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Die Erfindung betrifft ein innenbeleuchtetes Schild, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Derartige Schilder werden beispielsweise als Verkehrsschilder in großen Umfang verwendet. Typischerweise ist an der Vorderseite des Schilds ein Signalbild angeordnet, und ein Beleuchtungskörper, wie beispielsweise eine Leuchtstoffröhre, dient zur Hinterleuchtung des Bildträgers.
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Derartige Schilder werden in großen Umfang eingesetzt, wobei die Leuchtstoffröhren aufgrund Ihrer begrenzten Betriebsdauer regelmäßig ersetzt werden müssen. Leuchtstoffröhren lassen sich bekanntlich in ihrer Helligkeit schlecht regeln, so dass typischerweise das Schild mit voller Helligkeit betrieben wird auch wenn dies von der Beleuchtungssituation im Übrigen her gesehen nicht erforderlich wäre.
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Um der begrenzten Lebensdauer von Leuchtstoffröhren als Lichtquellen für die Hintergrundbeleuchtung von Schildern zu begegnen, sind bereits andere Lichtquellen vorgeschlagen worden. Zu diesen gehören LED-Chips, die auf einer geeigneten Montageplatte montiert sind, oder beispielsweise besonders langlebige Gasentladungslampen. Derartige Lösungen konnten sich bislang nicht durchsetzen, da die Herstellungskosten übermäßig viel höher als die Herstellungskosten von Leuchtstoffröhren sind, so dass die Einsparungen bei den Wartungskosten nicht durchschlagen.
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Ferner ist es bereits vorgeschlagen worden, einzelne Buchstaben zu hinterleuchten, wobei dann geeignete Montagekörper für die Aufnahme der LED-Chips in einzelne Buchstaben vorgesehen sind, um die Ausleuchtung zu optimieren. Derartige Montagekörper können auch dann ohne Weiteres der Form der Buchstaben folgen. Bei derartigen Lösungen wurde die Verwendung von sogenannten LED-Schläuchen als nachteilig empfunden, da davon ausgegangen wurde, dass sich derartige LED-Schläuche schlecht oder gar nicht befestigen lassen.
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Während Leuchtbuchstaben häufig - der Form des Buchstabens entsprechend - besondere Formen aufweisen und auch recht unterschiedliche Schriftarten zu berücksichtigen sind, stellen Großschilder, wie sie beispielsweise über Autobahnbrücken oder an Flugkörpern vorgesehen sind, ganz andere Anforderungen an die Beleuchtung. Wesentlich ist hier eine gleichmäßige Ausleuchtung, die zudem blendfrei sein muss, aber auch, dass erhebliche Schildgrößen vorliegen können, die dementsprechend auch erheblichem Winddruck gewachsen sein müssen und entsprechend stabil gebaut sind. Temperatureinflüsse spielen hier auch eine Rolle, und auch die Umgebungsluftfeuchtigkeit, und es muss dafür Sorge getragen werden, dass sich kein Kondenswasser im Schildinneren bildet.
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Die geforderten Lichtleistungen führen bei derartigen Schildern zur Erwärmung, und auch bei den üblichen Leuchtstoffröhren wird durch Belüftungsschlitze dafür Sorge getragen, dass keine starke Erwärmung zur Überhitzung führt. Die Belüftung bedingt andererseits, dass der Schildinnenraum der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt ist, und es müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um den Anfall von Kondenswasser zu vermeiden.
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Derartige Lösungen, bei denen grundsätzlich auch Spritzwasser in das Schildinnere eintreten könnte, bedürfen daher besondere Ausgestaltungen der Luftschlitze, um den Vorschriften gemäß IP 54 und IP 66 Rechung zu tragen. Dennoch ist bei einer derartigen Lösung höchstens die Schutzklasse I erreichbar.
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Demgegenüber liegt die Erfindung der Aufgabe zugrunde, ein Schild gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, das die Möglichkeit bietet, eine höhere Schutzklasse als die Schutzklasse 1 zu realisieren, wobei dennoch die Betriebskosten insgesamt geringer sein sollen.
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Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, eine Mehrzahl von LED-Chips als SMD-Bauteile in einem geschlossenen rohrförmigen Körper aufzunehmen. Der rohrförmige Körper ermöglicht es grundsätzlich, durch geeignete Dichtungsmaßnahmen endseitig für die Abdichtung der elektrischen Elemente zu sorgen, so dass der Innenraum des Schildes nicht nur spritzwassergeschützt, sondern wasserdicht realisierbar ist. Dies ermöglicht es wiederum andererseits, auf Belüftungsschlitze zu verzichten, so dass auch zwischen Schildinnenraum und Außenluft eine Abdichtung realisiert werden kann.
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Diese Abdichtung ermöglicht es, die Schildinnenseite vollständig kondenswasserfrei zu halten, was nicht nur die Korreosion im Inneren verhindert, sondern insbesondere auch verhindert, dass die Lichtabgabe durch Kondenswassertropfen beeinträchtigt wird.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, dass durch die flexible Ausgestaltung der Leiterplatte große Freiheiten hinsichtlich der Verlegung der LED-SMD-Bauteile bestehen. Beispielsweise ist es möglich, den schlauch- oder rohrförmigen Körper mindestens teilweise gebogen zu verlegen, so dass sich ein gleichmäßiges Raster der LED-Chips trotz der Verlegung lediglich eines Schlauchs flächenfüllend in dem Innenraum des Schildes ergibt. Auch ist es möglich, die recht dünne Leiterplatte zur Bereitstellung eines Richtungswechsels des Schlauchs gleichsam zweimal umzuknicken oder umzubiegen, ohne dass die Lichtabgabe über die benachbarten SMD-LED-Chips beeinträchtigt währe. Das Abknicken oder Abbiegen erfolgt zweckmäßig zwischen LED-Chips, die beispielsweise in einem Abstand von 1 cm bis 2 cm in Reihen auf der biegsamen Leiterplatte angeordnet sein können. Die biegsame Leiterplatte ermöglicht es auch, eine Kombination einer Reihen- mit einer Parallelschaltung von LED-Chips zu realisieren. Beispielsweise können je sechs LED-Chips in Gruppen in Reihe geschaltet werden, so dass alle sechs LED-Chips durch einfaches Abschneiden der Leiterplatte ein Anschluss der Leiterplatte möglich ist.
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Es versteht sich, dass die Höhe der Versorgungsspannung und gleichzeitig auch die Stärke der Leiterbahnen auf der Leiterplatte an die Verteilung zwischen Reihen- und Parallelschaltung der LED-Chips angepasst werden kann; ein größerer serieller Anteil von beispielsweise 12 LED-Chips, die hintereinandergeschaltet sind, ermöglicht es, mit noch höheren Spannungen zu arbeiten, was einen entsprechend geringeren Querschnitt der Leiterbahnen ermöglicht, aber die Teilbarkeit bzw. die Abtrennbarkeit der Leiterbahnen vermindert.
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Erfindungsgemäß besonders günstig ist es auch, dass das erfindungsgemäße Schild ohne Weiteres dimmbar ist, und auch über lmpulsbreitenmodulation ansteuerbar ist, wie es bei LED-Chips an sich bekannt ist. Überraschend ist die Wärmeabgabe der erfindungsgemäßen LED-SMD-Bauteile dergestalt, dass trotz eines Wegfalls einer Zusatzbelüftung keine Überhitzung entsteht. Bevorzugt sind die Leiterplatten an einer aus Leichtmetall bestehenden Rückwand des Schilds oder einer entsprechenden Innenwand angebracht und in thermischen Kontakt mit dieser. Ein Schlauch oder ein rohrförmiger Körper kann als temperaturbeständiger Wärmeleiter ausgebildet sein, wobei sich die Tatsache ausnutzen lässt, dass bestimmte Kunststoffe auch bei einer Dauertemperatur von beispielsweise 60°C temperaturfest sind, welche Temperatur andererseits ein hohes Wärmegefälle und eine entsprechend gute Ableitung ermöglicht.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn der Schlauch mindestens an seiner Unterseite flach ausgebildet ist und die Leiterplatte unten mit einer Klebschicht versehen ist. Eine derartige Klebschicht erlaubt eine gute thermische Anbindung und verhindert die Entstehung von sogenannten "Hot Spots", also Stellen, an denen LED-Chips lediglich von Luft umgeben sind.
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Alternativ ist es auch möglich, den Innenraum des Schlauchs oder sonstigen rohrförmigen Körpers mit einer gut wärmeleitenden Masse, die zudem mindestens an der Oberseite der Leiterplatte transparent sein sollte, zu vergießen. Eine derartige Masse kann in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein, wobei es auch möglich ist, oberhalb der Leiterbahn, also im Bereich der LED-Chips eine transparente und unterhalb der Leiterbahn eine besonders gut wärmeleitende Masse zu verwenden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung liegen die LED-SMD-Bauteile mit ihrer Oberseite innen an dem Schlauch oder rohrförmigen Körper an. Die Lichtabgabe erfolgt dann unmittelbar durch den Schlauch hindurch, so dass eine Vergußmaße insofern die Lichtabgabe auch dann nicht behindern würde, wenn sie nicht transparent wäre.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Unterseite der Leiterplatte mit Wärmeleitpaste zu versehen. Für das Einführen der Leiterplatte mit den SMD-Bauteilen wird dann zweckmäßig der rechteckige Schlauch etwas zusammengedrückt, so dass er sich oben und unten leicht bauchig wölbt. In diesem Zustand wird dann die Leiterplatte mit den LED-Chips eingezogen, und bei Freigabe des seitlichen Drucks legt sich der Schlauch automatisch an die Leiterbahn an. Die Tatsache, dass die Höhe der LED-SMD-Bauteile zusammen mit der Leiterplatte gleich groß oder etwas größer als die lichte Höhe des Schlauchs ist, führt dazu, dass die Leiterplatte an den Stellen, an denen ein SMD-LED-Bauteil besteht, besonders gut an die Unterseite angedrückt wird, so dass dort auch eine gute Wärmeableitung gewährleistet ist.
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Dass bei dieser Lösung seitlich nach Freigabe des seitlichen Drucks je etwa 1 mm Platz neben der Leiterplatte verbleibt, stört im Hinblick auf die Abmessungen nicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Leiterplatte im Wesentlichen folienartig ausgebildet ist und in Richtung der Lichtaustrittsachse der LED-Chips biegsam ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Leiterplatte im Wesentlichen folienartig ausgebildet ist und quer zur Richtung der Lichtaustrittsachse der LED-Chips biegsam ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der LED-Schlauch für eine Niederspannung, insbesondere von 12 Volt oder 24 Volt, unabhängig von seiner Länge ausgelegt und in Reihen und/oder Parallelschaltung verschaltet ist
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es weiter vorgesehen, dass die Leiterplatte Vorwiderstände oder sonstige strombegrenzende Bauteile trägt, die einzelnen LED-Chips oder Gruppen von LED-Chips vorgeschaltet sind und die Stromaufnahme vergleichmäßigen und insbesondere auch als SMD-Bauteile ausgebildet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Schlauch wasserdicht ist und insbesondere endseitig abgedichtet ist und dass das Schild nach Schutzklasse 2 mit einem metallischen Gehäuse, insbesondere einem Leichtmetallgehäuse, aufgebaut ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Schlauch oder der rohrförmige Körper die Leiterplatte und/oder SMD-Chips flüssigkeitsdicht und insbesondere auch luftdicht abdichtet.
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Gemäß einer vorteihaften Ausgestaltung ist es weiter vorgesehen, dass der Schlauch mindestens in seinem vorderen Bereich aus lichtdurchlässigen Kunststoff besteht.
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Gemäß einer vorteihaften Ausgestaltung ist es außerdem vorgesehen, dass die Leiterplatte an ihrer Unterseite eine Klebschicht aufweist, über welche sie bei Bedarf mindestens in Bereichen aufklebbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Leiterplatte eine Stärke von weniger als 0,2 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm aufweist, und dass die Leiterbahn eine plane Unterseite aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es zudem vorgesehen, dass die Klebschicht Unebenheiten auf der Unterseite der Leiterplatte, beispielsweise die Höhe von Leiterbahnen, ausgleicht.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
- Fig. 1:
- Eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Schilds, wobei das die Vorderseite bildende Signalbild entfernt ist;
- Fig. 2:
- Eine Draufsicht auf eine Leiterplatte zur Verwendung in einem Schild gemäß Fig. 1.
- Fig. 3:
- Ein Schnitt durch eine Leiterplatte mit SMD-Bauteilen und dem rohrförmigen Körper, zur Verwendung in dem Schild gemäß Fig. 1.
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Das in Fig. 1 dargestellte Schild 10 weist einen Rahmen 20 auf, der einen Innenraum 22 des Schilds umgibt, und zwar bevorzugt im Wesentlichen luftdicht. Die Vorderseite des Schilds ist von einem Bildträger eingenommen, auf dem ein Signalbild zur Darstellung der gewünschten Informationen angebracht ist. Der Bildträger ist hinterleuchtet und insofern mindestens durchscheinend. An einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückwand 24 sind eine Mehrzahl von LEDs 26 in erfindungsgemäß besonderer Weise angebracht. Die Rückwand 24 ist aus einem Aluminiumkörper gebildet, wobei der Aluminiumkörper bei einseitig wirkenden Schildern die Rückseite bildet, jedoch bei in zwei Richtungen abstrahlenden Schildern zentral in der Mitte vorgesehen ist. Die lichte Höhe des Innenraums 22, also der Abstand zwischen Vorderseite und Rückwand 24, ist deutlich größer als der Abstand einzelnder LED-Chips voneinander.
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Die LED-Chips sind in einem Schlauch oder rohrförmigen Körper 28 aufgenommen. Der Schlauch 28 umgibt eine Leiterbahn 30, die flexibel und biegsam ist, und zwar bevorzugt in mehrere Richtungen. In einem gleichmäßigen Abstand sind auf der Leiterbahn 30 je die LEDs 26 als SMD-Bauteile aufgebracht, also aufgelötet. Der Schlauch 28 wird von den LEDs und der Leiterbahn 30 ausgefüllt und ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Weitere Einzelheiten der Ausgestaltung ergeben sich aus den Fig. 2 und 3.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass zwei Leiterbahnen 40 und 42 voneinander beabstandet der Spannungsvorsorgung der LED-Chips 26 dienen. Je sechs LED-Chips 26 sind in Reihe angeordnet, so dass mehrere Stränge von Sechseranordnungen von LED-Chips zueinander parallel verschaltet sind. Zur Vergleichmäßigung der Ströme durch die einzelnen parallel zueinander angeordneten Zweige ist je ein Vorwiderstand 44 vorgesehen, der ebenfalls als SMD-Bauteil ausgebildet ist und in Reihe mit dem betreffenden Zweit der Zeilenschaltung der LED-Chips verschaltet ist.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Schlauch 28 flachrechteckförmig ist. Er wird in seiner Höhe im Wesentlichen von einem LED-Chip 26 ausgefüllt. Die Unterseite der Leiterplatte 30 die - in der Darstellung von Fig. 3 - sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung beweglich ist, ist entweder mit einer Klebeschicht versehen, die auch von einem Schutzstreifen abgedeckt sein kann, oder von Wärmeleitpaste, die elektrisch isolierend ist, aber thermisch gut leitet.
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Der Schlauch 28 ist mit seiner Rückseite 46 in geeigneter Weise seinerseits auf der Rückwand 24 befestigt, beispielsweise aufgeklebt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, lässt sich die erfindungsgemäße Leiterplatte auch in einem recht engen Bogen 50 verlegen, wozu geeignete Mittel vorgesehen sind, um die erwünschte Flexibilität bereitzustellen. Dieser Radius kann auf etwa den Abstand der LEDs 26 voneinander reduziert werden, und der Innenraum des Schildes erlaubt es auch, den rohrförmigen Körper an der Stelle des Bogens dreidimensional sich verformen zu lassen, so dass er sich aufwölbt, um die gewünschte Umlenkung bereitzustellen.
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Endseitig ist der Schlauch 28 je abgedichtet. Dies erlaubt es, eine vollständig elektrisch isolierte Oberfläche für die Leuchtmittel bereitzustellen, so dass sich die Schutzklasse II realisieren lässt, wenn ein vergossener Transformator verwendet wird.
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Auch wenn in Fig. 1 die erfindungsgemäße biegsame Leiterplatte in Schlangenform verlegt dargestellt ist, versteht es sich, dass eine beliebige andere, das Schild in geeigneter Weise flächig ausfüllende Anordnung möglich ist, beispielsweise auch eine schneckenförmige Anordnung der biegsamen Leiterplatte.
