DE202018102407U1 - Flexible optical component with structured surface - Google Patents
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Abstract
Optisches Bauelement (10) für ein lineares LED Modul (20) mit mehreren LED Lichtquellen (21), aufweisend:
- einen transparenten Grundkörper (1) aus flexiblen Material, vorzugsweise Silikon, und
- eine mikro- oder nanooptische Struktur (2), die auf wenigstens einer ersten Oberfläche (1a) des Grundkörpers (1) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (1) derart robust ausgebildet ist, dass dieser in eine rundliche, vorzugsweise in eine halbrunde Form biegbar ist.
Optical component (10) for a linear LED module (20) with a plurality of LED light sources (21), comprising:
- A transparent body (1) made of flexible material, preferably silicone, and
a micro- or nano-optical structure (2), which is formed on at least a first surface (1a) of the base body (1), wherein the base body (1) is designed so robust that this in a round, preferably in a semicircular shape is bendable.
Description
Die Erfindung betrifft ein flexibles optisches Bauelement für lineare LED Module, welches eine mikro- oder nanooptische Oberflächenstruktur aufweist.The invention relates to a flexible optical component for linear LED modules, which has a micro- or nano-optical surface structure.
Optische Bauelemente für LED Module mit mehreren linear ausgerichteten LED Chips sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Ein derartiges optisches Bauelement kann beispielsweise als lineares optisches Profil mit Streu- und/oder Bündelungseigenschaften ausgeführt sein und ist beispielsweise mittels eines Spritzguss-verfahrens oder eines Extrusionsverfahrens herstellbar.Optical components for LED modules with multiple linearly aligned LED chips are well known in the art. Such an optical component can be embodied, for example, as a linear optical profile with scattering and / or bundling properties and can be produced, for example, by means of an injection molding process or an extrusion process.
Ebenfalls sind optische Bauelemente bekannt, welche eine mikro- oder nanooptische Oberflächenstruktur aufweisen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten optischen Bauelemente weisen im Wesentlichen starre Grundkörper auf. Diese haben den Nachteil, dass sie bei Optimierung der Lichtausbeute des LED Moduls in einem gewissen Mindestabstand zum LED Modul anzuordnen und in einer relativ breiten seitlichen Erstreckung zu dimensionieren sind.The known from the prior art optical components have substantially rigid body. These have the disadvantage that, when optimizing the luminous efficacy of the LED module, they must be arranged at a certain minimum distance from the LED module and dimensioned in a relatively wide lateral extent.
Eine bekannte alternative Ausgestaltung derartiger optischer Bauelemente ist die Herstellung einer Folie mit einer Oberflächenstruktur, welche anschließend auf einem starren Grundkörper wie beispielsweise einem extrudierten Polymerprofil aufgebracht wird. Diese Ausgestaltung hat jedoch den Nachteil eines aufwendigeren Herstellungsprozesses.A known alternative embodiment of such optical components is the production of a film having a surface structure, which is then applied to a rigid body such as an extruded polymer profile. However, this embodiment has the disadvantage of a more complex manufacturing process.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein optisches Bauelement mit mikro- oder nanooptischer Strukturierung bereitzustellen, welches einfach und effizient herstellbar ist und eine optimierte Lichtemission für insbesondere lineare LED Module ermöglicht. Dabei soll das Bauelement einen optimierten Schutz des LED Moduls gegenüber Umwelteinflüssen ermöglichen.The present invention has for its object to provide an optical component with micro- or nano-optical structuring, which is simple and efficient to produce and allows optimized light emission for particular linear LED modules. The device should allow optimized protection of the LED module against environmental influences.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved by the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein optisches Bauelement für ein lineares LED Modul mit mehreren LED Lichtquellen, aufweisend einen transparenten Grundkörper aus flexiblen Material, vorzugsweise Silikon, und eine mikro- oder nanooptische Struktur, die auf wenigstens einer ersten Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet ist, wobei der Grundkörper derart robust ausgebildet ist, dass dieser in eine rundliche, vorzugsweise in eine halbrunde Form biegbar ist.The present invention relates, in a first aspect, to an optical component for a linear LED module having a plurality of LED light sources, comprising a transparent base body of flexible material, preferably silicone, and a micro- or nano-optical structure formed on at least a first surface of the base body , The base body is designed so robust that it is bendable in a round, preferably in a semicircular shape.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Grundkörper derart robust, d.h. er weist derartige mechanische Eigenschaften auf, dass er in die gewünschte Form vorzugsweise um eine Längsrichtung oder Längsachse des Grundkörpers gebogen werden kann. Vorzugsweise soll der Grundkörper ohne Stabilitätsverlust und insbesondere ohne Kollabieren in die gewünschte Form biegbar sein. Dies bedeutet, dass der Grundkörper nicht zusammenfällt, zerbricht oder anderweitig seine Integrität verliert, wenn er gebogen wird. Insbesondere ist der Grundkörper keine Folie.According to the present invention, the body is so robust, i. it has such mechanical properties that it can preferably be bent into the desired shape about a longitudinal or longitudinal axis of the base body. Preferably, the base body should be bendable without loss of stability and in particular without collapsing into the desired shape. This means that the body will not collapse, break or otherwise lose its integrity when it is bent. In particular, the main body is not a foil.
Der Grundkörper weist vorzugsweise eine Dicke t von 0,5 bis 5mm, mehr bevorzugt von 1 bis 4mm auf. Die Dicke des Grundkörpers ist vorzugsweise konstant. Der Grundkörper kann aber auch eine variierende Dicke aufweisen.The main body preferably has a thickness t of 0.5 to 5 mm, more preferably 1 to 4 mm. The thickness of the base body is preferably constant. The base body can also have a varying thickness.
Der Grundkörper weist vorzugsweise eine Länge von 2 bis 90 cm auf, mehr bevorzugt von 5 bis 50cm. Der Grundkörper kann eine Breite von 1 bis 10cm, mehr bevorzugt von 2 bis 6cm aufweisen.The main body preferably has a length of 2 to 90 cm, more preferably 5 to 50 cm. The main body can have a width of 1 to 10 cm, more preferably 2 to 6 cm.
Der Grundkörper ist vorzugsweise aus Silikonmaterial geformt. Der Grundkörper kann auch aus einem anderen flexiblen und transparenten Material bestehen.The main body is preferably formed of silicone material. The main body can also consist of another flexible and transparent material.
Der Grundkörper weist vorzugsweise integral ausgebildete Verbindungsmittel auf, mit Hilfe derer das optische Bauelement mit einem LED Modul verbunden bzw. an diesem angeordnet werden kann. Die Verbindungsmittel können parallele Einkerbungen und/oder Vorsprünge umfassen. Die Verbindungsmittel erstrecken sich vorzugsweise an gegenüber liegenden Seiten in Längsrichtung des Grundkörpers.The base body preferably has integrally formed connecting means, with the aid of which the optical component can be connected to or arranged on an LED module. The connecting means may comprise parallel notches and / or projections. The connecting means preferably extend on opposite sides in the longitudinal direction of the main body.
Der transparente Grundkörper und/oder die darauf angeordnete Struktur weist vorzugsweise einen Brechungsindex von höher als 1,6, bevorzugt höher als 1,7 auf.The transparent base body and / or the structure arranged thereon preferably has a refractive index of higher than 1.6, preferably higher than 1.7.
Die mikro- oder nanooptische Struktur des Grundkörpers weist vorzugsweise eine Höhe zwischen 10nm und 150µm, bevorzugt zwischen 20nm und 50µm auf.The micro- or nano-optical structure of the main body preferably has a height of between 10 nm and 150 μm, preferably between 20 nm and 50 μm.
Die mikro- oder nanooptische Struktur erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Grundkörpers. Die Struktur erstreckt sich vorzugsweise über mindestens 80%, mehr bevorzugt über 90% der Breite des Grundkörpers. The micro- or nano-optical structure preferably extends over the entire length of the main body. The structure preferably extends over at least 80%, more preferably over 90% of the width of the body.
Die mikro- oder nanooptische Struktur ist vorzugsweise periodisch auf der ersten Oberfläche ausgebildet. Eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche des Grundkörpers kann eine gleichartige oder andersartige mikro- oder nanooptische Struktur aufweisen.The micro- or nano-optical structure is preferably formed periodically on the first surface. One of the first surface opposite surface of the body may have a similar or different micro or nano-optical structure.
Die mikro- oder nanooptische Struktur ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese ein von dem LED Modul emittiertes Licht streuend reflektiert.The micro- or nano-optical structure is preferably designed such that it reflects a light emitted by the LED module scattering.
Die mikro- oder nanooptische Struktur ist vorzugsweise durch Oberflächenmodifikation wie beispielsweise einem litographischen Verfahren oder einem Prägeverfahren des Grundkörpers oder einer darauf aufgebrachten Materialmatrix herstellbar ist. Eine derartige Materialmatrix kann darin enthaltene Nanopartikel aufweisen, welche vorzugsweise einen höheren Brechungsindex als die Matrix aufweisen.The micro- or nano-optical structure can preferably be produced by surface modification, such as, for example, a lithographic process or an embossing process of the main body or of a material matrix applied thereto. Such a material matrix may comprise nanoparticles contained therein, which preferably have a higher refractive index than the matrix.
Mittels dem optischen Bauelement ist vorzugsweise ein Schutz der IP Klasse 6x erreichbar, ohne dass zusätzliche Dichtungsmittel vorgesehen werden müssen.By means of the optical component, a protection of the IP class 6x is preferably achievable without the need for additional sealing means.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine LED Leuchteinheit aufweisend ein lineares LED Modul mit einer Mehrzahl von auf einem Träger vorzugsweise linear angeordneten LED Chips, und einem optischen Bauelement wie zuvor beschrieben.In a further aspect, the present invention relates to an LED lighting unit comprising a linear LED module with a plurality of preferably linearly arranged on a support LED chips, and an optical device as described above.
Das optische Bauelement ist bezüglich des linearen LED Moduls vorzugsweise derart angeordnet, dass dieses in rundlicher, vorzugsweise halbrunder Form um die linear angeordneten LED Chips des LED Moduls gebogen ist.The optical component is preferably arranged with respect to the linear LED module such that it is curved in a rounded, preferably semicircular shape around the linearly arranged LED chips of the LED module.
Das optische Bauelement ist vorzugsweise bezüglich des LED Moduls derart angeordnet, dass die erste Oberfläche mit der mikro- oder nanooptischen Struktur in Richtung der LED Chips des Moduls zeigt. Die bedeutet, dass die Struktur auf einer Innenseite des Bauelements angeordnet ist.The optical component is preferably arranged with respect to the LED module such that the first surface with the micro- or nano-optical structure points in the direction of the LED chips of the module. This means that the structure is arranged on an inner side of the component.
Das optische Bauelement ist hierbei vorzugsweise in einem definierten Abstand zu den jeweiligen LED Chips auf dem Träger der LED Moduls angeordnet. Der Abstand des optischen Bauelements zu den jeweiligen LED Chips ist durch die Biegung des Bauelements vorzugsweise konstant oder wenigstens annähernd konstant.In this case, the optical component is preferably arranged on the carrier of the LED module at a defined distance from the respective LED chips. The distance between the optical component and the respective LED chips is preferably constant or at least approximately constant as a result of the bending of the component.
Das optische Bauelement ist vorzugsweise mittels integral ausgebildeter Verbindungsmittel am LED Modul angeordnet. Diese sind vorzugsweise derart ausgeprägt, dass sie das optische Bauelement in vordefinierter gebogener Form bezüglich des LED Moduls halten. Die Verbindungsmittel sind vorzugsweise mit sich längserstreckenden Verbindungsmitteln des LED Moduls und/oder mit Längskanten des LED Moduls im Eingriff. Das optische Bauelement kann alternativ über zum LED Modul separate Verbindungsmittel wie beispielsweise einem oder mehreren zusätzlichen Haltern oder Klemmen verbunden werden.The optical component is preferably arranged on the LED module by means of integrally formed connecting means. These are preferably such that they hold the optical component in predefined curved shape with respect to the LED module. The connecting means are preferably engaged with longitudinally extending connecting means of the LED module and / or with longitudinal edges of the LED module. The optical component may alternatively be connected via connecting means separate from the LED module, such as one or more additional holders or clamps.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine LED Leuchteinheit, die herstellbar ist unter Verwendung folgender Schritte:
- - Bereitstellen eines robusten Grundkörpers aus flexiblen Material, vorzugsweise aus Silikon,
- - Ausbildung einer mikro- oder nanooptischen Struktur wenigstens auf einer ersten Oberfläche des Grundkörpers zur Bereitstellung eines optischen Bauelements,
- - Biegen des optischen Bauelements in eine rundliche, vorzugsweise halbrunde Form um ein lineares LED Modul,
- - Verbinden des optischen Bauelements mit dem LED Modul.
- Providing a robust body of flexible material, preferably of silicone,
- Forming a micro- or nano-optical structure at least on a first surface of the base body to provide an optical component,
- Bending the optical component into a rounded, preferably semicircular, shape around a linear LED module,
- - Connecting the optical component with the LED module.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen, in denen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
-
1a zeigt ein bekanntes Herstellungsverfahren eines starren optischen Bauelements mit einer Mikrostruktur aus dem Stand der Technik in seitlicher Schnittansicht. -
1b zeigt die Anwendung des optischen Bauelements gemäß1a für ein LED Modul in seitlicher Schnittansicht. -
2 zeigt eine alternative, folienartige Ausgestaltung eines bekannten optischen Bauelements mit einer Mikrostruktur aus dem Stand der Technik in seitlicher Schnittansicht. -
3a-3c zeigen Herstellungsschritte für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Bauelements in seitlicher Schnittansicht. -
4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED Leuchteinheit aufweisend ein lineares LED Modul und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des optischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung in seitlicher Schnittansicht.
-
1a shows a known manufacturing method of a rigid optical device with a microstructure of the prior art in a side sectional view. -
1b shows the application of the optical device according to1a for a LED module in lateral sectional view. -
2 shows an alternative, sheet-like configuration of a known optical component with a microstructure of the prior art in a side sectional view. -
3a-3c show manufacturing steps for a preferred embodiment of the optical device according to the invention in a side sectional view. -
4 shows a preferred embodiment of an LED lighting unit according to the invention comprising a linear LED module and a preferred embodiment of the optical device according to the present invention in a side sectional view.
Der Grundkörper
Die beiden seitlichen Enden bzw. Flanken des Grundkörpers
Die erste Oberfläche
Die Struktur weist vorzugsweise eine Höhe zwischen 10nm und 150µm, bevorzugt zwischen 20nm und 50µm auf. Die mikro- oder nanooptische Struktur
Der transparente Grundkörper
Eine der ersten Oberfläche
Die beschriebene Oberflächenstruktur
Das resultierende Bauelement
Die LED Leuchteinheit
Das optische Bauelement
Durch das erfindungsgemäße robuste optische Bauelement
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann auf unterschiedlichste Art und Weise verwirklicht werden. Insbesondere sind weitere Ausgestaltungen oder alternative Ausgestaltungen der Erfindung möglich, ohne dass vom Grundgedanken der Erfindung abgeweicht wird.The present invention is not limited to the described embodiments and can be implemented in many different ways. In particular, further embodiments or alternative embodiments of the invention are possible without departing from the basic idea of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TRIDONIC GMBH & CO KG, AT Free format text: FORMER OWNER: TRIDONIC JENNERSDORF GMBH, JENNERSDORF, AT |