EP2404289B1

EP2404289B1 - Leuchtvorrichtung mit einem grundkörper aus lichtdurchlässigem material

Info

Publication number: EP2404289B1
Application number: EP11715700A
Authority: EP
Inventors: Marcus Menden
Original assignee: Menden Marcus
Current assignee: Menden Marcus
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: EP2404289A1; DE212011100018U8; WO2011134830A1; US20120092866A1; DE212011100018U1; US8733973B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leuchtvorrichtung.
Bei derartigen Leuchtvorrichtungen hat der Grundkörper die Form eines Buchstabens oder eines anderen Symbols oder Logos, das leuchtend dargestellt werden soll.
Derartige Leuchtvorrichtungen sind beispielsweise bekannt aus der Druckschrift WO03/075249 A1 . Der beispielsweise in den Figuren 1 bis 9 dieser Druckschrift mit dem Bezugszeichen 2 versehene Grundkörper besteht aus einem abgewinkelten Metallblech. Er ist mit einem lichtleitenden Deckelement 3, insbesondere aus Acrylglas, verschlossen. Die Leuchtdioden werden mittels eines zweiseitigen Klebebandes auf einen der zwei parallelen Abschnitte des U-förmigen Blech-Körpers nahe dem quer verlaufenden Schenkel geklebt. Die Verteilung des Lichts über die gesamte Lichtaustrittsfläche des U-förmigen Grundkörpers soll durch Reflexionen an den von den Blechen gebildeten Bänden erfolgen. In Figur 8 ist eine Maßnahme dargestellt, welche die Ausleuchtung der gesamten Fläche verbessern soll. Ein Winkel ist auf die untere Fläche des Schenkels zwischen den zwei zueinander parallelen Abschnitten des U-förmigen Grundkörpers geklebt; um die Reflexion der Lichtstrahlen der Leuchtdioden auf den gesamten Bereich der lichtdurchlässigen Lichtaustrittsfläche zu ermöglichen. Die Ausführungsformen in den Figuren 26 und 27 der Zeichnungen offenbaren alternativ ein zur Wand hin offenes, U-förmiges Blechgehäuse als Grundkörper, welches ausschließlich den Lichtaustritt zur Wand hin ermöglicht. Ferner wird eine Ausführungsform offenbart, in der sowohl die sichtbare Vorderfläche als auch die wandseitige Rückfläche als Lichtaustrittsfläche verwendet wird.
In allen Fällen muss der Grundkörper eine erhebliche Höhe bezogen auf seine Breite aufweisen, um zu gewährleisten, dass die Reflexion der Lichtstrahlen an den Wänden des U-förmigen Blechgehäuses zu einer vollständigen Ausleuchtung der gesamten Lichtaustrittsfläche führt.
Die Druckschrift US 2002/0153257 A1 beschreibt eine Leuchtvorrichtung mit einem Gehäuse, welches einen Boden und Seitenwände umfasst, sowie mit einem Deckel. Ein Streifen mit elektrischen Leitern, auf dem Leuchtdioden angeordnet sind, ist auf die äußere Seitenwand des Gehäuses aufgebracht. Auch hier ist es problematisch, eine homogene Ausleuchtung der sichtbaren Fläche zu erreichen. Die Druckschrift DE 299 12 986 U1 beschreibt eine zeichenartige Leuchtmarke mit einem leuchtenbestückten, lichtleitenden Körper aus Kunststoff insbesondere in Form einer Platte. Die lichtleitende Platte hat in ihrem seitlichen Randbereich einen schmalen Kanal, in dem Leuchtdioden angeordnet werden. Alternative wird ein schmaler Kanal in der Mitte der Platte angebracht, wo Rücken an Rücken jeweils in die außenliegenden Bereiche der Platte einstrahlende Leuchtdioden angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine leicht herstellbare Leuchtvorrichtung mit hervorragenden Leuchteigenschaften zu schaffen, deren Grundkörper sehr kompakt ausgeführt werden kann. Des Weiteren ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leuchtvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
In den Grundkörper aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Acrylglas, ist rückseitig ein einseitig offener Hohlraum eingefräst, wobei die Breite und Länge des Hohlraums geringfügig kleiner als die Breite und Länge des Grundkörpers ist, so dass mindestens ein entlang der Peripherie des Grundkörpers verlaufender, geschlossener Randsteg im rückseitigen Bereich des Grundkörpers verläuft, wobei der Klebestreifen mit den Leuchtdioden derart über die gesamte Länge des Randstegs auf dessen Innenseite aufgebracht ist, dass Leuchtdioden auf den einander zugewandten Innenseiten einander gegenüberliegender Randsteg-Abschnitte angeordnet sind und den massiven lichtleitenden Grundkörper vor dem Hohlraum beleuchten, wobei der Hohlraum durch einen Deckel verschlossen ist.
Es sind Leuchtbuchstaben bekannt, die vollständig aus PMMA, auch Acrylglas genannt, bestehen. Hier sind Bohrungen oder Schlitze in den Acrylglaskörper eingeschnitten. In diesen Schlitzen oder Bohrungen werden längliche Leuchtdioden eingefügt. Anschließend wird der Hohlraum in dem Schlitz oder der Bohrung mit aushärtendem Kunststoff vergossen, sodass die Diode fest in dem Körper aus lichtdurchlässigem Material eingefasst ist. Der wesentliche Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass bei einem Ausfall einer Diode die gesamte Leuchtvorrichtung ausgetauscht werden muss. Ein Ausbau und ein Austausch der vergossenen Leuchtdioden der Leuchtvorrichtung sind nicht möglich.
Dagegen schlägt die vorliegende Erfindung vor, bei einem Grundkörper aus lichtdurchlässigem Material wie Acrylglas rückseitig einen Hohlraum einzufräsen. Die Kontur des Hohlraums entspricht der Kontur der Leuchtvorrichtung (z. B. der Form eines Buchstabens), wobei die Breite und Länge des Hohlraums geringfügig kleiner als die Breite und Länge des Grundkörpers ist. Auf diese Weise entsteht ein umlaufender geschlossener Randsteg, vorzugsweise mit einer Breite von wenigen Millimetern. Wenn der Grundkörper einen offenen Abschnitt umgibt (wie z. B. der Buchstabe "B° oder die Zahl "8"), entstehen bei dem Anbringen des Hohlraums mehrere umlaufende geschlossene Randstege.
Der Grundkörper kann insbesondere aus milchig lichtdurchlässigem Material bestehen. Das Acrylglas kann in der Praxis eine Lichtdurchlässigkeit im Bereich von 40 bis 80 % aufweisen. Optimale Ergebnisse wurden im Bereich von 60 % erzielt. Die milchig trübe Einfärbung des Acrylglases bewirkt eine diffuse Lichtverteilung über den gesamten Querschnitt der Leuchtvorrichtung. Wenn eine helle aber punktförmige Ausleuchtung der Vorderseite der Leuchtvorrichtung erwünscht ist, kann der Grundkörper transparent ausgebildet werden und ggf. lediglich eine diffus lichtdurchlässige Deckschicht aufweisen.
Der Randsteg bietet eine optimale Fläche zum Anbringen des Klebestreifens mit den Leuchtdioden. Es sind fertige selbstklebende Streifen mit in regelmäßigen Abständen montierten Leuchtdioden bekannt, in welchen-die elektrischen Leiterbahnen direkt integriert sind. Die Leuchtdioden werden durch an Oberflächen montierbare Bauelemente, sogenannte SMD-Bauelemente, gebildet. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, Leuchtdioden, das heißt der Abstand von der Mitte der LED zur Mitte der nächsten LED, liegt üblicherweise im Bereich zwischen 5 mm und 40 mm. Durch Variierung des Abstandes kann die gewünschte Leuchtdichte der Leuchtvorrichtung exakt festgelegt werden. Die als Rollen mit mehreren Meter Länge gelieferten Klebebänder können an vorbestimmten Stellen zwischen zwei Leuchtdioden aufgeschnitten und kontaktiert werden. Hierzu kann ein Anschlusskabel an die Leiterbahnen in dem Klebestreifen gelötet werden. Die Montage derartiger Leuchtdioden an der Innenseite der einander gegenüberliegenden Ränder des Hohlraums eines Acrylglaskörpers ist sehr einfach und schnell. Ferner können die Klebebänder oder zumindest Abschnitte der Klebebänder bei Beschädigung einzelner Leuchtdioden ausgetauscht werden.
Die Klebebänder können mit monochromen Leuchtdioden versehen sein, die Licht in einer bestimmten Wellenlänge abstrahlen. Ferner können die Klebebänder mit Weißlicht-Leuchtdioden versehen sein. Weißlicht-Leuchtdioden bestehen üblicherweise aus drei Einzeldioden, die Licht in unterschiedlichen Farben abgeben. Es können folglich auch Klebebänder mit RGB-Leuchtdioden verwendet werden, bei denen die Einzeldioden mit den Farben Rot, Grün oder Blau einzeln angesteuert werden können und so die Farbe des von der Leuchtdiode abgegebenen Lichts variiert werden kann.
Ein Deckel, dessen Kontur im Wesentlichen der Oberfläche der Leuchtvorrichtung bzw. des Grundkörpers entspricht, deckt den Hohlraum ab. Der Deckel bietet gleichzeitig einen Sichtschutz, damit der Benutzer das Innenleben der Leuchtvorrichtung nicht betrachten kann. Der Deckel schützt ferner die elektronischen Bauteile der Leuchtvorrichtung gegen Verschmutzen oder mechanische Beanspruchung. Schließlich kann je nach Eigenschaft des Deckels erreicht werden, dass der Leuchtbuchstabe nach hinten leuchtet oder dass an seiner Rückseite kein Licht austritt.
Da die Leuchtdioden von Randstegen auf beiden Seiten eines länglichen Abschnitts der Leuchtvorrichtung in den Hohlraum hinein strahlen und relativ eng zueinander angeordnet sind, verteilt sich das Licht mit hoher Leuchtdichte gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Leuchtvorrichtung. Dies wird insbesondere dadurch begünstigt, dass die Leuchtdioden auf den einander zugewandten Innenseiten einander gegenüberliegender Abschnitte des Randstegs oder der Randstege angeordnet sind.
Die Vorderseite des Grundkörpers, das heißt, die von dem Hohlraum auf der Rückseite abgewandte Seite, kann in der Praxis mit einer lichtdurchlässigen Deckschicht versehen sein. Insbesondere bei farbigen Leuchtbuchstaben, aber auch bei weißen Leuchtbuchstaben, kann eine Deckschicht verwendet werden, welche die gewünschte Farbe besonders strahlend wiedergibt. Die Deckschicht kann zusätzlich poliert sein, um den optischen Eindruck des Leuchtbuchstabens zu verbessern. Die Deckschicht kann einfach auf den restlichen Abschnitt des Grundkörpers aufgeklebt werden. Die Deckschicht kann aus qualitativ hochwertigem Acrylglas bestehen, sodass die Fertigung des übrigen Grundkörpers aus einfachem Acrylglas Kostenvorteile bietet.
Der umlaufende Randsteg kann einen rückseitigen lichtdurchlässigen Abschnitt aufweisen. Dies führt dazu, dass Licht von den Leuchtdioden durch den Randsteg an seiner Rückseite austreten kann. In Verbindung mit einem undurchsichtigen Deckel, z. B. aus Metall, entsteht so ein dünner leuchtender Streifen im Bereich des Randes der Rückseite der Leuchtvorrichtung. In Kombination mit einem transparenten oder diffus lichtdurchlässigen Deckel kann erreicht werden, dass die gesamte Rückseite des Leuchtbuchstabens lichtdurchlässig ist.
Wenn der Deckel aus lichtundurchlässigem Material besteht, kann seine dem Hohlraum zugewandte Seite eine helle Farbe aufweisen. Dies führt zu einer Reflexion der auf den Deckel treffenden Lichtstrahlen zu der gegenüberliegenden Seite des Hohlraumes hin, wo sie in den Grundkörper aus Acrylglas eintreten und diesen ausleuchten.
Wie erwähnt, kann der Deckel aus lichtdurchlässigem Material bestehen, um das Austreten von Licht zur Rückseite hin zu begünstigen. Die Leuchtvorrichtung in Form eines Buchstabens kann beispielsweise mit geringem Abstand von einer Wand montiert werden. Durch nach hinten austretendes Licht entsteht ein Corona-Effekt, das heißt, ein Lichtkranz, der den Buchstaben umgibt.
Wie erwähnt, ist bei einem von dem seitlichen Randsteg aus beleuchteten massiven lichtleitenden Grundkörper die Leuchtdichte der gesamten sichtbaren Vorderseite sehr hoch. Mit der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung lassen sich bei geringer Höhe des Grundkörpers in der Größenordnung von 35 mm ohne unzulässig hohe Wärmeentwicklung homogene Leuchtdichten in der Größenordnung von 1.000 bis 2.000 cd/m² erzielen. Die zu erzielende Leuchtdichte lässt sich hervorragend über den LED-Abstand steuern. Sollten geringere Leuchtdichten gefordert sein, kann der Abstand der LED erhöht werden ohne die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung zu beeinträchtigen. Es stört dabei auch nicht, dass zusätzliche Elemente, wie beispielsweise ein Gewinde für eine Befestigungsschraube in das Kunststoffmaterial des Grundkörpers im Bereich des Hohlraums angebracht sind. Der Deckel kann mit einer Befestigungsschraube an dem Grundkörper befestigt sein, die in eine Gewindebohrung in dem Grundkörper eingeschraubt ist. Es können auch mehrere Befestigungsschrauben vorgesehen sein, um den Deckel an dem Grundkörper zu befestigen.
Die Verwendung eines lichtdurchlässigen Materials wie Acrylglas als Grundkörper der Leuchtvorrichtung hat die nachteilige Eigenschaft, dass die Wärme der Leuchtdioden relativ schlecht abtransportiert wird. Um bei dicht angeordneten Leuchtdioden oder sehr leistungsstarken Leuchtdioden ein Überhitzen zu vermeiden, kann auf der Innenseite des Randstegs eine wärmeleitende Schicht, vorzugsweise eine Metallschicht, angeordnet sein. Auf diese Metallschicht ist der Klebestreifen geklebt. Die wärmeleitende Schicht bewirkt eine Verteilung der Wärme der Leuchtdioden zumindest über die gesamte Fläche des Randsteges. Von hier aus kann die Wärme entweder in das Material des Grundkörpers eintreten oder durch Konvektion oder Strahlung in den Hohlraum abgeführt werden. Die Metallschicht kann bis auf die Auflagefläche des Aluminiumdeckels geklebt werden, so dass eine wärmeableitende Verbindung zwischen dem Aluminiumdeckel der Leuchtvorrichtung und den LEDs entsteht. Die Wärme wird über den die LEDs tragenden Klebestreifen in die Metallschicht und durch die Metallschicht in den Deckel geleitet, über dessen Außenseite sie in die Umgebungsluft abgeleitet wird.
Die sich von der Vorderseite bis zur Rückseite erstreckende Seitenwand der Leuchtvorrichtung kann mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung versehen sein. In der Regel wünschen Kunden Lichtaustritt entweder nur durch die sichtbare Vorderseite eines Leuchtbuchstabens oder ggf. noch durch die Rückseite zur Erzeugung eines Corona-Effekts. Die lichtundurchlässige Beschichtung der Seitenwand verhindert einen nicht gewünschten Lichtaustritt durch diese Seitenwand.
Es ist auch möglich, die von vorne sichtbare Außenseite der Leuchtvorrichtung mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung zu versehen. Hierdurch erhält man einen Leuchtbuchstaben, der Licht ausschließlich nach hinten abstrahlt. Dieser Leuchtbuchstabe kann besonders flach ausgebildet werden. Dadurch, dass der Grundkörper und die Randstege aus lichtdurchlässigem Material bestehen, ist die Herstellung einer ausschließlich nach hinten leuchtenden Leuchtvorrichtung, welche über ihre gesamte Rückseite oder auch nur über den sichtbaren Bereich des Randstegs nach hinten strahlt, mit geringem Aufwand und hoher Leuchtdichte möglich.
Bei einem leuchtenden Leuchtbuchstaben kann der Abstand zwischen der Rückseite und der Vorderseite des Leuchtbuchstabens zwischen 25 und 40 mm liegen, um eine ausreichend hohe Ausleuchtung zu gewährleisten. Bei der nur nach hinten abstrahlenden Ausführungsform, bei der die Vorderseite lichtundurchlässig beschichtet ist, kann die Höhe des Leuchtbuchstabens auf 20 mm reduziert sein. Dennoch wird eine zufriedenstellende Lichtverteilung erreicht.
Die lichtundurchlässige Beschichtung kann aus einem lichtdichten Lack bestehen, der in mehreren Schichten aufgetragen wird. Vorzugsweise wird zuerst weiß lackiert, um eine möglichst hohe Reflexion im Grundkörper des Leuchtbuchstabens zu erreichen. Danach wird eine schwarze Schicht auflackiert, die eine absolute Deckkraft aufweist, um ein Durchscheinen des Lichts zu verhindern. Abschließend wird die gewünschte Außenfarbe aufgetragen.
Insbesondere bei breiten Leuchtvorrichtungen, also bei Buchstaben, Zahlen oder Symbolen mit einem großen Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Randstegen kann in der Mitte des Hohlraums ein Mittelsteg aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Acrylglas, angeordnet sein, der aus dem Grundkörper ragt und sich im Wesentlichen parallel zum Randsteg erstreckt. Dieser Mittelsteg kann in der Praxis eine diffus reflektierende Oberfläche aufweisen. Dieser Mittelsteg kann beim Fräsen des Hohlraums erzeugt werden. Durch das Fräsen erhält er eine milchig-raue Oberfläche, welche Licht teilweise diffus reflektiert und teilweise durchlässt. Der durchdringende Lichtanteil stellt sicher, dass im Bereich des Mittelstegs selbst keine Abdunklung der Vorderseite der Leuchtvorrichtung auftritt. Der diffusreflektierte Lichtanteil steigert die Ausleuchtung der Leuchtvorrichtung im mittleren Bereich des Hohlraums und wirkt so einer Abdunkelung der Vorderseite vom Rand zur Mitte hin entgegen. Mit anderen Worten leuchtet die Oberfläche des Mittelstegs durch ihre diffus-reflektierende Eigenschaften hell und bildet eine zweite Lichtquelle, deren Lichtstrahlen in den Grundkörper eindringen und zu dessen Vorderseite dringen. Auf diese Weise ist auch bei breiten Leuchtvorrichtungen sichergestellt, dass sich in der Mitte zwischen den Randstegen kein dunkler Bereich ausbildet. Der Mittelsteg kann in der Praxis bis an den Deckel reichen, der den Hohlraum abdeckt.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung mit einem Grundkörper, in dem ein flexibler Klebestreifen mit in Abständen zueinander befindlichen Leuchtdioden und integrierten Leiterbahnen angeordnet werden.
Dieses Verfahren wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 15 geschaffen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf vier erfindungsgemäße Leuchtvorrichtungen.
Fig. 2 zeigt die Rückansicht der Grundkörper der Leuchtvorrichtungen aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt die Deckel der vier Leuchtvorrichtungen aus den Fig. 1 und 2.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Klebestreifen mit Leuchtdioden für die Leuchtvorrichtungen aus den Fig. 1 bis 3.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Klebestreifens aus Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Leuchtvorrichtung.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform mit Mittelsteg.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen vier Leuchtvorrichtungen, deren Grundkörper 1, 2, 3 bzw. 4 die Form der Buchstaben "B", "A", "L" bzw. "L" aufweisen.
Jeder Grundkörper 1-4 besteht aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff, insbesondere Acrylglas. In der Fig. 2 sind die Rückansichten der Grundkörper 1 - 4 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Rückseiten der Grundkörper 1 - 4 über den größten Bereich ihrer Oberfläche derart eingefräst sind, dass jeweils an den Rändern ein dünner Randsteg verbleibt. Bei einem einfachen Buchstaben wie dem Buchstaben "L" führt der ausgefräste Hohlraum auf der Rückseite des Grundkörpers 3 bzw. 4 zu einem an seiner äußeren Peripherie geschlossen umlaufenden Randsteg 10 bzw. 11. Die Dicke des Randstegs hängt von der Größe der Buchstaben ab. Ein typischer Buchstabe kann eine Höhe in der Größenordnung von 200 mm und eine Breite zwischen 100 mm und 200 mm aufweisen. Die Dicke des Grundkörpers kann beispielsweise zwischen 20 mm und 35 mm liegen. Die Breite des Grundkörpers hängt natürlich von der Kontur des Buchstabens ab und liegt typischerweise zwischen 20 mm und 60 mm.
Komplexere Buchstaben, wie beispielsweise der Buchstabe "A", führen zu mehreren Randstegen. Der Grundkörper 2 des Buchstabens "A" hat einen umlaufenden äußeren Randsteg 8 und einen umlaufenden inneren Randsteg 9. Beim Buchstaben "B" hat der Grundkörper 1 einen umlaufenden äußeren Randsteg 5 und zwei umlaufende innere Randstege 6 und 7.
In der Fig. 2 ist ferner zu erkennen, dass auf jedem umlaufenden Randsteg 5 - 11 Klebestreifen 13 (Fig. 4 und 5) aufgeklebt sind, welche Leuchtdioden 12 tragen. Die Leuchtdioden 12 sind in den Fig. 4 und 5 besser zu erkennen. Es handelt sich um oberflächenmontierte Bauelemente, in Englisch auch "surface mounted devices" (SMD) genannt. Die SMD-Bauelemente sind auf flexible Streifen montiert, in welchen die Leiterbahnen integriert sind, welche Strom zu den Leuchtdioden 12 führen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Klebestreifen 13, mit welchen die Leuchtdioden 12 an der Innenseite der Randstege 5 - 11 der Grundkörper 1 - 4 angebracht werden. Die Klebestreifen haben eine Breite von beispielsweise 10 mm. Der Abstand zweier Leuchtdioden 12 zueinander liegt typischerweise zwischen 20 mm und 40 mm. Zwischen zwei Leuchtdioden 12 können die Klebestreifen 13 an geeigneten Stellen aufgeschnitten werden. In den Fig. 4 und 5 sind weitere elektronische Bauelemente zwischen den Leuchtdioden 12 zu erkennen. Diese können der Farbregelung der LED dienen. Ferner ist an einem Ende des Klebestreifens 13 ein Anschlusskabel 14 für die Stromzufuhr zu erkennen.
Die LED 12 können einfarbige LED in beliebigen Farben sein. Es ist auch möglich, jeweils aus drei separat steuerbaren Einzeldioden mit unterschiedlichen Farbanteilen (z. B. rot, grün und blau) bestehende SMD-Leuchtdioden zu verwenden, welche durch eine geeignete Regelelektronik auf beliebige Farben eingestellt werden können.
Die Fig. 3 zeigt die Deckel 15 bis 18 der Leuchtvorrichtungen 1 - 4. Die Deckel 15 - 18 weisen mehrere Schraublöcher 28 für die Aufnahme der Köpfe von Befestigungsschrauben 25 (Fig. 6 und 7) auf. Die Befestigungsschrauben 25 dienen zum einen der Befestigung der Deckel 15 - 18 an den Grundkörpern 1 - 4 und zum anderen der Befestigung der Deckel 15 - 18 an einem Tragrahmen oder Tragprofil, welches die Leuchtvorrichtungen zu einem Wort zusammengesetzt trägt und in einer bestimmten räumlichen Position fixiert.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Querschnittdarstellungen durch zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung. Jeweils zu erkennen ist ein Schnitt durch den Grundkörper 3. Der Grundkörper 3 besteht im Wesentlichen, das heißt zu mehr als der Hälfte seiner Höhe zwischen Vorderseite und Rückseite, aus einem massiven lichtdurchlässigen Acrylglasabschnitt 19. Auf die Vorderseite des lichtdurchlässigen Acrylglasabschnitts 19 ein weiterer lichtdurchlässiger Acrylglasabschnitt aufgeklebt, der die Farbe des durch die Leuchtvorrichtung abgebildeten Buchstabens aufweist und eine farbige, lichtdurchlässige Deckschicht 20 des Grundkörpers 3 bildet. Der im Wesentlichen lichtdurchlässige, massive Acrylglasabschnitt 19 des Grundkörpers vor der rückseitigen Ausfräsung dient der Leitung und Verteilung des Lichtes der Leuchtdioden 12. Die vordere, ca. 3 mm dicke Deckschicht 20 aus farbigem Acrylglas bildet die von außen sichtbare Oberfläche, welche möglichst hell und gleichmäßig in der gewünschten Farbe leuchtet.
Die Seitenwände des Grundkörpers 3 sind jeweils mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung 21, z.B. einer Lackschicht oder Farbschicht, versehen. Diese kann beispielsweise weiß oder aluminiumfarben sein und verhindert zuverlässig ein unerwünschtes Austreten von Licht aus den Seitenwänden.
Es ist zu erkennen, dass der Hohlraum 24 im Wesentlichen in den rückseitigen Bereich des lichtdurchlässigen Abschnitts 19 des Grundkörpers 3 eingefräst ist. Die Tiefe der Einfräsung muss mindestens der Breite des Klebestreifens 13 entsprechen, die z.B. bei ca. 10 mm liegt. Folglich ist der Randsteg 10 vorzugsweise 10 bis 15 mm hoch. Der vor dem Randsteg 10 verbleibende lichtdurchlässige Abschnitt 19, das heißt der massive Teil des Grundkörpers 3 erstreckt sich mindestens über die Höhe des Randstegs und damit mindestens über die Hälfte der Höhe des Grundkörpers 3. In der Ausführungsform der Fig. 6 ist der Klebestreifen 13 unmittelbar auf die Innenfläche des umlaufenden Randstegs 10 des Grundkörpers 3 geklebt. In der Ausführungsform in Fig. 7 ist zunächst auf den Randsteg 10 des Grundkörpers 3 ein dünnes Metallblech aufgeklebt, das eine wärmeleitende Schicht 22 bildet. Der Klebestreifen 13 ist auf dieses Metallblech 22 aufgeklebt. Das Metallblech 22 verteilt die Abwärme der Leuchtdioden 12 gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des umlaufenden Randstegs 10. Auf diese Weise können örtliche Überhitzungen des umlaufenden Randstegs 10 vermieden und eine gute Wärmeabfuhr der Abwärme der Leuchtdioden 12 gewährleistet werden.
Bei der Ausführungsform in Fig. 7 reicht der lichtdurchlässige Abschnitt 19 des Grundkörpers 3 bis zur Rückseite des Grundkörpers 3. Dies führt dazu, dass Licht von den Leuchtdioden 12 aus dem rückseitigen Randsteg 10 nach hinten abstrahlt. Dies kann ein sehr wünschenswerter Effekt sein. Das nach hinten abstrahlende Licht bildet eine Corona um den Leuchtbuchstaben.
Es gibt aber auch Fälle, in denen eine Abstrahlung von Licht nach hinten nicht gewünscht ist. In diesem Fall wird, wie in der Fig. 6 dargestellt, der hintere Abschnitt 23 des Randstegs 10 aus einem lichtundurchlässigen Kunststoff gebildet.
Dieser lichtundurchlässige Abschnitt 23 in Verbindung mit der lichtundurchlässig lackierten Seitenfläche verhindert das Austreten von Licht der Leuchtdioden 12 an der gesamten Leuchtvorrichtung, mit Ausnahme ihrer von vorne sichtbaren Vorderseite. Der lichtundurchlässige Abschnitt 23 wird vorzugsweise vor dem Ausfräsen des Hohlraums 24 auf die Rückseite des lichtdurchlässigen Abschnitts 19 aufgebracht.
Die Rückseite der Leuchtvorrichtung ist durch den Deckel 17 verschlossen. Der Deckel 17 kann zum Beispiel aus Aluminium bestehen. Er ist vorzugsweise innen mit einer hellen, insbesondere weißen oder metallischen Farbe versehen. Das Licht der Leuchtdioden 12 wird so durch die dem Hohlraum 24 zugewandte Seite reflektiert und in Richtung der Vorderseite der Leuchtvorrichtung geworfen. Der Deckel 17 kann aber auch aus farbigem oder weißem lichtdurchlässigen Material (z.B. Acrylglas) bestehen, wenn gewünscht ist, dass Licht aus der Rückseite des Leuchtbuchstabens austritt.
Der Deckel 17 ist mittels Befestigungsschrauben 25 an dem Grundkörper 3 befestigt. Die Befestigungsschrauben 25 sind in Gewindebohrungen 27 innerhalb des Grundkörpers 3 eingeschraubt. Durch die lichtleitende Eigenschaft des Grundkörpers 3 wird vermieden, dass die Befestigungsschrauben 25 auf die Vorderseite des Grundkörpers 3 Schatten werfen. Zwischen dem umlaufenden Randsteg 10 und dem Deckel 17 ist eine Dichtung 26, zum Beispiel aus Silikon, angeordnet. Die Dichtung vermeidet das Eindringen von Verschmutzungen in den Hohlraum 24 und kann bei Wahl eines lichtundurchlässigen Dichtmaterials das Austreten von Licht durch den Spalt zwischen Deckel 17 und Randsteg 10 vermeiden.
Es ist auch möglich, eine Leuchtvorrichtung zu schaffen, die nur nach hinten strahlt. In diesem Fall kann die vordere eingefärbte lichtdurchlässige Deckschicht 20 entfallen. Stattdessen kann die Vorderseite des Leuchtbuchstabens mit einem lichtundurchlässigen Lack versehen sein. In diesem Fall ist selbstverständlich der rückwärtige Abschnitt der Randstege lichtdurchlässig. Die Höhe eines derartig ausgebildeten Leuchtbuchstabens kann weiterhin reduziert werden. Im Wesentlichen bildet der Grundkörper nur noch ein Gehäuse für die Leuchtdioden. Diese Leuchtvorrichtung kann eine Höhe von der Rückseite bis zur Vorderseite in der Größenordnung von 20 mm aufweisen.
Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Leuchtvorrichtung mit einem Mittelsteg 29. Ansonsten stimmt die Ausführungsform im Wesentlichen mit der Ausführungsform aus Fig. 6 überein. Lediglich die Position der Befestigungsschraube 25 ist nach links versetzt, damit diese nicht den Mittelsteg 29 durchragt.
Der Mittelsteg 29 wird beim Fräsen des Hohlraums 24 erzeugt. Der Durchmesser des Fräsers entspricht dem Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen von Mittelsteg 29 und jeweils einem der Randstege 10. Durch die Schneiden des Fräsers entstehen auf dem Mittelsteg 29 zu beiden Seiten eine teilweise lichtdurchlässige und diffus-reflektierende Struktur. Diese Oberflächenstruktur lässt zum einen das Licht von den seitlich angeordneten Leuchtdioden 12 eindringen und wirft dieses Licht andererseits diffus zurück. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Ausleuchtung des lichtdurchlässigen Acrylglasabschnittes 19 und damit die an der Vorderseite sichtbare Helligkeit insbesondere in seinem mittleren Bereich nicht abnimmt. Bei lichtdurchlässigen Acrylglasabschnitten 19 mit großer Breite, das heißt, wenn die einander gegenüberliegenden Innenseiten der Randstege 10 einen großen Abstand zueinander aufweisen, besteht die Gefahr, dass die Leuchtkraft der an den Randstegen 10 angebrachten Dioden 12 nicht ausreicht, um den mittleren Bereich hinreichend auszuleuchten. Da die Oberfläche des Mittelstegs 29 das Licht der Leuchtdioden 12 diffus reflektiert, entsteht in der Mitte des lichtdurchlässigen Acrylglasabschnittes 19 durch den Mittelsteg 29 eine weitere Lichtquelle, welche insbesondere die Ausleuchtung des mittleren Bereichs sicherstellt. Der Mittelsteg 29 ragt in der dargestellten Ausführungsform bis zum Deckel 17, der den Hohlraum 24 abdeckt.

Bezugszeichenliste

1: Grundkörper des Buchstaben "B"
2: Grundkörper des Buchstaben "A"
3: Grundkörper des Buchstaben "L"
4: Grundkörper des Buchstaben "L"
5: Randsteg
6: Randsteg
7: Randsteg
8: Randsteg
9: Randsteg
10: Randsteg
11: Randsteg
12: Leuchtdiode
13: Klebestreifen
14: Anschlusskabel
15: Deckel
16: Deckel
17: Deckel
18: Deckel
19: lichtdurchlässiger Acrylglasabschnitt
20: farbige lichtdurchlässige Deckschicht
21: lichtundurchlässige Beschichtung
22: Metallblech, wärmeleitende Schicht
23: lichtundurchlässiger Abschnitt
24: Hohlraum
25: Befestigungsschraube
26: Dichtung
27: Gewindebohrung
28: Schraubloch
29: Mittelsteg

Claims

Leuchtvorrichtung mit einem Grundkörper (1-4) aus lichtdurchlässigem Material, in dem in Abständen zueinander mehrere Leuchtdioden (12) angeordnet sind, die auf einem flexiblen Klebestreifen (13) mit integrierten Leiterbahnen aufgebracht sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in den Grundkörper (1-4) rückseitig ein einseitig offener Hohlraum (24) eingefräst ist, wobei die Breite und Länge des Hohlraums (24) geringfügig kleiner als die Breite und Länge des Grundkörpers (1-4) ist, so dass mindestens ein entlang der Peripherie des Grundkörpers (1-4) verlaufender, geschlossener Randsteg (5-11) im rückseitigen Bereich des Grundkörpers (1-4) verläuft,

- der Klebestreifen (13) mit den Leuchtdioden (12) derart über die gesamte Länge des Randstegs (5-11) auf dessen Innenseite aufgebracht ist, dass Leuchtdioden (12) auf den einander zugewandten Innenseiten einander gegenüberliegender Randsteg-Abschnitte angeordnet sind,

- von den Leuchtdioden (12) am seitlichen Randsteg (5-11) der massive lichtleitende Abschnitt (19) des Grundkörpers (1-4) vor dem Hohlraum (14) beleuchtet wird, so dass eine hohe Leuchtdichte auf der sichtbaren Vorderseite entsteht, und

- der Hohlraum (24) an der Rückseite der Leuchtvorrichtung durch einen Deckel (15-18) verschlossen ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Rückseite und der Vorderseite der Leuchtvorrichtung bis zu 40 mm beträgt.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) auf der dem Hohlraum (24) gegenüberliegenden Vorderseite eine lichtdurchlässige, farbige Deckschicht (20) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randsteg (5-11) einen rückseitigen lichtundurchlässigen Abschnitt (23) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (15-18) aus lichtundurchlässigem Material besteht.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Hohlraum (24) zugewandte Seite des Deckels (15-18) eine Farbe aufweist, die das Licht der Leuchtdioden (12) reflektiert und in Richtung der Vorderseite der Leuchtvorrichtung wirft.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (15-18) aus lichtdurchlässigem Material besteht.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (17) mit einer Befestigungsschraube (25) an dem Grundkörper (3) befestigt ist und dass der Grundkörper (3) eine Gewindebohrung (27) aufweist, in die die Befestigungsschraube (25) eingeschraubt ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Randstegs (10) eine wärmeleitende Schicht (22) angeordnet ist, auf die der flexible Klebestreifen (13) geklebt ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich von der Vorderseite bis zur Rückseite erstreckende Seitenwand mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (21) versehen ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei Leuchtdioden (12) im Bereich zwischen 5 mm und 40 mm liegt.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1-4) aus trübem, lichtdurchlässigem Material besteht.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte des Hohlraums ein Mittelsteg (29) aus lichtdurchlässigem Material, insbesondere Acrylglas, angeordnet ist, der aus dem Grundkörper (3) ragt und sich im Wesentlichen parallel zum Randsteg erstreckt.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelsteg (29) eine diffus-reflektierende Oberfläche aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung mit einem Grundkörper (1-4) aus lichtdurchlässigem Material, in dem ein flexibler Klebestreifen (13) mit in Abständen zueinander befindlichen Leuchtdioden (12) und integrierten Leiterbahnen angeordnet werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im rückseitigen Bereich des Grundkörpers wird ein einseitig offener Hohlraum (24) mit mindestens einem entlang der Peripherie des Grundkörpers (1-4) verlaufenden, geschlossenen Randsteg (5-11) eingefräst, wobei die Breite und Länge des Hohlraums (24) geringfügig kleiner als die Breite und Länge des Grundkörpers (1-4) ist;

- der Klebestreifen (13) wird derart über die gesamte Länge des Randstegs (5-11) auf dessen Innenseite geklebt, dass Leuchtdioden (12) auf den einander zugewandten Innenseiten einander gegenüberliegender Randsteg-Abschnitte angeordnet sind und den massiven lichtleitenden Grundkörper (19) vor dem Hohlraum beleuchten;

- der Hohlraum (24) wird an der Rückseite der Leuchtvorrichtung durch einen Deckel (15-18) verschlossen.