EP2614685B1

EP2614685B1 - Leuchtkörper mit zusatzelektroden

Info

Publication number: EP2614685B1
Application number: EP11767191.7A
Authority: EP
Inventors: Siegfried Thalner; Christoph Thalner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-09-05
Also published as: AT510383B1; EP2614685A1; WO2012032004A1; AT510383A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Leuchtkörper gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines derartigen Leuchtkörpers.
Es sind zurzeit Anwendungen mit sog. Elektrolumineszenzfolien bekannt. Elektrolumineszenz (EL) ist eine Form der Lumineszenz, bei der ein Festkörper durch Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. einer elektrischen Spannung dazu angeregt wird, elektromagnetische Strahlung, z.B. in Form von Licht, zu emittieren. Lumineszenz ist die optische Strahlung eines physikalischen Systems, die beim Übergang von einem angeregten Zustand zum Grundzustand entsteht. Elektrisches Feld bezeichnet in der Elektrostatik und in der Elektrodynamik einen Zustand des Raumes, der von den vorhandenen elektrischen Ladungen und von der zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes verursacht wird. Ladungen werden vom elektrischen Feld beeinflusst.
Derartige Leuchtkörper bestehen im Wesentlichen aus einem Trägerkörper, auf den ein elektrisch leitfähiges Metall, beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO), als Frontelektrode aufgedampft wird. Darauf wird der eigentliche Schichtaufbau zur Erzeugung des elektrolumineszierenden Lichtes aufgebracht.
Dieser Schichtaufbau besteht aus einem lichtemittierenden Material, welches im Wesentlichen Zinksulfide umfasst, welches mittels eines Bindemittels auf der metallisierten Folie appliziert wird, darauf eine dielektrische Schicht und darauf eine elektrisch leitfähige Schicht, z.B. aus Silber oder Kohlenstoff, welche die plattentförmige Rückelektrode darstellt.
Ein solcher Schichtaufbau, wie oben beschrieben, ist zum Beispiel aus der internationalen Patentanmeldung WO 2003 / 001 852 bekannt.
Zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Elektroden - der metallischen Frontelektrode auf der Folie, in welche durch die Kontaktbahn die elektrische Spannung eingeleitet wird, und der elektrisch leitfähigen Rückelektrode - wird ein elektrisches Wechselfeld aufgebaut und somit der elektrolumineszierende Effekt im lichtemittierenden Material erzeugt.
Weiters ist aus der US 3,740,616 A ein Leuchtkörper mit einem Trägermaterial, einem lichtemittierenden Material und einer dielektrischen Schicht bekannt, bei dem Frontelektroden und Rückelektroden in der dielektrischen Schicht angebracht sind und mit einer Wechselspannung beauftragt werden. Zusätzlich zur ersten Frontelektrode in der dielektrischen Schicht ist eine zweite Frontelektrode in der Grenzschicht zwischen zwei elektrolumineszierenden Schichten vorgesehen, wobei ein erstes elektrisches Wechselfeld zwischen der ersten Frontelektrode und der zweiten Frontelektrode angelegt wird, und ein zweites elektrisches Wechselfeld zwischen den zweiten Frontelektrode und der Rückenelektrode angelegt wird. Beide elektrische Wechselfelder sind parallel zueinander ausgerichtet.
Der beschriebene Aufbau hat den Nachteil, dass das elektrische Wechselfeld nur in der Richtung aufgebaut wird, die durch die Verbindungslinie der Frontelektrode mit der Rückelektrode definiert wird. Die Front- und Rückelektrode fungieren dabei als im Wesentlichen parallel verlaufende Plattenelektroden, und das resultierende elektrische Wechselfeld bildet sich in einer Orientierung normal zur Oberfläche der Platten aus. Das elektrische Wechselfeld kann lediglich in vertikaler Richtung erzeugt werden, wodurch lediglich Elektronen, die entsprechend in Richtung dieses elektrischen Feldes ausgerichtet sind zur Lumineszenz verwendet werden können. Alle anderen Elektronen stehen zur Lichterzeugung zwar zur Verfügung, werden jedoch nicht genutzt, da das Wechselfeld nicht richtig ausgerichtet sind. Eine zwangsweise Ausrichtung der Vorzugsrichtung des lichtemittierenden Materials während des Herstellungsprozesses wäre zwar möglich, ist aber nur mit hohem technischem Aufwand realisierbar. Um eine ausreichende Lichtstärke zu erreichen, muss das elektrische Wechselfeld bei gegebener Fläche ausreichend stark sein und im Dauerbetrieb arbeiten, was wiederum eine reduzierte Lebensdauer des Leuchtkörpers zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die technische Aufgabe zu Grunde, einen Leuchtkörper zu realisieren, der einerseits eine höhere Lichtstärke bei gegebener Lebensdauer und Fläche erlaubt, und andererseits bei gleicher Lichtstärke und Fläche eine höhere Lebensdauer aufweist. Ebenso soll die Kombination der beiden Werte Lebensdauer und Lichtstärke erhöht werden können, und es soll weiters möglich sein, nur jeweils Lebensdauer oder Lichtstärke zu erhöhen, ohne die andere Komponente dabei wesentlich zu beeinflussen. Die Lebensdauer bezeichnet dabei jenen Zeitraum, während dessen die Lichtstärke von 100% auf 50% bei konstanten Betriebsparametern abnimmt. Die Lichtstärke einer Lichtquelle gibt die Energie an, mit der sie in einer bestimmten Zeitspanne und Richtung Licht einer bestimmten Frequenz aussendet.
Diese technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elektroden im lichtemittierenden Material eine erste Elektrodenkammstruktur mit Fingern sowie eine darin eingreifende zweite Elektrodenkammstruktur mit Fingern bilden, wobei zwischen den Fingern Stege des lichtemittierenden Materials verlaufen, wobei die Elektroden derart ausgerichtet sind, dass das zweite elektrische Wechselfeld im Wesentlichen rechtwinkelig zum ersten elektrischen Wechselfeld orientiert ist. Dadurch wird die natürliche Anisotropie der elektrolumineszierenden Schicht ausgenutzt und es werden auch jene Bereiche angeregt, die nicht in einer bestimmten, festen Orientierung bezüglich der Grenzschicht angeordnet sind.
Durch das Erzeugen des zusätzlichen elektrischen Feldes werden Elektronen des lichtemittierenden Materials, die aufgrund ihrer Ausrichtung bei Verwendung nur eines einzigen elektrischen Wechselfeldes nicht zur Emission von Licht angeregt werden können, zur Emission von Licht angeregt. Erzeugt man beide elektrische Wechselfelder gleichzeitig, wird eine höhere Anzahl von Elektronen zur stimulierten Emission von Licht angeregt, wodurch die Lichtstärke erhöht wird. Erzeugt man die elektrischen Wechselfelder alternierend, werden abwechselnd nur jene Elektronen, die aufgrund ihrer Ausrichtung nur von einem Feld angeregt werden können, stimuliert. Dadurch kann die Lebensdauer wesentlich erhöht werden.
Ebenso ist es bei Verwendung zweier unabhängiger Wechselfelder in Kombination möglich, ein sich drehendes elektrisches Wechselfeld zu erzeugen, wodurch zusätzlich Elektronen zur Emission von Licht angeregt werden, die aufgrund ihrer Ausrichtung weder durch ein rein vertikales noch durch ein rein horizontales elektrisches Wechselfeld zur Emission angeregt werden können. Dadurch kann sowohl die Lichtstärke als auch die Lebensdauer gleichzeitig erhöht werden.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Elektroden derart ausgerichtet sind, dass das zweite elektrische Wechselfeld in einem Winkel, insbesondere rechtwinkelig, zum ersten elektrischen Wechselfeld orientiert ist. Ausgehend von der vorliegenden Vorzugsrichtung des verwendeten lichtemittierenden Materials kann eine dem Material entsprechende Orientierung gewählt werden, sofern dies konstruktiv möglich ist.
Insbesondere kann der erfindungsgemäße Leuchtkörper wie folgt aufgebaut sein: Auf dem Trägermaterial wird eine Frontelektrode aufgebracht, die zum Beispiel aus Indium-Zinn-Oxid (sog. ITO) besteht, und insbesondere transparent sein kann. Um die elektrische Spannung in diese Elektrode möglichst gleichmäßig einleiten zu können, wird diese Elektrode mittels einer eigenen Kontaktierung versorgt. Die Frontelektrode wird gegen die zusätzlichen Elektroden durch eine isolierende transparente Schicht gegen Kurzschluss geschützt. Auf diese isolierende transparente Schicht wird das lichtemittierende Material derart aufgebracht, dass im Anschluss daran die zusätzlichen Elektroden in den Zwischenräumen der aktiven Schicht appliziert werden können.
Auf diese Schicht wird in weiterer Folge eine dielektrische Schicht aufgetragen, die zum einen die zusätzlichen Elektroden gegen die Rückelektrode isoliert und zum anderen das erzeugte Licht zur transparenten Frontelektrode hin reflektieren soll. Zuletzt wird auf die dielektrische Schicht die Rückelektrode aufgetragen.
Die einzelnen Schichtstärken sollen sich wie folgt beschrieben gestalten: Die Stärke des Trägermaterials kann entsprechend den Anforderungen der Anwendung gewählt werden. Die Schichtstärke der transparenten Frontelektrode beeinflusst direkt den Transmissionsgrad dieser Schicht. Andererseits ist jedoch auch eine ausreichende Schichtstärke notwendig, um eine akzeptable elektrische Leitfähigkeit in dieser Schicht zu erreichen.
Die Schichtstärke wird vorzugsweise mit mehr als 5 µm, jedoch weniger als 1 mm gewählt. Die Stärke der transparenten isolierenden Schicht kann ebenfalls in einem Bereich von mehr als 5 µm, jedoch weniger als 1 mm gewählt werden. Es ist zu beachten, dass diese Schicht bereits als Kapazität im vertikalen Feld wirkt. Die Dicke des lichtemittierenden Materials und somit auch die Elektroden des zusätzlichen horizontalen elektrischen Feldes kann mit einer Stärke von mehr als 5 µm, jedoch weniger als 1 mm gewählt werden. Auch diese Schicht ist als Kapazität im vertikalen Feld zu berücksichtigen. Als nächste Schicht, die ebenfalls als Kapazität im vertikalen Feld zu berücksichtigen ist, kann die dielektrische Schicht eine Schichtstärke von mehr als 5 µm jedoch weniger als 1 mm aufweisen. Zuletzt wird die Rückelektrode aufgebracht, welche bevorzugt eine Stärke von mehr als 10 µm, jedoch weniger als 1 mm aufweisen kann.
Es ist vorgesehen, dass die Elektroden im lichtemittierenden Material eine erste Elektrodenkammstruktur sowie eine darin eingreifende zweite Elektrodenkammstruktur bilden, wobei zwischen den Fingern Stege des lichtemittierenden Materials verlaufen. Diese Stege sind voneinander getrennt und dienen jeweils als eigenes lichtemittierendes Element.
Es kann weiters vorteilhaft sein, den Leuchtkörper zusätzlich mit einer Deckschicht zum Schutz vor Umwelteinflüssen zu bedecken. Dabei kann es sich insbesondere um ein transparentes oder mit Farbpartikeln oder Pigmenten versehenes Laminat handeln.
Um die zusätzlich vorgesehenen Elektroden elektrisch mit Wechselspannung zu versorgen, kann vorgesehen sein, dass die Frontelektrode oder die Rückelektrode mit den Elektroden elektrisch verbunden ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Frontelektrode mit der ersten Elektrodenkammstruktur und die Rückelektrode mit der zweiten Elektrodenkammstruktur elektrisch verbunden ist. In diesem Fall werden das erste und das zweite elektrische Wechselfeld von der selben Spannungsquelle gebildet, und unterscheiden sich nicht im zeitlichen Verlauf, wohl aber in der räumlichen Ausrichtung.
Weiters kann zwischen der Frontelektrode und der Rückelektrode eine erste Wechselspannungsquelle vorgesehen sein, die ebenfalls Teil der Erfindung ist. Darüber hinaus kann zwischen der ersten Elektrodenkammstruktur und der zweiten Elektrodenkammstruktur eine zweite Wechselspannungsquelle vorgesehen sein, um das zweite elektrische Wechselfeld völlig unabhängig vom ersten elektrischen Wechselfeld bilden zu können. Insbesondere kann durch entsprechende Wahl der Stärke der eingespeisten elektrischen Wechselfelder und durch die jeweils gewählte Signalform (Sinus, Rechteck, Dreieck, etc.) sowie Phasenverschiebung durch Überlagerung beider Felder ein elektrisches Drehfeld realisiert werden, welches in einer Ebene rotiert und entsprechend sämtliche Vorzugsrichtungen auf dieser Ebene passiert und Elektronen zur Lichtemission stimulieren kann.
Zur Bildung eines elektrischen Drehfeldes kann vorgesehen sein, dass die Frontelektrode, die Rückelektrode, die erste Elektrodenkammstruktur und die zweite Elektrodenkammstruktur an den Phasen oder dem Nullleiter eines Dreiphasennetzes angeschlossen sind. Die Phasenverschiebung beträgt in diesem Fall 60°, und beispielhafte Werte für Spannung und Frequenz eines derartigen Dreiphasennetzes betragen 110V und 400Hz. Die Signalform ist nicht auf ein Sinussignal beschränkt.
Wie oben ausgeführt kann es vorteilhaft sein, wenn die Frontelektrode, die Rückelektrode und/oder die isolierende Schicht zumindest teilweise transparent ausgeführt sind.
Weiters kann die dielektrische Schicht lichtreflektierend ausgebildet sein oder eine lichtreflektierende Schicht umfassen, um die Lichtausbeute zu erhöhen. Sie kann als ein isolierendes Material wie Aluminiumoxid, Bariumtitanat, eine isolierende galvanische Schicht, Kunststoff oder dergleichen ausgeführt sein bzw. dieses umfassen.
Bei dem lichtemittierenden Material kann es sich um ein beliebiges elektrolumineszierendes Material handeln, welches insbesondere Zinksulfide umfasst. Das lichtemittierende Material kann partiell zur Definition von Logos, Schriftzügen oder dergleichen aufgetragen werden. Es kann weiters verkapselte oder unverkapselte Leuchtstoffe oder anderen Materialien, die bei Anlegung eines elektrischen Feldes zum Leuchten angeregt werden können, umfassen.
Die Frontelektrode und/oder die Rückelektrode kann auch ein elektrisch leitfähig gemachtes Polymer, insbesondere Polyvinylacrylat, umfassen. Dieses hat den Vorteil, dass es biegsam ist und sich somit den baulichen Gegebenheiten besser anpassen kann.
Die oben erwähnte Deckschicht zum Schutz gegen Umwelteinflüsse kann weiters aus Designgründen lichtdurchlässige Bereiche und lichtundurchlässige Bereiche umfassen. Die Deckschicht kann als Flüssiglaminat, insbesondere als Lack, ausgeführt sein.
Die Erfindung umfasst weiters auch ein Verfahren zur Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers, wobei im lichtemittierenden Material ein zweites elektrisches Wechselfeld erzeugt wird, welches in einem Winkel, insbesondere rechtwinkelig, zum ersten elektrischen Wechselfeld orientiert ist.
Um eine Optimierung der Lebensdauer zu erreichen, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung wie oben beschrieben mit zwei unabhängigen Wechselspannungsquellen betrieben. Die Wechselspannungsquellen werden so gesteuert, dass das elektrische Feld abwechselnd in der einen und der anderen Orientierung (beispielsweise vertikal und horizontal) erzeugt wird. Dadurch wird für das lichtemittierende Material ein Blinken erzeugt, da dieses nunmehr nicht konstant stimuliert wird, sondern ähnlich einem Blinker ein- und ausgeschaltet wird. Dieses Blinken hat einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer, die dadurch wesentlich (mindestens um 35%) erhöht werden kann. Ein für das menschliche Auge wahrnehmbares Flackern wird durch eine entsprechende Frequenzwahl vermieden. Es kann vorgesehen sein, dass sich die Pulse überlappen, also kurzfristig beide Wechselfelder aktiv sind, oder für kurze Zeit während des Pulses beide Wechselfelder ausgeschaltet sind.
Um eine Optimierung der Lichtstärke zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wie oben beschrieben mit einer einzigen Wechselspannungsquelle betrieben werden. Die Rückelektrode ist dabei mit einem Teil der zusätzlichen Elektroden und die Kontaktierung der Frontelektrode mit dem restlichen Teil der zusätzlichen Elektroden verbunden. Dabei ist zu beachten, dass der eine und der andere Kamm der zusätzlichen Elektroden abwechselnd kontaktiert werden muss, um so die Erzeugung des zusätzlichen Wechselfeldes zu gewährleisten. Mit dieser Variante ist nunmehr sichergestellt, dass auch Elektronen zur Lichtemission angeregt werden, die bei einem konventionellen Aufbau nicht angeregt werden. Daraus resultiert die höhere Lichtstärke bei gleichbleibenden Betriebsparametern.
Um eine Optimierung sowohl der Lebensdauer als auch der Lichtstärke zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wie oben beschrieben wieder mit einer einzigen Wechselspannungsquelle betrieben werden. Die Rückelektrode ist dabei mit einem Teil der zusätzlichen Elektroden (beispielsweise einem ersten Elektrodenkamm) und die Kontaktierung der Frontelektrode mit dem restlichen Teil (beispielsweise einem zweiten Elektrodenkamm) der zusätzlichen Elektroden verbunden. Dabei ist zu beachten, dass der eine und der andere Teil der zusätzlichen Elektroden abwechselnd kontaktiert werden muss, um so die Erzeugung des horizontalen elektrischen Feldes zu gewährleisten. Mit dieser Variante ist nunmehr sichergestellt, dass auch Elektronen zur Lichtemission angeregt werden, die bei einem konventionellen Aufbau nicht angeregt werden. Daraus resultiert die höhere Lichtstärke bei gleichen Betriebsparametern. Ändert man nun die Betriebsparameter dahingehend, dass man die Spannung reduziert, erreicht man eine Optimierung der Lebensdauer bei gleichzeitiger höherer Lichtstärke.
Um eine Optimierung sowohl der Lebensdauer, als auch der Lichtstärke zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung wie oben beschrieben wieder mit einer einzigen Wechselspannungsquelle betrieben werden, wobei diese als Wechselspannungsgenerator ausgeführt sein kann. Die Rückelektrode ist dabei im selben Kanal, jedoch an einer anderen Klemmstelle eines Wechselspannungsgenerators mit einem Teil der zusätzlichen Elektroden und die Kontaktierung der Frontelektrode ist dabei im zweiten Kanal, jedoch an einer anderen Klemmstelle des Wechselspannungsgenerators mit dem restlichen Teil der zusätzlichen Elektroden verbunden. Insbesondere kann der Wechselspannungsgenerator zwei amplituden- und frequenzgleiche Sinussignale mit einer Phasenverschiebung von 90° liefern, wodurch das resultierende Wechselfeld im lichtemittierenden Material ein Drehfeld ist. Dabei ist zu beachten, dass der eine und der andere Teil der zusätzlichen Elektroden abwechselnd kontaktiert werden müssen, um so die Erzeugung des horizontalen elektrischen Feldes zu gewährleisten. Mit dieser Variante ist nunmehr sichergestellt, dass Elektronen zur Lichtemission angeregt werden, die bei einem konventionellen Aufbau nicht angeregt werden. Daraus resultiert die höhere Lichtstärke bei gleich bleibenden Betriebsparametern. Ändert man nun noch die Betriebsparameter dahingehend, dass man die Spannung reduziert, erreicht man eine Optimierung der Lebensdauer bei gleichzeitiger höherer Lichtstärke.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren zu entnehmen.
Der erfindungsgemäße Leuchtkörper und das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen

Fig. 1:: einen schematischen Querschnitt durch den Schichtaufbau eines Leuchtkörpers aus dem Stand der Technik;
Fig. 2:: eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers mit angeschlossener Wechselspannungsquelle;
Fig. 3:: einen schematischen Querschnitt durch den Schichtaufbau des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers aus Fig. 2 entlang des Schnittes 3-3;
Fig. 4:: einen vergrößerten Auszug aus der schematischen Draufsicht des Auführungsbeispiels aus Fig. 2;
Fig. 5:: eine schematischen Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers mit zwei angeschlossenen unabhängigen Wechselspannungsquellen;
Fig. 6:: eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Spannungen V11 und V13 des Ausführungsbeispiels aus Fig. 5;
Fig. 7:: eine schematischen Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers mit einem angeschlossenen Wechselspannungsgenerator mit zwei Ausgängen;
Fig. 8:: eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Spannungen V11 und V13 des Ausführungsbeispiels aus Fig. 7;
Fig. 9:: eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Orientierung des resultierenden Wechselfeldes für das Ausführungsbeispiel aus Fig. 7 mit dem Spannungsverlauf aus Fig. 8;
Fig. 10:: eine schematischen Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers der an ein Dreiphasennetz angeschlossen ist.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Schichtaufbau eines Leuchtkörpers 1 in Form einer konventionellen Elektrolumineszenzfolie aus dem Stand der Technik. Der Aufbau solcher Folien umfasst ein Trägermaterial 2, insbesondere in Form einer Folie, welches mittels einer aufgedampften metallischen Frontelektrode 5 (z.B. Indium-Zinn-Oxid - ITO) elektrisch leitfähig gemacht wird und dennoch lichtdurchlässig bleibt, und dem eigentlichen Schichtaufbau zur Erzeugung des Lichtes mittels eines elektrischen Wechselfeldes. Dieser Schichtaufbau umfasst das lichtemittierende (aktive) Material 4, welche im Wesentlichen Zinksulfide umfasst, die mittels eines Bindemittels auf der metallisierten Folie appliziert wird, darauf eine dielektrische Schicht 12 und darauf eine elektrisch leitfähige Schicht, die Rückelektrode 9, z.B. aus Silber oder Kohlenstoff. Zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten - der Frontelektrode 5 und der Rückelektrode 9 - wird das elektrische Wechselfeld 18 aufgebaut und somit der elektrolumineszierende Effekt im lichtemittierenden Material 4 erzeugt.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht und einen schematischen Querschnitt entlang der Schnittinie 3 - 3 eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers 1. Auf einem Trägermaterial 2 ist eine Frontelektrode 5 aufgebracht, die mit einem elektrischen Kontakt 6 versehen ist. Auf der Frontelektrode 5 befindet sich eine isolierende Schicht 3. Die Frontelektrode 5 und die isolierende Schicht 3 können transparent ausgeführt sein.
Auf der isolierenden Schicht 3 sind mehrere Elektroden 8, in Form einzelner Stege oder Streifenelektroden, aufgebracht. Zwischen den Elektroden 8 befindet sich das lichtemittierende Material 4, weiches ebenfalls die Form einzelner, nicht miteinander verbundener Stege annimmt. Die Elektroden 8 sind alternierend mit dem elektrischen Kontakt 6 der Frontelektrode 5 und mit dem elektrischen Kontakt 10 der Rückelektrode 9 verbunden. Die derart gebildete Kammstruktur ist großflächig überdeckt mit einer dielektrischen Schicht 12 und der Rückelektrode 9. Der elektrische Kontakt 6 der Frontelektrode 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel winkelig ausgeführt, um die Elektroden 8 zu erreichen. Schließlich ist die gesamte Struktur mit einer Deckschicht 7 versehen (in Fig. 1 nicht gezeichnet). Eine elektrische Wechselspannungsquelle 11 ist an der Frontelektrode 5 und der Rückelektrode 9 angeschlossen und erzeugt ein elektrisches Wechselfeld, das einerseits zwischen der Frontelektrode 5 und der Rückenelektrode 9 auf das lichtemittierende Material 4 einwirkt (Wechselfeld 18), und andererseits auf jeden Streifen bzw. Steg des lichtemittierenden Materials 4 durch die Elektroden 8 einwirkt (Wechselfeld 19). Dadurch wird erreicht, dass das lichtemittierende Material 4 ein mehrdimensionales Wechselfeld in Form der Überlagerung der Wechselfelder 18 und 19 erfährt.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt dieses Ausführungsbeispiels in vergrößerter Ansicht, wobei die dielektrische Schicht 12, die Rückelektrode 9 und die Deckschicht 7 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Elektroden 8 bilden eine erste Elektrodenkammstruktur 20 und eine zweite, darin eingreifende Elektrodenkammstruktur 21. Zwischen den Fingern 23, 24 der ersten und zweiten Elektrodenkammstruktur befinden sich die Stege 22 des lichtemittierenden Materials 4, die von der Frontelektrode durch die isolierende Schicht 3 getrennt sind. Durch die elektrische Wechselspannung zwischen den beiden Elektrodenkammstrukturen 20, 21 werden die elektrischen Wechselfelder 19 erzeugt.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leuchtkörpers. In diesem Fall sind die Elektroden 8 mit separaten Sammelkontakten 14 und 15 versehen, die mit einer eigenen Wechselspannungsquelle 13 verbunden sind, welche die Wechselspannung V11 bewirkt. Die Wechselspannungsquelle 11 ist nach wie vor zwischen Frontelektrode 5 und Rückelektrode 9 angeschlossen und bewirkt die Wechselspannung V13. Die Wechselspannungen V11 und V13 können unabhängig voneinander gewählt werden. Der Leuchtkörper verfügt wieder über eine isolierende Schicht 3 und darauf aufgebrachten Stegen aus lichtemittierendem Material 4, gefolgt von einer dielektrische Schicht 12.
Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Wahl des elektrischen Pulses für V11 und V13, wonach die beiden Wechselspannungsquellen die gleiche Frequenz und Amplitude, aber unterschiedliche Phasenlage aufweisen. Dadurch ist abwechselnd jeweils eines der Wechselfelder 18 oder 19 aktiviert, und kurzfristig kommt es zu einer Überlagerung, bei der beide Wechselfelder wirken.
Fig. 7 zeigt eine alternative Beschaltung des erfindungsgemäßen Leuchtkörpers aus Fig. 5. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Rückelektrode 9 und der erste Sammelkontakt 14 mit den beiden Ausgängen eines Wechselspannungsgenerators 16 verbunden, während sowohl die Frontelektrode 5 als auch der zweite Sammelkontakt 15 mit dem GND-Anschluss des Wechselspannungsgenerators 16 verbunden sind. Die anderen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 5. Bei dem Wechselspannungsgenerator 16 handelt es sich um einen handelsüblichen Sinusgenerator mit Ausgängen, die beliebig phasenverschobene Spannungspulse liefern können.
Beispielhafte Spannungsverläufe für dieses Ausführungsbeispiel sind in Fig. 8 gezeigt. In diesem Beispiel sind die Spannungen V11 und V13, also die Spannungen an den Ausgängen OUT1 und OUT2 des beispielhaft gezeigten Wechselspannungsgenerators 16, zwei Sinuskurven gleicher Frequenz und Amplitude, wobei jedoch die Spannung an OUT2 gegenüber der Spannung an OUT1 um 90° phasenverschoben ist. Dabei handelt es sich um eine notorische Funktionalität handelsüblicher Wechselspannungsgeneratoren oder Funktionsgeneratoren.
Fig. 9 zeigt die räumliche Orientierung des resultierenden effektiven Wechselfeldes, welches sich durch Überlagerung der durch die Spannungen V11 und V13 gebildeten Wechselfeldern 18 und 19 bildet, zu den aufeinanderfolgenden, in Fig. 8 gezeigten Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4. Im Laufe der Zeit dreht sich die Richtung des Wechselfeldes im Raum um 360°. Durch ein derartiges Drehfeld kann eine besonders effiziente Ausnutzung des lichtemittierenden Materials 4 erreicht und die Lebensdauer bei gegebener Lichtstärke deutlich erhöht werden.
Selbstverständlich ist die Fuktionalität nicht auf diese Beschaltung, Signalform oder Phasenlage beschränkt, und es sind auch andere Ausführungsbeispiele, bei denen ein Drehfeld in der lichtemittierenden Schicht generiert wird, Teil der Erfindung.
Eine derartige alternative Beschaltung zur Erzeugung eines Drehfelds in der lichtemittierenden Schicht ist in Fig. 10 gezeigt. In diesem Fall sind die vier Kontakte des Leuchtkörpers (Erster Sammelkontakt 14, zweiter Sammelkontakt 15, Frontelektrode 5, Rückelektrode 9) an die drei Phasen 25 und den Nullleiter 26 eines Dreiphasennetzes 17 angeschlossen, wobei das Dreiphasennetz exemplarisch in Sternschaltung ausgeführt ist und eine Außenleiterspannung von 110V bei einer Frequenz von 400 Hz aufweist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf das angeführte Beschaltungsschema und umfasst auch andere Schaltschemate, bei denen das gewünschte Drehfeld im lichtemittierenden Material gebildet wird.
In allen Figuren sind die Größenverhältnisse nicht maßstäblich und die Dicke einzelner Schichten unmaßstäblich vergrößert dargestellt, um die Erfindung besser erläutern zu können. Insbesondere sollte das Trägermaterial 2 wesentlich dicker ausgeführt sein, als die anderen Schichten, um die erforderliche mechanische Stabilität zu erreichen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele und umfasst auch andere, insbesondere dreidimensionale Aufbauten eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers. Weiters umfasst die Erfindung auch Bauteile, insbesondere Teile der Karosserie eines Fahrzeugs, die einen erfindungsgemäßen Leuchtkörper umfassen.

Bezugszeichenliste

1: Leuchtkörper
2: Trägermaterial
3: Isolierende Schicht
4: Lichtemittierendes Material
5: Frontelektrode
6: Elektrischer Kontakt der Frontelektrode
7: Deckschicht
8: Elektrode
9: Rückelektrode
10: Elektrischer Kontakt der Rückelektrode
11: Erste Wechselspannungsquelle
12: Dielektrische Schicht
13: Zweite Wechselspannungsquelle
14: Erster Sammelkontakt
15: Zweiter Sammelkontakt
16: Wechselspannungsgenerator
17: Dreiphasennetz
18: Erstes elektrisches Wechselfeld
19: Zweites elektrisches Wechselfeld
20: Erste Elektrodenkammstruktur
21: Zweite Elektrodenkammstruktur
22: Stege des lichtemittierenden Materials
23: Finger der ersten Elektrodenkammstruktur
24: Finger der zweiten Elektrodenkammstruktur
25: Phasen des Dreiphasennetzes
26: Nullleiter des Dreiphasennetzes

Claims

Leuchtkörper (1) mit einem Trägermaterial (2), einem lichtemitterenden Material (4), einer dielektrischen Schicht (12) sowie mit einer Frontelektrode (5) und einer Rückelektrode (9), die ein erstes elektrisches Wechselfeld (18) erzeugen, wobei im lichtemittierenden Material (4) mindestens zwei, ein zweites elektrisches Wechselfeld (19) erzeugende Elektroden (8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8) im lichtemittierenden Material (4) eine erste Elektrodenkammstruktur (20) mit Fingern (23) sowie eine darin eingreifende zweite Elektrodenkammstruktur (21) mit Fingern (24) bilden, wobei zwischen den Fingern (23, 24) Stege (22) des lichtemittierenden Materials (4) verlaufen, wobei die Elektroden (8) derart ausgerichtet sind, dass das zweite elektrische Wechselfeld (19) im Wesentlichen rechtwinkelig zum ersten elektrischen Wechselfeld (18) orientiert ist.
Leuchtkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägermaterial (2) und dem lichtemittierenden Material (4) eine isolierende Schicht (3) vorgesehen ist.
Leuchtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) wie folgt aufgebaut ist:
a. das Trägermaterial (2), darauf aufgebracht

b. die elektrisch leitfähige Frontelektrode (5), darauf aufgebracht

c. eine isolierende Schicht (3), darauf aufgebracht

d. das die Elektroden (8) umfassende lichtemittierende Material (4), darauf aufgebracht

e. die dielektrische Schicht (12), darauf aufgebracht

f. die Rückelektrode (9).
Leuchtkörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper (1) zusätzlich von einer Deckschicht (7) bedeckt ist, wobei die Deckschicht (7) vorzugsweise farbige Pigmente umfasst.
Leuchtkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontelektrode (5) mit der ersten Elektrodenkammstruktur (20) und die Rückelektrode (9) mit der zweiten Elektrodenkammstruktur (21) elektrisch verbunden ist.
Leuchtkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Frontelektrode (5) und der Rückelektrode (9) eine erste Wechselspannungsquelle (11), sowie zwischen der ersten Elektrodenkammstruktur (20) und der zweiten Elektrodenkammstruktur (21) eine zweite Wechselspannungsquelle (13) vorgesehen ist.
Leuchtkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontelektrode (5), die Rückelektrode (9), die erste Elektrodenkammstruktur (20) und die zweite Elektrodenkammstruktur (21) an phasenverschobene Ausgänge eines Wechselspannungsgenerators (16) angeschlossen sind.
Leuchtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem lichtemittierenden Material (4) um ein elektrolumineszierendes Material handelt, welches beispielsweise Zinksulfide umfasst.
Leuchtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Material (4) Zinksulfid, verkapselte oder unverkapselte Leuchtstoffe oder anderen Materialien, die bei Anlegung eines elektrischen Feldes zum Leuchten angeregt werden können, umfasst.
Verfahren zur Ansteuerung eines Leuchtkörpers (1) mit einem Trägermaterial (2), einem lichtemitterenden Material (4), einer dielektrischen Schicht (12) sowie mit einer, ein erstes elektrisches Wechselfeld (18) erzeugenden Frontelektrode (5) und einer Rückelektrode (9), wobei im lichtemittierenden Material (4) durch Elektroden (8) ein zweites elektrisches Wechselfeld (19) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8) derart angeordnet werden, dass sie eine erste Elektrodenkammstruktur (20) sowie eine darin eingreifende zweite Elektrodenkammstruktur (21) bilden, wobei das erste elektrische Wechselfeld (18) und das zweite elektrische Wechselfeld (19) im Wesentlichen rechtwinkelig zueinander orientiert sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Wechselfeld (18) und das zweite elektrische Wechselfeld (19) zur Erhöhung der Lebensdauer des Leuchtkörpers (1) abwechselnd erzeugt wird oder zur Erhöhung der Leuchtstärke des Leuchtkörpers (1) gleichzeitig erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste elektrische Wechselfeld (18) und das zweite elektrische Wechselfeld (19) zur Erhöhung der Leuchtstärke des Leuchtkörpers (1) mit teilweise überlappenden Spannungspulsen betrieben wird.