Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsfläche mit elektrischen, lichtemittierenden
Verbrauchern, beispielsweise LED, SM-LED oder organische Halbleiter, bestehend
aus einer Trägerfläche, in welche die Verbraucher eingebettet oder auf der
Trägerfläche befestigt sind.
Ein derartige Beleuchtungsfläche mit auf Glas applizierten Leuchtdioden, die über
im Wesentlichen unsichtbare, auf der Glasfläche aufgebrachte Leiterbahnen mit
einem Stromanschluss verbunden sind, ist beispielsweise aus EP 0995 1 99
bekannt. Die Leuchtdioden, beispielsweise in Subminiatur-Technik (SMD) gefertigt,
können dabei über diese Leiterbahn einzelnen oder gruppenweise angesteuert
werden und wegen ihrer geringen Bautiefe auch zwischen zwei Glasplatten
berührungs- und verschmutzsicher geschützt sein. Die Glasflächen haben ein
hohes spezifisches Gewicht und eignen sich daher nicht ohne weiteres für die
Verkleidung großer Flächen, beispielsweise im Fassadenbereich, wegen der
hohen abzufangenen Kräfte. Ein Nachrüsten einer vorhandenen Fassade, zum
Beispiel mit Glaselementen, ist daher sehr aufwändig.
Aus dem Kfz-Bereich sind mehr oder weniger gut sichtbare und als Widerstand
ausgebildete Leiter bekannt, die mit der Heckscheibe verbunden sind um eine
beheizbare Heckscheibe zu bilden. Die Leiter dienen hier nicht der Versorgung von
elektrischen Verbrauchern, sondern stellen selbst den Verbraucher dar. Die Leiter
können flexibel sein und - um die Montage zu erleichtern - zunächst mit einer
flexiblen Folie verbunden sein, die bei der Montage mit der Heckscheibe
verbunden wird.
Transluzente und transparente Flächen, insbesondere als flexible Flächen, werden
beim Stand der Technik häufig verwendet um einen Wetterschutz zu bilden, der
Umwelteinflüsse, beispielsweise Regen, Wind, UV-Strahlung und unerwünschten
Luftaustausch fernhält. Derartige Flächen werden im Zeltbau, Markisenbau oder
als Schirme verwendet und sind beliebt, weil sie große freie Flächen schaffen, die
optisch den Raum zur Seite oder nach oben öffnen. Sie vermitteln ferner den
Eindruck, dass man sich unter freiem Himmel aufhält. Nachteilig ist jedoch, dass
bei dunkler Witterung und Nacht die derartig ausgebildeten transparenten Flächen,
abgesehen von wenigen unbeabsichtigten Lichtreflexen oder Spiegelungen, dunkel
und schwarz erscheinen.
Im Innenausbau, Messebau und auch im Außenbereich sind seit langer Zeit
sogenannte Spannfolien aus PVC bekannt, die, mit einem umlaufenden Keder
versehen, unter Erwärmung gedehnt werden, um sie in umlaufende Profilschienen
einzuhängen. Beim Abkühlen ziehen sie sich unter Aufbau einer hohen Zugeigenspannung
zusammen. Dadurch entstehen sehr glatte Decken oder Wände ohne
sichtbares Durchhängen. Derartige Flächen sind auch transluzent, dass heißt
lichtdurchlässig aber nicht blickdurchlässig, erhältlich und werden als Diffusor zum
Beispiel für Großflächenleuchten verwendet. Für lichtgestalterische Einsätze dieser
Folien ist der Einsatz von dahinter angebrachten Leuchtmitteln, beispielsweise
Leuchtstoffröhren, notwendig, wodurch eine größere Bautiefe nötig ist. Zu
gestalterischen Zwecken werden in Einzelfällen außerdem transparente, dass
heißt klarsichtige Folien eingesetzt, die ähnlich wie Glas blickdurchlässig sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Beleuchtungsfläche mit
elektrischen Verbrauchern zu schaffen, die weitere gestalterische Möglichkeiten
bietet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Trägerfläche
lichtdurchlässig ausgebildet ist und die Verbraucher derart beabstandet angeordnet
sind, dass zumindest teilweise genügend Umgebungslicht durchgelassen wird,
sodass die Trägerfläche zu beiden Seiten lichtdurchlässig ist. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Verbraucher, vorzugsweise Leuchtmittel in Form von LED, SM-LED oder
organischen Halbleitern, auf der Trägerfläche entsteht eine Beleuchtungsfläche mit
besonderen optischen Effekten. Diese reichen von einzelnen Lichtpunkten, über
bild-, schrift- beziehungsweise musterartig angeordnete Lichtpunkte bis zur
flächenhaften Ausstrahlung von Licht über die ganze Fläche. Die Leuchtmittel
können dabei einfarbig, bunt oder farblich durchstimmbar (zum Beispiel RGB-LED)
sein. Die Leuchtmittel können dabei alle zusammen (Reihen/Parallelschaltung), in
Gruppen, oder einzeln ansteuerbar sein. Bei einzelner oder gruppenweiser
Ansteuerung von farblich durchstimmbaren Leuchtmitteln ist dabei sogar ein
Farbmonitor ähnlicher Betrieb oder die Verwendung als Farbmonitor möglich,
sofern die Dichte der Leuchtmittel entsprechend gewählt wird. Abgesehen von der
speziellen Anwendung als Farbmonitor können die Leuchtmittel derart beabstandet
angeordnet sein, dass einerseits genügend Umgebungslicht durchgelassen wird
und andererseits die Trägerfläche von beiden Seiten aus lichtdurchlässig ist.
Somit können bildartige Motive durch die Leuchtmittel erzeugt werden, die speziell
für Großbilder verwendet werden können, wobei mehrere nebeneinander
angeordnete Beleuchtungsflächen sich zu einem Großbild ergänzen.
In einer hier ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als
Verbraucher, Leiter, Antennen, Spulen, Kondensatorflächen, Spulen und
dergleichen sogenannte "Organische Halbleiter" eingesetzt. Organische Halbleiter,
insbesondere von organischen Molekülkristallen, haben ein hohes Anwendungspotential
für Bauelemente wie Dioden, Transistoren, photovoltaische Zellen und
organische Leuchtdioden (OLEDs). Ihre kommerzielle Anwendung blieb lange Zeit
auf wenige Märkte beschränkt, zum Beispiel als Photoleitungsmaterialien in
Kopiergeräten. Seit etwa zwanzig Jahren hat sich die Situation jedoch drastisch
geändert. Durch die Entdeckung von elektrisch hochleitfähigen Polymeren, die
insbesondere auch als Leiter im Sinne der Erfindung einsetzbar sind, setzte ein
enormes weltweites Interesse an organischen Halbleitern und deren Verwendung
in der Elektronik und Optoelektronik ein. Grundlage für den rasanten Fortschritt
waren die Synthese neuartiger Substanzen, die verbesserte Reinheit dieser
Materialien, eine kontrollierte Schichtherstellung, ein wirksamer Schutz der
Substanzen und Bauelemente vor Luft und Feuchtigkeit, und vor allem ein stetig
wachsendes Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Prozesse. Seit
kurzem ist man in der Lage, organische Kristalle zu züchten, deren Ladungsträgerbeweglichkeit
nicht mehr durch Defekte, sondern ebenso wie in anorganischen
Kristallen durch Phononenstreuung begrenzt ist. Auch gelang es, so grundlegende
Halbleitereigenschaffen wie den Quanten-Hall-Effekt oder elektrisch gepumpte
Lasertätigkeit auch in organischen Halbleitern nachzuweisen. Noch stärker als die
Grundlagenforschung ist die Anwendungsentwicklung vorangeschritten. Man ist
mittlerweile in der Lage, organische Leuchtdioden herzustellen, die in allen Farben
effizient und langlebig leuchten. Inzwischen gibt sogar erste vollfarbige Flachbildschirme
aus organischen Materialien. Darüber hinaus gelang es, organische
Transistoren herzustellen, deren Schaltgeschwindigkeit vergleichbar mit der von
Dünnfilm-Transistoren (TFT) aus amorphem Silizium ist, die in heutigen LCD-Bildschirmen
eingesetzt werden Da die Bauelemente aus Kunststoffen relativ
einfach zu fertigen sind, eröffnet sich nun eine riesige Palette vielversprechender
Produkte, angefangen von Transistoren und Plastikchips, über hochauflösende,
vollfarbige Flachbildschirme bis hin zu Lasern.
Die organische Leuchtdiode (OLED) ist zum Beispiel so aufgebaut: Ein transparentes
Substrat (Glas, Quarz oder Polymerfolie) dient als Basis für den Aufbau. Die
Anode, eine ITO- (Indium-Zinn-Oxid-) Schicht ist elektrisch leitfähig und für
sichtbares Licht durchlässig. Das Licht entsteht in den "aktiven" organischen
Schichten, wenn dort Paare von Elektronen und "Löchern" rekombinieren und
jeweils ein Photon erzeugen. Das Licht wird durch das optisch transparente
Substrat abgestrahlt. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, werden für den
Transport von Ladungsträgern eine oder mehrere zusätzliche Schichten aufgebracht.
Schließlich wird als Kathode ein optisch nicht transparenter Metallkontakt
mit niedriger Austrittsarbeit (zum Beispiel Calcium) aufgedampft. Beim Anlegen
einer äußeren Spannung von weniger als 5 Volt zwischen Kathode und Anode
kommt es zur Emission von Licht, dessen Farbe von den eingesetzten aktiven
Materialien abhängt. Neben dem schematischen Aufbau einer OLED sind die
chemischen Strukturen gängiger aktiver Materialien angegeben: aufgeschleuderte
polymere Verbindungen; aufgedampfte niedermolekulare Materialien. Die
organische Elektrolumineszenz funktioniert sehr gut, wegen der Natur des
Ladungstransports in den ungeordneten organischen Schichten sowie der hohen
Fluoreszenzausbeute der organischen Moleküle beziehungsweise Polymerketten.
Die niedrige Beweglichkeit der Ladungsträger sorgt dafür, dass die einmal
gebildeten Elektron-Loch-Paare nur geringe Entfernungen zurücklegen können,
bevor sie rekombinieren und Licht abstrahlen. Damit ist die Gefahr gering, dass sie
auf einen Strukturdefekt oder eine Verunreinigung treffen und dort ohne Lichtemission
zerfallen.
Für Transistoren beziehungsweise elektronische Schaltkreise, Leiter, Antennen,
Spulen, Kondensatorflächen, Spulen und dergleichen hingegen benötigt man eine
große Beweglichkeit der Ladungsträger und dazu hohe strukturelle Ordnung der
Moleküle in den organischen Schichten, Perfekte Ordnung herrscht aber nur in
einem Einkristall. Mit organischen Einkristallen verliert man allerdings einige der
Vorzüge, die die OLEDs gegenüber der konventionellen Technologie anorganischer
Halbleiter haben, wie zum Beispiel einfache und großflächige Herstellung,
Robustheit und Flexibilität. Bei organischen Transistorschaltungen verspricht man
sich deshalb Erfolg nicht von einer Konkurrenz mit der etablierten Halbleitertechnologie,
sondern mit alternativen Lösungen, zum Beispiel biegsamen Transistorschaltungen,
die komplett aus organischen Materialien mittels Druck- beziehungsweise
Aufdampftechniken hergestellt werden und sehr preiswert sind. Die notwendige
Ordnung in den dünnen Schichten stellt sich durch Selbstordnung der organischen
Moleküle an entsprechend präparierten Grenz- und Oberflächen ein. Verdampft
man zum Beispiel stäbchenförmige Thiophenmoleküle, so ordnen sie sich je nach
Substrat und Präparation senkrecht stehend oder flach liegend an. Auch die Ketten
verschiedener aufgeschleuderter Polymere richten sich beim Abkühlen aus der
flüssigkristallinen Phase entlang einer vorgegebenen Achse aus. Aufgrund dieser
Ordnung bilden sich in den organischen Transistoren gut leitende Kanäle. Den
Schritt vom einfachen Bauteil zum integrierten Schaltkreis hat man vor kurzem
gemacht: Von den Bell Laboratorien in den USA wurde ein Schaltkreis mit 864
organischen Transistoren vorgestellt. Da dieser Chip ausschließlich aus Plastik
besteht, lässt er sich biegen, ohne seine Funktionstüchtigkeit einzubüßen. Die
hergestellte Transistorschaltung ermöglicht Betriebsfrequenzen im kHz-Bereich,
wie sie für "low-cost"-Elektronik ausreichen.
Erfindungsgemäß kann die Beleuchtungsfläche aber auch durch ein Geflecht, eine
Matrix oder eine sonstige Anordnung von Leitern ohne eine spezielle durchgehende
Fläche zum Beispiel aus Kunststoff oder Folie gebildet werden. Ein Geflecht
von vorzugsweise isolierten dünnen Leitern bildet also das Skelett, an dem die
einzelnen Verbraucher beziehungsweise Beleuchtungsmittel befestigt werden.
Dieses kann dann beispielsweise zwischen Folien einlaminiert werden oder frei im
Raum aufgehängt werden. Ein solches Netz ist ohne anspruchsvolle Herstellverfahren
einfach herzustellen.
Eine Beleuchtungsfläche im Sinne der Erfindung kann darüber hinaus jedes
beliebige erfindungsgemäß ausgestaltete 3-D-Objekt sein. Beispielsweise sind
Stühle, Tische, Platten, Gehäuse für technische Geräte, Möbel etc. herstellbar,
beispielsweise durch ein hohles beziehungsweise massives transluzentes/transparentes
Gehäuse, welches auf eine der nachfolgenden beschriebenen
Arten mit Leuchtmittel versehen ist. Besonders unbekannte und exotische
Lichteffekte lassen sich dann erzielen, wenn neben den Leuchtmitteln weitere
lichtbrechende, lichtreflektierende oder lichtstreuende Partikel, beispielsweise
holographische Partikel, transparente Partikel mit unterschiedlichem Brechungsindex
etc. der Trägerfläche beigegeben sind. Beispielsweise kann ein Objekt aus
durchsichtigem Kunstharz unter Beimengung von holographischen Folienpartikel,
Glaspartikeln und Leuchtdioden den zuvor beschriebenen optischen Effekt
erzielen.
Die Beleuchtungsfläche muss außerdem nicht zwingend in einer ebenen Form
definiert sein. Beispielsweise ist die Erfindung auch als Fahne, herabhängende
Fläche, beispielsweise Rollo, oder gar Jalousie vorstellbar. Schließlich kann auch
die Anordnung der Leuchtmittel selber in der Fläche zufällig und dynamisch verteilt
sein, wie folgendes Beispiel zeigt. Die später beschriebenen drahtlos ansteuerbaren
beziehungsweise mit Energie versorgbaren Leuchtmittel sind in einer
Flüssigkeit schwebend oder treibend verteilt, beispielsweise in einem Gewässer,
Schwimmbad, Becken, Aquarium oder einem mit Wasser gefüllten Objekt,
beispielsweise einer Säule aus Glas beziehungsweise Plexiglas. Letztere sind
bekannt als Dekoobjekte und weisen typischer Weise eine Höhe von 1,80 m und
einen Durchmesser von 50 cm auf und werden von unten mit Scheinwerfern
ausgeleuchtet, während vom Bodenbereich Luft zum Erzeugen von angeleuchteten
Luftblasen eingeblasen wird. Drahtlos versorgbare Leuchtmittel, beispielsweise
Leuchtdioden mit Dipolantenne oder Spulen, schweben in der sich ausbildenden
Strömung und werden durch randseitig vorgesehene Spulen, insbesondere aus im
Wesentlichen unsichtbaren beziehungsweise unsichtbar angeordneten Leitern,
Spulen oder Antennen einen elektromagnetischen Feld ausgesetzt. Die Steuerung
kann zum Beispiel so erfolgen, dass die Leuchtmittel nur in einem bestimmten
Bereich, beispielsweise oben, leuchten oder in unterschiedlichen Zonen eine
andere Farbe annehmen. Möglichkeiten zur technischen Umsetzung dieses
Gedankens werden weiter unten ausgeführt. Zum Beispiel kann die RGB-Leuchtdiode
mehrere Antennen, Spulen, Dipolantennen und dergleichen mit
unterschiedlichen Resonanzfrequenzen für jede Farbe besitzen.
Wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche als Folie, insbesondere
Spannfolie, zum Beispiel aus PVC, ausgebildet ist, können besonders effiziente,
erprobte und preiswerte Herstellungsverfahren, beispielsweise Folienblasen
beziehungsweise Extruder, angewendet werden. Bei einer Ausgestaltung als
Spannfolie beziehungsweise Folie gelten deren bekannte Vorteile in Bezug auf
Leichtheit, Montierbarkeit, Transportierbarkeit und Großflächigkeit. Die Beleuchtungsfläche
beziehungsweise Folie kann grundsätzlich starr oder flexibel sein und
wird vorzugsweise eben verwendet, wodurch gekrümmte Folienflächen aber nicht
ausgeschlossen werden. Besondere Vorteile werden dabei dann erzielt, wenn kein
Glas, insbesondere wegen seiner Sprödigkeit und seines Gewichtes, verarbeitet
wird.
Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, dass die mit elektrischen Verbrauchern
versehene Trägerfläche transparent oder transluzent ist. Eine transparente
Trägerfläche im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie den Betrachter im
Wesentlichen als durchsichtig erscheint. Dabei kommt es nicht zwingend darauf
an, dass die Trägerfläche einen unverzerrten oder vollständig freien Durchblick,
beispielsweise wie bei einer Klarglasscheibe, ermöglicht. Eine transparente
Trägerfläche im Sinne der Erfindung liegt insbesondere dann vor, wenn hinter der
Trägerfläche befindliche Objekte gesehen werden können. Transluzent dagegen
bedeutet, dass die Trägerfläche zwar lichtdurchlässig ist, dass heißt, dass eine
hinter der Trägerfläche aufgestellte Beleuchtung den Raum vor der Trägerfläche
durchaus auszuleuchten vermag, wobei der Betrachter die hinter der transluzenten
Trägerfläche stehende Beleuchtung jedoch nicht im einzelnen erkennen kann. Eine
Mattscheibe ist ein Beispiel für eine transluzente Fläche im Sinne der Erfindung,
wobei die Leuchtmittel gar nicht oder nur schemenhaft zum Beispiel als helle Zone,
erkennbar sind. Eine transluzente Fläche hat den Vorteil, dass die dahinter
verborgene Technik, die elektrischen Verbraucher, insbesondere die Leuchtmittel,
auch verborgen sein können und beispielsweise erst dann wahrgenommen
werden, wenn sie aktiv werden, beispielsweise leuchten. Eine transluzente Fläche
leuchtet also bei Aktivierung der Leuchtmittel scheinbar aus sich heraus,
gegebenenfalls sogar homogen über die gesamte Fläche. Dabei kann es, im
Gegensatz zur Großflächenleuchte durchaus gewünscht sein, dass sich die
Leuchtmittel einzeln abzeichnen, also einzelne mehr oder weniger diffuse Punkte
bilden. Die Leuchtmittel können natürlich auch auf der sichtbaren Seite der Fläche
sichtbar angeordnet sein. Die Erfindung wird zwar hauptsächlich anhand von
Leuchtdioden, insbesondere Subminiaturleuchtdioden und OLED, die als Beispiel
für einen elektrischen Verbraucher dienen, beschrieben. Sinngemäß ist die
Erfindung jedoch auch auf andere elektrische Verbraucher, beispielsweise
Schallquellen, Piezotöner, Sensoren, Aktuatoren, Signalgeber und dergleichen,
anzuwenden. Subminiaturleuchtdioden und OLED haben den Vorteil, dass sie
wegen des im Wesentlichen fehlenden Gehäuses eine geringere Bautiefe besitzen
und dennoch maschinell gut zu verarbeiten beziehungsweise herzustellen sind.
Beleuchtungsflächen mit einer transparenten beziehungsweise transluzenten
Trägerfläche haben den Vorteil, dass der optische Kontakt zu einem anderen
Raum durch Durchsicht oder diffuse Außenlichtwirkung hergestellt werden kann.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche als zum Beispiel
Außenwand oder Außendach ist diese Beleuchtungsfläche bei Tag durchlässig für
das natürliche und vom Menschen besonders angenehm empfundene Tageslicht
beziehungsweise lässt sogar den Blick nach draußen zu. Bei Nacht dagegen,
wenn die Beleuchtungsfläche insgesamt dunkel wirken würde und daher den
Raum nicht mehr in angemessener Weise begrenzt, dient die erfindungsgemäße
Beleuchtungsfläche wegen der Leuchtmittel als Blickfang und/oder künstliche
Lichtquelle für den Raum. Diese Anwendung ist natürlich auch entsprechend auf
zwei beliebige angrenzende Räume oder abgeteilte Bereiche anwendbar und
daher nicht auf den oben beschriebenen Anwendungsfall (Innen/Außen)
beschränkt. Die Verbraucher können hierbei zu einer Seite, vorzugsweise zu
beiden Seiten der Trägerfläche angeordnet sein und demzufolge Licht zu beiden
Seiten der Trägerfläche emittieren.
Wenn die Beleuchtungsfläche flexibel gestaltet ist, kann sie als Dach, Decke oder
Wand verwendet werden und ist somit vielseitig einsetzbar, platzsparend,
aufrollbar und faltbar. Eine flexible Beleuchtungsfläche ist in der Regel leichter zu
montieren und schwerer zu beschädigen als zum Beispiel Glas. Die Lagerhaltung
und der Transport werden ebenfalls vereinfacht. Außerdem können wegen der
Aufrollbarkeit einer flexiblen Beleuchtungsfläche größere Flächen einstückig, dass
heißt ohne das Ansetzen mehrerer Beleuchtungsflächen, realisiert werden.
Außerdem kann es möglich sein, die Beleuchtungsfläche ähnlich wie eine Markise
aufzurollen, wenn diese nicht benötigt wird. Dies eröffnet Anwendungsgebiete im
Außenbereich. Geeignete Materialien sind zum Beispiel PVC, wie es beispielsweise
im Bereich der Spanndecken als Spannfolie seit Jahren eingesetzt wird.
Die Leuchtmittel sind in der Trägerfläche oder in einem bestimmten Bereich der
Trägerfläche so angeordnet, dass genügend Umgebungslicht durchgelassen wird,
dass heißt, dass für den Betrachter ein bewusst wahrnehmbarer Kontakt nach
Draußen beziehungsweise in den anderen Bereich herstellbar ist, wobei natürlich
die Helligkeit vor der Trägerfläche zu berücksichtigen ist. Gleichzeitig entsteht eine
für den Betrachter leuchtende oder zumindest glitzernde Trägerfläche. Der
erfindungsgemäß gewünschte Effekt kann dabei von dem Eindruck eines
Sternenhimmels mit vereinzelten leuchtenden Punkten bis zu einer großen,
scheinbar aus sich heraus leuchtenden Trägerfläche reichen. Dies gilt bei allen
Lichtsituationen, zum Beispiel bei Helligkeit und Dunkelheit, wobei die Leuchtstärke
der Leuchtmittel entsprechend auszulegen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrischen Verbraucher
derart auf der Trägerfläche angeordnet sind, dass sie drahtlos, dass heißt ohne
direkten elektrischen Kontakt, aktivierbar sind. Aktivieren bedeutet zum Beispiel bei
einem Leuchtmittel, dass der Helligkeitszustand beeinflussbar ist, beispielsweise
durch Dimmen oder Ein-/Ausschalten. Die Aktivierung kann alle Leuchtmittel oder
einzelne Gruppen umfassen. Dadurch sind keine störenden Leiterbahnen sichtbar
beziehungsweise es müssen keine solchen aufwendig verlegt, angeschlossen oder
aufgedruckt werden. Die Aktivierung erfolgt dabei insbesondere durch drahtlose
Übermittlung der zum Betrieb notwendigen Energie oder durch eine drahtlose
Beeinflussung des Schaltzustands, wobei die zum Leuchten notwendige Energie in
dem Leuchtmittel gespeichert ist (zum Beispiel Kondensator, Akku), oder auf
andere Weise, beispielsweise über Kabel oder Leiterbahnen, zur Verfügung
gestellt wird. Dadurch kann zumindest auf einen Teil der Verdrahtung verzichtet
werden, wodurch der Herstellungsprozess einfacher und preiswerter wird und
insbesondere bei flexiblen und/oder dehnbaren Beleuchtungsfläche eine
Kontaktunterbrechung zumindest weniger wahrscheinlich wird. Beispiele für
drahtlose Aktivierungsmöglichkeiten sind zum Beispiel induktive und kapazitive
Kopplung, Licht-, Radio- oder Mikrowellen. Die drahtlose Kopplung bietet zwei
Vorteile: Dort wo die Kopplung über große Entfernungen wirken kann, beispielsweise
Licht, Radio oder Mikrowellen, wird eine Verdrahtung beziehungsweise das
Aufbringen von Leiterbahnen auf die Beleuchtungsfläche oder Trägerfläche
überflüssig. Beschädigungen derselben und Kurzschlüsse sind grundsätzlich nicht
möglich. Zum anderen entfällt die anwendungstechnisch und fertigungstechnisch
problematische Kontaktstelle zwischen Leiter und elektrischem Verbraucher.
Derartige Kontakte müssen üblicherweise form- oder kraftschlüssig oder durch
Löten, Schweißen und dergleichen hergestellt werden. Jeder Kontakt ist eine
potentielle Störungsquelle, schwächt oder beschädigt die Beleuchtungsfläche oder
ist je nach Art der Beleuchtungsfläche nicht herstellbar (zum Beispiel Löten auf
einer PVC-Folie) und kann der Oxidation, dem Eindringen von Flüssigkeiten
beziehungsweise Säuren oder galvanischen Einflüssen unterliegen. Eine drahtlose
Kopplung ist aber auch dort sinnvoll, wo die elektrischen Leiter bis in unmittelbare
Nähe der elektrischen Verbraucher herangeführt werden. Die oben genannten
Kontaktprobleme werden vermieden, wenn der elektrische Verbraucher lediglich in
die Nähe des Leiters gebracht werden muss. Die Energie- beziehungsweise
Signalübertragung kann dabei sehr wirksam über kurze Strecken, beispielsweise
durch induktive oder kapazitive Kopplung geschehen. Zu diesem Zweck können
also leiter- beziehungsweise verbraucherseitig entsprechende Spulen- oder
Kondensatorflächen ausgebildet sein, wobei es unproblematisch ist, wenn
dazwischen die Beleuchtungsfläche, Trägerfläche oder eine andere isolierende
Schicht ist.
Eine besonders einfache Möglichkeit der Aktivierung ist dann gegeben, wenn
beidseitig der als Isolator ausgebildeten Trägerfläche, beispielsweise eine PVC-Folie,
ein insbesondere unsichtbares, leitfähiges Material aufgebracht ist. Wenn
dieses mit unterschiedlicher Spannung beaufschlagt wird, können an beliebiger
Stelle entsprechend eingesetzte elektrische Verbraucher mit Strom versorgt
werden.
Die Speicherung der zum Leuchten notwendigen Energie in den Leuchtmitteln
beispielsweise über Kondensatoren hat den Vorteil, dass zum Beispiel über einen
langen Zeitraum über sehr große Entfernungen oder mit sehr geringer Energie die
Energie transportiert werden kann und für ein vergleichsweise kurzes Aufleuchten/Aufblitzen
des Leuchtmittels genutzt werden kann. Das kurze Aufleuchten oder
Aufblitzen kann entweder über ein weiteres drahtloses Steuerkommando oder
direkt durch das Überschreiten einer bestimmten Spannung am sich aufladenden
Speichermedium erfolgen.
Das Senden der zum drahtlosen Betrieb erforderlichen Energien kann prinzipiell
aus zwei Richtungen erfolgen. Zum Einen können stirnseitig vor beziehungsweise
hinter der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche entsprechende Sender
angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die in der Beleuchtungsfläche
verteilten Leuchtmittel gleichmäßig mit Energie versorgt werden. Außerdem kann
der Sender unabhängig von der Beleuchtungsfläche aufgestellt werden, so dass
diese leicht bleibt und nicht extra an elektrische Energiequellen angeschlossen
werden muss. Nachteilig ist jedoch, dass gegebenenfalls Energie unerwünscht an
die Umgebung abgestrahlt wird. Alternativ kann der Sender natürlich auch
Bestandteil der Beleuchtungsfläche selber sein, beispielsweise in einem Rahmen
zum Halten der Beleuchtungsfläche. Dies hat den Vorteil, dass der Sender
besonders nahe an den Leuchtmitteln liegt, und somit die Abstrahlverluste an die
Umgebung gering sind. Beispielsweise kann ein Dipol-Sender unauffälliger
Bestandteil des Rahmens sein. Er ist dann unsichtbar, wenn entweder transluzente
Flächen vorgesehen sind oder er durch Rahmenelemente verborgen ist, die
vorzugsweise ganz oder teilweise nichtmetallisch, zum Beispiel aus Kunststoff
bestehen.
Die an die Umgebung abgegebene Energie kann gegebenenfalls abgeschirmt
werden, beispielsweise durch feine Drahtgewebe, aufgedampfte oder aufgebrachte
leitfähige Schichten, die vorzugsweise durchsichtig sind. Ein geschlossenes
System erhält man dann, wenn ein Rahmenelement vorgesehen ist, in dem
zwischen zwei durchsichtigen leitfähigen Schichten, zum Beispiel entsprechende
Spannfolien, die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche vorgesehen ist, und zum
Inneren des Rahmens die Dipol-Antenne angeordnet ist.
Wenn die elektrischen Verbrauchern einzeln adressierbar sind, ist es möglich
einzelne Verbraucher oder Gruppen von Verbrauchern gezielt zu aktivieren. Dies
ermöglicht zum Beispiel eine busartige Versorgung aller Verbraucher, wodurch
weniger Leiterbahnen nötig sind. Der Energie- und/oder Signalfluss kann natürlich
auch drahtlos erfolgen. Die Aktivierung kann beispielsweise durch digitale
Übermittlung der Adresse und des Schaltzustandes erfolgen, wie dies zum Beispiel
beim in der Lichtsteuertechnik verbreiteten DALI-Standard bekannt ist. Eine
Adressierbarkeit im Sinne der Erfindung kann auch nicht-digital erfolgen: Zum
Beispiel, wenn den einzelnen Verbrauchern oder Gruppen von elektrischen
Verbrauchern unterschiedliche Frequenzen zugeordnet sind. Im einfachsten Fall
geschieht dies dadurch, dass Leuchtmittel vorgesehen sind, die einen Schwingkreis
mit bestimmten Resonanzfrequenzen aufweisen. Die Ansteuerung der
unterschiedlichen Gruppen geschieht dann durch das Aussenden von Energie mit
den zuvor genannten Frequenzen. Dadurch lässt sich besonders leicht mit
wenigen Bauteilen und ohne die Anwendung von Datentechnik gleichzeitig eine
Information und die Betriebsenergie an die entsprechenden Verbraucher
übertragen. Vorzugsweise werden die Verbraucher derart adressiert, dass
insbesondere Bildelemente oder Schriftzüge jeweils von beiden Seiten der
Trägerfläche seitenrichtig darstellbar sind, wenn beispielweise Verbraucher zu
beiden Seiten der Trägerfläche angeordnet sind.
In einer Ausgestaltung sind Leiter an der Beleuchtungsfläche oder Trägerfläche
vorgesehen, die mit den elektrischen Verbrauchern verbunden sind, um diesen
Betriebsenergie und/oder Signale zukommen zu lassen. Im einfachsten Fall
können dieses mantelisolierte, lackisolierte oder blanke dünne Drähte sein. Je
nach Entfernung des Betrachters von der Beleuchtungsfläche werden diese dabei
aufgrund der Dicke/Farbe etc. gar nicht wahrgenommen und gelten somit auch als
transparente Leiter im Sinn der Erfindung. Im einfachsten Fall werden diese Leiter
auf die Fläche aufgeklebt, beispielsweise als Leiterpaare, busförmig oder als
Matrix. Bei der Matrix sind wegen der zahlreichen Kreuzungspunkte entweder
isolierte Leiter oder zumindest im Bereich der Kreuzungspunkte isolierte Leiter zu
benutzen. Alternativ können die Leiter beidseitig der isolierenden Trägerfläche
oder einer weiteren isolierenden Schicht verteilt sein, so dass ein isolierter Leiter
nicht notwendig ist. Draht- oder kabelartige Leiter können einfach auf die
Trägerfläche, zum Beispiel eine PVC-Folie, aufgeklebt oder mit dieser verschweißt
werden. Die Leiter sind dabei von Ihrem Widerstand so ausgelegt, dass deren
unvermeidbare Heizleistung gering bleibt im Verhältnis zu der den Verbrauchern
zugeführten Leistung. Des Weiteren besteht die Möglichkeit auf die Trägerfläche
die Leiterbahnen aufzudrucken, wobei ein elektrisch leitender Lack verwendet wird.
Wenn die Leiter dabei transparent sind hat das folgende Vorteile: Im Fall einer
transparenten/transluzenten Beleuchtungs- oder Trägerfläche sind die Leiter
praktisch unsichtbar und werden nicht als störend empfunden. Außerdem können
daher unsichtbar, dass heißt ohne die freie Durchsicht zu stören, eine sehr große
Anzahl von Leitern aufgebracht werden, die beispielsweise eine große Vielzahl von
Leuchtmitteln einzeln oder gruppenweise ansteuern können. Insbesondere bei
sogenannten RGB-Steuerungen können beispielsweise vier Leitungen je Diode
erforderlich sein (gemeinsame Masse, rot, grün, blau). Die Transparenz beziehungsweise
Transluzenz der Beleuchtungsfläche wäre nämlich nicht mehr
gegeben, wenn eine sehr große Anzahl von Leuchtmitteln mit Drähten zu
versorgen ist. Transparente Leiter im Sinne der Erfindung bedeutet natürlich nicht,
dass diese perfekt unsichtbar sind. Transparenz ist auch dann noch gegeben,
wenn eine gewisse leichte Verschattung, Verfärbung in jedem Fall oder unter
bestimmten Blickwinkeln/Beleuchtungssituationen sichtbar ist. Wesentlich ist, dass
diese derartig gering ist, dass sie dem Betrachter im Vergleich zur Gesamtwirkung
der Beleuchtungsfläche nicht sofort ins Auge fällt. Im Fall einer transluzenten oder
gar undurchsichtigen Beleuchtungsfläche kann es durchaus sein, dass ein nichtunsichtbarer
Leiter auf der Rückseite der Beleuchtungsfläche dem Betrachter nicht
ins Auge fällt. Um jedoch zum Beispiel eine matrixartige Anordnung der Leiterbahnen,
wie sie zum Beispiel bei Platinen in vergleichbaren Anwendungsfällen üblich
ist, zu schaffen, muss zumindest auf der Vorderseite der erfindungsgemäße
transparente Leiter vorgesehen sein. Dadurch vereinfacht sich das Layout der
Leiterbahnen bei einer großen Anzahl von Leuchtdioden, da die Anschluss- oder
Kreuzungspunkte der Leiterbahnen nicht auf einer gemeinsamen Seite der
Beleuchtungs- oder Trägerfläche liegen müssen. Transparente Leiter, die in einem
besonders preiswerten Verfahren auch aufgedruckt, aufgesprüht oder aufgeklebt
werden können, sind zum Beispiel ein in der C-Achse orientierter Film mit Zinkoxid
und Aluminium als Hauptkomponenten, oder aus Au, SnO3, In2O3, CaO, ZnS und
ITO (Indium-Zinkoxid, wie beispielsweise in DE 36 39 508 A1) offenbart. Diese sind
in der Regel auch flexibel.
Das Aufdrucken oder Aufsprayen unter Verwendung einer Schablone oder auf die
Beleuchtungsfläche aufgebrachter Haftvermittlern oder -vermeidern der Leiter hat
den Vorteil, dass beliebig komplexe Leiterbahnen Layouts beliebig oft ohne
zusätzlichen Aufwand reproduziert werden können. Aufklebbare transparente
Leiter, zum Beispiel von der Rolle, eignen sich besonders zum flexiblen Herstellen
derartiger Leiterbahnen vor Ort und für Flächen mit sehr großen Abmessungen, die
nicht mit vertretbarem Aufwand bedruckt werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiter, insbesondere die
transparenten Leiter, dehnbar sind. Beispiele für solche Leiter sind Grafitfolien oder
Polymerfarben, der Fa Precisia LLC, 731 Fairfield Court, Ann Arbor, USA-MI
48108. Dadurch können auch solche Beleuchtungsfläche erfindungsgemäß mit
elektrischen Verbrauchern versehen werden, die sehr stark dehnbar sind, wie
beispielsweise Folien, Spannfolien, Markisen oder Schirmfolien, zum Beispiel bei
einem Regenschirm, zusätzlich als Blickfang, als Straßenbeleuchtung oder der
Sicherheit des Trägers durch bessere Erkennbarkeit, dienen kann. Bei den beiden
letzteren kämen zwar durchaus auch nichtdehnbare Leiter, zum Beispiel Draht und
dergleichen in Betracht, jedoch ist ein Ausfall der Verbindungen in Folge von
Ermüdungsbruch oder durch Überdehnung bei einem Windstoß sehr wahrscheinlich,
wobei eine Reparatur nahezu unmöglich wäre. Flexible Leiter ermöglichen
den Einsatz auf biegbaren Flächen, die beispielsweise gefaltet oder aufgerollt
werden können, beispielsweise zu Transportzwecken. Auch dünne Drähte, die
rechteck-, wellen- oder sinusförmig auf der elastischen Fläche aufgebracht sind,
können elastisch wirken und bei entsprechender Dünnheit oder Verteilung
beziehungsweise Abstand des Betrachters auch durchsichtig wirken.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Fläche hinter einer
transparenten/transluzenten Fläche, insbesondere einer flexiblen Fläche wie zum
Beispiel eine Folie oder Spannfolie aufgehängt wird. Vorzugsweise ist die
Spannfolie dabei mittels umlaufenden Keder in einem umlaufenden Profil
eingespannt, was den üblichen Kantenbefestigungsmaßnahmen für Spannfolien im
Spanndecken beziehungsweise Spannwändebau entspricht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße
Fläche eine Wand oder Decke bildet, beziehungsweise Bestandteil einer solchen
ist. Wände können beispielsweise im Wesentlichen vertikal stehende Flächen sein,
die einen Raum gegen die Umgebung abgrenzen, zum Beispiel eine Außenwand
oder auch Wände, die im Inneren eines Raumes aufgestellt sind, zum Beispiel als
Raumteiler, Messestände, Display für Werbung oder Projektionen, Lärmschutzwände,
Regale, Theken, Dekoobjekte und dergleichen. Analoges gilt für Decken,
wobei jedoch eine eher horizontale Ausrichtung oberhalb oder unterhalb des
Betrachters vorliegt. Dabei bildet die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche mit
elektrischen Verbrauchern entweder selber die Wand beziehungsweise Decke
oder ist Bestandteil derselben, wie das nachfolgende Beispiel zeigt: Unterhalb
einer fachwerkartigen Glaskuppel können die erfindungsgemäßen Beleuchtungsflächen
mit Leuchtdioden beziehungsweise ein entsprechendes Netz aufgehängt
werden. Dabei können die oben genannten Wirkungen zum Beispiel in Bezug auf
Tageslicht und Dunkelheit genauso gut umgesetzt werden, als wenn die
Glasfläche selber mit den Leuchtmittel versehen würde, jedoch sinkt der Nachrüstbeziehungsweise
Herstellungsaufwand, da keine Glasplatten mit Leuchtmittel
versehen werden müssen und kein Austausch derselben nötig ist. Der Reparaturaufwand
bei Ausfall der Leuchtmittel ist auch wesentlich geringer, da nicht die
ganze Glasscheibe, die zumeist witterungsfest in eine Gesamtkonstruktion
eingebettet ist, ausgetauscht werden muss.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Fläche wärmebeständig (verhindert
schnellere Alterung beziehungsweise höhere Vergilbung oder Trübung durch die
Wärme der Leuchtmittel), selbstreinigend (beispielsweise durch entsprechende
Beschichtungen, zum Beispiel nach dem Lotuseffekt, so dass weniger Reinigungen
beim Einsatz im Außenbereich nötig sind), schwer entflammbar oder sonstigen
Anforderungen der Behörden, Baubehörden entsprechend ausgestaltet ist.
Dadurch erschließen sich neue Anwendungsgebiete der Beleuchtungsfläche
beispielsweise in öffentlichen Bereichen, in Verkehrsmitteln, wie zum Beispiel
Flugzeugen, etc..
Gleiches gilt natürlich beim Nachrüsten einer Glasfassade beziehungsweise
Schaffung einer Fassadenverkleidung auf Basis der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsflächen. Diese kann dann zum Beispiel als Großflächenwerbung
beziehungsweise animierte Fläche oder gar, bei entsprechender Ansteuerung, als
Großbildfernseher dienen. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Fläche mit
Werbung versehen, beispielsweise durch ein ganz oder teilweises Bedrucken der
beleuchteten Fläche, wobei die neuartige Gestaltung der Beleuchtungsfläche für
verstärkte Aufmerksamkeit des Betrachters für die Werbebotschaft sorgt.
Die Unterteilung der Trägerfläche in einen transparenten/transluzenten Träger, der
im Wesentlichen die Stabilität der Trägerfläche ausmacht und einer transparenten/transluzenten
Aufnahmeschicht zum Einbetten der Verbraucher ohne tragende
Funktion in Bezug auf die Trägerfläche selber, erlaubt die Auswahl der für die
entsprechenden Funktionen (Stabilität und Einbettung) optimalen Werkstoffe.
Einbetten umfasst sowohl nur einen seitlichen Halt, dass heißt der Verbraucher
durchstößt teilweise die Aufnahmeschicht, als auch das vollständige Einbetten, bei
dem der Verbraucher gegen die Umgebung geschützt ist. Der Fertigungsaufwand
kann ferner reduziert werden, da der Träger separat und gegebenenfalls
großindustriell hergestellt werden kann, beziehungsweise auf schon vorhandene
Trägermaterialien zurückgegriffen werden kann. Das Auftragen der transparenten
Aufnahmeschicht kann vergleichsweise einfach durch Laminieren, Verkleben,
Aufpinseln, Aufrakeln, Aufsprayen und dergleichen geschehen, insbesondere nach
der Applikation der Verbraucher auf dem Träger. Die Aufnahmeschichten können
ein- oder zweiseitig auf dem Träger sein und auch dem Schutz der Leiter zum
Beispiel gegen Beschädigung, Verkratzen, Korrosion, insbesondere im Bereich der
Anschlussstellen zu den Verbrauchern dienen.
Als transparente Träger kommen insbesondere die Werkstoffe Glas, Plexiglas,
Makrolon, Hart-PVC und Weich-PVC sowie Gießharz in Betracht. Für die
transparente Aufnahmeschicht können beispielsweise Lacke, dehnbare Lacke oder
Polymerfarben, Gummi und vergleichbare elastische flexible Aufnahmeschichten,
oder dünne Aufnahmeschichten aus Weich-PVC verwendet werden. Die
Aufnahmeschicht kann natürlich auch stromleitend, also als Leiter im Sinn der
Erfindung, ausgestaltet sein und beispielsweise vollflächig eine gemeinsame
Masse bilden.
Wenn die Verbraucher entsprechend klein sind und drahtlos betrieben werden
können (zum Beispiel SMD-LED-Chip mit Dipolantenne), ist es dabei bevorzugt,
zunächst das für die Herstellung der transparenten Aufnahmeschicht bestimmte
Material mit den Reflektionsmitteln homogen zu vermischen. Erst danach erfolgt
das Auftragen der Aufnahmeschicht auf die Träger, wobei ohne zusätzlichen
Arbeitsschritt sicher gestellt ist, dass die Miniatur-Verbraucher gleichmäßig und mit
unterschiedlicher Orientierung in der Aufnahmeschicht eingebettet werden. Ein
Einrieseln der elektrischen Verbraucher in die noch nicht erhärtete aufgetragene
Aufnahmeschicht ist ebenfalls möglich, insbesondere zum Erzielen einer
annähernd einheitlichen Orientierung.
Wenn die Aufnahmeschicht zwischen zwei Trägern eingebettet ist, ist die
Aufnahmeschicht weniger empfindlich gegen Feuchtigkeit, Umwelteinflüsse,
Verkratzen, Alterung, Verhärtung, etc..
Wenn die Beleuchtungsfläche UV-beständig ist, kann sie im Außenbereich
eingesetzt werden und altert weniger schnell. Dabei kommt es lediglich darauf an,
dass die Teile der Beleuchtungsfläche, die tatsächlich mit UV-Licht in Berührungen
kommen, entsprechend ausgelegt sind.
Weitere besondere optische beziehungsweise akustische Effekte sind erzielbar,
wenn Stromleiter in der Fläche vorgesehen sind, die elektrische Verbraucher,
insbesondere LEDs, SMD-LEDs oder Schallquellen ansteuern. Leiter sind
beispielsweise Drähte oder aufgedampfte, aufgedruckte stromleitende Schichten.
Wenn die transparente Beleuchtungsfläche flexibel ist, sind die Leiter ebenfalls
flexibel vorzusehen. Das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren für die
erfindungsgemäßen Beleuchtungsflächen bietet dabei den Vorteil, dass die
elektrischen Leiter insbesondere beidseitig des transparenten Trägers in die
transparente Aufnahmeschicht eingebettet beziehungsweise zwischen diese
gebracht werden können. Der Träger beziehungsweise die transparente
Aufnahmeschicht dienen dabei als Befestigungsmittel für den Leiter und als
Isolator für diese, so dass preiswerte, isolationslose Drähte verwendet werden
können.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leiter matrixartig
angeordnet. Dies bedeutet, dass die Leiter sich kreuzen, ohne sich elektrisch zu
berühren. Eine Konnektierung der Leiter erfolgt zum Beispiel vielmehr durch
entsprechende Verbraucher, die die beiden voneinander isoliert angeordneten
Leiter elektrisch miteinander verbinden. Leiter können benutzt werden zum
Betreiben der Verbraucher und zum Übermitteln von Daten, wie beispielsweise bei
einem Bussystem. Dadurch ist es möglich mit weniger Leitern eine Vielzahl von
Verbrauchern einzeln oder gruppenweise anzusteuern.
Die flexible, Licht abstrahlende erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche eignet sich
besonders für Markisen- oder Markisenwagen, da durch die Beleuchtungsmittel
besondere optische Effekte erzielbar sind, die bislang in diesen Zusammenhang
noch nicht bekannt sind. Ein Überdachungssystem mit einer Vielzahl von
Markisenwagen ist beschrieben in EP 0 567 030 und beschreibt eine ausfahrbare
Abdeckung mit mehreren parallelen Rollos bei der mindestens ein Rollo in
Führungsschienen verschiebbar gelagert ist und bei der der Markisenbehang
mindestens eines Rollos mit seinem freien Ende am benachbarten Rollo von
dessen Wickelwelle entkoppelt angebrachten Halterorganen befestigt ist. Bei
derartigen Überdachungseinrichtungen können ferner Zwischenzonen vorgesehen
sein, die nicht mittels Markisen überdacht werden, sondern eine permanente
Überdachung, beispielsweise in Form eines Glasdachs, einer Glaskuppel und
dergleichen aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass
diese permanente Überdachung anstelle Glas die erfindungsgemäße transparente
Beleuchtungsfläche aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße
Beleuchtungsfläche frei aufstellbar beziehungsweise aufhängbar ist. Aufstellbar
bedeutet, dass die Beleuchtungsfläche derart ausgebildet ist, dass der Benutzer
ohne Montageaufwand die Position verändern kann, wobei die Beleuchtungsfläche
derart ausgebildet ist, dass sie an beliebiger Stelle hingestellt werden kann ohne
Gefahr zu laufen, umzufallen. Der Schwerpunkt muss also nach den entsprechenden
bekannten Regeln der Physik in geeigneter Relation zur Grundfläche stehen.
Aufhängbar ist die Beleuchtungsfläche dann, wenn sie an einer, mehreren oder
allen Kanten oder Ecken befestigt werden kann, beispielsweise als Raumteiler
oder Blende vor einem Fenster. Beispiel für eine leichte Befestigbarkeit im Sinne
der Erfindung liegt vor bei Saugnäpfen auf glatten Flächen, Klettverschlüssen bei
entsprechenden Untergrund beziehungsweise auf dem Untergrund aufgeklebten
Gegenklettbändern, also bei jeglichen Befestigungsmitteln, die für eine zeitweilige
Befestigung geeignet sind. Alle diese Ausgestaltungen dienen der Flexibilität der
Beleuchtungsfläche und verringern den Nachrüstaufwand, da sie beispielsweise
ohne besondere Montagefertigkeiten von jedermann aufgehängt werden können.
Bei einem weiteren Beispiel sind Haltemittel, zum Beispiel verspannbare Stangen
zwischen den Wänden zum Beispiel bei einer Fensteröffnung, vorgesehen, die in
die obere und untere, sich über die Breite der Fläche erstreckende Führungsösen
eingeführt sind und somit die Beleuchtungsfläche aufspannen. Die Stangen
können dabei, zum Beispiel durch Verdrehen, und die Beleuchtungsfläche zum
Beispiel durch Ablängen, in ihrer Breite verändert werden und somit an unterschiedliche
Anforderungen angepasst werden. Um 90° versetzt können die
Haltemittel natürlich auch zwischen Boden und Decke eingebaut werden und damit
mit besonders geringem Aufwand die Beleuchtungsfläche als Trennwand tragen.
Ähnlich lassen sich beliebige 3D-Objekte schaffen, wobei die bahnartige Fläche
um irgendwie ausgerichtete Kanten, beispielsweise die Haltemittel, Stangen, etc.,
umgelenkt wird beziehungsweise an diesen gehalten wird.
Eine extrem hohe Flexibilität erhält man, wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche
ablängbar ist. Das bedeutet, dass die Beleuchtungsfläche durch zum
Beispiel Schneiden, Sägen in ihrer Breite oder Höhe, sogar gegebenenfalls
sonstigen Form, verändert werden kann, ohne dass die elektrische Betriebsfähigkeit
beeinträchtigt wird. Dies ist bei drahtloser Ansteuerung der Leuchtmittel in
jedem Fall gegeben. Bei in der Fläche verlegten Leitern wird dieses Ziel beispielsweise
dann erreicht, wenn die Leiter matrixartig angeordnet sind. Bei vertikal,
horizontal oder diagonal verlaufenden Schnitten ist dabei kein Schnitt denkbar, bei
dem die verbleibende Teilfläche nicht mehr vollständig leuchten kann. Die Leiter
können natürlich auch paarweise nebeneinander in gleicher Richtung verlegt sein.
Ein Abschneiden einer Kante führt dann weder bei horizontalen noch vertikalen
Schnitt zur Betriebsunfähigkeit des verbleibenden Teils.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Beleuchtungsfläche als Jalousie ausgebildet.
Dabei können die, die Lamellen in vertikaler Richtung miteinander verbindenden
Führungsseile oder die durch die Lamellen geführten Zugseile als Stromleiter
ausgebildet sein, so dass sich die Jalousie zunächst nicht von handelsüblichen
unterscheidet. Leuchtmittel können dann an beliebigen Stellen, beispielsweise in
oder auf den Lamellen angeordnet sein und so für eine Beleuchtung des Raumes
oder eine Ausleuchtung der Lamellen selber sorgen. Darüber hinaus ist es
vorteilhaft, wenn Mittel zum An- beziehungsweise Ausschalten der Leuchtmittelvorgesehen
sind. Dies kann beispielsweise durch einen separaten Schalter, der
die Seile stromlos schaltet, geschehen. Die Zugfäden können natürlich auch so
durch die Lamellen geführt sein, dass erst beim Verkanten der Lamellen gegen die
Zugfäden ein Kontakt, beispielsweise durch die Klemmwirkung hergestellt wird.
Durch entsprechende Auslegung oder Isolierung der Löcher für die Zugseile in den
Lamellen kann verhindert werden, dass unbeabsichtigt, dass heißt im hochgezogenen
beziehungsweise nicht verkanteten Zustand, ein Stromschluss hergestellt
wird.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung werden insbesondere bei matrixartiger
Anordnung der Leiter verschiedene Möglichkeiten zu einzelner oder gruppenweisen
Ansteuerung der Leuchtmittel erläutert, wobei zum besseren Verständnis auf
Fig. 4 Bezug genommen wird. Zwischen den Zeilen Z1 - Z4 und den Spalten S1 -
S4 sind jeweils Leuchtdioden L1 - L4 mit den Leitern verbunden, sodass sie bei
Anlegen von Strom an die entsprechende Zeile und Spalte aufleuchten. Selbstverständlich
sind Zeilen und Spalten austauschbar ohne die Lehre der Erfindung zu
verlassen.
In einer ersten Variante werden die zeilen- und spaltenartig angeordneten
Leuchtmittel ähnlich wie beim Fernseherbildaufbau spaltenweise beziehungsweise
zeilenweise aktiviert. Dass heißt zunächst wird die erste Zeile Z1 mit der
Stromquelle verbunden und währenddessen nacheinander oder gleichzeitig
gegebenenfalls die entsprechenden Spalten S1 - S4, in denen Leuchtmittel L4,
sofern sie der ersten Zeile angehören, aufleuchten sollen. Danach wird die zweite
Zeile Z2 mit der Stromquelle verbunden und die spaltenweise Ansteuerung
wiederholt sich. Bei entsprechender Geschwindigkeit der Ansteuerung ergibt sich
eine hohe Frequenz für jedes einzelne Leuchtmittel L1 - L4, so dass in Folge der
Trägheit des menschlichen Auges der Eindruck dauerhaft beleuchteter Punkte L1 -
L4 entsteht. Neben besonderen Beleuchtungseffekten sind auch Bildschirme derart
realisierbar. Wegen der im Vergleich zu den Fluoreszenzfilm eines Fernseherbildschirms
geringen Nachleuchtezeit von Leuchtdioden ist ein vom Auge als
angenehm empfundenes Bild mit dem oben genannten Verfahren jedoch unter
Umständen dann nicht zufriedenstellend herstellbar, wenn 640 Spalten und 320
Zeilen vorgesehen sind. Daher wird in einer zweiten Variante vorgeschlagen, dass
die Leuchtmittel derart sind, dass sie eine Vielzahl von Zuständen auf ein
entsprechendes Signal hin einnehmen können. Ein Zustand ist durch seine
Helligkeit und/oder Farbe gekennzeichnet. Dazu folgendes Beispiel: Das
Leuchtmittel umfasst eine LED und eine Ansteuerung, beispielsweise einen
integrierten Schaltkreis. Der Schaltkreis kann auch in der LED integriert sein, wie
dies beispielsweise von selbstblinkenden LED's bekannt ist. Alle Zeilen und
Spalten der Matrix werden zunächst permanent mit 3-Volt versorgt, wobei die
Zeilen negativ und die Spalten positive Spannung aufweisen. Die Schaltung der
Leuchtmittel ist nun derart, dass die permanent anliegende Spannung von 3-Volt
ausreichend ist, um die Leuchtdioden maximal leuchten zu lassen. Der integrierte
Schaltkreis umfasst dabei eine Speicherschaltung, die in der Lage ist, bei
Abwesenheit eines Signals den zuletzt geschalteten Zustand beizubehalten. Wenn
an dem integrierten Schaltkreis 5 Volt anliegen, ändert beispielsweise ein Flipflop
seinen Zustand und die Lampe geht aus beziehungsweise an. Dadurch kann
zeilen- und spaltenweise nacheinander, aber gezielt, jede einzelne Beleuchtung
an- beziehungsweise ausgeschaltet werden, indem kurzzeitig eine erhöhte
Spannung von 5-Volt angelegt wird. Um zu vermeiden, dass gleichzeitig mehrere
Leuchtmittel einer Zeile oder Spalte unbeabsichtigt ihren Zustand wechseln, wird
vorgeschlagen, dass bei der entsprechenden Zeile die negative Spannung größer
und gleichzeitig bei der zugeordneten Spalte die positive Spannung vergrößert
wird. Im oben genannten Beispiel liege dann an der Zeile -1 Volt und an der Spalte
+4 Volt an, so dass die integrierte Schaltung mit 5 Volt kurzzeitig beaufschlagt
wird. An allen anderen Leuchtmitteln der gleichen Spalte beziehungsweise Zeile
liegen somit lediglich 4 Volt an, was keine Veränderung des Schaltzustands
verursacht. Durch sukzessives Abarbeiten der Zeilen und Spalten kann also gezielt
der Zustand jedes einzelnen Leuchtmittels beeinflusst werden, wobei der Zustand
auch nach Wegfall der Steuer- beziehungsweise der Signalspannung beibehalten
wird. Dadurch ergibt sich ein flimmerfreies Bild. Es können auch hier alle
Leuchtmittel einer Zeile gleichzeitig angesprochen werden.
Wenngleich das obige Beispiel lediglich von einer An-/Ausschaltung ausgeht, so
sind dennoch "Graustufen beziehungsweise Farben" möglich. Beispielsweise
könnte die integrierte Schaltung spannungsabhängig die Lampe unterschiedlich
hell steuern und die zuletzt angesteuerte Helligkeit beibehalten. Um Fehlschaltungen
zu verhindern, ist es dabei jedoch zu beachten, dass der niedrigste und
höchste Wert der Spannungserhöhung der Spalten kleiner sind als der höchste
Wert der Spannungserniedrigung in den Zeilen.
Beispiel: Das Leuchtmittel ist dimmbar proportional zu Spannungserhöhungen von
2.1 - 3.1 Volt. Die Spannungserniedrigung in der Zeile beträgt 1.1 Volt und die
Spannungserhöhung in den Spalten beträgt daher 1-2 Volt. Spannungserhöhung
und Spannungserniedrigung alleine vermögen also unter keinen Umständen die
Leuchtmittel einer erhöhten Spannung von mehr als 2 Volt auszusetzen. Ein
unbeabsichtigtes Schalten wird so verhindert.
Noch betriebssicherer ist natürlich folgende Auslegung: Das Leuchtmittel ist
dimmbar proportional zu Spannungserhöhungen von 11-15 Volt. Die Spannungserniedrigung
in der Zeile beträgt 9 Volt und die Spannungserhöhung in den Spalten
beträgt daher 2-7 Volt. Spannungserhöhung und Spannungserniedrigung alleine
vermögen also unter keinen Umständen die Leuchtmittel einer erhöhten Spannung
von mehr als 9 Volt auszusetzen. Ein unbeabsichtigtes Schalten wird so
verhindert.
Bei den beiden zuvor genannten Verfahren, nämlich dem Ansteuern vom normalen
Leuchtdioden beziehungsweise Leuchtdioden mit Speicherschaltung ist folgende
Ausgestaltungen zur Beschleunigung des Prozesses möglich: Es werden nur die
Zeilen beziehungsweise Spalten mit Spannung beziehungsweise Steuerspannungen
beaufschlagt, in denen sich Leuchtmittel befinden, die aufleuchten beziehungsweise
in ihrer Helligkeit beeinflusst werden sollen. Im Beispiel aus Fig. 4
kann man also die 4. Zeile Z4 und die 2. Spalte S2 auslassen, so dass in diesem
Beispiel ein um 25% schnellerer Bildaufbau erfolgen kann. Alternativ oder
zusätzlich ist es auch möglich, alle Spalten einer Zeile gleichmäßig zu steuern,
also in Ausführungsbeispiel in Fig. 4 beim Ansteuern der Zeile Z2 können die
Leuchtmittel L1 und L2 durch gleichzeitiges Beaufschlagen der Spalten S1 und S3
zum Aufblitzen beziehungsweise zur Ansteuerung gebracht werden.
Es handelt sich hierbei um ein Datenkompressionsverfahren, bei dem nur die
Veränderungen des Bildschirminhaltes verarbeitet werden. Ein solches Verfahren
ist grundsätzlich im Softwarebereich bekannt. Jedoch wird im Stand der Technik
komprimiert, bevor das Video- oder Bildschirmsignal erzeugt wird. Die Ansteuerung
des Bildschirms selber ist unkomprimiert. Beim Bildschirm selber werden
nämlich im Stand der Technik immer alle Zeilen und Spalten - ungeachtet einer
Veränderung oder nicht - angesteuert. Neu ist hier, dass eine Datenkomprimierung
im Bildschirm selber stattfindet, wobei die einzelnen Bildpunkte selber ihren
Zustand bis zu einer Veränderung beibehalten. Beansprucht wird hier auch Schutz
für das hier beschrieben Verfahren zur Ansteuerung eines Bildschirms, den Aufbau
eines Bildschirms und den Aufbau eines Pixels beziehungsweise einer Gruppe von
Pixeln, also zum Beispiel ein Leuchtmittel, welches auf ein Signal hin, zum Beispiel
die oben beschriebene Spannungserhöhung und dergleichen, eine bestimmte
Helligkeit und/oder Farbe annimmt und diese nach Wegfall des Signals aufrechterhält.
Beansprucht wird ferner eine Leuchtdiode, die in einem kompakten Gehäuse eine
Schaltung, zum Beispiel IC, zur Durchführung der obigen Verfahren aufweist. Eine
ähnliche Schaltung ist bekannt von den bereits erwähnten Blink-LEDs. Die oben
beschrieben organischen Halbleiter eignen sich hierbei besonders zum einfachen
Aufbau der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche, da zum Beispiel sowohl
Leuchtmittel, als auch Steuerung, Schaltungen zur Durchführung der Bildsteuerverfahren,
wie zum Beispiel Flip-Flop, besonders einfach auf die Beleuchtungsfläche
mittels der in diesem Bereich gängigen Verfahren aufgebracht werden können.
Dies gilt umso mehr, da diese Technologie teilweise transparent/transluzent ist.
Unabhängig von der Funktion der Fläche als Monitor oder Anzeigetafel, bietet sich
grundsätzlich die Möglichkeiten an die LED's im Dauerbetrieb zu betreiben,
wodurch sehr hohe Ströme verursacht werden oder die LED's mit sehr hoher
Geschwindigkeit nacheinander sehr hell anzusteuern, wobei die Frequenz jeder
einzelnen LED derartig hoch sein muss, das für das menschliche Auge ein
Eindruck einer dauerhaften Beleuchtung entsteht.
Schließlich können die Spalten S1 bis S4 pro Lichtpunkt L1-L4 auch mehrfach
vorgesehen sein, beispielsweise um die einzelnen Farben einer RGB Leuchtdiode
einzeln ansteuern zu können. Das zuvor gesagte in Bezug auf Ansteuerung eines
Leuchtpunktes mit oder ohne integrierter Schaltung beziehungsweise Speicherung
eines Zustandes, gilt analog vollumfänglich auch für farbige Leuchtmittel,
beispielsweise solche, die in einem Gehäuse ein rotes, grünes und blaues
Leuchtmittel aufweisen. Zur Beschleunigung des Bildaufbaus kann außerdem
vorgesehen sein, dass der Bildschirm in eine Vielzahl von identischen, einzeln
anzusteuernden Teilflächen unterteilt ist. Dadurch sind beliebig große Lichtwände
durch Standardbauteile aufbaubar, wobei je nach Ansteuerung ein Bildpixel aus
einem oder einer Vielzahl von Leuchtmitteln aufgebaut sein kann.
Folgendes Beispiel zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung:
Ein Videosignal, beispielsweise VGA-Signal wird busartig einer Vielzahl von
Steuermodulen zugeleitet. Jedes dieser Steuermodule, welches eine bestimmte
Teilfläche des gesamten Bildes repräsentiert, vermag erfindungsgemäß die
Leuchtmittel einer Teilfläche anzusteuern. Aus dem Grundvideosignal, welches
zum Beispiel ein 640 x 320 Pixel großes Bild repräsentiert, verarbeitet jedes
Steuermodul nur einen Teilausschnitt, beispielsweise die Zeilen 1 - 50 und Spalten
1 - 50. Das benachbarte Steuermodul bearbeitet die Spalten 51 - 100 in den Zeilen
1 - 50, etc.. Jedes einzelne Modul ist also mit einer Steuerung versehen, die aus
einem Gesamtbild lediglich einen Bildausschnitt verarbeitet. Da die Bildwiderholrate
wegen der Vielzahl anzusteuernder Leuchtmittel unter Umständen gering sein
kann beziehungsweise beim Kompressionsverfahren von den Bildveränderungen
abhängt, eignet sich die Erfindung besonders für Displays mit stehenden Bildern
oder zeitlich/räumlich mäßig bewegten Bildern.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche kann auch in den freien Flächen eines
Fachwerks angebracht sein. Insbesondere bei Ausgestaltung als Folie sind
dadurch - bei Verwendung entsprechender Fachwerkprofile - sehr große, leichte
und stabile Strukturen aufbaubar, zum Beispiel Kuben, Kuppeln, Kugeln, etc.
Fachwerke haben den Vorteil, dass beispielsweise bei Verwendung von Standardstreben
- die daraus geschaffenen Objekte sehr verwandlungsfähig sind und
außerdem eine leichte Aufbaubarkeit und Transportierbarkeit gegeben ist.
Derartige Objekte können im Freien oder Innenräumen, beispielsweise bei Messen
aufgebaut sein. Ein faltbares Fachwerk hat den Vorteil, dass - gegebenenfalls nach
dem Entfernen der die freien Zwischenräume des Fachwerks ausfüllenden Flächen
- die Struktur sehr schnell zusammenlegbar beziehungsweise aufbaubar ist,
nämlich ohne dass nach einem Bauplan eine Vielzahl von Elementen zusammengefügt
werden müssen. Derartige Fachwerke sind auch als Gitter-Träger-Systeme
bekannt.
Wenn vor und/oder hinter der erfindungsgemäßen Beleuchtungsflächen weitere
transparente oder reflektierende Folien vorgesehen sind, ergeben sich durch
Mehrfachspiegelungen weiter optische Effekte. Eine vor den Leuchtmittel liegende
transparente Folie kann außerdem im Bereich der Lichtabstrahlung des Leuchtmittels
bedruckt sein um somit einerseits die Mehrfachreflektion zu fördern und
andererseits als leuchtende Fläche in Richtung des Betrachters diffuses Licht
abzustrahlen.
Aus erfindungsgemäßen Beleuchtungsflächen aufgebaute beziehungsweise diese
aufweisende Wände beziehungsweise Decken sind außerdem als schallschluckende,
mobile, flexible, leicht transportierbare Elemente einsetzbar, die die
Akustik eines Raumes deutlich verbessern. Beispielsweise im Messebereich
können dadurch ruhige Bereiche für Kundengespräche oder Präsentationen
geschaffen werden. Akustisch vorteilhafte Eigenschaften werden beispielsweise
dadurch erzielt, dass die erfindungsgemäßen Flächen beziehungsweise vor diesen
angeordnete weitere Flächen geschlitzt, genoppt, gelocht oder mit anderen
unregelmäßigen Strukturen versehen sind, die Schall absorbieren oder streuen
können. Dabei ist natürlich darauf zu achten, dass die Betriebsfähigkeit der
Leuchtmittel nicht durch diese Schlitze, Noppen, Löcher, etc. beeinträchtigt
werden, also diese derart angeordnet sind, das keine Leiterbahnen unterbrochen
werden. Auch sollten diese Unterbrechungen dabei nicht die Ästhetik beeinträchtigen,
beispielsweise durch eine übermäßige Anzahl von Kanten, die das Licht
brechen. Dadurch werden ästhetisch anspruchsvolle Teilschutzwände geschaffen,
die vom Betrachter als solche nicht erkannt werden. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße
Beleuchtungsfläche Bestandteil beliebiger zumindest einseitig
transparenter oder transluzenter Kammersysteme sein, bei denen die lärmverursachenden
Luftschwingungen verbraucht, dass heißt in Wärme umgesetzt, werden,
wie zum Beispiel beim Schalldämpfer. Die erfindungsgemäßen Flächen können
ähnlich einem Computer-Rack derart ausgestaltet sein, dass sie standardisierte
Module bilden, die in die Regale, Fachwerke und dergleichen einschiebbar sind,
wobei insbesondere diese hard- oder softwaremäßig adressierbar sein können
und/oder ein elektrischer Kontakt beim Einschieben automatisch bewirkt werden
kann, während eine mechanische Verbindung erfolgt. Durch identische Module
beziehungsweise eine beschränkte Anzahl unterschiedlicher Module, beispielsweise
in unterschiedlichen Rastermaßen oder Formen, können flexibel unterschiedlichste
Gestaltungen geschaffen werden.
Die Verbindung zwischen Leiter und Leuchtmittel kann auch durch einfaches
"Durchstoßen" und gegebenenfalls Verhaken erfolgen, wenn der Kontaktdraht des
Leuchtmittels derart ausgebildet ist, dass er die Leiter durchstoßen kann, wie zum
Beispiel bei Leitern aus feiner Kupferlitze und einem spitzen Kontaktdraht, der
eventuell mit widerhakenartigen Aufrauhungen und dergleichen versehen ist.
Die Fläche kann auch ein Fenster, insbesondere bei einem Verkehrsmittel,
beispielsweise Flugzeug sein. Dadurch gelingt der möglicherweise bei Langstreckenflügen
gewünschte Eindruck, dass durch die gewohnte Öffnung (Fenster)
Tageslicht in das Innere fällt.
Im Bereich der Dekoration, insbesondere Fensterdekoration (Weihnachtsstern,
Lichterkette, etc.), können die üblichen mechanischen Konstruktionen (Fachwerk
und Lampen) durch die mechanisch einfachere und preiswerter massenhaft
herstellbare erfindungsgemäße Folie ersetzt werden.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche als Monitor ergeben
sich die Vorteile im Vergleich zu bekannten TVs, insbesondere Großflächen-TVs,
da wegen der Transparenz/Transluzenz bei Nichtnutzung das Gerät als weniger
störend oder gar als Designobjekt / Kunst empfunden wird und außerdem leichter
ist.
Wenn die Beleuchtungsfläche oder das Modul wasser- oder wetterfest ausgebildet
ist, ergeben sich neuartige Anwendungsbereiche im Außenbereich beziehungsweise
Unterwasserbereich in Pools, Brunnen, etc. Dies kann u. A. durch die bereits
beschriebene Kapselung der Kontakte und Leuchtmittel durch den mehrschichtigen
Aufbau erfolgen.
Beidseitig oder in alle Richtungen abstrahlende Leuchtmittel können unter
Umständen die Herstellung erleichtern, da nicht auf die Orientierung der
Leuchtmittel geachtet werden muss. Auch sind die Beleuchtungsflächen
vielseitiger einsetzbar, da sie zum Beispiel in zwei Bereiche gleichzeitig abstrahlen
können.
Mehrere einzelne Beleuchtungsflächen, egal ob als Modul, Dekoobbjekt,
Fensterdeko und dergleichen können weiterhin miteinander verbunden sein, um
synchronisiert angesteuert zu werden. Somit können zum Beispiel bei einer
Fassade mittels der Fenster Laufschriften, Muster oder dergleichen und insbesondere
Großbildprojekte erzeugt werden.
Es können ferner Reflektionsmittel in der Beleuchtungsfläche oder Trägerfläche
vorgesehen sein. Diese haben im Sinne der Erfindung die Aufgabe zu streuen,
reflektieren oder zu spiegeln. Darunter fallen beispielsweise Spiegel, Glimmerplättchen,
Hologramme, Druckflächen, diffuse Partikel oder glänzende Partikel. Es
versteht sich, dass die Verteilung der Reflektionsmittel in der Beleuchtungsfläche
je nach Einsatzgebiet und gewünschten Effekten sehr variabel ist. Es kommt
jedoch insbesondere darauf an, dass einerseits bei Tageslicht der Eindruck des
freien Durchblicks durch die transparente Beleuchtungsfläche gewährleistet ist.
Unterstützend kann dabei auch vorgesehen sein, dass die Reflektionsmittel das
Umgebungslicht durchlassen beziehungsweise sich deren Farbe anpassen, wie
dies beispielsweise bei holographischen Folien der Fall ist. Für die Nacht sind die -
insbesondere von innen - angestrahlten Partikel in so ausreichender Zahl
vorzusehen, dass eine für den Betrachter leuchtende oder zumindest glitzernde
Beleuchtungsfläche entsteht und/oder durch Streuung, Spiegelung oder Reflektion
eine Ausleuchtung des überdachten oder umrandeten Bereiches erzielt werden
kann. Der efindungsgemäß gewünschte Effekt kann von dem Eindruck eines
Sternenhimmels mit vereinzelten leuchtenden Punkten bis zu einer großen,
scheinbar aus sich heraus leuchtenden Fläche reichen. Bevorzugt sind die
Reflektionsmittel derart, dass sie bei der Durchleuchtung im wesentlichen den
Farbton des entsprechenden Lichts annehmen, wie zum Beispiel holographische
Partikel. Die Reflektionsmittel können auch besonders einfach auf- oder eingedruckt
sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sollen die Reflektionsmittel so wirken, dass sie
Licht aus einer einheitlichen Richtung (parallele Lichtstrahlen oder punktförmige
Lichtquelle) in verschiedene Richtungen abstrahlen können. Der Gedanke ist dabei
der, dass der Eindruck einer spiegelnden einheitlichen Beleuchtungsfläche
vermieden werden soll und die hellen Lichtpunkte, die von den Reflektionsmitteln
gebildet werden, auch dann gleichmäßig über die Beleuchtungsfläche verteilt
wirken, wenn sie lediglich aus einer Richtung, beispielsweise durch einen Spot,
angestrahlt werden. Eine Abstrahlung des Lichts kann dabei sowohl durch
Streuung, Spiegelung oder Reflektion geschehen. Streuende Reflektionsmittel
müssen in der Regel nicht unterschiedlich ausgerichtet werden, da die Streuung
alleine schon für eine gleichmäßige, dass heißt ungerichtete Lichtverteilung sorgt.
Spiegelnde Flächen dagegen reflektieren nach den Gesetzen der geometrischen
Optik und müssen daher in unterschiedlicher Orientierung in der transparenten
Beleuchtungsfläche vorgesehen sein. Streuende Flächen sind zum Beispiel
Papier, Mattglas, Drucke; spiegelnde Flächen sind beispielsweise polierte oder
glatte Flächen, Spiegel; reflektierende Flächen sind beispielsweise Katzenaugen
und entsprechenden Reflektionsfolien mit mikroskopisch kleinen Partikeln. Die
Reflektionsmittel können auch besonders einfach auf- oder eingedruckt sein.
Bevorzugt sind Hologramme, insbesondere die besonders preiswerten und dünnen
Folien- beziehungsweise Prägehologramme. Diese verfügen bei geringer Masse
über sehr gut vorher definierbare Streu-, Reflektions-, Spiegel- und Beugungseigenschaften.
Daher können als Reflektionsmittel eine Vielzahl unterschiedlicher
Hologramme beziehungsweise in einer Ebene angeordnete aber in der Ebene
zueinander verdrehte gleichartige Hologramme angeordnet sein, die jedoch das
aus einer einheitlichen Richtung strahlende Licht in unterschiedliche Richtungen
abstrahlen können. Diese Ausgestaltung erleichtert die Herstellung einer
erfindungsgemäßen transparenten Beleuchtungsfläche, da die Reflektionsmittel
nicht mit unterschiedlicher Neigung, dass heißt Ausrichtung an beziehungsweise in
der transparenten Beleuchtungsfläche befestigt werden müssen. Das schräge
Einbetten erfordert nämlich einen höheren Fertigungsaufwand. Das Abstrahlen in
unterschiedliche Richtungen ist vielmehr eine Eigenschaft der Hologramme.
Beim Einsatz einer transparenten Aufnahmeschicht zum Einbetten der Reflektionsmitteln
ohne tragende Funktion ist dabei bevorzugt, zunächst das für die
Herstellung der transparenten Aufnahmeschicht bestimmte Material mit den
Reflektionsmitteln homogen zu vermischen. Erst danach erfolgt das Auftragen der
transparenten Aufnahmeschicht auf den Träger, wobei ohne zusätzlichen
Arbeitsschritt sicher gestellt ist, dass die Reflektionsmittel gleichmäßig und mit
unterschiedlicher Orientierung in der transparenten Aufnahmeschicht eingebettet
werden. Ein Einrieseln der Partikel in die noch nicht erhärtete aufgetragenen
Aufnahmeschicht ist ebenfalls möglich, insbesondere zum Erzielen einer
annähernd einheitlichen Orientierung. Wenn die Partikel nicht mit einer Aufnahmeschicht
überzogen sind, ist eine bessere Reflexion und schönere Farb- und
Beugungseffekte und dergleichen möglich.
Wenn die transparente Aufnahmeschicht mit den Reflektionsmitteln beidseitig des
transparenten Trägers aufgetragen wird, kann eine höhere Leuchtdichte erzielt
werden. Außerdem sind weitere optische Effekte erzielbar, wenn die durch den
transparenten Träger hindurch betrachteten Reflektionsmitteln eine andere
optische Wirkung haben, als die vor dem transparenten Träger angeordneten
Reflektionsmitteln. Ein solcher Effekt kann beispielsweise erzielt werden, wenn der
transparente Träger farbig gestaltet ist oder sonst wie lichtverändernd wirkt. Die
Beleuchtungsfläche auch derart diffus oder derart mit den Reflektionsmitteln
versehen ist, dass sie die Funktion einer Mattscheibe, beispielsweise zur Auf- oder
Rückprojektion von statischen, wechselnden oder bewegten Bildern, erfüllt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen. Ebenso können die vorstehend genannten und noch weiter
ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen
Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsbeispiele
sind nicht abschließend zu verstehen und haben beispielhaften Charakter.
Fig. 1 eine Fläche in einer ersten Ausgestaltung, Fig. 2 die Fläche aus Fig. 1 im Schnitt in der Seitenansicht und Fig. 3 eine Fläche in einer zweiten Ausgestaltung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche 1, eingehängt in ein
Rahmensystem 40. Das Rahmensystem 40 ist fachwerkähnlich aufgebaut und
kann in einigen oder allen freien Flächen mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche
1 ausgerüstet sein. Die Beleuchtungsfläche 1, hier eine transparente
Folie aus PVC als Trägerfläche 2, die in diesem Anwendungsfall auch steif sein
kann, ist an ihren vier Eckpunkten über Verbindungsmittel 41, beispielsweise einen
dünnen Draht oder eine Feder im Rahmen 40 gehalten und bildet gleichzeitig die
Trägerfläche für die Leuchtmittel. Zur Bildung einer Drahtmatrix sind dünne
unisolierte Drähte auf die Trägerfläche 2 aufgeklebt. Die horizontalen Drähte 20
sind auf der Vorderseite der Trägerfläche 2 aufgeklebt und werden seitlich in den
Rahmen 40 und von dort verborgen zu einem nicht dargestellten Stromanschluss
geführt. Analoges gilt für die vertikal verlaufenden Drähte 21, die jedoch auf der
Rückseite der Trägerfläche 2 vorgesehen sind und somit gegen die horizontalen
Drähte 20 isoliert sind. Die Leuchtmittel, zum Beispiel handelsübliche Weißlicht-Leuchtdioden
22 sind an den Kreuzungspunkten zwischen den Leitern 20 und 21
mit diesen elektrisch verbunden. Wenn eine PVC-Folie als Trägerfläche 2 für die
Leiter 20, 21 dient, kann die elektrische Verbindung beispielsweise durch Löten
erfolgen. Dies kann ohne die Folie zu beschädigen beispielsweise mit sehr hoher
Leistung geschehen, da somit die Energie fast ausschließlich in die Lötstelle
eingebracht wird. Auch kann diese im Bereich der Verbindung der Leiter nur lose
an der Folie anliegen und somit beim Löten einen Abstand zu dieser aufweisen.
Dabei muss zumindest ein Pol der Leuchtdiode 22 die Trägerfläche 2 durchstoßen.
Dabei können die im Loch der PVC-Folie vorherrschenden Haltekräfte auch dazu
benutzt werden, um einen elektrischen Kontakt lediglich durch Anpressen
herzustellen. Dadurch können auch Materialien eingesetzt werden, die bei einer
Kontaktierung zum Beispiel durch Schweißen oder Löten Schaden nehmen
würden.
Fig. 2 zeigt eine Skizze der erfindungsgemäßen in einem Rahmen 40 aufgespannten
Trägerfläche 2 im Schnitt, wobei auf die Darstellung der Leiter 20, 21 verzichtet
wurde. Die Trägerfläche 2 mit den Leuchtdioden 22 ist im Inneren des Rahmen 40
gehalten. Im Schnitt des Profils 40 ist zu erkennen, dass in dem Profil eine
Ausnehmung 43 zum Verbergen und Führen der nicht dargestellten Leiter 20, 21
vorgesehen ist. Der Raum oder ein extra dafür geschaffener weiterer Raum im
Rahmen kann außerdem für Ansteuerungen, Bauteile, Platinen etc. genutzt
werden, die sich dadurch in unmittelbarer Nähe der zu steuernden Leuchtmittel
befinden, wodurch sich nur kurze Leiterwege zur Trägerfläche 2 ergeben. Dadurch,
dass diese Bauteile im Rahmen verborgen sind, sind sie unsichtbar und beeinträchtigen
nicht das ästhetische Gesamtbild. Bauteile können insbesondere bei
transluzenten oder transparenten Flächen, auch dadurch - zumindest für einen von
vorne blickenden Betrachter - verborgen sein, da sie senkrecht zur Fläche vom
Rahmen wegzeigen. Dieser Raum kann natürlich auch für Sender zum drahtlosen
Versorgen der entsprechend ausgestalteten Leuchtmittel 22 dienen. Ein solcher
Sender kann beispielsweise ein Dipol sein. Außerdem ist zu erkennen, dass
beidseitig der Trägerfläche 2 weitere transluzente oder transparente Folien 51, 52
angeordnet sind, die in entsprechenden Ausnehmungen 42 des Rahmens
verankert sind. Die Folien 51 und 52 können insbesondere Spannfolien sein, die
randseitig über einen nicht dargestellten Keder verfügen, der ankerartig hinter
einen ebenfalls nicht dargestellten Steg in der Ausnehmung 42 eingreift. Die ganze
Anordnung kann als ein vorgefertigtes Modul zum Einstecken in den Rahmen 40
ausgebildet sein, welches die Leuchtmittel, Steuerung und Anschlussmittel für den
elektrischen beziehungsweise Daten-Anschluss innehat.
Bei entsprechender Ausgestaltung, dass heißt im wesentlichen luftdichter
Versiegelung der Trägerfläche 2, kann die Konnektierung der Leuchtmittel 22 mit
den Leitern 20, 21 besonders wirkungsvoll gegen Korrosion, Verschmutzung,
Kurzschlüsse und dergleichen geschützt werden. Im Einzelfall kann es dabei sogar
ausreichend sein, dass eine Konnektierung ohne Schweißen, Löten und
dergleichen lediglich durch in Kontakt bringen, zum Beispiel gegeneinander
drücken, pressen, etc. erfolgt.
Fig. 3 erläutert eine weitere Ausgestaltung der Trägerfläche 2 aus Fig. 2, wobei in
die transparenten Schichten 11a, 11 b elektrische Leiter 20, 21 eingebettet sind, die
durch die Träger 10 von einander isoliert sind. Auf der Oberseite des Trägers 10
sind die Leiter 21 parallel zueinander angeordnet und verlaufen senkrecht zu den
entsprechenden Leitern 20 auf der Unterseite des Trägers 10. Die Leiter bilden
somit eine Matrix, die punktuell durch entsprechende Verbraucher, hier eine
Subminiatur-Leuchtdiode (SMD-LED) 22a, 22b, konnektiert sind. Durch entsprechende
Kontakte 23 ist es beispielsweise möglich, die Leuchtdiode 22a nachträglich
an der vorgesehenen Stelle den Leiter 21, 20 zu verbinden, beispielsweise
durch Durchstoßen der transparenten Schichten und der litzenartig ausgebildeten
Leiter. Dabei ist es natürlich auch möglich, das Konnektieren vor dem vollständigen
Einbetten in die transparenten Schichten 11a vorzunehmen, beziehungsweise
eine transparente Deckschicht oberhalb der LEDs aufzutragen. Entsprechend
ergeben sich die vollständig beziehungsweise teilweise eingebetteten Varianten
mit Leuchtdioden 22b beziehungsweise 22c.
Es wurde oben beschrieben, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche 1
auch als 3D-Objekt ausgestaltet sein kann, beispielsweise als Würfel oder
gebogene Fläche. Eine besondere Wirkung ist auch dadurch zu erzielen, dass eine
Vielzahl von Beleuchtungsflächen 1 in unterschiedlichen Ebenen angeordnet
werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass viele Beleuchtungsflächen
1 mit oder ohne Zwischenräume gestapelt sind. Im Falle der einzelnen
oder gruppenweisen Ansteuerung der Leuchtmittel lassen sich dadurch 3D-ähnliche
Objekte oder Bewegungseffekte darstellen. So kann beispielsweise ein
Lichtpunkt sich im dreidimensionalen Raum bewegen oder seine Spur dargestellt
werden. Schriftzüge, Motive und Muster können im Raum gedreht werden. Die
beschriebene 3D-Technik ist dabei besonders preiswert, da eine Vielzahl
identischer oder ähnlicher Module eingesetzt werden können. Das zuvor
beschriebene Stapeln der Beleuchtungsflächen 1 ist lediglich beispielhaft; vielmehr
ist von der Erfindung auch eine beliebige Anordnung der Flächen im Raum
realisierbar, beispielsweise eine rechtwinklige Anordnung und/oder ein Anordnung
bei der sich die Beleuchtungsflächen 1 durchdringen, zum Beispiel mit Kreuzungslinien.
Solche "nichtgestapelten" Anordnung benötigt weniger Flächen und erlaubt
beschränkte dreidimensionale Effekte.
Als weitere Ausgestaltung oder unabhängige Erfindung wird vorgeschlagen,
transparente Leiter, beispielsweise aus den bereits erwähnten Materialien,
beispielsweise ITO, um einen transparenten Träger herum aufzubringen, um damit
Strom zu den Verbrauchern zu leiten. Derartige transparente Materialien sind
beispielsweise Glasstäbe, Glasprofile, Nylonseile, Glasfaser etc.. Dadurch erhält
man einen im wesentlichen transparenten Leiter, der wegen seiner Rundum-Beschichtung
mit einem leitfähigen Material einen vergleichsweise geringen
Stromwiderstand bildet und außerdem als unsichtbarer beziehungsweise
unauffälliger Träger für Objekte, beispielsweise elektrische Verbraucher, dienen
kann. Die Leitfähigkeit lässt sich dann erhöhen, wenn die Querschnittsfläche des
transparenten Trägers vergrößert ist, beispielsweise durch Aufrauen, Verzahnen
und dergleichen. Derartige transparente Leiter können natürlich auch, sofern sie
mit elektrischen Verbrauchern elektrisch verbunden sind, die erfindungsgemäße
Beleuchtungsfläche 1 bilden, dass heißt die Beleuchtungsfläche 1 besteht nur aus
diesen Leitern und den daran befestigten Verbrauchern, insbesondere Leuchtmitteln.
Weiterhin wird vorgeschlagen, in diese Leiter Licht einzukoppeln, sodass ein
leuchtender Leiter realisierbar ist. Bekannt sind lediglich Lichtleiter, die nicht Strom
leiten. Dies ermöglicht neuartige Anwendungsgebiete, beispielsweise als
Lautsprecherkabel oder Lichtleiter, mit einzelnen Leuchtpunkten (LED), die
scheinbar ohne Stromversorgung aus sich heraus selber leuchten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße
Beleuchtungsfläche 1 in Wände, Böden, Decken und dergleichen
eingearbeitet sind. Beispielsweise können sie in einen Boden eingeharzt sein, in
eine Wand eingeputzt sein oder an einer Wand befestigt werden und anschließend
beflockt werden. Grundsätzlich ergeben sich dabei die folgenden Möglichkeiten:
Das Medium, mit dem die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche 1 bedeckt wird,
ist durchsichtig oder transparent. Dann ist kein Freilegen oder Herausarbeiten der
Leuchtmittel erforderlich. Wenn das Medium, beispielsweise der Putz, dagegen nur
wenig transparent ist, ergeben sich folgende Möglichkeiten: Nach dem Einputzen
werden die Leuchtmittel, beispielsweise LEDs, einzeln ausgearbeitet und damit
freigelegt oder die Leuchtmittel stehen gegenüber der Fläche hervor, sodass sie
durch Abziehen der aufgebrachten Schicht des Mediums, beispielsweise des
Putzes, freigelegt werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuerung der Leuchtmittel
in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur erfolgt. Die Leuchtmittel können
beispielsweise also selber die Temperatur erfassen und entsprechend ihre Farbe
ändern (beispielsweise bei den in einer Flüssigkeit schwebenden Leuchtmitteln)
oder verändern ihre Farbe in Abhängigkeit von einem zentralen Thermosensor.
Beispielsweise können Schwimmbäder, Aquarien, Bassins in Abhängigkeit von der
Temperatur in eine entsprechende Farbwirkung gebracht werden.
Die erfindungsgemäß aufgezählten Möglichkeiten zur Bildung von Monitoren oder
vergleichbaren Informationsanzeigegeräten oder Systemen zur Aussendung
visueller Reize eignen sich wegen der beschriebenen Ausgestaltungen (Flächigkeit,
geringe Spannungen, Wasserdichtigkeit) insbesondere für Unterwasserfernsehen.
Auch können derartige Systeme als Leit-, Info-, und Unterhaltungsmittel in
Spaßbädern, Unterwassererlebnislandschaften, Tauchparks, Gewässern etc.
eingesetzt werden.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsfläche 1 als Monitor
und dergleichen bietet sich grundsätzlich die Möglichkeit, dass jede der Beleuchtungsflächen
1 selber das Display bildet oder Display aus einer Vielzahl von
mosaikartig zusammengesetzten Beleuchtungsflächen 1 besteht, die jeweils für
sich nur einen Teil des Bildschirminhaltes darstellen. Wenn die Zuordnung des
Bildschirmausschnitts zu den einzelnen Beleuchtungsflächen 1 variabel,
beispielsweise lediglich softwaretechnisch, erfolgt, ergibt sich die Möglichkeit der
flexiblen Verwendung der Einzelelemente, so dass die Bildschirmfläche durch
Hinzufügen und -schalten weiterer Elemente besonders einfach vergrößert werden
kann. Ein einmal angeschaffter Satz von Elementen kann entweder eine große
Anzahl kleiner Bildschirme, einige große Bildschirme oder einen sehr großen
Bildschirm bilden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche 1
und die damit erzielbaren Effekte mit konventionellen Reklamen oder Leuchtreklamen
zu kombinieren. Konventionelle Leuchtreklamen sind beispielsweise
gebogene Neonröhren, hinterleuchtete Schilder, etc., die auch auf die übliche Art
und Weise animiert oder bewegt sein können. Solche Animationen sind beispielsweise
das sequentielle Aufleuchten verschiedener Leuchtstoffröhren, das Blinken
und das Verfahren einer Leuchtreklame oder eines Objekts. Dadurch wird erreicht,
dass beispielsweise eine gleichbleibende Werbebotschaft besonders preiswert,
dass heißt konventionell, umgesetzt werden kann und lediglich für die erfindungsgemäß
erzielbaren besonderen Leuchteffekte die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche
1 benötigt wird. Bei der Verwendung von beispielsweise den relativ
lichtschwachen Leuchtdioden, die bei Tag oder Sonneneinstrahlung schlecht
sichtbar sind, werden diese dann nämlich erst bei nachlassender Helligkeit der
Umgebung zugeschaltet. Tagsüber entfaltet dagegen die konventionelle
Leuchtreklame ihre Wirkung.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche 1 vorteilhaft für die
Tageslichtsimulation in Räumen eingesetzt werden. Tageslichtsimulation wirkt sich
dort positiv auf die menschliche Leistungsfähigkeit aus, wo Räume schlecht mit
Tageslicht versorgt sind oder Menschen sich entgegen dem natürlichen Nacht/Tagrhythmus
verhalten (Schichtarbeit). Die erfindungsgemäße Beleuchtungsfläche
1 bietet hier Vorteile, da sie sehr einfach wegen ihrer geringen Bautiefe
großflächig eingesetzt werden kann. Dieser Effekt ist vorteilhaft, da es der Mensch
gewohnt ist, dass Licht durch große Fenster in den Raum fällt. Daher wird
großflächiges Licht als besonders natürlich empfunden.
Bezugszeichenliste
- 1
- Beleuchtungsfläche
- 2
- Trägerfläche
- 10
- Träger
- 11a
- Schicht
- 11 b
- Schicht
- 20
- Draht/Leiter
- 21
- Draht/Leiter
- 22
- Weißlicht-Leuchtdioden/Leuchtmittel
- 22a
- Leuchtdiode
- 22b
- Leuchtdiode
- 40
- Rahmensystem/Profil/Rahmen
- 41
- Verbindungsmittel
- 43
- Ausnehmung
- 51
- Folie
- 52
- Folie