu erkennen ist, weist das Substrat 13 eine erste Seite 23, d. h. eine Vorderseite, und eine gegenüberliegende zweite Seite 24, d. h. eine Rückseite, auf. Die zweite Seite 24 ist vorgesehen, um an dem Textil 11 angebracht zu werden. Der Gehäuseabschnitt 15 ist auf der der zweiten Seite 24 gegenüberliegenden ersten Seite 23 des Substrats 13 angeordnet.
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Das Substrat 13 kann mit dessen Rückseite 24 beispielsweise in direkten Kontakt mit dem Textil 11 kommen. Der an der Vorderseite 23 des Substrats 13 angeordnete Gehäuseabschnitt 15 kann von außen sichtbar sein, wenn die elektronische Vorrichtung 10 an dem Textil angebracht ist.
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Das elektrische Bauelement 12 kann ein Leuchtmittel, beispielsweise eine LED oder eine OLED, sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Gehäuseabschnitt zumindest abschnittsweise, d. h. zumindest im Bereich des Leuchtmittels, transparent ausgeführt ist.
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Daher wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei der der Gehäuseabschnitt 15 einen transparenten Gehäuseteil aufweist. 7 zeigt eine erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 mit einem Substrat 13, einem daran angeordneten Leuchtmittel 12 und einem darüber angeordneten Gehäuseabschnitt 15. Das Leuchtmittel kann beispielsweise eine in SMD-Bauweise ausgeführte LED sein.
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Der Gehäuseabschnitt 15 weist einen transparenten Gehäuseteil 71 auf, der das elektrische Bauelement (LED) 12 zumindest abschnittsweise bedeckt, um das elektrische Bauelement (LED) 12 zumindest abschnittsweise von außen sichtbar zu machen.
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Der transparente Gehäuseteil 71 ist also im Bereich der LED 12, bzw. oberhalb der LED 12, angeordnet. Somit kann die LED 12 durch den transparenten Gehäuseteil 71 hindurchstrahlen, sodass die Strahlung von außen sichtbar ist.
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Alternativ kann der Gehäuseabschnitt 15 anstatt dem zuvor beschriebenen transparenten Gehäuseteil 71 eine Fensteröffnung 72 aufweisen. Dies ist in 8 gezeigt. Bei der Fensteröffnung 72 handelt es sich im Wesentlichen um eine in dem Gehäuseabschnitt 15 vorgesehene Öffnung, die im Bereich des elektrischen Bauelements 12 vorgesehen ist. Beispielsweise kann der in 7 gezeigte transparente Gehäuseteil 71 durch eine entsprechende Fensteröffnung 72 in dem Gehäuseabschnitt 15 ersetzt werden.
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Eine solche Fensteröffnung 72 kann bei Bedarf auch vergossen werden. Vorzugsweise kann hierfür wiederum ein transparentes Material, wie z. B. Plexiglas, verwendet werden. Dabei kann die Fensteröffnung 72 vorzugsweise wasserdicht mit diesem transparenten Material vergossen werden.
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Alternativ kann die Fensteröffnung 72 auch mit einem transparenten Material ausgekleidet werden. Hierfür kann beispielsweise ein Stück eines transparenten Materials, dessen äußere Umrisse im Wesentlichen den äußeren Umrissen der Fensteröffnung 72 entsprechen, an der Fensteröffnung 72 angeordnet werden. Dieses transparente Material kann beispielsweise in die Fensteröffnung 72 eingeklebt werden. Auch dies geschieht vorzugsweise so, dass die Fensteröffnung 72 mit dem transparenten Material wasserdicht versiegelt ist.
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Unabhängig davon wie das transparente Material in die Fensteröffnung 72 eingebracht ist, d. h. mittels Kleben, Vergießen, etc., kann das transparente Material bestimmte lichtformende Eigenschaften aufweisen. Das transparente Material kann beispielsweise als eine Linse dienen, oder auch eine prismenartige Form aufweisen, sodass das von dem Leuchtmittel austretende Licht gebrochen und z. B. in dessen spektralen Anteile zerlegt wird.
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Die 9A bis 9E zeigen Schnittbilder einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10 sowie ein mögliches Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10.
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9A zeigt eine erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 mit einem Substrat 13. Das Substrat 13 weist eine Vorderseite 23 und eine Rückseite 24 auf. Das Substrat 13 ist sowohl auf der Vorderseite 23 als auch auf der Rückseite 24 mit elektrischen Bauelementen 12, 92 bestückt.
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Genauer gesagt ist auf der Vorderseite 23 des Substrats 13 eine OLED 12 angeordnet. Auf der Rückseite 24 des Substrats 13 sind weitere Bauelemente 92 angeordnet, die beispielsweise zum Ansteuern der OLED 12 genutzt werden können.
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Die OLED 12 kann beispielsweise mittels eines Klebstoffes 91 auf der Vorderseite 23 des Substrats 13 fixiert werden.
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Die OLED 12 weist Kontaktierungen 93a, 93b auf mittels derer die OLED 12 elektrisch mit dem Substrat 13 verbunden ist.
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In dem Substrat 13 sind außerdem zwei Lochpaare vorgesehen. Allerdings ist in den in den Figuren gezeigten Schnittbildern jeweils nur ein Loch eines Lochpaares zu erkennen. So ist in 9A links eines der beiden Löcher 21a, 21b, und rechts eines der beiden Löcher 22a, 22b abgebildet.
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Mindestens eines der beiden Löcher 21a, 21b ist elektrisch leitend mit der linken Kontaktierung 93a der OLED 12 verbunden. Mindestens eines der beiden gegenüberliegenden Löcher 22a, 22b ist elektrisch leitend mit der rechten Kontaktierung 93b der OLED 12 verbunden.
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Das in 9A abgebildete Substrat 13 weist also einen ersten Kontaktierungsabschnitt 14a auf, der mit einer ersten Kontaktierung 93a der OLED 12 elektrisch leitend verbunden ist. In diesem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a ist das erste Lochpaar 21a, 21b angeordnet. Außerdem weist das Substrat 13 einen zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b auf, der mit einer zweiten Kontaktierung 93b der OLED 12 elektrisch leitend verbunden ist. In diesem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b ist das zweite Lochpaar 22a, 22b angeordnet.
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Wie in 96 gezeigt ist, wird auf der Vorderseite 23 des Substrats 13 ein erster Gehäuseabschnitt 15 angeordnet. Der erste Gehäuseabschnitt 15 kann mittels eines Füllklebstoffes 94 an der Vorderseite 23 des Substrats 13 fixiert werden. Der erste Gehäuseabschnitt 15 wird dabei vorzugsweise wasserdicht mittels des Klebstoffes 94 an dem Substrat 13 fixiert.
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Der erste Gehäuseabschnitt 15 weist zwei Gehäuseöffnungen 16a, 16b auf. Die Gehäuseöffnungen 16a, 16b sind derart angeordnet, dass sie die Lochpaare 21a, 21b und 22a, 22b zumindest abschnittsweise und von außen zugänglich überdecken. Außerdem weist der erste Gehäuseabschnitt 15 im Bereich der OLED 12 einen transparenten Gehäuseteil 71 bzw. eine mit transparentem Material vergießbare Fensteröffnung 72 auf.
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Der transparente Gehäuseteil 71 bzw. die Fensteröffnung 72 dient dazu, um einen Lichtaustritt der OLED 12 zu ermöglichen. Daher ist der transparente Gehäuseteil 71 bzw. die Fensteröffnung 72 vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Bereich einer Abstrahlfläche 99 der OLED 12 angeordnet.
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Wie in 9C gezeigt ist, kann auf der Rückseite 24 des Substrats 13 ein zweiter Gehäuseabschnitt 115 angeordnet sein. Dieser zweite Gehäuseabschnitt 115 kann beispielsweise ebenfalls mittels Füllklebstoff 94 an dem Substrat 13 fixiert werden. Das Substrat 13 ist zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 15 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 115 angeordnet.
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Der zweite Gehäuseabschnitt 115 weist mindestens eine Gehäuseöffnung 116 auf. In dem in 9C gezeigten Ausführungsbeispiel weist der zweite Gehäuseabschnitt 115 zwei Gehäuseöffnungen 116a, 116b auf. Die erste Gehäuseöffnung 116a ist im Wesentlichen der in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 ausgebildeten ersten Gehäuseöffnung 16a gegenüberliegend angeordnet. Die zweite Gehäuseöffnung 116b ist im Wesentlichen der in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 ausgebildeten zweiten Gehäuseöffnung 16b gegenüberliegend angeordnet.
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Dabei überdecken die in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 vorgesehene erste Gehäuseöffnung 16a sowie die in dem zweiten Gehäuseabschnitt 115 vorgesehene erste Gehäuseöffnung 116a das in dem ersten Kontaktierungsabschnitt 14a des Substrats 13 vorgesehene erste Lochpaar 21a, 21b zumindest abschnittsweise und zwar so, dass dieses Lochpaar 21a, 21b von außen zugänglich ist.
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Die in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 vorgesehene zweite Gehäuseöffnung 16b sowie die in dem zweiten Gehäuseabschnitt 115 vorgesehene zweite Gehäuseöffnung 116b überdecken das in dem zweiten Kontaktierungsabschnitt 14b des Substrats 13 vorgesehene zweite Lochpaar 22a, 22b zumindest abschnittsweise und zwar so, dass dieses Lochpaar von außen zugänglich ist.
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Wie außerdem in 9C zu sehen ist, weist der zweite Gehäuseabschnitt 115 im Bereich der auf der Rückseite 24 des Substrats 13 angeordneten elektrischen Bauelemente 92 einen transparenten Gehäuseteil 171 bzw. eine Fensteröffnung 172 auf.
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Das mindestens eine weitere elektrische Bauelement 92 ist innerhalb des transparenten Gehäuseteils 171 bzw. der Fensteröffnung 172 angeordnet, d. h. der transparente Gehäuseteil 171 bzw. die Fensteröffnung 172 umgibt das mindestens eine weitere elektrische Bauelement 92. Es ist vorteilhaft, wenn sämtliche weiteren elektrischen Bauelemente 92 innerhalb des transparenten Gehäuseteils 171 bzw. der Fensteröffnung 172 angeordnet sind.
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Zum einen ist dies aus Gründen einer platzsparenden Anordnung vorteilhaft. Zum anderen kann die Fensteröffnung 172, wie in 9D gezeigt ist, mit einer Vergussmasse 96 vergossen werden. Die Fensteröffnung 172 kann dabei mittels der Vergussmasse 96 vorzugsweise wasserdicht vergossen werden. Vorteilhafter Weise werden somit auch alle innerhalb der Fensteröffnung 172 befindlichen elektrischen Bauelemente 92 mittels der Vergussmasse 96 wasserdicht vergossen.
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Gemäß dieser hier gezeigten Ausführungsform umgeben der erste Gehäuseabschnitt 15 und der zweite Gehäuseabschnitt 115 das mindestens eine auf der Vorderseite 23 des Substrats 13 angeordnete Bauelement 12 (OLED) wasserdicht.
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In 9E ist zu erkennen, wie die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 letztlich an einem Textil 11 angeordnet wird. Mittels eines elektrischen Leiters 19, der vorzugsweise als ein elektrisch leitfähiges Nähgarn 19 ausgeführt ist, wird das Substrat 13 mitsamt des daran angeordneten ersten und zweiten Gehäuseabschnitts 15, 115 an dem Textil 11 angenäht.
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Das Textil 11 weist vorzugsweise mindestens eine leitfähige Struktur 98 auf. Dies kann ein in das Textil 11 eingebrachter, z. B. eingewebter, oder ein anderweitig an dem Textil 11 angeordneter elektrischer Leiter sein. Die leitfähige Struktur 98 kann beispielweise mit einer Strom- bzw. Spannungsquelle verbunden sein. Die leitfähige Struktur 98 leitet den Strom durch das Textil 11 hindurch und die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 kann mittels des elektrischen Leiters 19, sobald dieser mit der leitfähigen Struktur 98 in Kontakt kommt, den Strom abgreifen. Es ist auch denkbar, dass die leitfähige Struktur 98 eine Datenleitung ist.
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Zum Anbringen des elektrischen Leiters 19 an dem Textil 11 wird der elektrische Leiter 19 durch die in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 vorgesehene Gehäuseöffnung 16a, dann durch eines der beiden Löcher des Lochpaars 21a, 21b, dann durch die in dem zweiten Gehäuseabschnitt 115 vorgesehene Gehäuseöffnung 116a, und dann durch das Textil 11 geführt. Der elektrische Leiter 19 wird dann in umgekehrter Reihenfolge wieder zurückgeführt, wobei der elektrische Leiter hierbei durch das andere der beiden Löcher des Lochpaars 21a, 21b hindurchgeführt wird. Die sich dabei in dem elektrischen Leiter 19 ergebende Schlaufe kann um die leitfähige Struktur 98 gelegt werden, um mit dieser einen elektrischen Kontakt herzustellen.
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Dieses Durchführen des elektrischen Leiters 19 durch die entsprechenden Löcher und Öffnungen kann beliebig oft wiederholt werden, bzw. solange bis in den entsprechenden Löchern bzw. Öffnungen kein weiterer Platz zum erneuten Durchführen des elektrischen Leiters 19 mehr vorhanden ist. Bereits ein einfaches Durchführen des elektrischen Leiters 19 durch die beiden Löcher eines Lochpaars kann ausreichend sein, um die erfindungsgemäße elektronische Vorrichtung 10 ausreichend sicher an dem Textil 11 anzubringen.
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Selbiges gilt analog für andere bzw. weitere Lochpaare 22a, 22b und Gehäuseöffnungen 16b, 116b.
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10A zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Vorderseite ist die von dem Textil abgewandte Seite der elektronischen Vorrichtung 10, wenn die elektronische Vorrichtung 10 an einem Textil angeordnet ist. Die Vorderseite ist sozusagen die einem Betrachter zugewandte Seite der elektronischen Vorrichtung 10. 10B zeigt entsprechend die Draufsicht auf eine Rückseite einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10.
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In 10A ist der erste Gehäuseabschnitt 15 zu erkennen. Der erste Gehäuseabschnitt 15 weist vier entlang seiner peripheren äußeren Umrandung angeordnete Gehäuseöffnungen 16a, 16b, 16c, 16d auf.
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Gleichsam weist das unterhalb des ersten Gehäuseabschnitts 15 angeordnete (und daher hier nicht uneingeschränkt sichtbare) Substrat 13 vier entlang seiner peripheren äußeren Umrandung angeordnete Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b, 14c, 14d auf. Jeder der vier Kontaktierungsabschnitte 14a, 14b, 14c, 14d weist jeweils ein Lochpaar 21a, 21b; 22a, 22b; 121a, 121b; 122a, 122b auf.
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Jede der in dem ersten Gehäuseabschnitt 15 vorgesehenen Gehäuseöffnungen 16a, 16b, 16c, 16d überdeckt das in den jeweiligen Kontaktierungsabschnitten 14a, 14b, 14c, 14d jeweils vorgesehene Lochpaar 21a, 21b; 22a, 22b; 121a, 121b; 122a, 122b zumindest abschnittsweise und zwar so, dass die jeweiligen Lochpaare 21a, 21b; 22a, 22b; 121a, 121b; 122a, 122b von außen zugänglich sind.
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Die elektronische Vorrichtung 10 weist etwa mittig ein elektrisches Bauteil 12 auf, welches hier beispielhaft als eine OLED 12 ausgeführt ist. Genauer gesagt ist das Substrat 13 etwa mittig mit einer OLED 12 bestückt. Der erste Gehäuseabschnitt 15 weist in diesem Bereich, d. h. ebenfalls etwa mittig, eine Fensteröffnung 72 auf, die die darunterliegende OLED 12 von außen zugänglich bzw. von außen sichtbar macht.
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Die Fensteröffnung 72 dient dazu, um einen Lichtaustritt der darunterliegenden OLED 12 zu ermöglichen. Anstelle der Fensteröffnung 72 kann auch ein transparenter Gehäuseabschnitt vorgesehen sein, der einen Lichtaustritt der darunterliegenden OLED 12 ermöglicht.
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Wie zu erkennen ist, sind die Lochpaare 21a, 21b; 22a, 22b; 121a, 121b; 122a, 122b näher an der peripheren Außenseite des Substrats 13 angeordnet als das elektrische Bauelement 12. Anders ausgedrückt, sind die Lochpaare 21a, 21b; 22a, 22b; 121a, 121b; 122a, 122b vom Mittelpunkt des Substrats 13 in radialer Richtung weiter beabstandet als das elektrische Bauelement 12.
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In 10B ist die Rückseite der elektronischen Vorrichtung 10 gezeigt. Die zweite Gehäusehälfte 115 weist ebenfalls vier Gehäuseöffnungen 116 auf, wobei der Übersichtlichkeit wegen nur eine der Gehäuseöffnungen 116a näher beschrieben ist.
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Jede der in dem zweiten Gehäuseabschnitt 115 vorgesehenen Gehäuseöffnungen 116a überdeckt das in den jeweiligen Kontaktierungsabschnitten 14a jeweils vorgesehene Lochpaar 21a, 21b zumindest abschnittsweise und zwar so, dass die jeweiligen Lochpaare 21a, 21b von außen zugänglich sind.
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Der zweite Gehäuseabschnitt 115 weist außerdem etwa mittig eine Fensteröffnung 172 auf, die mittels einer Vergussmasse 96 wasserdicht vergossen ist. Wie zuvor mit Bezug auf die 9C, 9D beschrieben wurde, kann innerhalb der Fensteröffnung 172 mindestens ein weiteres elektrisches Bauelement 92 untergebracht sein. Dieses elektrische Bauelement 92 kann mittels der Vergussmasse 96 ebenfalls vergossen, insbesondere wasserdicht vergossen, sein.
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Es ist außerdem zu erkennen, dass der erste Gehäuseabschnitt 15 seitlich über den Umriss des zweiten Gehäuseabschnitts 115 übersteht.
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Die 11A und 11B zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10. 11A zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10. 11B zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10.
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11A zeigt ein ringförmig ausgebildetes elektrisches Bauelement 12. Ringinnenseitig sind zwei Lochpaarungen 21a, 21b; 22a, 22b angeordnet. Der erste Gehäuseabschnitt 15 weist zwei Fensteröffnungen 72a, 72b auf, durch die die darunterliegende ringförmige OLED 12 zumindest abschnittsweise sichtbar ist.
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Zwischen den beiden Fensteröffnungen 72a, 72b ist ein Steg 1101 in dem Gehäuseabschnitt 15 ausgebildet. In dem Steg 1101 weist der Gehäuseabschnitt 15 zwei Gehäuseöffnungen 16a, 16b auf, die das jeweils darunterliegende Lochpaar 21a, 21b; 22a, 22b überdecken und zwar so, dass diese von außen zugänglich sind.
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11B zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite der erfindungsgemäßen elektronischen Vorrichtung 10. Der zweite Gehäuseabschnitt 115 weist zwei Fensteröffnungen 172a, 172b auf, durch die die darunterliegende Rückseite des Substrats 13 zumindest abschnittsweise sichtbar ist. Die Fensteröffnungen 172a, 172b sind jeweils mit Vergussmasse 96a, 96b wasserdicht vergossen.
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Zwischen den beiden Fensteröffnungen 172a, 172b ist ein Steg 1102 in dem Gehäuseabschnitt 115 ausgebildet. In dem Steg 1102 weist der Gehäuseabschnitt 115 zwei Gehäuseöffnungen 116a, 116b auf, die das jeweils darunterliegende Lochpaar 21a, 21b; 22a, 22b überdecken und zwar so, dass diese von außen zugänglich sind.
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Erfindungsgemäß ist es ausreichend, wenn ringinnenseitig, d. h. auf dem Steg 1101, 1102 mindestens eine Gehäuseöffnung 16, 116 in dem ersten bzw. zweiten Gehäuseabschnitt 15, 115 vorgesehen ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die elektronische Vorrichtung 10 als ein mittels des elektrischen Leiters 19 an das Textil 11 anbringbarer Knopf, vergleichbar mit einem konventionellen Hemdknopf, ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden noch einmal in anderen Worten zusammengefasst werden.
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Offenbart ist, als ein Beispiel der Erfindung, eine wasserfest vergossene oder bedruckte elektronische Vorrichtung 10, wie z. B. ein OLED-Element 12, welches mittels elektrisch leitfähiger Garne 19 auf textilen Basissubstraten 11 zugleich elektrisch kontaktiert sowie mechanisch fixiert wird und hierfür mindestens ein Knopflochpaar 21a, 21b aufweist. In manchen Ausführungsbeispielen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zwei Knopflochpaare 21a, 21b; 22a, 22b auf.
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Die Erfindung verfolgt die Idee ein waschbares Modul 10 zur Verfügung zu stellen, welches wie ein konventioneller Knopf auf etablierten Textilverarbeitungsmaschinen verarbeitet werden kann und somit ohne großen Aufwand funktionale elektronische Systeme in Kleidungsstücke integriert werden können.
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Darüber hinaus werden Schwachpunkte bestehender Systeme aufgegriffen und umgangen.
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Durch die Verwendung von Lochpaaren 21a, 21b zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Befestigung dieser Module 10 können diese Module 10 sowohl die ursprüngliche Funktion eines Knopfes (die Verschließung/Verbindung zweier Textillagen) wahrnehmen als auch für eine zuverlässigere elektrische Kontaktierung gegenüber eines Einzelloches am Rande des Moduls 10 sorgen, wie z. B. aus [1] oder [2] bekannt.
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Der in den 9A bis 9E gezeigte Aufbau des Funktionselements 10 ermöglicht eine wasserfeste Verpackung der elektronischen Funktionselemente 12 einerseits, als auch die Integration komplexerer Funktionseinheiten 92 wie Sensoren, Microcontroller, Kommunikationseinheiten usw. andererseits.
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Grundlage des Funktionselementes 10 ist ein PCB 13 auf welches einseitig (Vorderseite 23) eine OLED 12 mittels eines Klebstoffes 91 aufgeklebt oder laminiert ist, wobei die Anoden- und Kathodenkontakte 93a, 93b elektrisch leitfähig mit dem PCB 13 verbunden sind. Die elektrisch leitfähige Verbindung kann beispielsweise durch elektrisch leitfähige Klebstoffe, ACF-Klebstoffe, thermisches Bonden oder mechanische Pressung hergestellt werden.
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Auf der zweiten PCB-Seite 24 sind zusätzliche Bauelemente 92 zur Ansteuerung der OLED 12, bzw. zur Signal- oder Energieübertragung aufgebracht.
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Das PCB 13 mit aufgebrachter OLED/OSC 12 wird in ein erstes Gehäuseteil 15 mittels eines Füllmaterials/-Klebstoffes 94 eingebracht, indem die OLED/OSC 12 zum Gehäuseteil 15 zeigt und dieses jeweils eine Öffnung 72 im Bereich der Leuchtfläche der OLED 12 (Einfallsfläche der OSC) sowie eine Öffnung 16a, 16b im Bereich eines jeden PCB-Lochpaares 21a, 21b; 22a, 22b im PCB 13 aufweist. Ebenfalls kann das Gehäuse 15 eine Öffnung für einen Lichtsensor aufweisen.
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Auf der Rückseite 24 des in das erste Gehäuseteil 15 eingelegten PCBs 13 wird ein zweites Gehäuseteil 115 platziert, welches eine Öffnung 172 im Bereich der Bestückung mit elektrischen Bauelementen 92 und eine Öffnung 116a, 116b im Bereich der Lochpaare 21a, 21b; 22a, 22b aufweist.
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Die Öffnung 172 für die Bauelemente 92 wird mittels einer wasserfesten Vergussmasse 96 (z. B. Acrylharz/Silikon) ausgefüllt, womit die Bauelemente 92 und damit gleichzeitig die gesamte Funktionseinheit 10 wasserfest versiegelt sind.
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Alternativ ist es auch möglich, das Gehäuse 15, 115 derart auszubilden, dass statt der Einbettung der PCB-Baugruppe in zwei Gehäuseteile und des abschließenden Vergusses eine Umdruckung mit einem 3D-Druckverfahren (z. B. FDM, MJM, LOM) der gesamten PCB-Baugruppe 13 mit Ausnahme der Emissionsfläche 12 und der Kontaktlöcher 21a, 21b; 22a, 22b eine wasserfeste Versiegelung der elektronischen Bauelemente inklusiver der OLED 12 ausgebildet wird.
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Die Öffnung 72 für die Emissionsfläche ist in ihrer Form hierbei nicht eingeschränkt. Da eine OLED 12 jede beliebige 2D-Form einnehmen kann, ist auch die Emissionsöffnung 72 entsprechend gestaltbar. Entsprechende Ausführungsbeispiele sind unter anderem in den 10A, 10B und in den 11A, 11B gezeigt.
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Die 9A bis 9E Aufbau eines erfindungsgemäßen Elements 10 in einer Schnittdarstellung.
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Zur Erzielung spezieller Licht- bzw. Auskopplungseffekte kann auf der Emissionsfläche der OLED 12 auch ein transparentes optisches Element aufgebracht sein, das beispielsweise in Form eines facettierten Elements für Schmuckanwendungen spezielle Lichteffekte erzeugen kann oder ein konvexes Linsenelement, welches die Lichtaus- bzw. -einkopplung beeinflusst.
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Grundsätzlich sind folgende Ausführungsarten möglich:
- • Funktionseinheit 10, Ausbildung durch Verguss in Kunststoff–Gehäuseteile 15, 115
- • Funktionseinheit 10, Ausbildung durch Umdruckung mittels 3D-Druck-Verfahren
- • Funktionseinheit 10 mit mittig liegender Leuchtfläche 12 und Kontaktierungslöchern 21a, 21b; 22a, 22b am Rand (10A, 10B)
- • Funktionseinheit 10 mit ringförmiger Leuchtfläche und mittig angeordneten Kontaktierungslöchern 21a, 21b; 22a, 22b (11A, 11B)
- • Funktionseinheit 10 mit mittig auf einer Achse liegenden Kontaktierungslöchern und seitlichen Leuchtflächen
- • Funktionseinheit 10 mit Linse (z. B. auch gedruckt) auf Leuchtfläche
- • Funktionseinheit 10 mit transparentem Kristall auf Leuchtfläche
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Mögliche weitere Ausführungsformen können wie folgt vorstellbar sein.
- 1. Wasserfestes funktionales Element (10), bestehend aus PCB (13), OLED/OSC (12), Gehäuse (15, 115), welches zur elektrischen Kontaktierung von Anode und Kathode sowie zur mechanischen Befestigung auf einem (textilen) Trägermedium (11) mindestens zwei Knopflochpaare (21a, 21b; 22a, 22b) im PCB (13) aufweist.
a) Wobei die OLED (12) als Glaselement oder als Folienelement ausgebildet ist
b) Wobei die OLED/OSC (12) direkt auf das PCB (13) mittels Klebstoff (91) aufgebracht ist und die Kontaktterminals (93a, 93b) der OLED (12) und der PCB (13) mittels eines elektrisch leitfähigen Mediums miteinander verbunden sind
c) Wobei das Gehäuse (15, 115) Öffnungen (72, 172; 16a, 16b) im Bereich der Lichtaustrittsfläche und der Lochpaare (21a, 21b; 22a, 22b) besitzt
d) Wobei die Leuchtfläche mindestens 1/3 der Gesamtfläche des Elements (10) beträgt
- 2. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 1, wobei das Gehäuse (15, 115) additiv um PCB (13), OLED/OSC (12) wasserdicht mittels formgebendem Druckverfahren herum gedruckt ist und die Knopflochpaare (21a, 21b; 22a, 22b) dabei ausgespart sind.
- 3. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Knopflochpaare (21a, 21b; 22a, 22b) mittig auf/auf Symmetrieachse dem/des Element(s) (10) positioniert sind.
- 4. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die Knopflochpaare (21a, 21b; 22a, 22b) symmetrisch am Rand des Elementes (10) positioniert sind.
- 5. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 3 oder 4 mit kreisförmiger Grundfläche.
- 6. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 3 oder 4 mit rechteckiger Grundfläche.
- 7. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit weiteren Kontaktlochpaaren im PCB (13) beispielsweise zur Informationsübertragung (Matrix-Ansteuerung der OLED 12)
- 8. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit konvexer oder kristallförmiger Linse auf Oberseite von OLED/OSC (12) (z. B. Makro-Extraktor/-Kollimator)
- 9. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 wobei die OLED (12) gleichzeitig als Touchsensor verwendet wird.
- 10. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit Beschleunigungssensor.
- 11. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit Licht-(/UV-)Sensor.
- 12. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit drahtlos-Kommunikationsschnittstellen (Bluetooth/Zigbee/WLAN/NFC) einschließlich Antenne.
- 13. Element (10) nach Ausführungsbeispiel 5 oder 6 mit Power-Receiver für drahtlose Energieübertragung einschließlich Antenne und Energiezwischenspeicher.
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Quellen:
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- [1] http://www.imbut.de/smart-textiles/fsd/
- [2] https://www.adafruit.com/product/1222
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206179 A1 [0006, 0007]
