DE10320650A1

DE10320650A1 - Faden

Info

Publication number: DE10320650A1
Application number: DE2003120650
Authority: DE
Inventors: Hermann-Frank Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-12-02

Abstract

Faden mit Fasern und anteiligem Metallfaden, Carbonfaser, Kohlenstoffaser zum Transport von Elektrizität für integrierte Lichtleiter als Glasfaser, LED (OLED/PLED) mit flachen Eintag auf den Faden ermöglichen eine kostengünstige Herstellung. Neben Strom aus der Steckdose kann dieser von Energiespeichern oder Solarzellen bereitgestellt werden und nach Größe und Abmessung des Tuches auch dem Stromnetz durch eine Schalt- und Regeleinrichtung zugeführt werden. DOLLAR A Solarzellenfäden, die einen Teil der Fadenkette bilden, lassen die Gewebeeinheit autark werden. Wahlweise kann auch eine Polymer Elektrolyt Brennstoffzelle aus Wasserstoff die notwendige Energie erzeugen. Eine Steckdose ist ebenfalls vorhanden. Aus dem Faden entsteht ein Gewebe aus organischem oder anorganischem Material. Das Tuch ist ein Fahnen- oder Bannertuch, Tischtuch, Bekleidungssachen, Sonnenschirm, Markise und so weiter. Mehrere Fäden und Gewebelagen sind durch Beschichtung, Farbe oder Hohlglaskugel Einschluß, Laserfarbstoff mit dem Laser verschweißbar. Lichtleitende Körper sind LED und organische Polymere LED, Glasfaser (PMMA), Xenon Licht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen textilen Faden nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von textilen fadenartigen Gebilden bzw. Gewebe bekannt, die beispielsweise Metalldrähte aufweisen. Derartige Gewebe sollen insbesondere für elektromagnetische Strahlung undurchlässig sein bzw. diese Strahlung stark abschwächen.
Carbonfaser, Kohlenstoffaser, Kunststoffaser, metallische Feindrähte sind geeignete Träger zur Beförderung von Elektrizität. In oder an dem Fadenkörper mit eingewebt oder eingestrickt und von mindestens einer Faserart umgeben. Die Faser liegt parallel zur Stromleitung und verleiht damit dem Faden eine höhere Stabilität. Aus der Literatur sind textile Flächengebilde bekannt die als Bekleidungsstücke, Tuche und dergleichen ihren Verwendungszweck finden. Aus dem Stand der Technik der DE 19632719 sind flexible Bahnen, die vorzugsweise durch LED Leuchtmittel bestückt sind und z.B. als Gewebe ein beleuchtendes Fahnen oder Bannertuch ausleuchten bekannt. Die Herstellung der Tücher erfolgt durch eine kostenaufwendige optoelektronische Roboterfertigung zum Herstellen des Tuches mit den dazugehörigen LED's. Hierzu benötigt man einen großen Tisch auf dem das Textiltuch über eine Pneumatik gestreckt, befestigt und ausgebreitet ist. Automatische Zuführung, Roboter mit einer Sensorik und Laser oder Lötvorrichtung positionieren die LED an dem Kupferfaden. (CuAg, Cu). Die LED ist mit positiven und negativen Stromleiter in der Matrix des Tuches befestigt. Eine speziell geschriebene Software regelt den Fertigungsprozeß.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Faden oder Hohlfaden mit Stromleiter herzustellen in dem die LED direkt eingepflanzt ist oder Organische/Polymere LED auf die Oberfläche des Fadens als Folie oder Film aufgetragen sind. Hierdurch ist der maschinelle Aufwand geringer als auf einem Gewebetuch der somit einen vereinfachten Herstellungsprozeß ermöglicht.
Der Faden oder Hohlfaden mit integrierter Leuchtdiode wird um einen Trägerkörper herum aufgewickelt. Der Faden ist ein organischer oder anorganischer Werkstoff. Als Polymere Werkstoff sind es PE, PP, PA, PET, PPS. Polyester-, Acryl-, Venyl, Nylonfäden, elektrisch leitfähige Mischfäden oder andere vergleichbare Werkstoffe weisen durch eine Plasma Oberflächenbehandlung eine große Benetzbarkeit auf. So hängt die Länge der Fasern von der Aufgabe und Verwendung des Fadens ab. Diese wiederum von der Aufgabe des Gewebes. Sowohl natürliche Fasern als auch künstliche Fasern haben vorzugsweise eine Faserstärke von weniger als 5mm bzw. von weniger als 3mm, insbesondere von weniger als 2,5mm, da bei darüber hinaus gehenden Dimensionen nur schwer von textilen Gebilden gesprochen werden kann. Aus Kunststoffäden lassen sich bevorzugt wegen des geringeren Durchmessers z.B. Fahnentücher herstellen und aus Baumwollfäden bevorzugt Sonnenschirme, Markisen etc.
Auch können unterschiedliche Fasern durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff beschichtet werden der auch im Außenbereich wetterbeständig ist und durch einen Laserstrahl im Durchmesser geteilt wird und somit für eine positive und negative Kontaktierung der LED sorgt. In unterschiedlichen und/oder gleichen Abständen wird durch einen Laser die Oberfläche der Faser entfernt um auf den positiven und negativen Stromphasen zu treffen. So läßt sich der LED-CHIP direkt auf den Faden implantieren oder auch ein LED-CHIP mit Reflektorgehäuse miniatusiert aufbringen. Die LED strahlt bis zu allen vier Seiten maximal Licht aus. Wobei auch zwei LED's die mit dem Boden aneinander verbunden sind und je durch den Reflektor nach drei Seiten abstrahlen zu einer Baueinheit verbunden sind. Der Faden ist an der Oberfläche mit aufgerauter, lichtleitender Glasfaser oder PMMA Faser umgeben. An den aufgerauten Punkten der Faser tritt punktförmig das Licht aus und läßt somit nach dem Webprozess als Gewirke oder Gestricke das gesamte Tuch erleuchten. Ein Übergang durch einen Farbfilter mit LED in die Glasfaser läßt die Lichtwellenleiter die Lichtenergie bis an die Enden der Glasfaser transportieren. Die Fasern bzw. Glasfasern (PMMA-Fasern) können vorher durch eine Plasma Beschichtungsanlage geschickt werden. Dadurch vergrößert sich deren Oberfläche. Klebstoffe, Druckfarben haben somit besseren halt. Auch können die Fäden und oder Fasern mit reflektierenden Material bedampft werden oder Metallic Pigmentkonzentrate werden vor Herstellung der Kunststoff Fäden oder Kunststoff Faser direkt in das Granulat mit eingefärbt. Aus dem Granulat werden Fasern gezogen. Abstehende Fransen an den Fäden sollen vermieden werden. Hohlglaskugeln im mμ Bereich werden in den Faden oder Faser mit eingegeben. Dadurch lässt sich der Laserstrahl völlig durch den gesamten Durchmesser des Fadens schicken. Ein verschweißen oder löten z.B. der LED mit dem Kupferfaden (CuAg) und dem Anschluß der LED würde so vereinfacht. Oder mehrere Fäden würden so aneinandergeschweißt und somit zu Doppelfäden verwebt. Die LED lässt sich von der einen Seite in die Vertiefung des Fadens einführen und von der Rückseite wird der Faden mit dem Laser oder der Hohlglaskugel im Faden mit dem Laser durchdrungen und somit die LED mit dem Stromleiter z.B. CuAg kontaktiert. Die Hohlglaskugeln sind ebenfalls als Abdichtmaterial zwischen Faden und LED Gehäuse einsetzen. Der Freiraum zwischen dem implementierten LEDCHIP und Faser bzw. Faden ist mit einem durchsichtigen flexiblen Material gefüllt das darüber hinaus wetterbeständig ist. Dies kann darüber hinaus ein Silikon sein. Ebenso die kontaktierten Verbindungsstellen z.B. der zu den LED mit Stromanschluß mit einer fexiblen Silikonmasse. Unter der sich die per Laser, bzw. Löten bzw. verkleben, bzw. gesteckte, Stromkontaktierung für Plus und Minuspol sich befindet. Die LED (OLED) lässt sich in eine miniatusierte Doppelfassung einbauen, sodaß sich die kugelförmige Fassung mindestens um 90 Grad schwenken läßt und die LED im Millimeterbereich über den Faden hervorsteht, z.B. um den Durchmesser des Fadens selbst. Das Kugelgelenk mit der LED rastet ein, sodaß sich die LED nicht ungewollt verschiebt. Das Kugelgelenk besteht ebenfalls aus dem selben Material wie die Dichtmasse, sodaß es sich den Bewegungen des Fadens anpassen kann.
Ebenfalls lassen sich die Kontaktierungsstellen am Faden z.B. des Kupferfadens als Stromleiter und z.B. der LEDs mit einem Laserfarbstoff zur besseren Kontaktierung benetzen. Ein bekannter Laserfarbstoff ist Rhodamin oder wie in der DE 19800600 ein Molekularsieb/Laserfarbstoff. Fäden oder Fasern lassen sich auch mit einem Laserfarbstoff benetzen. Dadurch wird die Kontaktierung durch das Laserschweissen mit dem Gehäuse der LED's, oder der Verbindung der Organischen/Polymeren LED mit dem Faden oder der Faser vereinfacht. Nach der Plasmabehandlung des Fadens oder der Faser lassen sich Laserfarbstoffe besser auf die Oberfläche des Fadens/Faser auftragen.
Fäden werden zu einem Gewebe gestrickt oder gewirkt, mit Kette oder Schuß erzeugt.
In die frei stehenden Oberflächen der Fäden sind 3D (drei Dimensionale) Rasterelemente als Rippenmuster (Zacken oder Zahnförmig) mit dem Laser zur besseren Verteilung des Lichtes eingraviert. Die Rasterelemente lassen sich längs- und oder quer anbringen. Die Fäden bestehen aus organischen oder anorganischen Material. Sofern die Oberflächen der Fäden mit Rippenmustern an der Oberfläche versehen sind und dem Einfluß der Umwelt ausgesetzt sind bietet sich eine schmutzabweisende und/oder Ultraviolette Schutzschicht an. Diese Schutzschicht besteht zum Beispiel aus einer neuartigen Nanostruktur wie z.B. einem Sol Gel oder einem Fluorpolymere, nanopartikulären fluorhaltigen Polymere, Pulverlack Top Coasts mit selbstreinigenden Effekten wobei die Schutzschicht transparent sein kann. Ebenfalls hat der Faden als Alternativen zu der im Faden integrierten LED einen wetterbeständigen polymerbasierten Aufbau der den Faden mit einer leuchtenden Organischen Licht emitiernden Diode (OLED/PLED) den Faden mindestens zu 180 Grad bedeckt.
Die Organischen LED sind als Folie vielfältig anwendbar. Als Bildschirm oder applizierende Logos oder streifen unterschiedlicher Farben . Der Faden lässt sich komplett in gleichen oder ungleichen Abständen mit OLED/PLED beschichten, sodaß auch der Faden selbst noch erkennbar ist. Als Bildschirm werden einzelne Fäden im Gewebe zusammengeschaltet.
Eine weitere Möglichkeit ist den Faden mit elastischen zur Energieerzeugung versehenen Solarzellenfäden zu versehen. Auch unterschiedliche Fäden lassen sich zu einem Verbund zusammenschweißen. So kann es sein das die Lichterzeugenden und Elektrizitätserzeugenden Fäden in unterschiedlichen Werkstätten als Spezialität hergestellt werden und anschlieißend aneinandergereit werden. Oder der Faden zu einem gewissen Teil mit Material A beschichtet wird und derselbe Faden zur Veredlung in einer anderer Firma mit Material B beschichtet wird. Hier sind unterschiedliche Kombinationen im Herstellungsprozeß möglich. Die Elektrizitätserzeugung wird von den Leiterbahnen zu einem in oder am Gewebe angebrachten Energiespeicher abgeführt. Der Energiespeicher ist eine Batterie, Akkumulator, Hochleistungskondensator (UltraCap).
In dem Faden sind Stomleiterbahnen für die verschiedenen Zwecke zur Stromerzeugung und/oder zum Stromverbrauch untergebracht. Die Stromleiterbahnen bestehen aus demselben Material oder unterschiedlichen Materialien, wie z.B. Metall oder Kunststoffleiterbahnen.
Als Alternative zur autarken Stromversorgung durch Solarzellenfäden empfielt sich eine autarke Stromversorgung durch eine Polymer Elektrolyt Brennstoffzelle, vorzugsweise einer streifenförmigen Brennstoffzelle zur Versorgung der Stromverbraucher. Die Brennstoffzelle wird durch eine Hybrid Wasserstoff-Patrone oder eine Methanol Patrone angetrieben. Der Strom aus den Energiespeichern wird den LED's/OLED, PLED durch eine Steuer und Regeleinrichtung in unterschiedlicher und bekannter Bauweise für Solarzellen oder streifenförmigen Brennstoffzellen zugeführt. Gegebenenfalls ist eine Steckdose vorhanden. Die Brennstoffzelle mit Speicher ist Bestandteil der Matrix des Gewebes, oder außerhalb in einer Vorrichtung angebracht. Ebenfalls die Steuer und Regeleinrichtung.
Der Faden lässt sich für die unterschiedlichen Bedürfnisse und Ausführungen des Tuches herstellen und als Gewirke oder Gestricke zu einem Gewebe verarbeiten Je nach Durchmesser und Länge des Fadens läßt sich das Gewebe für die Werbung als Fahne oder Banner, als Markise, als Sonnenschirm, als Tischdecke, als Segeltuch, als Teppich, als Strandkorb und vielen mehr anwenden. MICROCHIPS steuern die Reihenfolge der Beleuchtung. Zeitschaltuhren das Ein- und Ausschalten der Beleuchtung und bei Bedarf über Micochip die Solarzelle oder Brennstoffzelle als Stromlieferant.

Claims

Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers dadurch gekennzeichnet, dass der Stromleiter in den Faden integriert ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet das der Stromleiter aus Metall besteht.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet das der Stromleiter aus Kohlefaser und/oder Carbonfaser besteht.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet das der Stromleiter aus Klebstoff besteht.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach dem Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet das der lichterzeugende Körper eine Leuchtdiode ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet das der lichterzeugende Körper eine auf den Faden aufgetragene Organische LED ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichenet das der lichterzeugende Körper eine auf den Faden aufgetragene Polymere LED ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–4 und 5, dadurch gekennzeichnet das eine LED die Glasfaser mit Licht durchdringt.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1-4 und 5, dadurch gekennzeichnet das ein LED CHIP in eine einrastbare bewegliche Halbschale untergebracht ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–9, dadurch gekennzeichnet das ein Energiespeicher durch den Solarzellenfaden mit Elektrizität gespeist wird.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–9, dadurch gekennzeichnet das ein Energieträger Wasserstoff ist und eine Brennstoffzelle Elektrizität für Stromverbraucher erzeugt.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichterzeugenden Körpers nach den Ansprüchen 1–11, dadurch gekennzeichnet das eine dreidimensionales Rippenmuster das Licht gleichmäßig entlang der Vertiefungen leitet und die Umgebung gleichmäßig ausleuchtet.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichtleitenden Körpers nach den Ansprüchen 1–12, dadurch gekennzeichnet das der Faden mit einer Schutzschicht gegen Umwelteinflüsse beschichtet ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichtleitenden Körpers nach den Ansprüchen 1–13, dadurch gekennzeichnet das der Faden und/oder die Faser mit Hohlglaskugeln versehen ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichtleitenden Körpers nach den Ansprüchen 1–14, dadurch gekennzeichnet das unterschiedliche Fäden und Fasern und Stromleiter aneinander verschweißbar sind.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichtleitenden Körpers nach den Ansprüchen 1–15, dadurch gekennzeichnet das unterschiedliche Fäden und oder Fasern mit Laserfarbstoff versehen ist.
Faden mit mindestens einem Stromleiter zum betreiben eines lichtleitenden Körpers nach den Ansprüchen 1–15, dadurch gekennzeichnet das der Stromleiter und lichtleitende Körper mit Laserfarbstoff mindestens an den Enden versehen ist.