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Die vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles Flächengebilde mit integriertem Lichtflächenleiter und lichterzeugendem Element, mit elektrisch-aktivierbaren beleuchteten Außenflächenbereichen, elektrisch-leitfähigen Kontaktstellen über die eine Strom- und/ oder Datenverbindung zu einem externen Objekt hergestellt werden kann, flexiblen und/ oder elastisch verformbaren Oberflächen-Teilbereichen, die bei Zusammenführung an komplementäre Oberflächen eines externen Objektes, flächig-haftend und reversibel-verbindbar und reversibel-lösbar in Verbindung gebracht werden können und einem elektrischen Verpolungsschutz.
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Stand der Technik
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Viele elektronische Geräte und auch vermehrt Kleidungsstücke wie z.B. smarte Textilien verfügen über integrierte Stromverbraucher wie z.B. Leuchtelemente, Sensoren zur Messung von Umgebungsdaten oder Körperfunktionen. Durch die Integration von elektrischen Schaltungen, Sensoren und Aktoren, lassen sich neue Funktionen für diese elektronischen Geräte oder Textilien abbilden und erhöhen beispielsweise den Komfort oder die Sicherheit der Benutzer. Als Energieversorgung werden Netzteile mit Steckerverbindung, induktive Ladeeinrichtungen oder integrierte wieder aufladbare Akkumulatoren eingesetzt. insbesondere bei elektronischen Geräten mit textilen Oberflächen wie z.B. Smart Textiles, sind die Stromverbraucher wie z.B. Leuchtelemente und/oder Sensoren, in die Textilien integriert. Zum Reinigen der Textilien müssen die technischen Komponenten wie z.B. die elektronischen Einheiten oder aber die Energieversorgungseinheiten entfernt werden, da die mechanische Belastung beim Reinigungsprozess und die hohe Feuchtigkeit zu Defekten führen können. Um diese technischen Komponenten und elektronischen Einheiten von dem Gerät oder dem smarten Textil zu lösen, muss der elektrische Kontakt für die Energieversorgung und/oder Datenleitung getrennt werden. In der Regel geschieht dies über Steckverbindungen. Weiterhin sind textile Produkte bekannt, die durch den Benutzer angepasst werden können und somit eine individuelle Gestaltung erlauben und auch mit Sicherheitsfunktionen oder Komfortfunktionen nach Bedarf erweitert werden können.
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Leuchtelemente sind in der Regel in die Textilien fest integriert und bestehen aus eingearbeiteten LEDs, Leuchtschnüren mit textiler Ummantelung oder Leuchttextilien aus lichtführenden Fäden. Auch integrierte LED-Matrix-Panels kommen zum Einsatz.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 020 715 A1 ist ein flexibles Leuchttextil bekannt, in das stirnseitig mindestens eine Lichtquelle eingekoppelt wird und das Licht über eine Lichtauskoppelungsstruktur im Leuchttextil verteilt und eine möglichst gleichmäßige Beleuchtung erzielt werden kann.
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Die
DE 10 2019 207 795 A1 offenbart eine Energieversorgungsvorrichtung für smarte Textilien. Gemäß dieser Vorrichtung wird die Energieversorgung von smarten Textilien hierbei über zwei voneinander getrennte, elektrisch leitfähige Klettverschlüsse gewährleistet. Um das Risiko einer Verpolung bei Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Klettelemente zu einem smarten Textil zu reduzieren, sind diese Klettkontaktstellen versetzt angeordnet. Bevorzugt umfasst die Energieversorgungseinrichtung eine Sicherung und/oder einen Brückengleichrichter als Verpolungsschutz.
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Die Offenlegungsschrift
DE 20 2020 106 314 U1 offenbart ein Schutzbekleidungsstück insbesondere eine Schutzjacke oder Schutzweste mit einer Anzeigeeinrichtung. Die Anzeigeeinrichtung ist mit einer Vielzahl von ansteuerbaren LEDs ausgestattet, mit denen Schriftzeichen oder Symbole darstellbar sind und auf einen flexiblen Träger aufgebracht sind. Zur mechanischen Verbindung der Anzeigeeinrichtung mit dem Schutzbekleidungsstück ist diese mit Klettverbindungen versehen. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Anzeigeeinrichtung über eine Kontrolleinrichtung zur Versorgung und Steuerung der LEDs, sowie über eine wiederaufladbare Batterie verfügt. Die Aufladung erfolgt über eine Ladeschnittstelle mittels USB-Buchse.
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Aus der Offenlegungsschrift
EP 3 740 043 A1 ist ein textiles Produkt bekannt, dass mindestens eine lumineszierende Fläche beinhaltet, eine integrierte Energiequelle, mindestens ein Steuergerät und die mindestens eine lumineszierende Fläche per Kabel oder über Induktion mit dem Steuergerät verbunden ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
EP 1 248 141 A2 ist eine Bildanzeige bekannt, die ein flexibles Display umfasst und an Kleidung angebracht und einfach gelöst werden kann. Das Display ist in einem vollständigen Kunststoffgehäuse untergebracht und an der Rückseite mit einem mechanischen Kopplungsabschnitt (z.B. Klettelement), sowie einem elektrischen Kopplungselement (z.B. Stecker) für die elektrische Verbindung zwischen Kleidungsstück und Display, versehen.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 016 627 A1 ist eine Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von Bildpunkten (z.B. ein LCD Display), die ein flächiges Substrat aufweist bekannt, mit Haftverschlusselementen zum lösbaren Festlegen der Anzeigevorrichtung an eine Trägervorrichtung. Die Haftverschlusselemente der Anzeigevorrichtung und Trägervorrichtung sind zudem miteinander verhakbar.
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Aus der Offenlegungsschrift
JP 3 171 334 U ist ein Bekleidungsstück für den Oberkörper bekannt, dass mit einem kugelförmigen Lichtreflexionsmittel an der Oberfläche versehen ist, ein Lichtemissionsmittel an der Oberfläche, eine Stromversorgungseinheit, sowie eine Anzeigetafel mit einer Elektrolumineszenzvorrichtung. Der Lichtleiter der Sicherheitsjacke besteht aus einem stangen- oder röhrenartigen Lichtleiter aus flexiblem Material und einem elektrischen Licht einer emittierenden Diode. Die Stromversorgungseinheit enthält Steckverbinder zum Lösen von der Sicherheitsweste.
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Ausgehend von dem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach anwendbare, kostengünstige technische Lösung zu finden, um ein flexibles Flächengebilde mit einer gut sichtbaren, beleuchtbaren Anzeigevorrichtung so zu gestalten, dass es flächig-haftend und werkzeuglos, zerstörungsfrei, reversibel-verbindbar und reversibel-lösbar an die Kontur eines externen Objektes angebracht werden kann und dabei über elektrisch leitfähige oberflächige Verbindungselemente eine elektrische Direktkontaktierung zur Strom- und/oder Datenübertragung zum Objekt ermöglicht. Ferner soll das flexible Flächenelement über eine integrierte Schicht mit einer elektrisch-aktivierbaren flächigen Lichtabstrahlungsfähigkeit verfügen und damit wenigstens einen Teil-Oberflächenbereich als beleuchtete Anzeigebereich des flexiblen Flächengebildes, durch einen integrierten Lichtflächenleiter mit Lichterzeugendem Element, beleuchten können. Außerdem soll das Flächengebilde einen elektrischen Verpolungsschutz beinhalten, um das Risiko einer elektrischen Verpolung beim Anbringen des Flächengebildes an ein Objekt zu vermeiden. Dadurch entsteht eine sehr einfache, flexible und kostengünstige Möglichkeit, um Gegenstände wie Kleidungsstücke, individuell mit Zusatzfunktionsmodulen mechanisch und elektrisch zu koppeln, bidirektional Energie und oder Datenaustausch vorzusehen und insbesondere eine designtechnische und sicherheitstechnische Beleuchtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die technische Ausgestaltung des Anspruches 1 gelöst durch ein Flächengebilde das dadurch gekennzeichnet ist, dass
- - es wenigstens einen elektrischen Energieverbraucher integriert hat
- - es wenigstens in einem Teilbereich flächenartig und flexibel und/ oder elastisch verformbar ist und für wenigstens einen Teilbereich an ein unebenes und/ oder bewegliches Oberflächensegment eines externen Objektes der Kontur folgend, beweglich-flexibel und/ oder beweglich-elastisch, flächig-haftend und reversibel-verbindbar und reversibel-lösbar angebracht werden kann
- - es aus einem Schichtenaufbau besteht aus wenigstens einer zusammenhängenden flexiblen und/ oder elastischen Innenschicht deren Oberfläche von wenigstens einer zusammenhängenden flexiblen und/ oder elastischen Außenschicht wenigstens teilweise bedeckt wird
- - die wenigstens eine Außenschicht aus elektrisch-isolierendem und für sichtbare Wellenlängen des Lichts undurchlässigem Material besteht oder aus wenigstens einem Teilbereich aus für sichtbare Wellenlängen des Lichts undurchlässigem Material und wenigstens einem Teilbereich aus für sichtbare Wellenlängen des Lichts wenigstens teilweise durchlässigem Material besteht
- - die elektrische Aktivierung wenigstens eines lichterzeugendem Elements als wenigstens einem aktivierbaren Energieverbraucher im Flächengebilde bei der wenigstens einen Innenschicht eine wenigstens teilweise auf ihrer Oberfläche elektrisch-betreibbare, flächige und sichtbare Lichtabstrahlungsfähigkeit aktiviert, die wenigstens eine wenigstens teilweise lichtdurchlässige Teiloberfläche der Außenschicht und/ oder wenigstens eine nicht-bedeckte Teiloberfläche der Innenschicht des Flächengebildes wenigstens teilweise flächig ausleuchtet
- - bei elektrischer Aktivierung der Lichtabstrahlungsfähigkeit der wenigstens einen Innenschicht der umgebende Raum außerhalb des Flächengebildes wenigstens teilweise beleuchtet wird mit sichtbarem Lichtaustritt durch
- ◯ wenigstens einen Außen-Oberflächenbereich des Flächengebildes und/ oder
- ◯ wenigstens einen Außen-Oberflächenbereich einer Schicht des Flächengebildes
- - die wenigstens eine Innenschicht wenigstens teilweise aus wenigstens einem Lichtflächenleiter besteht, in den Licht von wenigstens einer Leuchtdiode (LED-Lampe) als lichterzeugendem Element eingeleitet wird
und
der Lichtflächenleiter auf seiner Oberfläche unterhalb den lichtdurchlässigen Teiloberflächen des Flächengebildes eine gleichmäßige Verteilung von Lichtauskopplungselementen aufweist als eine gleichmäßige, sich wiederholende Struktur von Oberflächenunebenheiten durch
- ◯ mechanisch eingebrachten Strukturen und/ oder Unebenheiten und/ oder Rauigkeiten in der Oberfläche des Lichtflächenleiters und/ oder
- ◯ auf der Oberfläche aufgedruckte und/ oder aufgeklebte Licht-Auskoppelungselemente
und/ oder der Lichtflächenleiter in seinem Volumen unterhalb der lichtdurchlässigen Teiloberfläche des flexiblen Flächengebildes eine gleichmäßige Verteilung von - ◯ Partikeln und/ oder
- ◯ Luft- und/ oder Gasbläschen
in dem wenigstens teilweise transparenten und/ oder lichtdurchlässigen Material des Lichtflächenleiters zur Lichtauskopplung aufweist,
um eine möglichst homogene Ausleuchtung der wenigstens einen wenigstens teilweise lichtdurchlässigen Teiloberfläche der Schicht und/ oder der wenigstens einen Teiloberfläche der Schicht des Flächengebildes zu erreichen
und/ oder
der Lichtflächenleiter auf der von der aus dem Flächengebilde lichtaustretenden abgewandten Seite wenigstens auf einem Teiloberflächenbereich eine wenigstens teilweise lichtreflektierende Schicht und/ oder Bedampfung aufweist - - das Flächengebilde wenigstens ein elektrisches Verbindungselement mit einem nach außen gerichteten elektrisch-leitfähigen Kontaktierungsbereich aufweist und mit wenigstens einem elektrisch-leitfähigen komplementären Verbindungselement und dessen elektrisch-leitfähigem Kontaktierungsbereich auf der Oberfläche des externen Objektes kabellos und reversibel-kontaktierbar in einen elektrischen Kontakt gebracht werden kann, um einen elektrischen Stromfluss, Datenaustausch und/ oder elektrischen Energieaustausch zwischen dem flexiblen Flächengebilde und dem wenigstens einen integrierten Energieverbraucher und dem externen Objekt zu ermöglichen
- - das Flächengebilde wenigstens einen Teiloberflächenbereich besitzt und das externe Objekt wenigstens einen komplementären Teiloberflächenbereich besitzt, um bei Zusammenführung dieser beiden Teiloberflächenbereiche eine flächig-haftende, reversibel-verbindbare und reversibel-lösbare Verbindung zwischen dem Flächengebilde und dem externen Objekt herzustellen und bei Herstellung dieser reversibel-verbindbaren und reversibel-lösbaren, flächig-haftenden Verbindung der zusammengeführten, komplementären Teiloberflächenbereiche das wenigstens eine Verbindungselements des Flächengebildes zu dessen komplementären Verbindungselement des externen Objektes derart nahe kommt, dass
- ◯ lediglich durch selbstständige Berührung von elektrisch-leitenden komplementären Oberflächen der Verbindungselemente eine elektrische Kontaktierung erreicht wird und/oder
- ◯ durch zusätzlichen Anpressdruck bzw. Haftreibung auf das Verbindungselement auf der Teiloberfläche zu dem komplementären Verbindungselement auf der Teiloberfläche eine mechanische, reversibel-lösbare, reversibel-verbindbare, elektrische Kontaktierung zwischen den Verbindungselementen und den Teiloberflächen erreicht wird
- - das Flächengebilde wenigstens eine Schutzeinrichtung gegen elektrische Verpolung der komplementären Verbindungselemente aufweist.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das externe Objekt eine Jacke, einen Helm, eine Tasche, ein Rucksack, ein Schulranzen, eine Hose, ein Schuh, eine Mütze, ein Handschuh, ein beliebiges Kleidungsstück, ein Fahrzeug, ein Möbelstück, ein Gebäude oder ein Teil eines Gebäudes und/ oder ein Sensor und/ oder ein Aktuator und/ oder ein Gegenstand mit wenigstens einem Aktuator und/ oder Sensor und/ oder ein Gegenstand mit wenigstens einem Sensor und/ oder ein Gegenstand mit einer Sendeeinrichtung von Daten und/ oder ein Gegenstand mit einer Empfangseinrichtung von Daten ist und/ oder wenigstens ein elektrischer Energiespeicher ist und/ oder wenigstens einen elektrischen Energiespeicher oder eine elektrische Energiequelle integriert hat und/ oder eine elektrische Verbindung zu wenigstens einem externen elektrischen Energiespeicher oder eine externe elektrische Energiequelle herstellt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine integrierte Energieverbraucher wenigstens ein lichterzeugendes Element und/ oder wenigstens ein Aktuator und/ oder wenigstens ein Sensor und/ oder eine Kamera und/ oder wenigstens eine Sendeeinrichtung von Daten und/ oder wenigstens eine Empfangseinrichtung von Daten im Flächengebilde ist und über das wenigstens eine elektrische Verbindungselement über elektrische Kontaktierung zum Verbindungselement mit elektrischer Energie aus dem externen Objekt versorgt wird und/ oder über das wenigstens eine elektrische Verbindungselement elektrischer Kontaktierung zum Verbindungselement in einem Datenaustausch mit dem externen Objekt steht.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Innenschicht wenigstens teilweise aus einem lichterzeugenden Element besteht und/ oder Licht von einem lichterzeugenden Element eingeleitet wird und die wenigstens eine Innenschicht
- • wenigstens teilweise aus wenigstens einer Elektrolumineszenz-Folie (EL-Folie) als lichterzeugendem Element besteht.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Energiespeicher für elektrische Energie integriert ist und bei elektrischer Kontaktierung des Flächengebildes
- • über das wenigstens eine Verbindungselement zu einem Objekt und/ oder
- • über das wenigstens eine Verbindungselement zu wenigstens einem externen elektrischen Energiespeicher oder einer elektrischen Energiequelle und/ oder
- • über wenigstens eine weitere elektrische Kontaktierungsmöglichkeit des Flächengebildes zu einem externen elektrischen Energiespeicher oder einer elektrischen externen Energiequelle
der interne Energiespeicher energetisch aufgeladen werden kann und mit dem wenigstens einen Energiespeicher im Flächengebilde - • wenigstens ein integrierter Energieverbraucher und/ oder ein über die Verbindungselemente elektrisch verbundener externer Energieverbraucher im Objekt und/ oder ein mit dem Objekt elektrisch kontaktierter externer Energieverbraucher und/ oder
- • über wenigstens eine weitere elektrische Kontaktierungsmöglichkeit am Flächengebilde wenigstens ein elektrisch verbundener externer Energieverbraucher
mit Energie versorgt werden kann.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine elektronische Regelungs- und/ oder Steuerungseinheit in dem Objekt und/ oder im Flächengebilde vorhanden ist und damit die Steuerung- und/ oder Regelung durchführt für
- • das Energiemanagement in dem Flächengebilde und/ oder
- • die Ansteuerung des wenigstens einen im Flächengebilde integrierten oder elektrisch mit dem Flächengebilde kontaktierten Sensors und/ oder
- • die Aktivierung und Deaktivierung des wenigstens einen im Flächengebilde integrierten oder mit dem Flächengebilde elektrisch kontaktierten Aktuators als Energieverbraucher und/ oder Energieverbraucher und/ oder
- • die Datenarchivierung und/ oder das Datenmanagement und/ oder die Datenübertragung für
- ◯ wenigstens einen integrierten Datenspeicher und/ oder
- ◯ Daten für Ansteuerung des Lichtelements und/ oder
- ◯ Daten von wenigstens einem integrierten und/ oder elektrisch mit dem Flächengebilde kontaktierten Sensor als Energieverbraucher und/ oder
- ◯ Daten von wenigstens einem integrierten und/ oder mit dem Flächengebilde elektrisch kontaktierten Aktuator als Energieverbraucher und/ oder
- • wenigstens eine LED-Lampe und/ oder wenigstens eine EL-Folie und/ oder einem lichterzeugenden Element im Flächengebilde mit der Steuerung und/ oder Regelung von:
- ◯ Helligkeit und/ oder Leuchtkraft und/ oder Beleuchtungsstärke und/ oder
- ◯ wenigstens einer Blinkfunktion und/ oder
- ◯ wenigstens einer Funktion für periodische und/ oder aperiodische Helligkeitsveränderungen und/ oder
- ◯ automatische Anpassungen der Leuchteigenschaften an Messwerte des wenigstens einen integrierten oder elektrisch kontaktierten Sensors und/ oder
- ◯ automatische Anpassungen der Leuchteigenschaften an vorhandene Daten und/ oder
- ◯ das Versenden von Daten über das Licht mit LiFi (Light-Fidelity) mit dem lichterzeugenden Element und/ oder der LED-Lampe und/ oder der EL-Folie und/ oder
- ◯ der Einstellung der Farbe des sichtbaren Lichts bei wenigstens einer lichtemittierenden Teiloberfläche der Schicht des Flächengebildes durch Steuerung und/ oder Regelung wenigstens eines vorhandenen lichterzeugenden Elementes und/ oder Kombinationen von lichterzeugenden Elementen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine elektronische Regelungs- und/ oder Steuerungseinheit in dem Objekt und/ oder im Flächengebilde vorhanden ist und damit die Steuerung- und/ oder Regelung durchführt für
- • das Energiemanagement in dem Flächengebilde und/ oder
- • die Ansteuerung des wenigstens einen im Flächengebilde integrierten oder elektrisch mit dem Flächengebilde kontaktierten Sensors und/ oder
- • die Aktivierung und Deaktivierung des wenigstens einen im Flächengebilde integrierten oder mit dem Flächengebilde elektrisch kontaktierten Aktuators als Energieverbraucher und/ oder Energieverbraucher und/ oder
- • die Datenarchivierung und/ oder das Datenmanagement und/ oder die Datenübertragung für
- ◯ wenigstens einen integrierten Datenspeicher und/ oder
- ◯ Daten für Ansteuerung des Lichtelements und/ oder
- ◯ Daten von wenigstens einem integrierten und/ oder elektrisch mit dem Flächengebilde kontaktierten Sensor als Energieverbraucher und/ oder
- ◯ Daten von wenigstens einem integrierten und/ oder mit dem Flächengebilde elektrisch kontaktierten Aktuator als Energieverbraucher und/ oder
- • wenigstens eine LED-Lampe und/ oder wenigstens eine EL-Folie und/ oder einem lichterzeugenden Element im Flächengebilde mit der Steuerung und/ oder Regelung von:
- ◯ Helligkeit und/ oder Leuchtkraft und/ oder Beleuchtungsstärke und/ oder
- ◯ wenigstens einer Blinkfunktion und/ oder
- ◯ wenigstens einer Funktion für periodische und/ oder aperiodische Helligkeitsveränderungen und/ oder
- ◯ automatische Anpassungen der Leuchteigenschaften an Messwerte des wenigstens einen integrierten oder elektrisch kontaktierten Sensors und/ oder
- ◯ automatische Anpassungen der Leuchteigenschaften an vorhandene Daten und/ oder
- ◯ das Versenden von Daten über das Licht mit LiFi (Light-Fidelity) mit dem lichterzeugenden Element und/ oder der LED-Lampe und/ oder der EL-Folie und/ oder
- ◯ der Einstellung der Farbe des sichtbaren Lichts bei wenigstens einer lichtemittierenden Teiloberfläche der Schicht des Flächengebildes durch Steuerung und/ oder Regelung wenigstens eines vorhandenen lichterzeugenden Elementes und/ oder Kombinationen von lichterzeugenden Elementen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Innenschicht wenigstens teilweise besteht aus wenigstens einem Lichtflächenleiter, der besteht aus
- • einem flexiblen, transparenten Polymer und/ oder Cyclo-Olefin-Copolymer und/ oder Kunststoff und/ oder Polycarbonat und/ oder Polymethylmethacrylat und/ oder aus flexiblen Glas bzw. Glasfasern und/ oder aus transparentem, flexiblen Silikon
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die flächig-haftende Verbindung bei Kontaktierung der wenigstens einen Teiloberfläche des Flächengebildes und der wenigstens einen komplementären Teiloberfläche des externen Objektes ausgebildet ist als
- • eine Klettverbindung/ Klettverschluss mit komplementären elektrisch leitfähigen oder elektrisch isolierenden Klett-Oberflächenbereichen auf dem Teiloberflächenbereich und dem Teiloberflächenbereich und/ oder
- • eine über magnetische Kräfte gehaltene Verbindung über magnetisch-wirkende Materialien, die in der Nähe der Teiloberflächenbereiche und/ oder auf den Teiloberflächenbereichen eingearbeitet sind und/ oder
- • eine wirkende Adhäsionskraft zwischen dem Teiloberflächenbereich und dem Teiloberflächenbereich und/ oder
- • eine Verbindung über wenigstens eine Druckknopfverbindung und komplementären Druckknopfelementen auf den Teiloberflächenbereichen und/ oder
- • eine Verbindung aus wenigstens einem Haken- und einer Öse oder Schlaufe und komplementären Haken- und Ösen-/Schlaufen-Elementen auf den Teiloberflächenbereichen und/oder
- • eine Verbindung aus wenigstens einem Reißverschluss mit komplementären Reißverschluss-Elementen auf den Teiloberflächenbereichen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flächengebilde für wenigstens eine erste elektrische Kontaktierung zur Schließung eines ersten elektrischen Stromkreis ein wenigstens erstes elektrisches Verbindungselement aufweist und mit einem wenigstens ersten elektrisch-leitfähigen komplementären Verbindungselement in einen elektrischen Kontakt gebracht werden kann, um wenigstens einen ersten elektrischen Energieaustausch und/ oder ersten Datenaustausch zwischen dem flexiblen Flächengebilde und dem externen Objekt zu ermöglichen und das Flächengebilde wenigstens eine zweite elektrische Kontaktierung mit einem wenigstens zweiten elektrischen Verbindungselement aufweist und mit einem wenigstens zweiten elektrisch-leitfähigen komplementären Verbindungselement in einen elektrischen Kontakt gebracht werden kann, um einen wenigstens zweiten gegenüber der ersten elektrischen Kontaktierung abweichenden Datenaustausch und/ oder einen wenigstens zweiten abweichenden elektrischen Energieaustausch bei einem wenigstens zweiten abweichenden elektrischen Energiefluss mit einer wenigstens zweiten abweichenden elektrischen Leistungsübertragung und/ oder einem wenigstens zweiten abweichenden elektrischen Strom und/ oder mit einer wenigstens zweiten abweichenden elektrischen Spannung zwischen dem flexiblen Flächengebilde und dem externen Objekt zu ermöglichen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Schutzeinrichtung zum Schutz gegen Verpolung des wenigstens einen elektrischen Verbindungselements zu dem komplementären Verbindungselements ausgeführt ist als:
- • elektronische Schutzeinrichtung mit
- ◯ wenigstens einer Diode in Reihe zur Spannungsversorgung aus dem Objekt und/ oder
- ◯ wenigstens einer Diode parallel zur Spannungsversorgung aus dem Objekt und/ oder
- ◯ wenigstens einem Brückengleichrichter mit Dioden an der angeschlossenen Spannungsversorgung aus dem Objekt und/ oder
- ◯ wenigstens einer Schaltung, bei der bei Verpolung der Gleichrichtereffekt einer Diode einen Stromfluss durch ein Relais verhindert und/ oder
- ◯ wenigstens einer Schaltung, bei der ein P-Kanal-MOSFET eine Stromflussrichtung erlaubt und/ oder
- • mechanische Schutzeinrichtung, bei der keine elektrische Verpolung bei gegenseitig aufliegenden Teilflächen und beliebigen Positionen der Teilflächen zueinander zwischen den elektrischen Verbindungselementen auftreten kann unter Verwendung von
- ◯ komplementären Steckverbindungen für jeden elektrischen Plus- und Minuspol, bei denen Steckerstift und Buchse jeweils immer nur einem Pol zugeordnet sind und zu jedem elektrischen Pluspol und Minuspol nur eine Steckvariante zulassen und/ oder
- ◯ komplementärer elektrischer Kontaktierungsbereiche über Berührungsoberflächen immer eindeutig zugeordnet zu elektrischen Plus- oder Minuspol, bei denen ein erster elektrischer Kontaktierungsbereich mit Kontaktnase und ein zweiter Kontaktierungsbereich mit vertieften Kontaktierungsoberflächenbereich immer nur zu einem elektrischen Pluspol oder Minuspol zugeordnet ist und damit zu jedem elektrischen Pluspol oder Minuspol nur eine Kontaktierungsvariante zulassen und/ oder
- ◯ komplementärer Druckknopfelemente jeweils zugeordnet zu einem elektrischen Plus- oder Minuspol und damit zu jedem elektrischen Pluspol und Minuspol nur eine Verbindungsvariante bei mechanisch verbundener Druckknopfelemente mit elektrischer Kontaktierung zulassen und/ oder
- ◯ komplementärer elektrischer Verbindungselemente, die bei korrekter Polung komplementärer magnetischer Anziehungskräfte zugeordnet sind und bei Verpolung abstoßender magnetischer Kräfte zugeordnet sind und zu jedem elektrischen Plus- oder Minuspol nur eine elektrische Kontaktierungsvariante zulassen.
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In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass für das Flächengebilde gilt:
- • die lichtundurchlässige, elektrisch-isolierende Bereich der Trägerschicht aus textilem Gewebe und/ oder Kunststoff und/ oder Leder und/ oder Kunstleder und/ oder Vliesstoff und/ oder Silikon besteht und/ oder aus einem kunststoffbeschichteten Material besteht
- • das elektrische Verbindungselement mit dem nach außen gerichteten elektrisch-leitfähigen Oberflächenbereich besteht aus elektrisch-leitfähigem metallischem Material und/ oder aus elektrisch-leitfähigem Textil und/ oder aus elektrisch-leitfähigem Kunststoff mit elektrisch-leitenden enthaltenen Partikeln und damit eine elektrische Leitfähigkeit erzeugt wird und/ oder besteht aus einem weiteren elektrisch-leitfähigen Material
- • die wenigstens teilweise lichtdurchlässige Schicht aus für sichtbare Wellenlängen transparentem Material und/ oder semitransparentem Material und/ oder zum Teil lichtdurchlässigem perforierten Material und/ oder aus diffus-lichtdurchleitendem Material und/ oder transluszentem Material und/ oder einem teilweise lichtdurchlassenden Gewebe und/ oder Textil besteht.
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In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flächengebilde folgende Sensoren und/ oder Aktoren und/ oder Sende- und/ oder Empfangseinrichtungen für Daten integriert haben kann:
- • der Aktuator ein Lautsprecher, Infrarotstrahler oder ein lichterzeugendes Element ist
- • der Sensor ein Bewegungssensor, Temperatursensor, Feuchtesensor, Drucksensor, Bewegungssensor, Lichtsensor, Ultraschallsensor, Berührungssensor, Luftgütesensor, CO2-Sensor, Mikrophon, Äquivalenttemperatursensor, Strahlungssensor, GPS-Sensor oder eine Kamera ist
- • die Sendeeinrichtung von Daten, Daten sendet über LiFi (gepulste Lichtstrahlung), Schall, Ultraschall, elektromagnetischer Strahlung- oder Bluetooth-Datenübertragung
- • die Empfangseinrichtung von Daten ein Empfänger für Datenübertragung über elektromagnetische Strahlung, Bluetooth, Schall, Ultraschall und LiFi-Daten ist.
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Bei Ausführung der flächig-haftenden Verbindung zwischen der Teiloberflächen des Flächengebildes und der Teiloberfläche des externen Objektes kommen wenigstens ein Verbindungselement des externen Objekts und wenigstens ein Verbindungselement des Flächengebildes in Berührung und kontaktieren elektrisch, und dabei soll in einer favorisierten Ausführungsform wenigstens ein Verbindungselement umgesetzt sein als ein nach außen gerichteter, aus der Grundfläche herausstehender, erhabener elektrisch-leitfähiger Oberflächenbereich.
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Beispielsweise kann das externe Objekt ein Schulranzen, ein Rucksack oder eine Tasche sein, das mit einem integrierten Akku, einer Steuerungselektronik und elektrischen Kontaktflächen an der Außenhülle ausgestattet ist, an das wenigstens ein flexibles Flächengebilde angebracht werden kann. Die an dem externen Objekt angebrachten Flächengebilde können aus dem Objekt heraus, beispielsweise aus dem Schulranzen heraus, über elektrische Verbindungselemente bzw. elektrische Kontaktflächen mit Strom versorgt werden. Die flexiblen Flächengebilde können beispielsweise mit einem Lichtsensor ausgestattet sein. Hierdurch werden die Leuchtflächen der Flächengebilde automatisch, in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse, aktiviert/deaktiviert. Diese proaktive Beleuchtung führt zum Beispiel zu höherer Sicherheit von Schulkindern oder Radfahrern im Straßenverkehr. Die Leuchtfunktion muss dann mithilfe des Lichtsensors nicht manuell ein oder ausgeschaltet werden.
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Ein weiteres Beispiel für den Einsatz der Erfindung ist smarte Berufsbekleidung in Form zum Beispiel einer Schutzjacke. Diese Jacke kann eine oder mehrere Anknüpfungsbereiche für flexible Flächengebilde aufweisen und hierüber mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Flächengebilde ausgestattet werden. Ein Flächengebilde kann z.B. mit einem integrierten Akku versehen sein und über die elektrisch leitfähigen Kontaktstellen der Jacke, die anderen Anknüpfungspunkte und damit andere Flächengebilde mit Strom und damit mit elektrischer Energie versorgen. An den anderen Anknüpfungsbereiche der Jacke können Flächengebilde mit erweiterten anderen Funktionen angebunden werden. Beispielsweise können in einem Flächengebilde Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren die klimatischen Umgebungsbedingungen messen und in Abhängigkeit dieser Messwerte, die Lichtfunktionen der anderen Flächengebilde steuern.
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Ein Flächengebilde mit einem integrierten Akku kann sogar autark, unabhängig des Anschlusses an ein externes Objekt arbeiten bzw. leuchten. Bei elektrischem Anschluss an ein komplementäres externes Objekt kann das Flächengebilde von diesem mit Energie versorgt bzw. ein integrierter Akku aufgeladen werden. Das Flächengebilde kann ebenfalls den Akku-Füllstand über die Lichtfunktionen anzeigen und somit eine notwendige Aufladung signalisieren. Ein Bidirektionaler Einsatz ist durch diese Erfindung ebenfalls möglich.
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Durch diese Erfindung lassen sich externe Objekte wie z.B. Schutz- oder Arbeitsbekleidungen, schnell und flexibel anpassen und individuell umrüsten. Beispielsweise können Feuerwehrleute, Ordnungskräfte oder Rettungsdienste, Ihre Berufskleidung im Einsatzbedarf kurzfristig durch Anbringen oder Austausch von Flächengebilden situationsbedingt anpassen. Die flexiblen Flächengebilde können beispielsweise persönliche Lichtidentifikationen in Form von zum Beispiel den Namen des Tragenden oder der Einsatzeinheit in Leuchtschrift anzeigen oder aber einsatzspezifische Informationen aufzeigen. So kann z.B. ein Flächengebilde mit einem beleuchteten Schriftzug „Polizei“, durch ein Flächengebilde mit dem beleuchteten Schriftzug „Unfall“, mit veränderter Außenwirkung und z.B. stärkerer Leuchtkraft oder Blinkfunktion ausgetauscht werden. Zusätzlich können weitere integrierte Sensoren in dem Flächengebilde, äußere Einflüsse wie Hitzeentwicklung, Rauch, Strahlung, Luftschadstoffe oder Feuchtigkeit messen, und das Flächengebilde kann dies dementsprechend durch Lichteffekte wie veränderte Farbe oder Blinkfunktion nach außen sichtbar signalisieren. Auch kann das Flächengebilde mittels einer integrierten Sendeeinrichtung für Daten dazu zusätzlich Messdaten versenden.
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Das einfache Anbringen und Entfernen der beschriebenen Flächengebilde an die Oberfläche eines externen Objektes, wie z.B. einer Jacke, ermöglichen bei z.B. defekten Lichtelementen oder Sensoren in einem Flächengebilde einen sehr einfachen und schnellen Austausch des Flächengebildes als Modul. Der Ausfall z.B. eines Lichtelements führt damit nicht zu einem notwendigen Austausch, Reparatur und damit Ausfall des gesamten betroffenen Bekleidungsstückes wie einer Jacke, sondern es ist in vielen Fällen nur der Austausch eines Flächengebildes notwendig.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
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Darin zeigen:
- 1 Flächengebilde und externes Objekt mit flächig-haftenden, reversibel-verbindbaren und reversibel-lösbaren Teiloberflächen-Verbindungsbereichen auf dem Flächengebilde und auf dem externen Objekt und Oberflächen für eine elektrische Kontaktierung
- 2 Flächengebilde und externes Objekt und Stromkreis bei elektrischer Kontaktierung des Flächengebildes zum externen Objekt zur energetischen Versorgung eines Energieverbrauchers im Flächengebilde aus dem externen Objekt
- 3 Schichtenaufbau des Flächengebildes und externes Objekt
- 4 Externes Objekt und Flächengebilde mit Schichtenaufbau mit lichtreflektierender Schicht an einem Lichtflächenleiter und in den Lichtflächenleiter einleitendem Licht aus einer LED
- 5 Externes Objekt und Flächengebilde mit Schichtenaufbau mit Elektrolumineszenz-Folie (EL-Folie)
- 6 Ausführung von Lichtflächenleiter mit lichteinleitendem Lichtelement und Oberflächenstruktur zur Lichtauskopplung aus dem Lichtflächenleiter
- 7 Draufsicht und Seitenansicht für Flächengebilde und externes Objekt als Ausführung von flächig-haftenden, reversibel-verbindbaren und reversibel-lösbaren Teiloberflächen-Verbindungsbereichen in Form von komplementären Klettoberflächen und elektrisch-leitfähigen Verbindungsmöglichkeiten als elektrisch-leitfähige Kopfelemente auf dem Flächengebilde und auf dem externen Objekt als Oberflächen für eine elektrische Kontaktierung
- 8 Ausführung einer mechanischen Schutzeinrichtung gegen Verpolung bei einem Stromkreis: Komplementäre elektrische Kontaktierungsbereiche über Berührungsoberflächen sind eindeutig zugeordnet zu elektrischen Plus- oder Minuspol, bei denen ein erster elektrischer Kontaktierungsbereich mit Kontaktnase und ein zweiter Kontaktierungsbereich mit vertieften Kontaktierungsoberflächenbereich immer nur zu einem elektrischen Pluspol oder Minuspol zugeordnet ist und damit zu jedem elektrischen Pluspol oder Minuspol nur eine Kontaktierungsvariante zugelassen ist
- 9 Ausführung einer mechanischen Schutzeinrichtung gegen Verpolung bei zwei Stromkreisen:
- Komplementäre elektrische Kontaktierungsbereiche über Berührungsoberflächen sind eindeutig zugeordnet zu elektrischen Plus- oder Minuspol, bei denen ein erster elektrischer Kontaktierungsbereich mit Kontaktnase und ein zweiter Kontaktierungsbereich mit vertieften Kontaktierungsoberflächenbereich immer nur zu einem elektrischen Pluspol oder Minuspol zugeordnet ist und damit zu jedem elektrischen Pluspol oder Minuspol nur eine Kontaktierungsvariante zugelassen ist
- 10 Flächengebilde mit einer ersten und einer zweiten elektrische Kontaktierung zu einem externen Objekt zur Schließung eines ersten und zweiten Stromkreises und Energieverbrauchern im Flächengebilde
- 11 Schaltung mit einer Diode in Reihe zur Spannungsversorgung aus dem externen Objekt als Schutzeinrichtung zum Schutz gegen Verpolung am Flächengebilde bei Kontaktierung des externen Objektes
- 12 Schaltung mit einem Brückengleichrichter mit Dioden an der angeschlossenen Spannungsversorgung aus dem externen Objekt als Schutzeinrichtung zum Schutz gegen Verpolung am Flächengebilde bei Kontaktierung des externen Objektes
- 13 Dioden-Relais-Schaltung an der angeschlossenen Spannungsversorgung aus dem externen Objekt als Schutzeinrichtung zum Schutz von gegen Verpolung am Flächengebilde bei Kontaktierung des externen Objektes
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flächengebilde
- 2
- Außenschicht aus für sichtbare Wellenlängen des Lichts undurchlässigen und elektrischisolierenden Materialeigenschaften
- 3
- Schicht aus Material, das für wenigstens eine Wellenlänge oder wenigstens einen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts teilweise durchlässig ist und in der Außenschicht (2) integriert ist
- 5
- Elektrisches Verbindungselement mit einem nach außen gerichteten elektrisch-leitfähigen Oberflächenbereich auf dem Flächengebilde zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Verbindungselementes auf dem externen Objekt
- 6
- Externes Objekt
- 7
- Teiloberflächenbereich auf dem Flächengebilde für flächig-haftende Verbindung zum externen Objekt
- 8
- Teiloberflächenbereich auf dem externen Objekt für flächig-haftende Verbindung zum Flächengebilde
- 9
- Elektrischer Energieverbraucher im Flächengebilde
- 10
- Elektrische Kontaktierungsmöglichkeit auf der Oberfläche des Flächengebildes für externe angeschlossene Energieverbraucher und/ oder externe Energiequelle oder externem Energiespeicher
- 11
- Innenschicht des Flächengebildes mit wenigstens teilweise auf dessen Oberfläche elektrisch-betreibbaren, flächigen Lichtabstrahlungsfähigkeit und wenigstens teilweise aus wenigstens einem Lichtflächenleiter und/ oder wenigstens einer EL-Folie besteht
- 12
- Elektrischer Energiespeicher im Flächengebilde
- 13
- Externer elektrischen Energiespeicher oder elektrische Energiequelle
- 14
- Lichterzeugendes Element
- 15
- Elektronische Regelungs- und/ oder Steuerungseinheit
- 16
- Lichtflächenleiter
- 17
- Lichtreflektierende Schicht und/ oder Bedampfung auf Teiloberflächenbereich des Lichtflächenleiters (16) auf der von der aus dem Flächengebilde lichtaustretenden abgewandten Seite des Lichtflächenleiters (16)
- 18
- Datenspeicher
- 19
- Elektrisches Verbindungselement mit einem nach außen gerichteten elektrisch-leitfähigen Oberflächenbereich auf dem Objekt zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Verbindungselementes auf dem Flächengebilde
- 20
- nicht bedeckter lichtdurchlässiger Oberflächenbereich der Innenschicht
- 21
- LED-Lampe
- 22
- EL-Folie
- 23
- Erste elektrische Kontaktierung zur Schließung eines ersten Stromkreises zwischen dem externen Objekt und dem Flächengebilde
- 24
- Zweite elektrische Kontaktierung zur Schließung eines zweiten Stromkreises zwischen dem externen Objekt und dem Flächengebilde
- 25
- Erster Stromkreis zum Energie- und/ oder Datenaustausch zwischen dem externen Objekt und dem Flächengebilde
- 26
- Zweiter Stromkreis zum Energie- und/ oder Datenaustausch zwischen dem externen Objekt und dem Flächengebilde
- 27
- Schutzeinrichtung gegen Verpolung zwischen den Verbindungselementen (5, 19)
- 28
- Diode
- 29
- Relais
- 30
- Schalter
- 31
- Externer Energieverbraucher
- 32
- Elektrischer Kontaktnasenbereich als elektrisches Verbindungselement
- 33
- Elektrischer vertiefter Kontaktierungsoberflächenbereich als elektrisches Verbindungselement
