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Die Erfindung betrifft eine Leuchtmittelanordnung mit wenigstens einem Leuchtmittel, beispielsweise einem Halbleiterleuchtmittel, wie etwa einer Leuchtdiode. Die Leuchtmittelanordnung ist insbesondere zur Verwendung in einem Bekleidungsstück eingerichtet. Die Leuchtmittelanordnung kann bei der Verwendung in einem Kleidungsstück dazu dienen, die Sichtbarkeit der das Bekleidungsstück tragenden Person zu erhöhen und/oder Informationen für andere Personen anzuzeigen, wie etwa eine Kennzeichnung einer Einsatzkraft, beispielsweise von Rettungspersonal, Sicherheitspersonal oder Hilfspersonal.
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US 8 690 385 B2 beschreibt ein Licht emittierendes elektronisches Textil. Dabei sind Leuchtdioden auf einem flexiblen Träger angeordnet und in einen textilen Schlauch eingebracht. Dieser textile Schlauch kann an einem Bekleidungsstück befestigt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Diffusionswirkung bei solchen Ausführungen häufig unzureichend ist und deswegen kein flächiger optischer Eindruck der Lichtabstrahlung erfolgt. Einige Ausführungsbeispiele der
US 8 690 385 B2 sehen vor, mehrere textile Lagen zwischen den Leuchtdioden und der Abstrahlseite des umgebenden textilen Schlauches anzuordnen, wobei die einzelnen Lagen durch Luftschichten beabstandet sind. Dadurch ergibt sich jeweils ein Brechungsindex an der Grenzschicht zwischen einer textilen Lage und einer benachbarten Luftschicht. Nachteilig ist jedoch, dass diese Ausführung zu einer großen Dicke des Schlauches führt. Außerdem wird die Brechungswirkung stark verändert, wenn sich der Schlauch bewegt und beispielsweise Luftspalte nicht aufrechterhalten und dadurch Grenzschichten zumindest abschnittsweise eliminiert werden. Die kann den optischen Eindruck der flächigen Lichtabstrahlung negativ beeinträchtigen.
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Ausgehend hiervon kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine Leuchtmittelanordnung zu schaffen, die eine gute Diffusionswirkung bei kompakter Bauform erreichen kann. Diese Aufgabe wird durch eine Leuchtmittelanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Leuchtmittelanordnung ist im Patentanspruch 17 angegeben.
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Die Leuchtmittelanordnung hat wenigstens ein Leuchtmittel. Als Leuchtmittel wird vorzugsweise ein Halbleiterleuchtmittel, wie eine Leuchtdiode verwendet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einen Leuchtmittel jeweils um ein im Wesentlichen punktförmig abstrahlendes Leuchtmittel. Ein solches punktförmig abstrahlendes Leuchtmittel hat einen virtuellen Ausgangspunkt, von dem sich das Licht im Wesentlichen radial innerhalb eines Lichtabstrahlbereiches ausbreitet. Der Lichtabstrahlbereich kann symmetrisch oder unsymmetrisch zu einer optischen Achse des Leuchtmittels ausgeführt sein. Der Lichtabstrahlbereich ist beispielsweise ein Kugelsegment.
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Die Leuchtmittelanordnung weist wenigstens einen Abdeckkörper auf. Vorzugsweise ist jedem Leuchtmittel ein separater Abdeckkörper zugeordnet, der eine Lichtabstrahlfläche des Leuchtmittels abdeckt, an der das Leuchtmittel das Licht emittiert. Es ist auch möglich, dass eine Gruppe von mehreren Leuchtmitteln, beispielsweise 2 bis 5 Leuchtmittel, durch einen gemeinsamen Abdeckkörper abgedeckt sind. Der Abdeckkörper ist mit dem wenigstens einen, jeweils zugeordneten Leuchtmittel vorzugsweise stoffschlüssig verbunden.
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Der wenigstens eine Abdeckkörper ist transparent für das von dem zugeordneten Leuchtmittel emittierte Licht und somit transparent für eine Lichtwellenlänge oder einen Lichtwellenlängenbereich, dessen Licht vom zugeordneten wenigstens einen Leuchtmittel emittiert wird.
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Mit jedem Abdeckkörper ist eine Streuelementanordnung stoffschlüssig verbunden. Die Streuelementanordnung ist dazu eingerichtet, das vom wenigstens einen Leuchtmittel emittierte und in den Abdeckkörper eingekoppelte Licht zumindest teilweise zu beugen und/oder zu brechen und/oder zu reflektieren. Die Streuelementanordnung weist hierfür wenigstens ein zusammenhängendes Textilmaterialteil auf oder besteht aus wenigstens einem zusammenhängenden Textilmaterialteil. Das zusammenhängende Textilmaterialteil kann ein textiles Flächengebilde und sozusagen 2,5-dimensional oder 3-dimensional sein. Als textiles Flächengebilde für ein zusammenhängendes Textilmaterialteil kann ein Vliesmaterialteil oder ein Gewebeteil oder ein Maschenwarenteil verwendet werden. Als Maschenwarenteil können Wirkmaterialteile oder Strickmaterialteile verwendet werden.
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Solche zusammenhängenden Textilmaterialteile haben eine Faserstruktur bzw. Garnstruktur. Die Streuwirkung kann sehr einfach durch das verwendete Material und/oder die Dichte der Fasern bzw. Garne und/oder durch die Ausrichtung der Fasern bzw. Garne und/oder durch die Bindungsart und/oder durch die Querschnittsform des Garns bzw. der Faser und/oder durch die Dichte des Textilmaterials und/oder die Anzahl der verwendeten Textilmaterialteile in der Streuelementanordnung beeinflusst werden. Die Dichte des Textilmaterials kann beispielsweise bei einem Gewebe oder einer Maschenware durch den Abstand unmittelbar benachbarter Garne bzw. Fäden (Maschenweite bzw. Kett- und Schussfadensichte) und bei einem Vliesmaterial durch den mittleren Abstand der Fasern bestimmt werden. Die Streuung wird sozusagen durch die Porosität des Textilmaterials zumindest mitbestimmt.
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Dadurch dass die Streuelementanordnung stoffschlüssig mit dem Abdeckkörper und mithin mittelbar oder unmittelbar auch mit dem Leuchtmittel verbunden ist, bleibt die Ausrichtung der Streuelementanordnung relativ zu dem vom Leuchtmittel abgestrahlten Licht stets erhalten. Somit lässt sich das Lichtabstrahlprofil jedes Leuchtmittels vorgeben und aufrechterhalten. Zusammenhängende Textilmaterialteile lassen sich durch gewöhnliche Verfahren wie Stricken, Wirken, Weben oder durch eine Vliesherstellung einfach herstellen. Symmetrische und unsymmetrische Beeinflussungen der Abstrahlcharakteristik lassen sich mit dem wenigstens einen zusammenhängenden Textilmaterialteil einfach und definiert erreichen. Im Gegensatz dazu werden bisher häufig eine Vielzahl von einzelnen Streukörpern verwendet, die in ein Trägermaterial, beispielsweise einen Verguss, integriert werden. Allerdings ist deren Anordnung und Verteilung im Verguss oft nur mit großem Aufwand erreichbar, insbesondere wenn eine gezielt unterschiedliche Streuwirkung in verschiedenen Bereichen des Lichtabstrahlprofils eingestellt werden soll.
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Vorzugsweise weist jedes Leuchtmittel einen Leuchtdiodenchip auf, an dem die wenigstens eine Lichtabstrahlfläche vorhanden ist. Ein solcher Leuchtdiodenchip kann neben seiner Haupt-Lichtabstrahlfläche auch an den an die Haupt-Lichtabstrahlfläche angrenzenden seitlichen Flächen Licht abstrahlen.
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Es ist bevorzugt, wenn die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Streuelementanordnung und dem Abdeckkörper bei der Herstellung des Abdeckkörpers erzeugt wird. Die stoffschlüssige Verbindung kann während und durch die Herstellung des Abdeckkörpers hergestellt werden. Somit kann in einem vorzugsweise einstufigen Prozess der Abdeckkörper hergestellt und gleichzeitig stoffschlüssig mit der Streuelementanordnung und optional zusätzlich dem wenigstens einen Leuchtmittel verbunden werden. Beispielsweise kann der Abdeckkörper durch einen Vergusskörper gebildet sein.
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Das wenigstens eine Textilmaterialteil der Streuelementanordnung kann zumindest teilweise bedruckt und/oder eingefärbt sein. Das wenigstens eine Textilmaterialteil kann auch mehrfarbig sein. Dadurch ist es möglich, Licht bestimmter Lichtwellenlängen in den bedruckten oder eingefärbten Bereichen zumindest teilweise zu absorbieren und damit die Lichtabstrahlcharakteristik der Leuchtmittelanordnung entsprechend zu verändern.
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Es ist bevorzugt, wenn die Porosität und/oder die Maschengröße des wenigstens einen Textilmaterialteils in unterschiedlichen Bereichen unterschiedlich groß ist. Als Porosität des Textilmaterialteils wird hier das Volumen der Fasern oder Garne geteilt durch das Volumen des Textilmaterialteils bzw. durch das Volumen eines Bereichs des Textilmaterialteils verstanden. Damit lässt sich die Diffusionswirkung in unterschiedlichen Bereichen des Lichtabstrahlbereichs eines Leuchtmittels unterschiedlich beeinflussen bzw. einstellen. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Hauptorientierungsrichtung der Fasern bzw. Garne in unterschiedlichen Bereichen des Textilmaterialteils unterschiedlich sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Streuelementanordnung mehrere Textilmaterialteile auf.
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Es ist bevorzugt, wenn in verschiedenen Winkelbereichen des Lichtabstrahlbereiches jedes Leuchtmittels verschieden viele und/oder verschieden ausgeführte Textilmaterialteile angeordnet sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel können in der jeweiligen Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes des wenigstens einen Leuchtmittels übereinander angeordnete Textilmaterialteile vorhanden sein. Die Textilmaterialteile können sozusagen mehrere Lagen bilden, die von dem Licht ausgehend vom Leuchtmittel bis zur Abstrahlung von der Leuchtmittelanordnung durchlaufen werden müssen.
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Die Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes des Leuchtmittels ist die Richtung, in der sich das Licht ungehindert ausbreiten würde. Die Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel radial zu einem virtuellen Ausgangspunkt, wenn es sich um eine annähernd punktförmige Lichtquelle handelt.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn wenigstens zwei der Textilmaterialteile der Streuelementanordnung verschiedene Hauptorientierungen der Fasern und/oder Garne relativ zu der jeweiligen Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes aufweisen, das in das jeweilige Textilmaterialteil eindringt. So kann beispielsweise ein erstes Textilmaterialteil eine Hauptorientierung der Fasern bzw. Garne in einer ersten Raumrichtung und ein zweites Textilmaterialteil eine Hauptorientierung der Fasern bzw. Garne in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung relativ zur Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes aufweisen. Beispielsweise kann die erste Richtung tangential zur radialen Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes sein, während die zweite Richtung schräg oder rechtwinklig zur ersten Richtung verläuft.
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Der Abdeckkörper kann stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem wenigstens einen zugeordneten Leuchtmittel verbunden sein. Der Abdeckkörper kann bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch einen Vergusskörper gebildet sein. Es ist auch möglich, den Abdeckkörper durch einen separat hergestellten Linsenkörper zu bilden, der nach seiner Herstellung stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Streuelementanordnung bzw. dem Leuchtmittel verbunden wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel können mehrere oder alle Leuchtmittel auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Dabei ist es möglich, elektrische Leiter zur Verbindung der auf dem Träger angeordneten Leuchtmittel in oder an dem Träger anzuordnen oder auszubilden. Die Leiter können durch in eingewebt, eingestrickt, eingewirkt oder durch Nähen oder Sticken in den Träger integriert oder am Träger angeordnet sein. Als Träger kann beispielsweise ein Textilband oder ein anderes textiles Flächengebilde verwendet werden.
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Die Leuchtmittel der Leuchtmittelanordnung können zueinander elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sein. Vorzugsweise ist zumindest ein elektrischer Reihenwiderstand vorhanden, wenn die Leuchtmittel an einer Spannungsquelle betrieben werden. Insbesondere kann jeweils einer Gruppe von einem oder mehreren Leuchtmitteln ein separater Reihenwiderstand zugeordnet sein. Es ist auch möglich, jedes Leuchtmittel einzeln mit einer zugeordneten Spannungs- oder Stromquelle zu verbinden.
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Die vorstehend beschriebene Leuchtmittelanordnung kann erfindungsgemäß wie folgt hergestellt werden:
Zunächst wird eine Gussform mit zumindest einem Formhohlraum bereitgestellt. In jeden Formhohlraum wird wenigstens eines der Leuchtmittel eingelegt. Außerdem wird in jeden Formhohlraum wenigstens ein Textilmaterialteil eingelegt. Anschließend wird fließfähiges Vergussmaterial in den Formhohlraum eingebracht, so dass es die wenigstens eine Lichtabstrahlfläche abdeckt und mit dem wenigstens einen Textilmaterialteil in Kontakt gelangt. Durch das Aushärten der Vergussmaterials entsteht der wenigstens eine Abdeckkörper. Beim Aushärten wird außerdem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Abdeckkörper, dem wenigstens einen Textilmaterialteil und dem wenigstens einen Leuchtmittel hergestellt.
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Optional kann in den Formhohlraum auch lediglich das wenigstens eine Textilmaterialteil eingelegt werden. Durch das Aushärten entsteht eine Anordnung aus dem Abdeckkörper und der Streuelementanordnung. Diese Anordnung kann anschließend außerhalb der Gussform mit dem wenigstens einen Leuchtmittel, insbesondere dem wenigstens einen Leuchtdiodenchip verbunden werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 und 2 jeweils eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Leuchtmittels und dessen Lichtabstrahlbereichs,
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3 bis 9 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Leuchtmittels mit einem Abdeckkörper und einer Streuelementanordnung in schematischer, blockschaltbildähnlicher Seitenansicht,
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10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Leuchtmittelanordnung,
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11 einen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Verbindung der Leuchtmittel einer Leuchtmittelanordnung,
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12 und 13 jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Textilmaterialteils als textiles Flächengebilde in einer schematischen Querschnittsdarstellung, das hier durch ein Vliesmaterial gebildet ist,
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14 eine schematische Darstellung eines Textilmaterialteils als textiles Flächengebilde in Form einer Maschenware,
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15 ein Textilmaterialteil als textiles Flächengebilde in Form eines Gewebes und
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16 bis 18 den schematischen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtmittelanordnung gem. einem Ausführungsbeispiel.
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In den 1 und 2 sind stark schematisierte Ausführungsbeispiele von Leuchtmitteln 20 mit wenigstens einer Lichtabstrahlfläche 22 veranschaulicht, die als Halbleiterleuchtmittel ausgeführt sind und beispielsgemäß einen Leuchtdiodenchip aufweisen. Die Lichtabstrahlfläche 22 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 auf der Seite des Leuchtdiodenchips 21 vorhanden, die einem Träger 23 abgewandt ist, auf dem der Leuchtdiodenchip 21 angeordnet ist.
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Das Leuchtmittel 20 und beispielsgemäß der Leuchtdiodenchip 21 stellt eine annähernd punktförmige Lichtquelle dar. Das Licht wird innerhalb eines Lichtabstrahlbereiches B um eine optische Achse A abgestrahlt. Der Lichtabstrahlbereich B kann rotationssymmetrisch zur optischen Achse A sein oder symmetrisch zu einer Symmetrieebene sein, die sich radial zur optischen Achse A erstreckt oder auch weder achsensymmetrisch noch symmetrisch zu einer Radialebene entlang der optischen Achse A ausgeführt sein.
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Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Leuchtdiodenchip 21 eine einzige Lichtabstrahlfläche 22 auf. Der Lichtabstrahlbereich B ist dabei kleiner als 180° bezogen auf einen Ausgangspunkt P der annähernd punktförmigen Lichtquelle. Bei dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann der Lichtabstrahlbereich B bezogen auf den Ausgangspunkt P 180° betragen oder auch größer als 180° sein. Der Leuchtdiodenchip 21 hat bei dieser Ausführung mehrere und beispielsgemäß fünf Lichtabstrahlflächen 22, da er das Licht auch von seinen Seitenflächen abstrahlen kann.
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Das Leuchtmittel 20 und beispielsgemäß der Leuchtdiodenchip 21 ist durch einen Abdeckkörper 24 zumindest an seiner wenigstens einen Lichtabstrahlfläche 22 abgedeckt. Der Abdeckkörper 24 ist in den 1 und 2 gestrichelt veranschaulicht. Er hat beispielsweise eine kuppelförmige oder kugelkalottenförmige Gestalt. Der Abdeckkörper 24 ist beispielsgemäß stoffschlüssig mit dem Leuchtmittel 20 verbunden. Er kann zusätzlich auch stoffschlüssig mit dem Träger 23 verbunden sein. Der Abdeckkörper 24 kann auch eine beliebige andere Kontur aufweisen, beispielsweise eine quaderförmige Kontur.
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Der Abdeckkörper 24 ist beim Ausführungsbeispiel durch einen Vergusskörper 25 gebildet. Der Abdeckkörper 24 kann alternativ auch als Linsenkörper ausgebildet sein. Der Abdeckkörper 24 besteht aus einem Material, das für das vom Leuchtdiodenchip 21 abgestrahlte Licht zumindest teilweise transparent ist. Vorzugsweise ist das Material des Vergusskörpers für weißes Licht transparent.
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In 10 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtmittelanordnung 28 mit mehreren Leuchtmitteln 20 veranschaulicht. Wie dargestellt, können mehrere der vorhandenen Leuchtmittel 20 auf einem gemeinsamen Träger 23 angeordnet sein. Es ist auch möglich, sämtliche Leuchtmittel 20 einer Leuchtmittelanordnung 28 auf einem gemeinsamen Träger 23 anzuordnen.
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Die Leuchtmittel 20 und beispielsgemäß die Leuchtdiodenchips 21 sind elektrisch in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet. Hierfür können elektrische Leiter 29 im oder an dem Träger 23 angeordnet sein. Der Träger 23 kann beispielsweise durch ein textiles Flächengebilde, wie etwa ein Gewebe, eine Maschenware oder ein anderes zusammenhängendes Textilmaterialteil gebildet sein. In einen solchen textilen Träger 23 können die Leiter 29 durch flexible Leitungen integriert sein. In Abwandlung hierzu könnte jedes Leuchtmittel 20 separat mit einer zugeordneten Spannungs- oder Stromquelle verbunden sein.
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Eine beispielhafte elektrische Schaltung zum Betreiben der Leuchtmittelanordnung 28 ist in 11 veranschaulicht. Die Leuchtmittel 20 sind dabei in mehrere Gruppen 30 unterteilt. Die Leuchtmittel 20 einer Gruppe 30 sind in Reihe zueinander geschaltet. Außerdem ist in Reihe zu jeder Gruppe 30 ein Reihenwiderstand 31 geschaltet. Die Reihenschaltungen aus Reihenwiderstand 31 und der Gruppe 30 der Leuchtmittel 20 sind wiederum parallel zueinander geschaltet und mit einer Spannungsquelle 32 elektrisch verbunden. Als Spannungsquelle 32 kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator dienen. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Leuchtmittelanordnung 28 mit Hilfe einer Stromquelle zu betreiben.
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Das Ausführungsbeispiel der Leuchtmittelanordnung 28 gemäß der 10 bzw. 11 kann vorteilhaft in einem Bekleidungsstück verwendet werden, beispielsweise in einer Jacke. Dort kann es zur Bildung einer Flächenleuchte eingesetzt werden, die die Erkennbarkeit einer das Bekleidungsstück tragenden Person oder deren Identifizierung ermöglicht. Beispielsweise kann bei Bekleidungsstücken für Einsatzkräfte wie Polizisten, Feuerwehrleute, Rettungskräfte usw. durch die integrierte Leuchtmittelanordnung 28 die Erkennbarkeit unabhängig von den Lichtverhältnissen und den äußeren Umständen erhöht werden. Außerdem lassen sich durch ein entsprechendes Bedrucken oder Ausbilden der Licht abstrahlenden Außenhaut des Bekleidungsstücks Informationen wie Symbole, Buchstaben, Zahlen, usw. anzeigen. Die Einsatzkräfte können dadurch gekennzeichnet werden, was beispielsweise bei großen Polizeieinsätzen üblich ist. Bei einer solchen Verwendung ist das Betreiben der Leuchtmittelanordnung 28 an einer Spannungsquelle sehr einfach möglich.
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In einer weiteren Abwandlung der in 10 veranschaulichten Leuchtmittelanordnung 28 ist es auch möglich, mehreren Leuchtmitteln 20 bzw. Leuchtdiodenchips 21, beispielsweise einer Gruppe 30 von Leuchtmitteln 20 einen gemeinsamen Abdeckkörper 24 zuzuordnen. Eine Gruppe 30 kann beispielsweise zwei bis fünf Leuchtmittel 20 aufweisen.
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Die Leuchtmittelanordnung 28 weist ferner eine Streuelementanordnung 37 auf. Jedem vorhandenen Abdeckkörper 24 ist eine Streuelementanordnung 37 zugeordnet und stoffschlüssig mit dem Abdeckkörper verbunden. Wenn als Abdeckkörper 24 ein Vergusskörper 25 verwendet wird, kann die Streuelementanordnung 37 bei der Herstellung des Vergusskörpers 25 zumindest teilweise in den Vergusskörper 25 eingegossen werden, so dass dadurch bereits während und durch die Herstellung des Vergusskörpers 25 die stoffschlüssige Verbindung entsteht. Bei den hier beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen ist jedem Leuchtmittel 20 ein Abdeckkörper 24 und somit auch eine separate Streuelementanordnung 37 zugeordnet. Wie bereits erläutert, könnte auch einer Gruppe 30 von Leuchtmitteln 20 jeweils ein Abdeckkörper 24 mit einer Streuelementanordnung 37 zugeordnet sein.
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Die Streuelementanordnung 37 dient dazu, dass von dem wenigstens einen Leuchtmittel 20 emittierte und in dem betreffenden Abdeckkörper eingekoppelte Licht zumindest teilweise zu beugen und/oder zu brechen und/oder zu reflektieren. Dadurch kann eine Diffusionswirkung erreicht werden. Somit kann mit der Leuchtmittelanordnung eine Flächenleuchte aufgebaut werden, deren Leuchtfläche keine großen Helligkeitsunterschiede aufweist und einen guten optischen Eindruck einer flächigen Lichtabstrahlung vermittelt.
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Jede Streuelementanordnung 37 weist hierfür wenigstens ein zusammenhängendes Textilmaterialteil 38 auf. Unter einem zusammenhängenden Textilmaterialteil 38 ist eine textile Struktur zu verstehen, die miteinander verschlungene und/oder verwobene und/oder auf eine andere geeignete Weise unmittelbar miteinander verbundene Fasern oder Garne aufweist. Das Textilmaterialteil 38 ist vorzugsweise als Vliesmaterialteil 39 (12 und 13), als Maschenwarenteil 40 (14) oder als Gewebeteil 41 (15) ausgeführt. Das Maschenwarenteil 40 kann durch Stricken oder Wirken hergestellt sein.
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Wird als Textilmaterialteil 38 ein Gewebeteil 41 verwendet, kann eine beliebige Webbindung, wie etwa eine Leinwandbindung, eine Köperbindung, eine Atlasbindung, eine Dreherbindung oder dergleichen verwendet werden. Auch Abstandsgewebe mit zwei Gewebelagen, die untereinander über Polfäden verbunden sind, können verwendet werden.
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Das Vliesmaterialteil 39 kann durch Verfestigung einzelner Fasern hergestellt werden. Die Fasern können durch Fluidstrahlen und/oder Nadeln ineinander verschlungen werden. Es ist auch möglich, die einzelnen Fasern durch Aufsprühen und Aushärten eines Bindemittels miteinander zu verbinden.
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Das Vliesmaterialteil 39 kann eine im Wesentlichen homogene Verteilung der Fasern und mithin eine homogene Porosität aufweisen (12). Unter Porosität ist hierbei das Verhältnis zwischen dem Volumen der Fasern und dem Gesamtvolumen des Vliesmaterialteils zu verstehen. In Abwandlung zu dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Vliesmaterialteil in einer anderen Ausführung gem. 13 auch unterschiedlich verdichtete Zonen aufweisen. Es kann erste Zonen 39a mit einer geringen Porosität bzw. einer hohen Faserdichte und zweite Zonen 39b mit einer gegenüber den ersten Zonen 39a größeren Porosität aufweisen. Es versteht sich, dass auch drei oder mehr Zonen mit jeweils unterschiedlicher Porosität vorhanden sein können. Die Porosität des Vliesmaterialteils 39 beeinflusst die Diffusionswirkung einer das Vliesmaterialteil 39 aufweisenden Streukörperanordnung 37. Abhängig davon, an welcher Stelle die Zonen mit unterschiedlicher Porosität angeordnet sind, lässt sich die Abstrahlcharakteristik des jeweils zugeordneten Leuchtmittels 20 bzw. der jeweils zugeordneten Leuchtmittel 20 beeinflussen und nach bestimmten Vorgaben einstellen.
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Die Streuwirkung kann durch das verwendete Material und/oder die Dichte der Fasern bzw. Garne und/oder durch die Ausrichtung der Fasern bzw. Garne und/oder durch die Bindungsart und/oder durch die Querschnittsform des Garns bzw. der Faser und/oder durch die Dichte des Textilmaterials und/oder die Anzahl der verwendeten Textilmaterialteile in der Streuelementanordnung beeinflusst werden. Die Dichte des Textilmaterials kann beispielsweise bei einem Gewebe oder einer Maschenware durch den Abstand unmittelbar benachbarter Garne bzw. Fäden (Maschenweite bzw. Kett- und Schussfadensichte) und bei einem Vliesmaterial 39 durch den mittleren Abstand der Fasern bestimmt werden. Die Streuung wird sozusagen durch die Porosität des Textilmaterials zumindest mitbestimmt.
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Bei einem Maschenwarenteil 40 oder einem Gewebeteil 41 beeinflusst unter anderem die Maschengröße bzw. Maschenweite die Diffusionswirkung. Bei allen Ausführungsbeispielen eines Textilmaterialteils 38 kann die Beugung, Brechung, Reflexion oder auch Absorption durch die Wahl des Materials der Fasern bzw. Garne, deren Farbe, deren Größe bzw. Titer und deren Ausrichtung gegenüber der Hauptabstrahlrichtung H des Lichtes die Diffusionswirkung der Streuelementanordnung 37 beeinflussen. Als Hauptabstrahlrichtung H des Lichtes ist hier, bei der beispielsgemäß punktförmigen Lichtquelle, die Radialrichtung ausgehend vom Ausgangspunkt P an der betreffenden Stelle zu verstehen, an der das Licht in die Streuelementanordnung 37 bzw. das Textilmaterialteil 38 eindringt. In den 1 und 2 sind beispielhaft einige Hauptabstrahlrichtungen H für das emittierte Licht veranschaulicht.
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Es ist bei abgewandelten Ausführungsformen analog zu der Darstellung des Vliesmaterialteils in 13 auch bei Maschenware oder Gewebe möglich, partiell unterschiedliche Streuwirkungen zu erzielen. Beispielsweise können partiell unterschiedliche Dichten des Textilmaterialteils 38 vorgesehen sein, etwa durch Garn- bzw. Fadenabschnitte in der Maschenware oder dem Gewebe ohne Bindung (Gelegeabschnitte bzw. Flottierung). Auch durch partielles Patchen lässt sich die Streuwirkung abschnittsweise verändern.
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Die 3 bis 9 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten für das Anordnen einer Streuelementanordnung 37 an einem Abdeckkörper 24 bzw. an einem Leuchtmittel 20.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 weist die Streuelementanordnung 37 wenigstens ein Textilmaterialteil 38 auf. Das wenigstens eine Textilmaterialteil 38 bildet beispielsgemäß jeweils eine Lage der Streuelementanordnung 37. Sind mehrere Textilmaterialteile 38 vorhanden, können die in der Hauptabstrahlrichtung H des Lichtes übereinander angeordnet sein, so dass das Licht mehrere Textilmaterialteile 38 bzw. Lagen durchdringen muss, bevor es aus dem Abdeckkörper 24 in die Umgebung abgegeben wird. Die Form der einzelnen Lagen bzw. Textilmaterialteile kann an die Form des Abdeckkörpers 24 angepasst sein. Wenn der Abdeckkörper 24 kugelkalottenförmig ausgeführt ist, können die einzelnen Textilmaterialteile 38 in etwa an die Krümmung der Kugelkalotte angepasst sein. Dabei kann sowohl die der Lichtabstrahlfläche zugewandte Innenseite, als auch die der Lichtabstrahlfläche abgewandte Außenseite des Textilmaterialteils 38 gekrümmt sein. In Abwandlung hierzu ist es auch möglich, lediglich eine der beiden Seiten, insbesondere die Außenseite des Textilmaterialteils 38 an die Krümmung des Abdeckkörpers anzupassen und die Innenseite an die zugeordnete Lichtaustrittsfläche anzupassen und beispielsweise in der Ebene oder einer hierzu parallelen Ebene anzuordnen, in der sich auch die Lichtabstrahlfläche 22 befindet (4, 5 und 7 bis 9).
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Der Lichtabstrahlbereich B des Leuchtmittels 20 kann in Winkelbereiche W unterteilt werden, in denen die Streuelementanordnung 37 unterschiedlich ausgestaltet ist und somit unterschiedliche Diffusionswirkungen in der Lichtabstrahlcharakteristik bewirkt. Beispielsweise ist der Lichtabstrahlbereich B bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 3 und 5 in einen ersten Winkelbereich W1 und einen zweiten Winkelbereich W2 unterteilt. Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Textilmaterialteil 38 in beiden Winkelbereichen W1, W2 angeordnet, während im zweiten Winkelbereich W2 ein zusätzliches Textilmaterialteil 38 angeordnet ist, so dass in diesem zweiten Winkelbereich W2 das Licht durch dieses zusätzliche Textilmaterial 38 zumindest teilweise gebeugt und/oder reflektiert und/oder gebrochen und/oder absorbiert wird. Dadurch kann in den beiden unterschiedlichen Winkelbereichen W1, W2 die Streuung bzw. Diffusion unterschiedlich eingestellt werden.
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Beispielsweise ist es alternativ zu der Ausführung nach 3 auch möglich, in den beiden Winkelbereichen W1, W2 unterschiedlich ausgeführte Textilmaterialteile 38 anzuordnen. Beispielsweise können die Textilmaterialteile 38 eine unterschiedliche Porosität bzw. Maschenweite aufweisen. Sie können sich alternativ oder zusätzlich auch in anderen Eigenschaften unterscheiden, beispielsweise im verwendeten Material, in der Faser- bzw. Garnstärke, der Farbe der Fasern bzw. der Garne, usw. Eine oder mehrere der charakteristischen Eigenschaften, die die Lichtabstrahlung beeinflussen, können unterschiedlich gewählt werden, so dass die Lichtabstrahlung in den beiden Winkelbereichen W1, W2 unterschiedlich ist. Beispielsweise ist es möglich, in einem bestimmten Winkelbereich W1, W2 die Intensität des abgestrahlten Lichtes an jeder Stelle auf einen Maximalwert zu begrenzen, um die Blendwirkung zu verringern. Wird die Leuchtmittelanordnung 28 beispielsweise integriert in einem Bekleidungsstück verwendet, kann das Blenden der Person, die das Bekleidungsstück trägt, auf diese Weise vermieden werden.
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Grundsätzlich können mehrere Textilmaterialteile 38 mit unterschiedlichen Charakteristika in beliebiger Art und Weise in einer Streuelementanordnung 37 kombiniert werden. In den 7 bis 9 sind weitere Anordnungsmöglichkeiten von mehreren Textilmaterialteilen 38 beispielhaft veranschaulicht. Der Abdeckkörper 24 hat bei diesen Ausführungsbeispielen eine quaderförmige Gestalt. Die Anordnungsmöglichkeiten der Textilmaterialteile 38 dieser Ausführungsbeispiele kann aber auch prinzipiell bei anders geformten Abdeckkörpern 24, beispielsweise auch bei kalottenförmigen Abdeckkörpern 24 verwendet werden.
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Wie in 7 veranschaulicht, können zwei oder mehr Textilmaterialteile 38 nebeneinander auf der Lichtabstrahlfläche 22 des Leuchtdiodenchips 21 angeordnet werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, mehrere Textilmaterialteile 38 in Richtung der optischen Achse A nebeneinander bzw. übereinander anzuordnen, was beispielhaft in 8 gezeigt ist. In 9 sind die Anordnungsmöglichkeiten der 7 und 8 kombiniert.
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Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Streuelementanordnung 37 durch eine Klebeverbindung mit dem Abdeckkörper 24 verbunden und kann beispielsweise auf dessen Außenseite angeordnet sein. Das Licht wird bei dieser Ausführung durch die Streuelementanordnung 37 erst beeinflusst, wenn es aus dem Abdeckkörper 24 aus- und in das wenigstens eine Textilmaterialteil 38 der Streuelementanordnung 37 eingekoppelt wird. Bei dieser Ausführung könnten in Abwandlung zur Darstellung nach 6 auch ein oder mehrere Textilmaterialteile 38 im Abdeckkörper 24 selbst angeordnet sein, wie es bei den anderen Ausführungsbeispielen gemäß der 3 bis 5 und 7 bis 9 der Fall ist.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Verwendung von mehreren Textilmaterialteilen 38 mit unterschiedlichen das Licht beeinflussenden Eigenschaften ist es auch möglich, die Porosität und/oder die Maschengröße wenigstens eines der verwendeten Textilmaterialteile 38 in unterschiedlichen Bereichen oder Zonen unterschiedlich groß zu wählen.
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Bei allen Ausführungsbeispielen kann ein Textilmaterialteil vollständig oder teilweise eingefärbt bzw. bedruckt sein, beispielsweise um Licht einer bestimmten Lichtwellenlänge in bestimmten Zonen oder Winkelbereichen W1, W2 des Lichtabstrahlbereiches B durch das Textilmaterialteil 38 zu absorbieren.
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Bei der Anordnung von unterschiedlichen Textilmaterialteilen 38 spielt auch die Hauptorientierung der Fasern bzw. Garne des jeweiligen Textilmaterialteils 38 für dessen Diffusionswirkung eine Rolle. Es ist möglich, die Hauptorientierung der Fasern, beispielsweise in einem durch Fluidstrahlen oder Nadeln vernadelten Vliesmaterialteil 39 zur Erzeugung eines gewünschten Diffusionseffektes gegenüber der jeweiligen Hauptausbreitungsrichtung H an der Stelle, an der das Licht in das Vliesmaterialteil 39 eindringt, verschieden auszurichten. Dies kann bei unterschiedlichen Vliesmaterialteilen 39 dadurch erfolgen, dass sie gegenüber ihrer jeweiligen Hauptausbreitungsrichtung H des Lichts in der gewünschten Lage positioniert werden. Es ist auch möglich, in den Zonen 39a, 39b eines Vliesmaterialteils 39 jeweils eine andere Hauptorientierung der Fasern zu erreichen. Beispielsweise kann durch eine Vernadelung die Hauptorientierung der Fasern in Richtung der einwirkenden Fluidstrahlen oder Nadeln ausgerichtet werden. Das Vliesmaterialteil 39 kann dann in einer gewünschten Lage relativ zur Hauptausbreitungsrichtung H des Lichtes gegenüber dem Leuchtmittel 20 positioniert werden.
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Auch bei der Verwendung eines Maschenwarenteils 40 oder eines Gewebeteils 41 als Textilmaterialteil 38 kann die Ebene, in der sich die Garne erstrecken, relativ zur Hauptausbreitungsrichtung H bzw. zur optischen Achse A ausgerichtet werden. Wie erläutert, kann in unterschiedlichen Winkelbereichen W1, W2 oder anderen Abschnitten oder Bereichen der Streuelementanordnung 37 die Orientierung der Fasern bzw. Garne unterschiedlich gewählt werden.
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In den 16 bis 18 ist stark schematisiert ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtmittelanordnung 28 veranschaulicht. Hierzu wird eine Gussform 44 mit einem oder mehreren Formhohlräumen 45 bereitgestellt. Die Gussform 44 hat vorzugsweise ein erstes Formteil 44a und ein zweites Formteil 44b, wobei jedes Formteil jeweils einen Abschnitt des Formhohlraumes 45 aufweisen kann. Bei geöffneter Gussform 44 wird in jedem Formhohlraum 45 eine Streuelementanordnung 37 sowie beispielsgemäß ein Leuchtdiodenchip 21 eingelegt (16). Anschließend wird die Gussform 44 geschlossen. Bei geschlossener Gussform 44 wird Vergussmaterial V in den Formhohlraum 45 eingebracht. Das Vergussmaterial V kommt dabei in Kontakt mit der wenigstens einen Lichtabstrahlfläche 22 des Leuchtdiodenchips 20 sowie mit der Streuelementanordnung 37 (17). Durch das Aushärten des Vergussmaterials V entsteht der Abdeckkörper 24 in Form des Vergusskörpers 25 und es wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Vergusskörper 25 und der Streuelementanordnung 37 sowie dem Leuchtdiodenchip 21 hergestellt.
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Anschließend können die mit jeweils einem Vergusskörper 25 und einer Streuelementanordnung 37 verbundenen Leuchtmittel 20 auf dem Träger 23 angeordnet werden (18). Bei diesen Anordnungen werden auch die elektrischen Verbindungen mit den Leitern 29 hergestellt.
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Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Träger 23 vor dem Einfüllen des Vergussmaterials V in der Gussform 44 anzuordnen und den Formhohlraum 45 so zu wählen, dass das Vergussmaterial V auch in Kontakt mit dem Träger 23 gelangt. Dadurch kann auch eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Träger 23 bereits beim Herstellen des wenigstens einen Vergusskörpers 25 erzeugt werden, was die Herstellung der Leuchtmittelanordnung 28 weiter vereinfacht. Außerdem wird ist das wenigstens eine Leuchtmittel 20 vor dem Einlegen in den Formhohlraum 45 vorzugsweise elektrisch und/oder vorläufig mechanisch an dem Träger 23 befestigt, beispielsweise durch eine Löt- oder Bondverbindung. Somit ist das wenigstens eine Leuchtmittel 20 in dem Formhohlraum 45 fixiert und ausgerichtet.
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Die Anordnung der An- und Abgussöffnungen der Gussform 44 und/oder der Eingießdruck können die Relativlage des wenigstens einen Textilmaterialteils 38 gegenüber dem wenigstens einen Leuchtmittel 20 gezielt beeinflussen. Durch das Eingießen in den Formhohlraum 45 auf der Seite des Textilmaterialteils 38, das dem Leuchtmittel 20 abgewandt ist, wird das Textilmaterialteil 38 durch das einströmende Vergussmaterial zu dem Leuchtmittel 20 hin gedrängt (17). Befinden sich die Angussöffnungen auf der entgegengesetzten Seite, also auf der Seite des Leuchtmittels 20, die dem Textilmaterialteil 38 abgewandt ist, wird das Textilmaterialteil 38 durch das einströmende Vergussmaterial von dem Leuchtmittel 20 weg gedrängt. Dadurch lässt sich die Lage des Textilmaterialteils 38 im Vergusskörper 25 beeinflussen.
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In einer weiteren Abwandlung ist es auch möglich, lediglich die Streuelementanordnung 37 in den Formhohlraum 45 einzubringen und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Vergusskörper 25 und der Streuelementanordnung 37 durch das Aushärten des Vergussmaterials V herzustellen. Anschließend kann die Anordnung aus dem Vergusskörper 25 und der Streuelementanordnung 37 stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem wenigstens einen zugeordneten Leuchtmittel 20 und/oder dem Träger 23 hergestellt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Leuchtmittelanordnung 28 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Leuchtmittelanordnung 28 weist wenigstens ein Leuchtmittel 20, beispielsweise einen Leuchtdiodenchip 21 mit wenigstens einer Lichtabstrahlfläche 22 auf. Einem oder mehreren Leuchtmitteln ist jeweils ein Abdeckkörper 24 zugeordnet, der die wenigstens eine Lichtabstrahlfläche 22 abdeckt und vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Leuchtmittel 20 verbunden. Jedem der Abdeckkörper 24 ist eine Streuelementanordnung 37 zugeordnet. Die Streuelementanordnung 37 ist stoffschlüssig mit dem Abdeckkörper 24 verbunden, beispielweise durch Kleben oder durch Eingießen. Die Streuelementanordnung 37 weist wenigstens ein zusammenhängendes Textilmaterialteil 38 auf, das beispielsweise ein Gewebe und/oder ein Gestrick und/oder ein Gewirk und/oder ein Vlies sein kann. Das wenigstens eine Textilmaterialteil 38 dient dazu, dass in den Abdeckkörper 24 eingekoppelte Licht zumindest teilweise zu beugen und/oder zu brechen und/oder zu reflektieren und/oder zu absorbieren. Dadurch kann die Lichtabstrahlcharakteristik der Leuchtmittelanordnung 28 beeinflusst und an den Einsatz der Leuchtmittelanordnung 28 angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Leuchtmittel
- 21
- Leuchtdiodenchip
- 22
- Lichtabstrahlfläche
- 23
- Träger
- 24
- Abdeckkörper
- 25
- Vergusskörper
- 28
- Leuchtmittelanordnung
- 29
- elektrischer Leiter
- 30
- Gruppe
- 31
- Reihenwiderstand
- 32
- Spannungsquelle
- 37
- Streuelementanordnung
- 38
- Textilmaterialteil
- 39
- Vliesmaterialteil
- 39a
- erste Zone des Vliesmaterialteils
- 39b
- zweite Zone des Vliesmaterialteils
- 40
- Maschenwarenteil
- 44
- Gussform
- 44a
- erstes Formteil
- 44b
- zweites Formteil
- 45
- Formhohlraum
- A
- optische Achse
- B
- Lichtabstrahlbereich
- H
- Hauptausbreitungsrichtung
- P
- Ausgangspunkt
- W1
- erster Winkelbereich
- W2
- zweiter Winkelbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8690385 B2 [0002, 0002]