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Gegenstand
der Erfindung ist ein Glaselement mit einem Lichtrahmen auf Basis
longitudinaler Lichtelemente in Form von LED-Streifen und/oder EL-Streifen
und/oder Langnachleuchtstreifen beziehungsweise aus Kombinationen
dieser Lichtelemente.
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Üblicherweise
werden in modernen Glaskonstruktionen zwei oder mehr gleich- oder
ungleichartig beabstandete Glasscheiben aus Flachglas, auch als Floatglas
bezeichnet, mit einer Dicke von wenigen mm bis etwa 21 mm, typischerweise
von 4 mm Dicke und 16 mm Abstand verwendet. Die Ausführungsformen
können
entsprechend den Eigenschaften für den
Wärmeschutz,
den Sonnenschutz, den optischen und gestalterischen Anforderungen,
den Schallschutz, den Brandschutz, den Personen und Objektschutz
und dergleichen ausgebildet sein. Es können auch Kombinationen der
genannten Arten verwendet werden.
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Eine übliche Flachglasabmessung
beträgt beispielhaft
6,00 × 3,21
Meter und daraus werden die Scheiben für typische Mehrscheiben-Isolierglasaufbauten
hergestellt. Durch den Randverbund werden hermetisch abgeschlossene
Zwischenräume
hergestellt, die üblicherweise
durch ein Edelgas befüllt
werden. Dabei wird der Gasdruck entsprechend dem barometrischen
Luftdruck am Ort und zum Zeitpunkt der Produktion eingestellt. Es
besteht also zum Zeitpunkt der Produktion ein Gleichgewicht zwischen
dem Druck in der Verglasungseinheit und dem äußeren barometrischen Druck
in der Produktionsumgebung.
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Neben
diesen Zweifach-, Dreifach- oder auch Mehrfach-Isolierglasaufbauten aus einfachem Floatglas,
können
auch derartige Mehrscheiben-Isolierglasaufbauten aus Scheiben gebildet
werden, die auf einer oder auf beiden Seiten eine Beschichtung aufweisen
und derart die Reflexion und/oder Transmission und/oder optische
Ausbildung in gewünschten
Wellenlängenbereichen
des Lichtes beeinflussen. Die einzelnen Scheiben können vorgespannt oder
durchgefärbt
ausgeführt
werden oder aber aus sogenanntem Sicherheitsglas gebildet werden.
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Bei
Sicherheitsglas oder Sicherheitsisolierglas handelt es sich um ursprünglich für die Automobilindustrie
für die
Fahrzeugverglasung entwickelte Gläser und es werden heute derartige,
sandwichartig aufgebaute Sicherheitsglaselemente vermehrt in der Gebäudetechnik
verwendet. Grundsätzlich
wird dabei zwischen Einscheiben-Sicherheitsglas und Verbund-Sicherheitsglas
unterschieden und es können in
der vorliegenden Erfindung prinzipiell beide Typen verwendet werden.
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In
der
US 5,386,347 wird
ein beleuchtetes transparentes oder semitransparentes optisches
Medium in Form einer Acrylplatte beschrieben, wobei zwei Fluoreszenz-Röhren das
Licht an zwei gegenüberliegenden
Seiten in die Acrylplatte einleiten.
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Durch
diverse Oberflächengestaltungen
beziehungsweise durch mehrere geschichtete Platten wird eine Lichtauslenkung
nach einer Seite bewirkt.
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Diese
Technik hat sich für
die Hinterleuchtung von flachen Bildschirmen und der Verwendung sehr
dünner
Kaltkathodenstrahlröhren
als sehr brauchbare Beleuchtung insbesondere mit der Farbemission
weiß herausgestellt.
In der vorliegenden Erfindung werden jedoch keine Fluoreszenzröhren beziehungsweise
Kaltkathodenstrahlröhren
verwendet.
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In
der
EP 0 516 514 wird
eine beleuchtete Schautafel beschrieben. Die Beleuchtung erfolgt
mit verteilt angeordneten Licht emittierenden elektronischen Komponenten.
Die Lichtquellen sind an eine Batterie und eine elektronische Regelung
angeschlossen. Es fehlt jedoch ein Glaselement mit Lichtrahmen.
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In
dem
DE 29603225 U1 wird
eine Leuchtscheibe beschrieben, bei der ein oder mehrere Scheibenkanten
mit Leuchtmitteln versehen sind, deren Licht über die Kante in die Scheibe
eingeleitet wird. Als Leuchtmittel werden gruppenweise zusammengeschaltete
Leuchtdioden genannt.
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In
der
EP 0 821 820 B1 wird
eine Leuchtvorrichtung mit einem Körper aus transparentem Material,
beispielhaft aus Acrylglas, sowie einer oder mehrerer bandförmiger Lichtquellen,
beschrieben. Als bandförmige
Lichtquellen werden bandförmige
Leiterplatten genannt, auf denen Leuchtdioden in SMD Technik in
dichter, kompakter Folge aufgebracht sind. Weiter werden bandförmige Lichtquellen
aus elektrolumineszierender Folie, welche über ihre Länge kontinuierlich Licht erzeugt,
gezeigt. Dort wird jedoch kein longitudinales Lichtelement in einem
Profilrahmen mit einem Glaselement beschrieben.
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In
der
US 5,369,553 wird
eine beleuchtete Schautafel aus lichtleitendem Material in Form
von Acrylglas beschrieben. Eine Lichtquelle an der unteren Seite
der Acrylplatte bewirkt eine Lichteinleitung und eine grafische
Gestaltung wird mit Laser in der Acrylplatte hergestellt. Auch in
dieser Erfindung wird kein longitudinales Lichtelement in einem
Profilrahmen mit einem Glaselement gezeigt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtelement
so weiterzubilden, dass es kostengünstiger hergestellt und mit
besserer Lichtausbeute verwendet werden kann.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung bezieht sich auf ein Glaselement mit einem Lichtrahmen
mit zumindest einem longitudinalen Lichtelement in Form eines LED-Streifens
und/oder EL-Streifens und/oder Langnachleuchtstreifens.
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Die
Erfindung sieht auch Kombinationen dieser Lichtelemente für die Verwendung
als Dekorelement und/oder Leuchtelement in Innenräumen und/oder
Außenfassaden
von Gebäuden,
in Einrichtungsgegenständen
und in Fahrzeugen und in der Werbeindustrie und dergleichen Anwendungen
vor.
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Die
Erfindung bezieht sich dem gemäß auf ein
Glaselement mit einem Lichtrahmen mit zumindest einem longitudinalen
Lichtelement in Form eines LED-Streifens und/oder EL-Streifens und/oder Langnachleuchtstreifens.
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Ein
typischer Sicherheitsglasaufbau besteht dabei aus zwei Float-Glas
oder Gussglas Scheiben mit einer dünnen Innenlage beziehungsweise
mehreren dünnen
Innenlagen einer Gesamtdicke von wenigen 0,1 mm und typisch 0,4
mm beziehungsweise 0,8 mm Dicke aus Poly-Vinyl-Butyral (PVB) oder
Polyurethane (PU) oder Polyvinylchloride (PVC) oder dergleichen
Polymeren beziehungsweise auch in gegossenere Form mit bevorzugt
Gießharzen
auf Basis von Polyester oder Polyacryl mit entsprechenden Lichtbrechungsindices
größer 1 und
kleiner 2, typisch im Bereich von 1,5 und/oder in der Kombination
aus Glasscheiben in Kombination mit Scheiben aus transparentem Kunststoff.
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Erfindungsgemäß wird zumindest
ein longitudinales Lichtelement bevorzugt innenseitig auf dem Rahmen
befestigt, der als Abstandshalter dient und in Form eines Profils
hergestellt ist. Die Anbringung kann dabei mit Selbstklebeband oder
Heißschmelzklebesystem
oder mittels Schnappen oder Schrauben oder Crimpen oder Einschieben
und dergleichen Befestigungsmethoden erfolgen.
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Dabei
muss auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Rahmens
und der diversen Lichtelemente im Betrieb Rücksicht genommen werden. Übliche Rahmen
werden aus Aluminium beziehungsweise diverser Aluminiumlegierungen
extrudiert. Grundsätzlich
können
jedoch auch Kunststoffe Verwendung finden. In speziellen Ausführungen
können
auch Edelstahlrahmen oder Rahmen aus einfachen profilierten Eisenblechen
mit einer entsprechenden Beschichtung verwendet werden. Bei Verwendung
von metallischen Rahmen stellen die gute Wärmeableiteigenschaft und die
gute Wasserdampfbarrierefunktion einen Vorteil bei der Verwendung von
Lichtelementen auf Basis Elektrolumineszenzfolien und von lang-nachleuchtenden Schichten
dar.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in Form eines EL-Streifens beschrieben:
Longitudinale
Elektrolumineszenzstreifen (EL-Streifen) werden bevorzugt mit Breiten
ab 6,35 mm bis 609,6 mm und einer typischen Streifendicke von etwa 0,3
mm mit Längen
von 90 bis 100 Metern verwendet.
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Für den Einbau
in typische Isolierglasaufbauten eignen sich Streifenbreiten von
12,7 mm und 25,4 mm sehr gut. Der Betrieb erfolgt über sogenannte
EL-Inverter. Dabei werden üblicherweise
Gleichspannungen von einigen 1,2 bis 9 oder 12 oder 24 oder 48 Volt
in Wechselspannungen von einigen 100 Volt bis über 200 Volt und Frequenzen
von einigen 50 Hz bis einigen kHz, typisch 400 bis 2.000 Hz, transformiert.
Derartige Inverter können
nunmehr im Innenraum der Isolierverglasung, im Rahmenprofil oder
außerhalb
angeordnet werden.
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Neben
diesen flächigen
EL-Streifen können grundsätzlich auch
longitudinale runde EL-Elemente verwendet werden.
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Der
wesentliche Nachteil derartiger EL-Elemente bei konventionellem
Einsatz ist die kurze Halbwertszeit von einigen 1.000 bis 2.500
und 3.000 Stunden. Unter Halbwertszeit wird die Helligkeitsabnahme
um die Hälfte
der Initialhelligkeit verstanden.
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Auch
wenn übliche
EL-Folien kein direktes Lebensende haben, so nimmt die Emissionshelligkeit durch
Degradation der zinksulfidischen und meist mikroverkapselten Elektroluminophore
kontinuierlich ab. Die Degradation tritt üblicherweise nur im Betrieb ein
und wird ganz wesentlich durch eine hohe Luftfeuchtigkeit verbunden
mit erhöhter
Temperatur beschleunigt.
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Übliche polymere
Laminate weisen bei Erhöhung
der Temperatur eine starke Erhöhung
der Wasserdampfdurchlässigkeit
auf. Für
typische Isolierglasaufbauten müssen
jedoch Lebensdauerwerte von einigen 20 Jahren bei relativ hohen
Temperaturen garantiert werden.
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Erfindungsgemäß bieten
sich Isolierglasaufbauten mit einem bevorzugt annähernd wasserdampffreien
Innenraum an, der mit Inertgas, beispielsweise Argon oder Krypton
oder dergleichen Gasmischungen gefüllt ist. Dies ist eine Wasserdampf-Barriere
für EL-Elemente.
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Zusätzlich wird üblicherweise
ein Trocknungsmittel, beziehungsweise ein sogenanntes Molekularsieb,
in den Hohlraum des Rahmenprofils gegeben und das Rahmenprofil wird
mit Durchbrüchen zum
Innenraum versehen, sodass darin Wasserdampfreste im Innenraum eines
Isolierglasaufbaues gebunden werden. Der Rahmen wird überdies
umlaufend mit den Glasscheiben mit einer polymeren Masse auf Basis
Polyvinylbutiral (PVB), Silicon, Polyurethan (PU), Polyethersulfone
(PES), Polysulfone (PSU) und dergleichen abgedichtet.
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Durch
die Anordnung derartiger EL-Streifen im Inneren eines Isolierglasaufbaues
können
bei sorgfältiger
Durchführung
der elektrischen Anschlüsse
wesentlich längere
Halbwertszeiten erreicht werden. Zusätzlich ist bei Verwendung von üblichen Floatgläsern und/oder
Gießgläsern eine
UV-B Filterung gegeben, was zu einer Reduktion der Alterung der
zinksulfidischen Elektroluminophore führt und damit ebenfalls bei
Außenanwendungen
die generelle Lebensdauer verlängert,
beziehungsweise die Emissionshelligkeit über die Zeitachse erhöht.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in Form eines LED-Streifens beschrieben:
Erfindungsgemäß werden
sogenannte LED-Streifen als Lichtelement in Rahmen für Glaselemente
verwendet. Dabei können
grundsätzlich
alle Arten von LED Elementen zur Herstellung eines longitudinalen LED-Streifens
verwendet werden. Neben konventionellen LED Elemente mit radialen
Anschlüssen
und in Kunststoffgehäusen
als auch in Metallgehäusen können auch
konventionell auf Leiterplattensubstraten montierte beziehungsweise
beschaltete Elemente verwendet werden.
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Ferner
werden oberflächenmontierbare LED's, sogenannte SMD
(Surface Mount Device) oder SMT (Surface Mount Technology) LED-Elemente
oder elektrolumineszierende Halbleiterelemente in direkter Montage
auf Verdrahtungssubstraten, also ungehauste LED's für
die sogenannte Chip-on-Board Technologie
verwendet.
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Bei
der COB Methode können
als Substrate sowohl flexible oder starre oder semiflexible Leiterplattenmaterialien
verwendet werden. Ebenso auch sogenannte Lead-Frames, also metallische
Stanzteile in Streifenform, wobei hier mittels Inmould-Spritzguß Linsenelemente
und Halteelemente ausgeführt werden.
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Übliche SMT-LED-Bauelemente
weisen bei typisch 20 mA und etwa 2 Volt-DC eine Lichtstärke von
5 bis 20 mCd auf. Die Lichtstärke
ist der auf den Raumwinkel bezogene Lichtstrom und es werden SMT-LED's mit relativ großen Raumwinkeln
von typisch 100 bis 140° verwendet.
So weisen derartige oberflächenmontierbare
Bauelemente eine Bauteilhöhe
von 2,1 mm bis 0,8 mm auf und stehen bereits in einer Sonderbauform
mit einer Höhe
von 0,55 mm zur Verfügung.
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Hochleistungs-LED's mit einem Abstrahl-Raumwinkel
von einigen 5 bis 30° bieten
bereits Lichtstärken
im Bereich 25.000 mCd und im Impulsbetrieb auch darüber hinaus.
Bei derartigen Lichtstärken
stellt die Abführung
der Verlustwärme und
die Art der Kontaktierung bereits ein wesentliches Problem dar.
Für die
Nutzung der üblichen
langen Lebensdauer von einigen 10.000 bis 100.000 Stunden muß dieses
Problem gelöst
sein. Im vorliegenden Fall bieten sich zur Ableitung der Wärme die Rahmenprofile
an, die bevorzugt aus Aluminium bestehen. In derartigen Fällen müssen die
Verdrahtungssubstrate thermisch gut leitend auf dem Rahmenprofil
befestigt werden. Es können
auch bereits die Verdrahtungssubstrate aus entsprechendem Aluminium-Leiterplattenmaterial
gefertigt werden.
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Für eine Reihe
von Anwendungen sind überdies
nicht nur die üblichen
roten und grünen
und gelben und blauen Signalfarben von Interesse, sondern es wird
weißes
Licht bevorzugt. Derartige LED's
werden üblicherweise
im blauen Bereich betrieben. Durch farbkonvertierende Linsenkörper wird
eine weiße
Emission erzeugt. Es werden dabei anorganische Beimengungen in der
Polymermatrix des Linsenkörpers
verwendet und damit werden extrem langzeitstabile Emissionsspektren
ohne Farbverschiebungen erzielt.
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Zusätzlich besteht
noch die Möglichkeit
der Verwendung sogenannter R-G-B LED's, das heißt LED's mit 4 elektrischen Anschlusselementen
und den Emissionsfarben Rot – Grün – Blau.
Bei derartigen LED-Elementen ist zwar die elektronische Beschattung
aufwändiger,
es können
jedoch sämtliche Mischfarben
elektronisch erzeugt und nachgeregelt werden. Es können auch
je nach Ausbildung der elektronischen Steuerung unterschiedliche
Farbeffekte in zeitlicher Abfolge erzeugt und gegebenenfalls mittels
Sensoren gesteuert werden.
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Es
werden LED-Streifen auf doppelseitigen, flexiblen Leiterplatten
mit oberflächenmontierten SMD-LED's und anderen Bauelementen
auf Basis eines Rolle-zu-Rolle-Bestückungs- und Kontaktierungsverfahrens
und in Mehrfachnutzen hergestellt. Übliche Rollenlängen betragen
100 oder 200 Meter und darüber.
Bevorzugt werden mehrere LED-Elemente in Serie geschaltet und können dann
beispielsweise mit einer Versorgungsspannung von 12 oder 24 Volt
Gleichstrom einer derartigen Einheit betrieben werden.
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Beispielhaft
wird ein LED-Streifen der Firma Osram Opto Semiconductors mit der
Typenbezeichnung LINEARlight flex OS-LM11A verwendet. Ein derartiger
LED-Streifen wird mit 8,4 m Gesamtlänge und einem Grundmaß von 10
LED's mit 140 mm
Länge bei
einer Bauhöhe
kleiner 3 mm und eine Streifenbreite von 10 mm geliefert. Die Rückseite
dieser LED-Streifen ist selbstklebend ausgeführt.
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Die
Energieversorgung erfolgt mit 24 Volt Gleichstrom, wobei nominell
die kleinste zu betreibende Einheit von 10 LED's mit 140 mm Länge je nach Emissionsfarbe
zwischen 40 und 50 mA benötigt.
Nominell wird eine Lichtstärke
von 95 mcd (blau) bis 305 mcd (weiß) und 730 mcd (gelb) bewirkt.
Die Leistungsaufnahme der 10 Stück
LED's beträgt dabei 0,96
bis 1,2 Watt beziehungsweise 6,9 bis 8,6 Watt pro Laufmeter. Der
Ausstrahlwinkel dieser LED-Bauelemente beträgt 120°.
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Der
Betrieb von beispielsweise 1 bis 10 LED-Laufmetern kann daher sehr
gut durch kostengünstige
und einfache Netzgeräte
erfolgen und dabei ist auf keine Doppelisolationsvorschrift zu achten.
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Der
Ausstrahlwinkel kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden
und es können
mit speziellen Linsenanformungen und/oder Vorsätzen auch asymmetrische Abstrahlcharakteristika
erzielt werden. Weiter kann es von Vorteil sein, einen Diffusor
einzubauen. Dies kann im vorliegenden Fall im Innenraum des Isolationsglaselementes
sehr einfach durch transparente Elemente mit gut lichtleitender und
streuender Oberfläche
erreicht werden.
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Als
Substrat für
derartige LED-Streifen können
einseitige und doppelseitige flexible Leiterplatten auf Basis von
beispielsweise Polyamiden (PI) und/oder Polyethylenterephthalat
(PET) beziehungsweise Poly-Ethylenglykol-Terephthalat (Kurzbezeichnung PETP bzw.
PET) und/oder Polyethersulfon (PES) und/oder Polyetherimid (PEI)
und/oder Polyetheretherketon (PEEK) und/oder Aramid und/oder faserhaltige
flexible Folien und dergleichen verwendet werden. Dabei werden dünne Kupferfolien
und/oder Aluminiumfolien aufgebracht und entsprechend den Verdrahtungsanforderungen
strukturiert.
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Dies
kann durch die in der Leiterplattenindustrie üblichen Verfahren erfolgen
und es können dabei
sowohl fototechnische als auch siebdrucktechnische Maskierungsverfahren
mit anschließendem Ätzen verwendet
werden. Darüber
hinaus ist auch die Strukturierung durch Laserstrahlen vorgesehen.
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Als
drittes Ausführungsbeispiel
werden Lichtelemente aus langnachleuchtenden Substanzen in Form
von Streifen beschrieben:
Es werden kostengünstige, zinksulfidische, langnachleuchtende
Pigmente verwendet. Diese sind in einer polymeren Matrix eingebettet
und mit üblicher
Beschichtungstechnologien aufgebracht. Die Verwendung in Form eines
selbstklebenden Streifens hat den Nachteil einer relativ geringen Nachleuchtdauer
und der geringen Beständigkeit
gegen UV-Bestrahlung und Wasserdampf.
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Im
vorliegenden Fall ist bei der Anordnung im Innenraum eines Isolierglaselementes
weder eine Wasserdampfbelastung, noch eine hohe UV-Belastung gegeben.
Durch übliche
Glasscheiben in Form von Floatglas oder Gießglas wird zumindest die UV-B Strahlung
stark reduziert und gegebenenfalls wird durch eine zusätzliche
Beschichtung auch noch UV-A Einstrahlung reduziert.
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In
der vorliegenden Erfindung werden jedoch insbesondere mit seltenen
Erden dotierte Aluminate und Silikate und dergleichen anorganische
Pigmente verwendet und/oder eine Mischung aus konventionellen, zinksulfidischen
Phosphoren und beispielsweise auch Strontium-Aluminate Pigmenten.
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Übliche,
auf Strontium-Aluminaten basierende Pigmente sind sehr feinkörnig in
Größen von
wenigen Mikrometern, typisch 10 Mikrometern bis zu grobkörnigen Pigmenten
von typisch 50 Mikrometer Abmessungen erhältlich. Sie weisen Langnachleuchtzeiten
von über
20 Stunden bis in den Bereich 50 Stunden auf und emittieren in einem
typischen Wellenlängenbereich
von etwa 400 nm bis 640 nm, wobei typisch der gelb grüne Bereich
bei etwa 520 nm vom menschlichen Auge am besten wahrgenommen werden
kann.
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Dabei
kann nicht nur die Anregung im UV-Bereich genützt werden. Es können bereits übliche künstliche
Beleuchtungen beispielsweise auf Basis von Leuchtstoffröhren, beziehungsweise
andere Lampen eine Aufladung bewirken. Üblicherweise wird die Anregung
im Bereich 200 bis 450 nm mit einem guten Wirkungsgrad erfolgen
und ein typisches Maximum bei 380 nm erreicht.
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Üblicherweise
wird die Nachleuchtdauer für Fluchtwegkennzeichnungen
gemäß DIN 67510
und weiterer Standards gemessen. Das dunkel adaptierte Auge nimmt
noch Leuchtdichtewerte von etwa 0,01 mcd/m2 wahr.
In der DIN 67510 wird 0,3 mcd/m2 als jener
Wert festgehalten, der messtechnisch für das Nachleuchtvermögen eines
Systems für
Vergleichszwecke verwendet wird und dabei über 5,7 Stunden liegen muß. Weiter
müssen
Langnachleuchtsysteme gemäß DIN 67510
nach 60 Minuten in dunkler Umgebung eine Leuchtdichte von größer 2,8
mcd/m2 aufweisen.
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Neben
den handelsüblich
erhältlichen
Strontium-Aluminaten sind Silikate basierend auf Seltenen-Erde dotierten
Langnachleuchtpigmente durch deren hoher Temperaturbeständigkeit
bis in den Bereich 600 bis 800°C
interessant, allerdings weisen derartige Pigmente dann kürzere Nachleuchtzeiten auf.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Die
Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
Vorteile und Merkmale hervor.
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Dabei
zeigt:
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1: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei links und rechts ein EL-Streifen
(11, 23) an einem Standard-Profilrahmen (4)
angeordnet ist,
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2: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei in dieser Ausführungsform links und rechts
ein EL-Streifen (11, 23) an einem Profilrahmen (4)
angeordnet ist, der mit einem Reflektor (14) versehen ist,
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3: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei links und rechts ein LED-Streifen (11, 24) an
einem Standard-Profilrahmen (4) angeordnet ist,
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4: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei in dieser Ausführungsform links und rechts
ein LED-Streifen (11, 24) an einem Profilrahmen
(4) angeordnet ist, der mit einem Reflektor (14) versehen
ist,
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5: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem EL-Streifen (11, 23) dargestellt wird,
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6: eine schematische Darstellung
eines typischen EL-Streifens (23),
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7: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) dargestellt wird,
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8: eine schematische Darstellung
eines typischen LED-Streifens (24),
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9: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einer lang-nachleuchtenden Schicht (29) dargestellt
wird,
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10: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einer lang-nachleuchtenden Schicht (29) mit einem Befestigungsmittel
(13) dargestellt wird,
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11: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Kunststoffprofil
(33) dargestellt wird,
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12: eine schematische Darstellung
eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht mit einem
Hinterschnitt (32),
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13: eine schematische Darstellung
eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht mit einem
Hinterschnitt (32) und einer langnachleuchtenden Schicht
(3),
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14: eine schematische Darstellung
eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht mit einem
Hinterschnitt außenliegend
(32),
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15: eine schematische Darstellung
eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht mit einem
Hinterschnitt schräg
außenliegend
(32),
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16: eine schematische Darstellung
eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht mit einem
Hinterschnitt (32) im Profilhohlraum und mit einem Reflektor
(14),
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17: eine schematische Darstellung
eines LED-Streifens (24) mit einem LED-Bauteil mit radialen
Anschlüssen
(37),
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18: eine schematische Darstellung
eines LED-Streifens (24) mit einem LED-Chip ungehaust (49)
auf einem Lead-Frame (24, 38),
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19: eine schematische Darstellung
eines LED-Streifens (24) mit einem LED-Chip ungehaust (49)
auf einer Leiterplatte (40) in Chip-on-Board (COB) Technik,
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20: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41) aufgezeigt wird,
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21: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem EL-Streifen (11, 23) und einem Verbund-Sicherheitsglas
(42) aufgezeigt wird,
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22: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41) mit einer Nut (43) aufgezeigt wird,
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23: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem EL-Streifen (11, 23) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und dabei ein Rahmenelement
asymmetrisch verlängert
ausgeführt
wird und derart eine Reflektion (16) der Lichtemission
(15) gegeben ist,
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24: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und die Anordnung des LED-Streifens
(11, 24) seitlich zum Glas erfolgt,
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25: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4) mit
einem LED-Streifenn (11, 24) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und die Anordnung des LED-Streifens
(11, 24) seitlich weg vom Glas erfolgt,
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26: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in geschnittener Ansicht, wobei hier das gesamte Glaselement (1)
in einem äußeren Glaselementrahmen
(45) befestigt ist und Lichtelemente (11, 23, 24, 29)
in verschiedenen Positionen eingezeichnet sind,
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27: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in Draufsicht und mit einem rundumlaufenden Lichtelement (11),
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28: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in Draufsicht und mit stückweisen
Lichtelementen (47, 48),
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29: eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Anordnung
in Draufsicht und einem Glaselement (41, 42) mit
Glasfräselementen (44)
und einem Rahmenelement (4, 5, 45).
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30 eine Anordnung mit einem
Glaselement (41, 42) mit Glasfräselementen
(44) und einem Rahmenelement (4, 5, 45)
in Draufsicht mit einem Rahmen (4, 5, 45)
an der linken und rechten Glaskante (41, 42).
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31 eine Anordnung mit einem
Glaselement (1) mit Lichtelementen (11, 23, 24, 29)
im Innenraum (18). Eine der Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
kann verspiegelt beziehungsweise mit Sonnenschutzeffekt ausgeführt werden
und kann derart ein Lichtelement (11, 23, 24, 29)
versteckt angeordnet werden und werden derart besondere Nachtleuchteffekte
ermöglicht.
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In 1 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht dargestellt, wobei links und rechts ein EL-Streifen
(11, 23) an einem Standard-Profilrahmen (4)
befestigt ist.
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Diese
Anordnung ist ein typischer Isolierglasaufbau. Zwei Glaselemente
(2, 3) aus Floatglas oder Gießglas oder Verbundsicherheitsglas
werden mittels eines Abstandhalters (4) in Form eines Profilrahmens
und weiter einer Dichtung (5) aus beispielsweise Polyvinylbutiral
(PVB), Silicon, Polyurethan (PU), Polyethersulfone (PES), Polysulfone
(PSU) und dergleichen zusammengefügt.
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Dabei
bildet sich ein hermetisch abgeschlossener Innenraum (18)
aus, der üblicherweise
durch ein Edelgas befüllt
wird. Der Gasdruck wird dabei entsprechend dem barometrischen Luftdruck
am Ort und zum Zeitpunkt der Produktion eingestellt. Es besteht
also zum Zeitpunkt der Produktion ein Gleichgewicht zwischen dem
Druck in der Verglasungseinheit und dem äußeren barometrischen Druck
in der Produktionsumgebung.
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Der
Innenraum des Rahmenprofils (4) wird mit Trocknungsmittel
(10) befüllt
und das Rahmenprofil (4) wird zum Innenraum (18)
mit Durchbrüchen (17)
versehen. Dadurch wird der Innenraum (18) frei von Wasserdampf
gehalten, was für
die Lebensdauer üblicher
EL-Streifen (11, 23) in der Verwendung in derartigen
langlebigen Glaselementen (1) ganz wesentlich ist.
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Der
elektrische Anschluß (12)
des Lichtelementes (11, 23) wird derart ausgeführt, dass
die entsprechenden Leitungen (23) durch das Rahmenprofil (4)
geführt
werden und mittels der Dichtung (5) abgedichtet werden.
Um eine entsprechend langlebige Abdichtung zu erreichen, müssen Leitungen
(23) verwendet werden, die keinen Gasaustausch zum Innenraum
(18) ermöglichen,
wie beispielsweise lacksiolierte Kupferdrähte und dergleichen.
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Für den Betrieb
der EL-Streifen (23) werden sogenannte EL-Inverter beziehungsweise
Konverter benötigt. Üblicherweise
wird eine Gleichstrom-Niederspannung
in einen Wechselstrom von einigen 100 bis 200 Volt und darüber und
Frequenzen von 50 Hz bis 2.000 Hz und darüber bis außerhalb des Hörbereichs
umgewandelt. Derartige Elektronikbausteine können je nach Ausführung im
Innenraum (18) oder im Innenraum des Rahmenprofils (4)
oder außerhalb angeordnet
werden.
-
Die
Lichtemission (15) erfolgt von der Oberfläche der
EL-Streifen (11, 23). Durch eine entsprechende
Beschichtung (6, 7, 8, 9) der
Gläser
(1, 2) können
sowohl Lichtbrechungseffekte der Emissionsstrahlung (15),
als auch verspiegelte Effekte bewirkt werden. Je nach Wahl der Spiegelschicht
(6, 7, 8, 9) kann ein EL-Streifen
auch unsichtbar direkt im Innenraum (18) an einer der Oberflächen der
Gläser (1, 2)
befestigt werden.
-
Die
Befestigung der EL-Streifen (11, 23) auf der Innenseite
des Rahmenprofils (4) kann mit einem Befestigungsmittel
(13) erfolgen. Dazu können Selbstklebe-Systeme
beziehungsweise Kaltklebesysteme oder Heißschmelzklebesysteme und dergleichen
Befestigungsmittel verwendet werden. Der EL-Streifen kann ferner
rundumlaufend oder stückweise
angeordnet werden.
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In 2 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht dargestellt, wobei links und rechts ein EL-Streifen
(11, 23) an einem Profilrahmen (4) mit
einem angeformten Reflektor (14) befestigt ist. Durch die
Anordnung der Reflektorelemente (14) kann die Lichtemission
(15) der EL-Streifen (11, 23) in eine
gewünschte
Richtung durch reflektiertes Licht (16) geführt werden.
Sämtliche
weiteren Details gelten analog zu 1.
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In 3 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht aufgezeigt, wobei
links und rechts ein LED-Streifen (11, 24) an einem
Standard-Profilrahmen (4) angeordnet ist. Die Lichtemission
(15) der LED (25) kann einerseits durch die Grenzschichten
der Gläser
(1, 2) und/oder durch die Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
abgelenkt beziehungsweise reflektiert (16, 16') werden.
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Bei
der Verwendung von LED-Streifen (24) werden üblicherweise
mehrere LED-Bauteile (25) in Serie geschaltet, wodurch
die Spannungsversorgung auf typisch 12 oder 24 oder 48 Volt gebracht
werden kann und dadurch kann der notwendige Betriebsstrom reduziert
werden. Die Energiezufuhr erfolgt sehr einfach mittels elektrischer
Anschlussleitungen (12), die durch das Rahmenprofil (4)
geführt
sind und mittels der Dichtung (5) abgedichtet sind. Die
Anschlussleitungen (12) müssen dabei ebenfalls gegen Gasdiffusion
geschützt
sein, was beispielsweise durch lackisolierte Kupferdrähte gut
erfüllt
wird.
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Der
zumindest eine LED-Streifen kann wie in 1 beschrieben, durch eine Vielzahl von
Befestigungsmethoden über
ein Befestigungsmittel (13) an der Innenseite der Profilrahmen
(4) befestigt werden. Bei Hochleistungs-LED-Streifen (24) kann die
Wärmeableitung
der Rahmenprofile (4) verwendet werden. Dabei ist insbesondere
ein Aluminium als Rahmenmaterial geeignet. Die Kontaktierung der LED-Streifen
kann in derartigen Fällen
mit gut wärmeleitender
Befestigungsmittel (13) erfolgen. Sämtliche weiteren Details gelten
analog zu 1.
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In 4 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht gezeigt, wobei
in dieser Ausführungsform
links und rechts ein LED-Streifen (11, 24) an
einem Profilrahmen (4) angeordnet ist, der mit einem Reflektor
(14) versehen ist. Dadurch kann emittiertes Licht (15)
in eine gewünschte
Richtung reflektiert (16) werden. Sämtliche weiteren Details gelten
analog zu 1 und 3.
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In 5 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht aufgezeigt, wobei
hier nur der Rahmen (4) innenseitig mit einem EL-Streifen
(11, 23) ausgeführt ist. Die Befestigung der
EL-Streifen (23) mittels Befestigungsmittel (13) kann
wie in 1 beschrieben
mit den unterschiedlichsten Methoden erfolgen.
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Ein
handelsüblicher
EL-Streifen (23) kann in sehr großen Längen von typisch 90 beziehungsweise 100
Metern und darüber
hergestellt werden. Dabei werden üblicherweise Aluminiumfolien
mit diversen Prozessen getrennt und dadurch werden EL-Splitelektroden
(19) hergestellt, die durch ihre gute Leitfähigkeit über sehr
lange Distanzen kaum einen Spannungsabfall verursachen und deshalb
den Betrieb derartiger EL-Streifen
(23) über
sehr große
Längen ermöglichen.
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Auf
die EL-Splitelektroden (19) wird eine Isolationsschicht
beziehungsweise eine Dielektrikumsschicht gegeben und darauf eine
weitgehend transparente Polymermatrix mit zinksulfidischen Elektroluminophoren
(20) von typisch einigen 15 bis 50 Mikrometer großen Pigmenten
und darüber
eine transparente Deckelektrode (21). Üblicherweise werden metall-oxidisch und/oder
metall-nitridisch mikroverkapselte Elektroluminophore (20)
verwendet und damit kann die sogenannte Halbwertszeit auf einige
2.000 Stunden erhöht
werden.
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Dabei
spielt die Lamination der EL-Streifen (23) eine Rolle,
da diese trotz der Mikroverkapselung der Elektroluminophore (20)
im Betrieb bei erhöhter Temperatur
und dem Einfluß von
Feuchtigkeit einer starken Degradation unterliegen. Die Splitelektroden aus
Aluminium bilden eine hervorragende Wasserdampfsperre. Die transparente
oder weitgehend transparente Deckelektrode (21) aus bevorzugt
Indium-Tin-Oxide (ITO) oder Non-ITO beziehungsweise aus elektrisch
leitfähigen
und transparenten Polymeren, bietet bei erhöhter Temperatur in Verbindung
mit üblichen
transparenten Deckschichten aus beispielsweise PET keine gute Wasserdampfbarriereeigenschaft.
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In
der vorliegenden Erfindung spielen jedoch diese die Lebensdauer-beschränkenden
Eigenschaften keine Rolle, da im Innenraum (18) ohnedies
der Wasserdampfanteil extrem gering ist.
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In 6 wird ein typischer EL-Streifens
(23) in Draufsicht gezeigt. Die EL-Emission (15)
wird nur im Bereich der Split-Elektrode (19) bewirkt. Die
elektrischen Anschlüsse
der beiden Split-Elektroden (19) erfolgt üblicherweise
durch Crimpanschlüsse
(22).
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In 7 wird in Analogie zur 5 eine schematische Darstellung
einer Anordnung in geschnittener Ansicht mit einem LED-Streifen
( 24) gezeigt. Im Unterschied zu der Montage eines EL-Streifens
(23) wird bei Verwendung von Hochleistungs-LED-Streifen
(24) auf einen guten Wärmeübergang
zum Rahmenprofil (4) geachtet und dementsprechend wird
das Befestigungsmittel (13) gewählt.
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In 8 wird ein typischer LED-Streifen
(24) in Draufsicht dargestellt. Ein derartiger LED-Streifen ist
von der Firma Osram Opto Semiconductors GmbH, D-93049 Regensburg,
Deutschland mit der Typenbezeichnung LINEARlight flex OS-LM11A zu beziehen.
Ein derartiger LED-Streifen wird beispielsweise mit 8,4 m Gesamtlänge und
einem Grundmaß von
10 LED's (25)
als kleinste LED-Einheit (28) mit 140 mm Länge bei
einer Bauhöhe
kleiner 3 mm und eine Streifenbreite von 10 mm in Form eines flexiblen Substrates
(26) geliefert. Derartige 140 mm lange Einheiten können einfach
mittels Schere von der Rolle getrennt werden. Das LED-Rastermaß (27)
beträgt in
dieser Ausführung
14 mm. Die Rückseite
dieser LED-Streifen ist selbstklebend ausgeführt. Die Energieversorgung
erfolgt durch 24 Volt Gleichstrom (12). Nominell benötigt die
kleinste zu betreibende Einheit von 10 LED's mit 140 mm Länge je nach Emissionsfarbe
zwischen 40 und 50 mA um nominell eine Lichtstärke von 95 mcd (blau) bis 305
mcd (weiß)
und 730 mcd (gelb) zu bewirken. Die Leistungsaufnahme derartiger
Einheiten von 10 Stück
LED's beträgt dabei 0,96
bis 1,2 Watt beziehungsweise 6,9 bis 8,6 Watt pro Laufmeter. Der
Ausstrahlwinkel dieser LED-Bauelemente beträgt 120°.
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In 9 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht gezeigt, wobei
nur der Rahmen (4) mit einer lang-nachleuchtenden Schicht (29)
dargestellt wird. Da bei Verwendung von Aluminium als Material für das Rahmenprofil
(4) die Oberfläche
sehr gut reflektiert, kann bei dieser kostengünstigen Anordnung die Innenseite
des Rahmenprofils (4) mit einer langnachleuchtenden Schicht
(29) aus einer gut haftenden und transparenten Polymermatrix
(31) mit eingebetteten lang-nachleuchtenden Pigmenten (30)
beschichtet werden. Die Beschichtung kann mittels Streichen, Rakeln,
Tauchen, Sprühen,
Siebdrucken und dergleichen Beschichtungsmethoden erfolgen. Bei
den meisten dieser Verfahren bleiben die Rahmendurchbrüche (17) frei.
Es kann jedoch auch eine nachträgliche
Herstellung dieser Rahmendurchbrüche
(17) erfolgen. Bei Verwendung von kostengünstigen,
zinksulfidischen, langnachleuchtenden Phosphoren (30) ist
auf die Wasserdampffreiheit zu achten, da dadurch die Nachleuchtdauer über einen
wesentlich längeren Zeitraum
erhalten bleibt. Die Trocknung der Polymermatrix (31) mit
den Phosphor-Pigmenten (30) kann je nach Ausbildung der
Polymermatrix (31) thermisch oder strahlungstechnisch erfolgen.
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In 10 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht aufgezeigt,
wobei nur der Rahmen (4) mit einer langnachleuchtenden
Schicht (29) mit einem Befestigungsmittel (13)
dargestellt wird. Selbstklebende lang-nachleuchtende Folien (29)
mit rückseitiger
Klebebeschichtung (13) sind handelsüblich erhältlich. In der vorliegenden
Anordnung muß darauf
geachtet werden, dass die Polymermatrix (31) und das Befestigungsmittel
(13) keine Wasserdampfeinbringung in den Innenraum (18)
verursachen, beziehungsweise keine zu starken Ausgasungen bewirken.
Ferner muß darauf
geachtet werden, dass die Rahmendurchbrüche nicht abgedeckt werden.
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In 11 wird eine schematische
Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht aufgezeigt,
wobei nur der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen (11, 24)
und einem Kunststoffprofil (33) dargestellt ist. Das Kunststoffprofil
(33) hat die Funktion, den LED-Streifen (24) zu
halten und zu positionieren. Dabei werden zur Befestigung des Kunststoffprofils
(33) Schnapphaken (24) dargestellt, die in Durchbrüche (17)
eingeführt
werden. Anstelle von Schnapphaken (34) können eine
Vielzahl anderer Verbindungselemente auf Basis von Quetschzapfen und
dergleichen Verwendung finden. Es ist eine Öffnung für die LED (35) dargestellt.
Diese Öffnung
(35) ist nur exemplarisch dargestellt. Es kann je nach
Ausbildung und Verwendung der LED (25) die Öffnung (35)
mit einem Reflektor oder einem asymmetrischen Lichtführungselement
oder mit einem teilverspiegelten, reflektierenden Element versehen
sein. Es kann jedoch auch die Öffnung
(35) für
Lichtleiteffekte genützt
werden.
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In
einer Weiterbildung dieser Ausführung kann
das Kunststoffprofil mit Befestigungshaken (33) auch transparent
ausgeführt
werden und es bildet ein lang-nachleuchtendes Pigment (30)
eine Polymermatrix mit langnachleuchtenden Pigmenten (36).
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In 12 wird eine schematische
Darstellung eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht
mit einem Hinterschnitt (32) aufgezeigt. Dieser Hinterschnitt
(32) ist nur beispielhaft angeführt und soll aufzeigen, dass
je nach Ausführungsform
des Lichtelementes (11) eine einfache Befestigungsmöglichkeit
ohne zusätzliche
Kosten möglich
ist und auch bei der Montage keine besonderen Hilfswerkzeuge benötigt werden.
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In 13 wird eine schematische
Darstellung eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht
mit einem Hinterschnitt (32) und einer langnachleuchtenden
Schicht (3) aufgezeigt. In dieser Ausführungsform wird der Hinterschnitt
(32) zur Aufnahme eines Lichtelementes (11) derart
ausgeführt,
dass die Lichtemission in den Innenraum (18) erfolgt. Es
wird beispielhaft aufgezeigt, dass eine lang-nachleuchtende Schicht
(29) in Form von lang-nachleuchtenden Pigmenten (30)
in einer Polymermatrix (31) ebenfalls in einen derartigen
Profilrahmen integriert werden kann und Zusatzfunktionen übernehmen kann.
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In 14 wird eine schematische
Darstellung eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht
mit einem außenliegenden
Hinterschnitt (32) aufgezeigt. Eine derartige Ausführung kann
sehr gut für
Schaufenster verwendet werden, da keine Blendung des Betrachters
möglich
ist.
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In 15 wird eine schematische
Darstellung eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht
mit einem schräg
außenliegenden
Hinterschnitt (32) aufgezeigt. Ähnlich wie in 14 kann eine derartige Anordnung sehr
gut für
die Beleuchtung hinter einem Glaselement (1) verwendet
werden.
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In 16 wird eine schematische
Darstellung eines Rahmenprofils (4) in geschnittener Ansicht
mit einem Hinterschnitt (32) im Profilhohlraum und mit
einem Reflektor (14) aufgezeigt. Der Reflektor (14)
kann in den gewünschten
geometrischen und oberflächenmäßigen Ausbildungen
gestaltet sein und können
damit gewünschte
Abstrahlcharakteristiken eingestellt werden. Die Öffnung (35)
für die
LED (25) kann exakt auf die Größe der LED (25) abgestimmt
sein, sie kann jedoch auch über
die gesamte Profillänge
(4) gehen, so dass die Montage des LED-Streifens (24)
einfach und nach der Herstellung eines kompletten Rahmens (4)
möglich
ist.
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In 17 wird eine schematische
Darstellung eines LED-Streifens (24) mit einem LED-Bauteil mit
radialen Anschlüssen
(37) gezeigt. Derartige LED-Elemente (37) sind
in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen erhältlich. Dabei können Kunststoff-Linsenkörper oder
Linsen aus Glas und Gehäuse
aus Kunststoff oder Metall verwendet werden. Die Abstrahlwinkel
der Lichtemission (15) sind ebenfalls wie die Farben und
der Leistungsbereich in sehr weiten Bereichen wählbar und es können sehr effektive
Lichteffekte in Profilrahmen (4) erzielt werden. Als Substrate
können
flexible Leiterplatten und starre und starr-flexible Leiterplatten
beziehungsweise semi-flexible Leiterplatten in einseitiger, doppelseitiger
und Multilayer-Ausführung
verwendet werden.
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In 18 wird eine schematische
Darstellung eines LED-Streifens (24) mit einem LED-Chip ungehaust
(49) auf einem Lead-Frame (24, 38) aufgezeigt.
Diese Lead-Frame Technologie wird üblicherweise zur Herstellung
einzelner LED's
(25) in radialer Anschlußausführung verwendet. Grundsätzlich eignen
sich derartige Lead-Frames zur Herstellung von sehr kostengünstigen
LED-Streifen. Allerdings muß das
Prinzip der Parallel- und Serienschaltung von LED-Bauteilen berücksichtigt
werden.
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Die
sehr kostengünstige
Parallelschaltung bewirkt kleine Spannungen und sehr hohe Ströme bei der
Verwendung einer Vielzahl von LED-Bauelementen. Bei der Serienschaltung
müssen
Dämpfungswiderstände verwendet
werden, um eine Überlastung
der einzelnen LED zu vermeiden.
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Der
LED-Chip (49) wird meist ungehaust direkt auf einem als
Reflektor ausgebildeten Ende eines Lead-Frame Teiles elektrisch
und thermisch gut leitend montiert und das andere Ende der Photodiode (49)
wird mittels Bonddraht (39) auf ein weiteres Anschlusselement
des Lead-Frames kontaktiert. Neben dieser Bond-Technik sind inzwischen
weitere flächige Kontaktiermethoden
zur Herstellung sehr leistungsfähiger
LED-Bauelemente
(25) möglich.
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In 19 wird eine schematische
Darstellung eines LED-Streifens (24) mit einem ungehausten
LED-Chip (49) auf einer Leiterplatte (40) in Chip-on-Board (COB) Technik
dargestellt. Dies ist eine sehr kostengünstige Methode, um flexible
und dicht bestückte
LED-Streifen (40) zu erhalten. In dieser Ausführung wird
die flächige
Kontaktierung des ungehausten LED-Bausteins (49) auf dem Substrat (40)
und der Bonddraht-Kontaktierung (39) des anderen Pols dargestellt.
Auch hier sind eine Reihe weiterer Technologien möglich und
verfügbar.
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In 20 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei der Rahmen
(4) mit einem LED-Streifen (11, 24) und
einem Glaselement (41) gezeigt ist. Glaselemente (41)
weisen Dicken von etwa 3 mm bei Verwendung von Floatgläsern auf,
etwa 16 mm bei Verwendung von Verbundsicherheitsglas und darüber und
können
aus mehreren Gläsern
in Sicherheitsglastechnik (42) gebildet werden. In dieser
Ausführung
wird das emittierte Licht über
zumindest eine Seitenkante in das Glaselement (41) eingeleitet.
In derartige Dickgläser
(41) können
mittels CNC-gesteuerter Fräsmaschinen weitgehend
beliebige Glasfräselemente
(44) gearbeitet werden. Je nach Ausbildung der Fräselemente (44),
also bezüglich
der Form, der Tiefe, der Oberfläche
der Fräsung
und dergleichen, können
sehr unterschiedliche Lichteffekte erzeugt werden. Die Bestrahlungswellenlänge kann
bei Verwendung von LED-Streifen (11, 24) in weiten
Bereichen willkürlich gewählt werden.
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In 21 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei der Rahmen
(4) mit einem EL-Streifen (11, 23) und
einem Verbund-Sicherheitsglas (42) aufgezeigt wird. Einfache
Dickgläser
(41) sind ebenfalls verwendbar. Zur Erhöhung der Lebensdauer des einen
EL-Streifens (23) – wobei
auch eine Vielzahl vorhanden sein kann – muss der Bereich, in dem
der EL-Streifen (23) positioniert ist, derart abgedichtet
sein, dass kein Wasserdampf eine rasche Alterung des EL-Streifens
(23) bewirken kann. Dies wird durch Ausbildung des Rahmenprofils
(4) mit eingefülltem
Trocknungsmittel (10) und der Dichtung (5) erreicht.
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In 22 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei der Rahmen
(4) mit einem LED-Streifen (11, 24) und
einem Glaselement (41) mit einer Nut (43) gezeigt
ist. Grundsätzlich
kann hier auch ein Sicherheits-Glaselement (42) auf Basis
von ein oder zwei oder mehreren Scheiben Verwendung finden. Die
Nut (43) wird je nach Ausgestaltung der LED (25)
gefertigt und kann punktuell oder als Längsnut mit einem entsprechenden
Lichtleiteffekt hergestellt werden.
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In 23 ist eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt. Der Rahmen (4) ist
mit einem EL-Streifen (11, 23) und einem Glaselement
(41, 42) gezeigt und dabei wird ein Rahmenelement
asymmetrisch verlängert
ausgeführt,
wobei eine Reflektion (16) der Lichtemission (15)
gegeben ist.
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In 24 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei der Rahmen
(4) mit einem LED-Streifen (11, 24) und
einem Glaselement (41, 42) gezeigt ist. Die Anordnung
des LED-Streifens (11, 24) erfolgt seitlich zum
Glas. Derart können
Licht-Emissionen sehr gut gerichtet ausgeführt werden. In Analogie zur 22 kann eine Nut (43)
in das Glaselement gefräst
werden, sodaß das LED-Bauelement
(25) darin aufgenommen wird. Die Nut (43) kann
punktuell oder längsförmig ausgeführt werden.
Es können
auch Mehrscheiben-Dickgläser (41, 42)
verwendet werden.
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In 25 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei hier der Rahmen
(4) mit einem LED-Streifen (11, 24) und
einem Glaselement (41, 42) gezeigt ist. Die Anordnung des
LED-Streifens (11, 24) erfolgt seitlich weg vom Glas
und kann dabei noch durch die spezielle Ausbildung des Profilrahmens
(4) mit Reflektoren (14) in eine gewünschte Richtung
gesteuert werden. In dieser Anordnung wird das Glaselement (41, 42)
nicht beleuchtet. Es ist jedoch leicht vorstellbar, dass diese Anordnung
mit einer der vorherigen Anordnungen kombiniert werden kann.
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In 26 wird eine Anordnung in
geschnittener Ansicht schematisch dargestellt, wobei das gesamte
Glaselement (1) in einem äußeren Glaselementrahmen (45)
befestigt ist und Lichtelemente (11, 23, 24, 29)
in verschiedenen Positionen eingezeichnet sind. Die elektrischen
Anschlüsse
(12) entfallen bei Verwendung von lang-nachleuchtenden
Elementen (29). Das Lichtelement (1) kann mit
einem Lichteffekt gemäß einer
der genannten Ausführungen
gestaltet sein. Der Glaselementrahmen (45) kann aus Holz,
Aluminium, Kunststoff, Edelstahl, beschichteten Eisenprofilen und
dergleichen Materialien gebildet sein.
-
In 27 wird eine Anordnung in
Draufsicht und mit einem rundumlaufenden Lichtelement (11, 46)
schematisch dargestellt. Grundsätzlich
können derartige
longitudinale Lichtelemente (11), wie in dieser Darstellung
gezeigt, rundumlaufend (46) einfach und kostengünstig ausgebildet
werden. Die eingezeichneten elektrischen Anschlüsse (12) sind nur
exemplarisch mit zwei Leitungen dargestellt. Je nach Art des Lichtelementes
(11) können
auch mehrere Anschlüsse
Verwendung finden und es können
dann beispielsweise mehrfarbige LED (25) Elemente angesteuert
werden. Darüber
hinaus können
derart unterschiedliche Farbkoordinaten elektronisch und/oder über Sensoren
gesteuert gewählt
werden. Es können
auch mehrere Lichtelemente (11) oder mehrere Segmente eines
Lichtelementes (11) zeitlich versetzt beziehungsweise durch
eine entsprechende elektronische oder manuelle Steuerung angesteuert werden.
-
In 28 wird eine Anordnung in
Draufsicht und mit stückweise
angeordneten Lichtelementen (47, 48) schematisch
dargestellt. Bei einer derartigen Ausführung werden die Kosten für die seitlichen
Lichtelemente (11) gespart. Es kann jedoch auch die grafische
Gestaltung eine derartige Anordnung erforderlich machen. Die elektrischen
Anschlüsse
(12) sind getrennt eingezeichnet. Üblicherweise werden derartige
Anschlüsse
im Rahmenprofil (4) zu einem Anschlusselement (12)
zusammen geführt.
-
In 29 wird eine Anordnung mit
einem Glaselement (41, 42) mit Glasfräselementen
(44) und einem Rahmenelement (4, 5, 45)
in Draufsicht schematisch dargestellt. Dabei wird beispielhaft der
Rahmen (4, 5, 45) nur an der unteren
Glaskante (41, 42) ausgebildet gezeigt.
-
In 30 wird eine Anordnung mit
einem Glaselement (41, 42) mit Glasfräselementen
(44) und einem Rahmenelement (4, 5, 45)
in Draufsicht schematisch dargestellt. Dabei wird beispielhaft der
Rahmen (4, 5, 45) an der linken und rechten
Glaskante (41, 42) gezeigt.
-
In 31 wird eine Anordnung mit
einem Glaselement (1) mit Lichtelementen (11, 23, 24, 29) dargestellt,
wobei die Lichtelemente (11, 23, 24, 29) im
Innenraum (18) angebracht sind. In einer speziellen Ausführung kann
nunmehr eine der Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
verspiegelt beziehungsweise mit Sonnenschutzeffekt ausgeführt werden
und ein derartiges kann Lichtelement (11, 23, 24, 29)
versteckt angeordnet werden. Es werden derart besondere Nachtleuchteffekte
ermöglicht.
Diese Variante ist auch kombinierbar mit den bereits beschriebenen Ausführungsformen.
-
Ferner
kann eine solche Anordnung auch in Mehrfachglasausführungen
realisiert werden. In einer weiteren speziellen Ausführungsform
können farblich
lasierende, beziehungsweise transluzente Gestaltungen auf wahlweise
den Glasinnenseiten (1, 2) und/oder den Beschichtungen
(6, 7, 8, 9) vorgenommen werden.
Es können
jedoch auch undurchsichtige oder reflektierende grafische Gestaltungen vorgenommen
werden und die Rückseite
der Lichtelemente (11, 23, 24, 29)
kann dementsprechend ausgebildet werden.
-
- 1
- Glaselement
mit Lichtrahmen
- 1'
- Glaselement
mit Lichtrahmen
- 1''
- Glaselement
mit einfachem Lichtrahmen
- 1'''
- Glaselementelement
mit Lichtrahmen und äußerem
-
- Glaselementrahmen
- 2
- Glas
außen
(Floatglas u.dgln.)
- 3
- Glas
innen (Floatglas u.dgln.)
- 4
- Rahmen
(Abstandshalter/Profil)
- 5
- Dichtung
(Polyvinylbutiral (PVB), Silicon, Polyurethan (PU),
-
- Polyethersulfone
(PES), Polysulfone (PSU ) und dergleichen)
- 6
- Beschichtung
Glas außen-außen
- 7
- Beschichtung
Glas außen-innen
- 8
- Beschichtung
Glas innen-außen
- 9
- Beschichtung
Glas innen-innen
- 10
- Trocknungsmittel
(Molekularsieb)
- 11
- Lichtelement
- 12
- Elektrischer
Anschluß Lichtelement
- 13
- Befestigungsmittel
- 14
- Reflektor
- 15
- Lichtemission
- 16
- Reflektiertes
Licht
- 17
- Rahmendurchbruch
innen
- 18
- Innenraum
(Hochmolekulares Edelgas, z.B. Argon, Krypton, etc.)
- 19
- EL-Splitelektrode
(Rückelektrode)
- 20
- Elektroluminophore
- 21
- Transparente
Deckelektrode (Indium-Tin-Oxide ITO, non-ITO,
-
- elektrisch
leitfähige
und transparente Polymere und dergleichen;
-
- floatend
oder an eine Splitelektrode angeschlossen)
- 22
- Crimpanschlüsse
- 23
- EL-Leuchtstreifen
- 24
- LED-Streifen
- 25
- LED
- 26
- LED-Substrat
(FPC .. Flexible Printed Circuit, starre-, semiflex-,
-
- Auminium-PCB
... Printed Circuit Board, etc.)
- 27
- LED-Rastermaß
- 28
- LED-Einheit
- 29
- Lang-nachleuchtende
Schicht
- 30
- Lang-nachleuchtendes
Pigment
- 31
- Transparente
Polymermatrix
- 32
- Hinterschnitt
für Befestigung
eines Lichtelementes (11)
- 33
- Kunststoffprofil
mit Befestigungselement
- 34
- Schnapphaken
- 35
- Öffnung für LED
- 36
- Polymermatrix
mit langnachleuchtenden Pigmenten
- 37
- LED
mit radialen Anschlüssen
- 38
- Lead-Frame
- 39
- Bond-Draht
- 40
- Chip-on-Board
(COB)
- 41
- Glaselement
(Floatglas, Verbundsicherheitsglas, Gußglas, Verbund-
-
- Sicherheitsglas,
dicke Glaselemente größer 16 mm,
etc.)
- 42
- Verbund-Sicherheitsglas
- 43
- Aussparung
im Glaselement (Nut, Fräsnut, etc.)
- 44
- Glasfräselemente
- 45
- Äußerer Glaselementrahmen
- 46
- Lichtelement
umlaufend
- 47
- Lichtelement
stückweise
oben
- 48
- Lichtelement
stückweise
unten
- 49
- LED-Chip
ungehaust