DE102020120709B3 - Verfahren zur Herstellung eines Formlings für eine Komponente einer Leuchteinrichtung mit drahtlos betreibbaren Mikro-Leuchtmitteln und zugehörige Leuchteinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leuchteinrichtung (1) aufweisend: eine Komponente (2), die aus einem transparenten oder transluzenten Werkstoff, in den eine Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel (4) eingebettet sind, hergestellt ist, wobei jedes Mikro-Leuchtmittel (4) wenigstens einen Treiberschaltkreis (6), welcher Mittel zur drahtlosen Kopplung mit einem elektromagnetischen Feld (7) beinhaltet und wenigstens eine elektrisch leitend in den Treiberschaltkreis (6) eingebundene, auf einem anorganischen Halbleiter (8) basierende Mikro-Leuchtdiode (5) aufweist; sowie außerhalb der sichtbaren Komponente (2) angeordnete Mittel (3) zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes (7), um gespeist durch das elektromagnetische Feld (7) ein Abstrahlen von Licht (L) durch die Mikro-Leuchtdiode (5) zu bewirken; sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings für eine Komponente einer Leuchteinrichtung mit drahtlos betreibbaren Mikro-Leuchtmitteln sowie eine zugehörige Leuchteinrichtung. Mikro-Leuchtdioden sind bekannt, so wurden umfangreiche Versuche unternommen, das bei elektronischen Pixelmatrixanzeigen verwendete Array aus selbstleuchtenden Pixeln, welches durch einen organische Halbleiter aufweisenden Folienschichtaufbau realisiert ist, durch ein Array von auf anorganischen Halbleitern basierenden Leuchtdioden (kurz: LED) zu ersetzen. Es handelt sich um LEDs aus anorganischen III-V-Halbleitern in Form von mikroskopisch kleinen Chips, die zur Realisierung einer Pixelmatrixanzeige auf ein meist großflächiges Substrat montiert sind. Da sie keine lichtabsorbierenden Farbfilter und Polarisatoren brauchen, erreichen sie einen sehr hohen elektrisch-optischen Wandlungswirkungsgrad. Auch die weiteren Eigenschaften sind bestechend: sie sind extrem hell, weisen einen hohen Kontrast sowie einen großen Farbraum auf. Ihre Ansprechzeit ist sehr kurz. Es sind breite Abstrahlwinkel zu realisieren. Gegenüber auf organischen Halbleitern basierenden Lichtquellen weisen sie eine höhere Lebensdauer auf und der Abfall der Helligkeit über die Lebensdauer ist vernachlässigbar. Es gibt kein Einbrennen und durch die einfache Variation der Anzahl der Leuchtdioden ist die austretende Lichtmenge bzw. die Größe der lichterzeugenden Fläche nahezu beliebig skalierbar. Das Erzeugen von bilderzeugenden Pixelmatrixanzeigen ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Vielmehr sehen die Erfinder der vorliegenden Erfindung Anwendungspotenzial der bei der Realisierung von Pixelmatrixanzeigen verwendeten Mikro-LEDs in anderen Bereichen, nämlich der Integration dieser Mikro-LEDS in Leuchteinrichtungen zur Verwendung als optische Zustandsanzeige, als Warnanzeige, als Ambientebeleuchtung oder als Raumbeleuchtung etc.
- Die
DE 10 2014 225 720 A1 sowie dieDE 10 2008 024 779 A1 betreffen drahtlos betreibbare LED-Module, insbesondere dieDE 10 2014 225 720 A1 offenbart eine als Kunststofffolie ausgeformte Leuchteinrichtung mit in der Folie eingebetteten, miniaturisierten und gekapselten LED-Modulen, jeweils beinhaltend eine Schaltung mit einer anorganischen LED und einem Schwingkreis sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren. - Es bestand nämlich immer schon Bedarf nach Leuchteinrichtungen, bei denen die eigentlich lichterzeugende Struktur vielseitig gestaltbar ist, insbesondere die Lichtquelle im ausgeschalteten Zustand mit dem bloßen Auge nicht erkennbar ist, um den Gestaltungsspielraum bei Auslegung der äußeren Erscheinung der Leuchteinrichtung zu maximieren, um diese beispielsweise im ausgestalteten Zustand optisch in den Hintergrund, also „verschwinden“ zu lassen. Entsprechend bestand Bedarf nach einem zugehörigen Herstellungsverfahren. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 beziehungsweise durch die Leuchteinrichtung des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Figur, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings für eine Komponente einer Leuchteinrichtung mit drahtlos betreibbaren, beispielsweise induktiv koppelbaren, Mikro-Leuchtmitteln. In einem Bereitstellstellungsschritt wird ein transparenter oder transluzenter, fließfähiger Werkstoff bereitgestellt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Werkstoff um einen Thermoplast, einen Glaswerkstoff oder einen fließfähigen Klebstoff, wie einen chemisch oder physikalisch härtenden Klebstoff. Der fließfähige Werkstoff wird in einer bevorzugten Ausgestaltung durch Aufschmelzen des bei Zimmertemperatur festen Werkstoffs in einen fließfähigen Aggregatzustand versetzt. Bevorzugt ist der Werkstoff elektrisch nichtleitend.
- In einem weiteren Schritt erfolgt ein Einbringen einer Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel in den fließfähigen Werkstoff, um ein fließfähiges Gemisch zu erzeugen. Der Begriff Gemisch meint, dass eine Verteilung der Mikro-Leuchtmittel entlang dreier Raumrichtungen zumindest beim Einbringen bewirkt wird, wobei deren Ausrichtung nicht zwingend variieren muss, sondern durch die Art des gewählten Einbringvorgangs vorgegeben sein kann oder in einem gewissen Streuungsbereich um eine mittlere Lage statistisch verteilt sein kann. Beispielsweise ist eine schüttende Zuführung der Mikro-Leuchtmittel bevorzugt, um eine möglichst breite Streuung der Ausrichtung der Mikro-Leuchtmittel mit der Einbringung zu ermöglichen. Die jeweilige Ausrichtung ist beispielsweise durch die Hauptabstrahlrichtung des Lichtes des Mikro-Leuchtmittels definiert. Als Mikro-Leuchtmittel wird ein Leuchtmittel verstanden, dessen Maximalabmessung in den Mikrometer-Bereich fällt, also unter 1 mm liegt.
- Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine maximale Abmessung des Mikro-Leuchtmittels weniger als 100 µm beträgt, bevorzugt weniger als 50 µm, noch bevorzugter weniger als 10 µm, beträgt, um beispielsweise die Transparenz bzw. Transluzenz des Gemischs bei gleicher Anzahldichte pro Volumeneinheit an Mikro-Leuchtmitteln zu erhöhen, da die Mikro-Leuchtmittel im Vergleich zum Werkstoff üblicherweise opak oder zumindest weniger transluzent ausgebildet sind. Das Mikro-Leuchtmittel umfasst jeweils einen Treiberschaltkreis, welcher Mittel zur drahtlosen Kopplung, wie eine Spule, mit einem elektromagnetischen Feld, wie einem elektromagnetischen Induktionsfeld, beispielsweise ein magnetisches Wechselfeld, beinhaltet. Ferner beinhaltet das Mikro-Leuchtmittel jeweils wenigstens eine elektrisch leitend mit dem Treiberschaltkreis verbundene, auf einem anorganischen Halbleiter basierende Mikro-Leuchtdiode. Als Treiberschaltkreis wird im Allgemeinen ein Treiberschaltkreis verstanden, der geeignet ist, die zur Lichterzeugung der Mikro-Leds notwendige elektrische Energie aus der vom elektromagnetischen Feld eingekoppelten Energie zu gewinnen und gegebenenfalls Mittel zur Stromgleichrichtung umfasst. Im einfachsten Fall ist genau eine Mikro-Leuchtdiode pro Mikro-Leuchtmittel vorgesehen. Der Begriff „Mikro“ soll auch hier implizieren, dass es sich um eine Leuchtdiode handelt, deren Maximalabmessung auf den Mikrometerbereich beschränkt ist und somit weniger als 1 mm betragen soll. Die Mikro-LEDs können für die Emission einer Vielzahl von Primärwellenlängen ausgelegt sein, wie z.B. primäres rotes Licht (z.B. 620 - 750 nm Wellenlänge), primäres grünes Licht (z.B. 495 - 570 nm Wellenlänge) oder primäres blaues Licht (z.B. 450 - 495 nm Wellenlänge), wobei die Ausführungsformen nicht auf diese beispielhaften Emissionsspektren beschränkt sein sollen. Die LEDs können ferner aus einer Vielzahl von anorganischen Verbindungshalbleitern mit einer Bandlücke bestehen, die einem bestimmten Bereich im Spektrum entspricht. Beispielsweise können die Mikro-LEDs eine oder mehrere Schichten auf der Basis von II-VI-Halbleitermaterialien (z.B. ZnSe) oder III-V-Halbleitermaterialien einschließlich III-V-Nitrid-Halbleitermaterialien (z.B. GaN, AlN, InN, InGaN und deren Legierungen), III-V-Phosphid-Halbleitermaterialien (z.B. GaP, AlGaInP und deren Legierungen) und III-V-Arsenidlegierungen (AlGaAs) enthalten.
- Das erfindungsgemäße Verfahren sieht einen nachfolgenden Schritt vor, bei dem ein formgebendes Werkzeug bereitgestellt wird, wie beispielsweise ein eine Cavität bereitstellendes Werkzeug, wobei die Cavität vorgesehen ist, das erzeugte Gemisch aufzunehmen.
- In einem nachfolgenden Formungsschritt wird das fließfähige Gemisch zu einem Formling durch das formgebende Werkzeug geformt. Beispielsweise handelt es sich um ein Spritzformen, Gießformen und/oder Pressformen des in der Cavität befindlichen Gemischs.
- In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Erstarren des fließfähigen Gemischs, um einen Formling zu erhalten. Beispielsweise erfolgt das Erstarren des Gemischs in dem formgebenden Werkzeug und/oder außerhalb. Abhängig von der Art des formgebenden Verfahrens erfolgt gegebenenfalls ein Entformen des Formlings. Wenn beispielsweise das Gemisch als Formling extrudiert wird, ist ein Entformen entbehrlich.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich somit beliebige lichterzeugende Strukturen für eine Leuchteinrichtung erzeugen, bei denen insbesondere die Lichtquellen im ausgeschalteten Zustand mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Der Gestaltungsspielraum ist somit vergrößert, da bei der Auslegung das Erscheinen nicht oder allenfalls in geringem Umfang durch die Lichtquellen beeinflusst ist.
- Erfindungsgemäß wird das fließfähige Gemisch vor dem Formen durch das formgebende Werkzeug zu einem festen Granulat verarbeitet, wobei das Granulat vor dem Formen aufgeschmolzen wird.
- Gemäß einer bevorzugten Variante ist das formgebende Werkzeug eine Spinndüse, wobei das fließfähige Gemisch mittels der Spinndüse in einem Schmelzspinnschritt als eine Faser als Formling extrudiert wird. Bevorzugt ist die Durchtrittsöffnung der Spinndüse so bemessen, dass sie größer als eine Minimalabmessung und kleiner als eine Maximalabmessung des Mikro-Leuchtmittels ist, um beim Extrudieren eine Ausrichtung des Mikro-Leuchtmittels innerhalb der Faser vorzugeben.
- Bevorzugt wird die Faser zu einem gewebten, gewirkten oder gestrickten Textil verarbeitet, um beispielsweise aus dem Textil eine sichtbare Komponente für die Leuchteinrichtung zu erzeugen.
- Bevorzugt ist der Treiberschaltkreis so ausgestaltet, dass eine selektive Steuerung einzelner oder Gruppen von Mikro-Leuchtmitteln ermöglicht ist. Beispielsweise ist der Treiberschaltkreis über eine drahtlose Datenverbindung und aufgrund einer digitalen Adressiermöglichkeit selektiv ansteuerbar. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt der Treiberschaltkreis so im elektromagnetischen Feld angeordnet, beispielsweise durch ausrichtungsabhängigen Empfang, dass bei entsprechender Ausrichtung des elektromagnetischen Feldes eine selektive Ansteuerung einzelner oder Gruppen vom Mikro-Leuchtmitteln ermöglicht ist.
- Um eine hohe Transparenz bzw. Transluzenz der hergestellten Komponente zu gewährleisten, liegt die mittlere Anzahldichte der Mikro-Leuchtmittel im Formling im Bereich von 1 bis 100 pro cm3.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchteinrichtung. Diese umfasst eine Komponente, die aus einem transparenten oder transluzenten Werkstoff hergestellt ist, in den eine Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel eingebettet sind. Als eine Einbettung wird verstanden, dass die Mikro-Leuchtmittel allseitig vom transparenten oder transluzenten Werkstoff umschlossen sind. Bevorzugt handelt es sich bei dem Werkstoff um einen Thermoplast, einen Glaswerkstoff oder einen gehärteten Klebstoff, wie einen chemisch oder physikalisch härtenden Klebstoff. Jedes Mikro-Leuchtmittel beinhaltet wenigstens einen Treiberschaltkreis, welcher Mittel zur drahtlosen Kopplung mit einem elektromagnetischen Feld beinhaltet, und wenigstens eine elektrisch leitend mit dem Treiberschaltkreis verbundene, auf einem anorganischen Halbleiter basierende Mikro-Leuchtdiode.
- Die Leuchteinrichtung weist erfindungsgemäß ferner außerhalb der Komponente angeordnete Mittel zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes auf, um gespeist durch das elektromagnetische Feld ein Abstrahlen von Licht durch die Mikro-Leuchtdioden zu bewirken. Beispielsweise erzeugen die Mittel ein elektromagnetisches Wechselfeld. Als Mikro-Leuchtmittel wird ein Leuchtmittel verstanden, dessen Maximalabmessung in den Mikrometer-Bereich fällt, also unter 1 mm liegt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine maximale Abmessung des Mikro-Leuchtmittels weniger als 100 µm beträgt, bevorzugt weniger als 50 µm, noch bevorzugter weniger als 10 µm, beträgt, um beispielsweise die Transparenz bzw. Transluzenz des Gemischs bei gleicher Anzahldichte pro Volumeneinheit an Mikro-Leuchtmitteln zu erhöhen Als Treiberschaltkreis wird im Allgemeinen ein Treiberschaltkreis verstanden, der geeignet ist, die zur Lichterzeugung der Mikro-Leds notwendige elektrische Energie aus der vom elektromagnetischen Feld eingekoppelten Energie zu gewinnen und gegebenenfalls Mittel zur Stromgleichrichtung umfasst. Im einfachsten Fall ist genau eine Mikro-Leuchtdiode pro Mikro-Leuchtmittel vorgesehen. Der Begriff „Mikro“ soll auch hier implizieren, dass es sich um eine Leuchtdiode handelt, deren Maximalabmessung auf den Mikrometerbereich beschränkt ist und somit weniger als 1 mm betragen soll. Dabei können die Mikro-LEDs für die Emission einer Vielzahl von Primärwellenlängen ausgelegt sein, wie z.B. primäres rotes Licht (z.B. 620 nm - 750 nm Wellenlänge), primäres grünes Licht (z.B. 495 nm - 570 nm Wellenlänge) oder primäres blaues Licht (z.B. 450 nm - 495 nm Wellenlänge), sowie Infrarotlicht (z.B. 780 nm bis 1 mm Wellenlänge) und UV-Licht (z.B. 100 nm bis 380 nm Wellenlänge), wobei die Ausführungsformen nicht auf diese beispielhaften Emissionsspektren beschränkt sein sollen. Die LEDs können aus einer Vielzahl von anorganischen Verbindungshalbleitern mit einer Bandlücke bestehen, die einem bestimmten Bereich im Spektrum entspricht. Beispielsweise können die Mikro-LEDs eine oder mehrere Schichten auf der Basis von II-VI-Halbleitermaterialien (z.B. ZnSe) oder III-V-Halbleitermaterialien einschließlich III-V-Nitrid-Halbleitermaterialien (z.B. GaN, AlN, InN, InGaN und deren Legierungen), III-V-Phosphid-Halbleitermaterialien (z.B. GaP, AlGaInP und deren Legierungen) und III-V-Arsenidlegierungen (AlGaAs) enthalten. Bevorzugt sind alle Mikro-Leuchtmittel identisch ausgebildet. Dadurch dass die Mikro-Leuchtmittel in den Werkstoff der Komponente eingebettet sind und drahtlos mit Energie versorgt werden, ist das Design der Leuchteinrichtung nahezu beliebig gestaltbar. Insbesondere sind die Leuchtmittel bei ausgeschaltetem Zustand der Mikro-LEDs mit bloßem Auge nicht erkennbar.
- Bevorzugt handelt es sich bei der Komponente bei bestimmungsmäßiger Anordnung der Leuchteinrichtung um eine sichtbare Komponente der Leuchteinrichtung. Beispielsweise handelt es sich um eine transparente Abdeckung oder eine Scheibe, wobei dem Betrachter die Sicht durch die Abdeckung oder die Scheibe gestattet sein soll, während bei eingeschalteten Mikro-LEDs die Leuchteinrichtung diverse Funktionen übernehmen kann, beispielsweise als optische Zustandsanzeige, als Warnanzeige, als Ambientebeleuchtung oder als Raumbeleuchtung etc. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die Leuchteinrichtung in eine Scheibe eines Kraftfahrzeugs integriert.
- Bevorzugt sind die Mikro-Leuchtmittel so in der Komponente eingebettet angeordnet, dass deren jeweilige Ausrichtung, die durch die Hauptabstrahlrichtung des Lichtes des jeweiligen Mikro-Leuchtmittels definiert ist, variiert, beispielsweise um eine mittlere Ausrichtung statistisch verteilt variiert.
- Bevorzugt sind die Mikro-Leuchtmittel so in der Komponente eingebettet angeordnet, dass deren räumliche Lage in der Komponente variiert, beispielsweise deren Schwerpunktlage innerhalb der Komponente in den zugehörigen drei Raumachsen statistisch verteilt ist.
- Erfindungsgemäß ist die sichtbare Komponente ein gewebtes, gewirktes oder gestricktes Textil, das aus einer Faser hergestellt ist, die den transparenten oder transluzenten Werkstoff und darin eingebettete Mikro-Leuchtmittel aufweist.
- Bevorzugt ist der Treiberschaltkreis so ausgestaltet, dass eine selektive Steuerung einzelner oder Gruppen von Mikro-Leuchtmitteln ermöglicht ist. Beispielsweise ist der Treiberschaltkreis über eine drahtlose Datenverbindung und aufgrund einer digitalen Adressiermöglichkeit selektiv ansteuerbar. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt der Treiberschaltkreis so im elektromagnetischen Feld angeordnet, beispielsweise durch ausrichtungsabhängigen Empfang, dass bei entsprechender Ausrichtung des elektromagnetischen Feldes eine selektive Ansteuerung einzelner oder Gruppen vom Mikro-Leuchtmitteln ermöglicht ist.
- Bevorzugt sind die Mittel zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes ausgebildet, die Ausrichtung und/oder Orientierung des Feldes im Raum zu variieren.
- Um eine hohe Transparenz bzw. Transluzenz der Komponente zu gewährleisten, liegt die mittlere Anzahldichte der Mikro-Leuchtmittel in der Komponente im Bereich von 1 bis 100 pro cm3.
- Die Erfindung betrifft ferner die vorteilhafte Verwendung der Leuchteinrichtung in einer der beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs oder in einer Scheibe der Kraftfahrzeugkarosserie.
- Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert. Die Figur ist dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigt:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung1 . -
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchteinrichtung1 . Diese weist eine zumindest bereichsweise sichtbar angeordnete Komponente2 auf, die aus einem transparenten oder transluzenten Werkstoff in einem formgebenden Verfahren hergestellt ist, wobei vor der Formgebung in den Werkstoff eine Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel4 eingebettet wurden, so dass diese allseitig vom Werkstoff umgeben sind. Es handelt es sich bei dem Werkstoff um einen Thermoplast, einen Glaswerkstoff oder einen gehärteten Klebstoff, wie einen chemisch oder physikalisch härtenden Klebstoff. Wie in der Detailvergrößerung gezeigt, beinhaltet jedes Mikro-Leuchtmittel4 einen Treiberschaltkreis6 , welcher Mittel zur drahtlosen Kopplung mit einem elektromagnetischen Feld7 beinhaltet und eine elektrisch leitend in den Treiberschaltkreis6 eingebundene, auf einem anorganischen Halbleiter8 basierende Mikro-Leuchtdiode5 . - Die Leuchteinrichtung
1 weist erfindungsgemäß ferner außerhalb der Komponente2 angeordnete Mittel3 zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes7 auf, um gespeist durch das elektromagnetische Feld7 ein Abstrahlen von LichtL durch die Mikro-Leuchtdioden5 zu bewirken. Als Mikro-Leuchtmittel4 wird ein Leuchtmittel verstanden, dessen Maximalabmessung I in den Mikrometer-Bereich fällt, also unter 1 mm liegt, um beispielsweise die Transparenz bzw. Transluzenz der Komponente2 bei entsprechender Anzahldichte pro Volumeneinheit an Mikro-Leuchtmitteln4 zu gewährleisten. Als Treiberschaltkreis6 wird ein Schaltkreis verstanden, der geeignet ist, die zur Lichterzeugung der Mikro-LEDs5 notwendige elektrische Energie aus der vom elektromagnetischen Feld7 eingekoppelten Energie zu gewinnen und gegebenenfalls Mittel zur Stromgleichrichtung umfasst. Hier ist genau eine Mikro-Leuchtdiode5 pro Mikro-Leuchtmittel4 vorgesehen, wobei Treiberschaltkreis6 und Mikro-LED5 auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind. Der Begriff „Mikro“ soll auch hier implizieren, dass es sich um eine solche Leuchtdiode handelt, deren Maximalabmessung auf den Mikrometerbereich beschränkt ist und somit weniger als 1 mm betragen soll, beispielsweise zwischen 1 und 50 µm beträgt. Dabei können die Mikro-LEDs5 für die Emission einer Vielzahl von Primärwellenlängen ausgelegt sein, wie z.B. primäres rotes Licht (z.B. 620 - 750 nm Wellenlänge), primäres grünes Licht (z.B. 495 - 570 nm Wellenlänge) oder primäres blaues Licht (z.B. 450 - 495 nm Wellenlänge), wobei die Ausführungsformen nicht auf diese beispielhaften Emissionsspektren beschränkt sein sollen. Die LEDs können aus einer Vielzahl von anorganischen Verbindungshalbleitern mit einer Bandlücke bestehen, die einem bestimmten Bereich im Spektrum entspricht. Beispielsweise können die Mikro-LEDs eine oder mehrere Schichten auf der Basis von II-VI-Halbleitermaterialien (z.B. ZnSe) oder III-V-Halbleitermaterialien einschließlich III-V-Nitrid-Halbleitermaterialien (z.B. GaN, AlN, InN, InGaN und deren Legierungen), III-V-Phosphid-Halbleitermaterialien (z.B. GaP, AlGaInP und deren Legierungen) und III-V-Arsenidlegierungen (AlGaAs) enthalten. - Alle im Werkstoff der Komponente
2 eingebetteten Mikro-Leuchtmittel4 sind identisch ausgebildet. Dadurch, dass die Mikro-Leuchtmittel4 in den Werkstoff der Komponente2 eingebettet sind und drahtlos mit Energie versorgt werden, ist das Design der Leuchteinrichtung1 nahezu beliebig gestaltbar. Insbesondere sind die Leuchtmittel4 bei ausgeschaltetem Zustand der Mikro-LEDs5 mit bloßem Auge nicht erkennbar, so dass die Leuchteinrichtung1 als solche nicht erkennbar ist und sie daher für das Auge des Betrachters je nach Werkstoff vollständig transparent oder transluzent zu sein scheint, so dass die Sicht auf hinter der Komponente2 liegende nicht dargestellte Objekte ermöglicht ist. - So handelt es sich bei der Komponente
2 , eine bestimmungsmäßige Anordnung der Leuchteinrichtung1 vorausgesetzt, um eine sichtbare Komponente2 der Leuchteinrichtung1 . Beispielsweise handelt es sich um eine transparente Abdeckung oder eine Scheibe, wobei dem Betrachter die Sicht durch die Abdeckung oder die Scheibe gestattet sein soll, während bei eingeschalteten Mikro-LEDs5 die Leuchteinrichtung1 diverse Funktionen übernehmen kann, beispielsweise als optische Zustandsanzeige, als Warnanzeige, als Ambientebeleuchtung oder als Raumbeleuchtung etc. Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform die Leuchteinrichtung in eine Scheibe eines Kraftfahrzeugs integriert. - Die Mikro-Leuchtmittel
4 sind so in der Komponente2 eingebettet angeordnet, dass deren jeweilige AusrichtungA , die durch die Hauptabstrahlrichtung des LichtesL des jeweiligen Mikro-Leuchtmittels4 definiert ist, statistisch variiert. - Zusätzlich sind die Mikro-Leuchtmittel
4 so in der Komponente2 eingebettet angeordnet, dass deren räumliche Lage innerhalb der Komponente2 , möglichst gleichmäßig variiert, beispielsweise deren Schwerpunktlage innerhalb der Komponente2 in den zugehörigen drei Raumachsen statistisch annähernd gleichmäßig verteilt ist. - Nicht zwingend aber bevorzugt ist der Treiberschaltkreis
6 so ausgestaltet, dass eine selektive Steuerung einzelner oder Gruppen von Mikro-Leuchtmitteln4 ermöglicht ist. Beispielsweise ist der Treiberschaltkreis6 über eine drahtlose Datenverbindung und aufgrund einer digitalen Adressiermöglichkeit selektiv ansteuerbar. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt der Treiberschaltkreis6 so im elektromagnetischen Feld7 angeordnet, beispielsweise durch ausrichtungsabhängigen Empfang, dass bei entsprechender Ausrichtung des elektromagnetischen Feldes7 eine selektive Ansteuerung einzelner oder Gruppen vom Mikro-Leuchtmitteln4 ermöglicht ist. - Um eine hohe Transparenz bzw. Transluzenz der Komponente
2 zu gewährleisten, liegt die mittlere Anzahldichte der Mikro-Leuchtmittel4 in der Komponente2 im Bereich von 1 bis 100 pro cm3.
Claims (16)
- Verfahren zur Herstellung eines Formlings als Komponente (2) für eine Leuchteinrichtung (1) mit drahtlos betreibbaren Mikro-Leuchtmitteln (4): Bereitstellen eines transparenten oder transluzenten, fließfähigen Werkstoffs; Einbringen einer Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel (4) in den fließfähigen Werkstoff, um ein fließfähiges Gemisch zu erzeugen, wobei das Mikro-Leuchtmittel (4) jeweils einen Treiberschaltkreis (6), welcher Mittel zur berührungslosen Kopplung mit einem elektromagnetischen Feld (7) beinhaltet, und wenigstens eine elektrisch leitend in den Treiberschaltkreis eingebundene, auf einem anorganischen Halbleiter (8) basierende Mikro-Leuchtdioden (5) aufweist, um gespeist von dem elektromagnetischen Feld (7) ein Abstrahlen von Licht (L) durch die Mikro-Leuchtdiode (5) zu bewirken; Bereitstellen eines formgebenden Werkzeugs; Formen des fließfähigen Gemischs durch das formgebende Werkzeug; Erstarren des fließfähigen Gemischs, um den Formling zu erhalten; gegebenenfalls Entformen des Formlings, wobei das fließfähige Gemisch vor dem Formen durch das formgebende Werkzeug zu einem festen Granulat verarbeitet wird und vor dem Formen das Granulat aufgeschmolzen wird.
- Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das formgebende Werkzeug eine Spinndüse ist, und das fließfähige Gemisch mittels der Spinndüse in einem Schmelzspinnschritt zu einer Faser als Formling zu extrudieren.
- Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Faser zu einem gewebten, gewirkten oder gestrickten Textil verarbeitet wird.
- Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Treiberschaltkreis (6) so ausgestaltet und/oder so im elektromagnetischen Feld angeordnet ist, dass eine selektive Steuerung einzelner oder Gruppen von Mikro-Leuchtmitteln (4) ermöglicht ist.
- Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der fließfähige Werkstoff ein Glaswerkstoff, ein Thermoplast oder ein Klebstoff ist.
- Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Abmessung (I) des Mikro-Leuchtmittels (4) weniger als 100 µm beträgt, bevorzugt weniger als 50 µm, noch bevorzugter weniger als 10 µm, beträgt.
- Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittlere Anzahldichte der Mikro-Leuchtmittel (4) im Formling 1 bis 100 pro cm3 beträgt.
- Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bereitstellung des fließfähigen Werkstoffs der einen festen Aggregatzustand aufweisende Werkstoff verflüssigt, beispielsweise aufgeschmolzen, wird.
- Leuchteinrichtung aufweisend: eine Komponente (2), die aus einem transparenten oder transluzenten Werkstoff, in den eine Menge einzelner Mikro-Leuchtmittel (4) eingebettet sind, hergestellt ist, wobei jedes Mikro-Leuchtmittel (4) wenigstens einen Treiberschaltkreis (6), welcher Mittel zur drahtlosen Kopplung mit einem elektromagnetischen Feld (7) beinhaltet und wenigstens eine elektrisch leitend in den Treiberschaltkreis (6) eingebundene, auf einem anorganischen Halbleiter (8) basierende Mikro-Leuchtdiode (5) aufweist; sowie außerhalb der sichtbaren Komponente (2) angeordnete Mittel (3) zur Erzeugung des elektromagnetischen Feldes (7), um gespeist durch das elektromagnetische Feld (7) ein Abstrahlen von Licht (L) durch die Mikro-Leuchtdiode (5) zu bewirken, wobei die Komponente (2) ein gewebtes, gewirktes oder gestricktes Textil ist, das aus einer Faser hergestellt ist, die den transparenten oder transluzenten Werkstoff und die darin eingebetteten Mikro-Leuchtmittel (4) aufweist.
- 10. Leuchteinrichtung gemäß
Anspruch 9 , wobei der Treiberschaltkreis (6) so ausgestaltet ist und/oder so im elektromagnetischen Feld (7) angeordnet ist, dass eine selektive Steuerung einzelner oder Gruppen von Mikro-Leuchtmitteln (4) ermöglicht ist. - Leuchteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 oder10 , wobei der transparente oder transluzente Werkstoff ein Glaswerkstoff, ein Thermoplast oder ein Klebstoff ist. - Leuchteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis11 , wobei sich die Mikro-Leuchtmittel (4) in Lage und/oder Ausrichtung (A) in der Komponente (2) unterscheiden, - Leuchteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis12 , wobei eine maximale Abmessung (I) der Mikro-Leuchtmittel (4) weniger als 100 µm beträgt, bevorzugt weniger als 50 µm, noch bevorzugter weniger als 10 µm, beträgt. - Leuchteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis13 , wobei die mittlere Anzahldichte der Mikro-Leuchtmittel (4) in der Komponente (2) 1 bis 100 pro cm3 beträgt. - Leuchteinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis14 , wobei die Komponente (2) bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Leuchteinrichtung (1) sichtbar angeordnet ist. - Verwendung der Leuchteinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche 9 bis15 in einem Kraftfahrzeug.
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