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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, auf welcher mindestens eine Halbleiterlichtquelle und mindestens ein Leuchtstoffbereich vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich durch die mindestens eine Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist. Die Leuchtvorrichtung ist besonders geeignet zur gleichzeitigen Anzeige von Information und zur Allgemeinbeleuchtung.
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US 2008/0144333 A1 betrifft eine Lichtleitvorrichtung und ein Herstellungsverfahren, die ein Substrat umfassen, auf welchem eine Anzahl von Leuchtbereichen und eine Anzahl von Lichtleitern aufgedruckt sind, wobei die Lichtleiter optisch mit den Leuchtbereichen gekoppelt sind. Mit dieser Anordnung wird Licht, das an einem Ende des Lichtleiters eingekoppelt wird, zu den Leuchtbereichen übertragen, wo es dann aus der Vorrichtung austreten kann. Eine Steuerung des Lichts, das zu den Leuchtbereichen übertragen wird, kann eine Lichtquelle mit Farbwechsel- und -umschaltmöglichkeiten bereitstellen, die sowohl flexibel als auch für eine Verwendung in einer Vielfalt von statischen und dynamischen Anzeigenanwendungen geeignet sind.
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US 5,757,348 betrifft ein System und Verfahren zum Erzeugen von räumlich moduliertem monochromen oder farbigem Licht mit Graustufen während einer vorgegebene Zeitspanne, umfassend einen Modulator für räumliches Licht mit einer Lichtmodulationsanordnung, die zwischen verschiedenen Zuständen umschaltbar ist, um unterschiedlich auf Licht zu wirken. Eine Umschaltanordnung schaltet die Modulationsanordnung während der Zeitspanne auf eine gesteuerte Weise zwischen verschiedenen Zuständen um. Das System umfasst auch eine Beleuchtungsanordnung zum selektiven und abwechselnden Leiten von Licht konstanter Intensität und variierender Intensität in die Modulationsanordnung während vorbestimmter Teilzeitspannen der Zeitspanne. In einer Farbversion des Systems leitet die Beleuchtungsanordnung während vorbestimmter Teilzeitspannen der Zeitspanne Licht verschiedener Farben in die Modulationsanordnung, wodurch ein System zum Erzeugen von moduliertem Farblicht mit Farb-Graustufen während einer vorgegebenen Zeitspanne bereitgestellt wird. In einer Ausführungsform umfassen die vorbestimmten Teilzeitspannen eine erste Vielzahl von Teilzeitspannen ungleicher Zeitlänge, welche sich, wenn sie in zeitlicher Reihenfolge angeordnet werden, in der Dauer um einen Faktor zwei erhöhen. Die vorbestimmten Teilzeitspannen umfassen ferner eine zweite Vielzahl von Teilzeitspannen, und die Beleuchtungsanordnung leitet Licht unterschiedlicher Intensitäten während jeder der zweiten Vielzahl von Teilzeitspannen, welche von gleicher Dauer sind, in die Modulatoranordnung. Jede der unterschiedlichen Intensitäten des Lichts verdoppelt sich von Teilzeitspanne zu Teilzeitspanne, wenn die Teilzeitspannen von gleicher Länge in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind.
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US 5,748,164 betrifft ein System zum Erzeugen von räumlich moduliertem monochromen oder farbigen Licht mit Graustufen, umfassend einen Flüssigkristall-Modulator mit aktiver Matrix für räumliches Licht, aufweisend Lichtmodulationsmittel umfassend (i) eine Schicht eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials, das dazu ausgestaltet ist, zwischen einem AN- und einem AUS-Zustand umzuschalten, und (ii) ein aktives Matrixmittel, das eine VLSI-Schaltung umfasst, und zwar zum Trennen der Schicht von Flüssigkristallmaterial in ein Array von einzelnen Flüssigkristall-Bildpunkten und zum Bewirken, dass jedes der Bildpunkte von Flüssigkristallmaterial einzeln Licht moduliert, und zwar mittels Umschaltens zwischen dem AN- und AUS-Zustand auf eine Weise, die von den Daten abhängt, welche in die VLSI-Schaltung geschrieben werden. Das System umfasst auch Beleuchtungsmittel mit einer Lichtquelle zum Leiten von Licht von der Quelle in die in Bildpunkte aufgeteilte Schicht von ferroelektrischem Flüssigkristallmaterial auf eine bestimmte Weise. Und schließlich umfasst das System Mittel zum Schreiben der VLSI-Schaltung mit vorausgewählten Daten gemäß einem bestimmten Datenordnungsschema, so dass die Schaltung als Reaktion auf die geschriebenen Daten bewirkt, dass die Bildpunkte des Flüssigkristallmaterials einzeln zwischen ihren AN- und AUS-Zuständen umschalten und somit Licht von der Quelle auf eine Weise modulieren, welche, abhängig von den Daten, ein bestimmtes Gesamtmuster von Graustufenlicht erzeugt.
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US 7,595,588 B2 betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrolumineszenten Vorrichtung, bei dem eine Vielzahl von organischen elektrolumineszenten Bildpunkten auf einem transparenten Substrat erzeugt werden, eine aktive elektronische Schaltung auf einem zweiten separaten Substrat erzeugt wird und die zwei Substrate zusammengebaut werden, wobei die aktive elektronische Schaltung auf solche Weise auf das transparente Substrat zeigt, dass diskrete elektrische Verbindungen zwischen der aktiven elektronischen Schaltung und den organischen Leuchtdioden-Bildpunkten gebildet werden. Ein isolierendes Matrixmaterial kann dann verwendet werden, um den Raum zwischen den Substraten zu füllen.
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US 7,601,942 B2 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung, die ein Substrat umfasst, welches ein halbleitendes Material und ein Array von Smart-Bildpunkten aufweist, die an oder in dem Substrat angeordnet sind, wobei jeder Smart-Bildpunkt zumindest eine Schicht eines organischen Leuchtmaterials und eine lichtdurchlässige Elektrode in Kontakt mit der organischen Schicht auf einer Seite davon entfernt von dem Substrat aufweist. Die Smart-Bildpunkte mögen zu einer oder einer Vielfalt von Funktionen, einschließlich Bilderfassung, -verarbeitung, -kommunikation und -anzeige, fähig sein.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Leuchtvorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Auflagefläche, auf welcher mindestens eine Halbleiterlichtquelle und mindestens ein Leuchtstoffbereich vorhanden sind, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist.
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Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich sind also insbesondere auf der gleichen oder gemeinsamen Auflagefläche angeordnet oder angebracht und z.B. nicht auf gegenüberliegenden, separaten Auflageflächen.
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Unter einem Leuchtstoffbereich kann insbesondere ein Bereich der Auflagefläche verstanden werden, welcher mit einem oder mehreren wellenlängenumwandelnden Leuchtstoffen belegt ist. Unter einem Leuchtstoff wird insbesondere ein Stoff verstanden, welcher in der Lage ist, auf ihn einfallendes Licht einer (ersten) Primärwellenlänge zumindest teilweise in Licht einer (zweiten) Sekundärwellenlänge umzuwandeln ("Wellenlängenkonversion"). Dabei ist die Sekundärwellenlänge zumeist größer als die Primärwellenlänge ("Down Conversion"). Die Primärwellenlänge kann insbesondere UV-Licht oder sichtbarem Licht (z.B. blauem Licht) entsprechen. Die Sekundärwellenlänge kann insbesondere sichtbarem Licht (z.B. blauem, rotem oder grünem Licht) oder Infrarotlicht entsprechen.
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Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
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Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie einen großflächigen und dabei sehr dünnen Aufbau (geringer Höhe) ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht eine sehr leichte Leuchtvorrichtung, die einen geringen Materialverbrauch aufweist. Zudem kann so Information unter Beibehaltung einer Beleuchtungsfunktion dargestellt werden.
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Es ist grundsätzlich möglich, beispielsweise nach oben abstrahlbare Halbleiterlichtquellen (z.B. sog. Top-LEDs) zu verwenden, deren Hauptabstrahlrichtung parallel zu einer Flächennormalen der Auflagefläche steht und die also ihr Licht senkrecht zu der Auflagefläche abstrahlen. Um das Licht dieser nach oben abstrahlbaren Halbleiterlichtquellen auf mindestens einen Leuchtstoffbereich zu richten (welche hierbei nicht direkt anstrahlbar sind), kann eine nach oben abstrahlbare Halbleiterlichtquelle mit einer rückstrahlenden Optik ausgerüstet sein, oder der Halbleiterlichtquelle kann mindestens ein optisches Element, z.B. eine reflektierende, insbesondere totalreflektierende, Schicht, nachgeschaltet sein, welche das Licht der Halbleiterlichtquelle zumindest teilweise auf mindestens einen Leuchtstoffbereich umlenkt.
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Die Leuchtvorrichtung kann eine oder mehrere Auflageflächen aufweisen, die aneinander angrenzen und/oder voneinander beabstandet sind.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterquelle mindestens eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle umfasst. Unter einer seitlich abstrahlenden Halbleiterlichtquelle kann insbesondere eine Halbleiterlichtquelle verstanden werden, deren Hauptabstrahlrichtung schräg zu einer Flächennormalen der Auflagefläche steht, insbesondere senkrecht dazu und somit parallel zu der Oberfläche der Auflagefläche (z.B. bei einer sog. "Side-LED"). Dadurch ist es möglich, zumindest einen Teil des von der seitlich abstrahlenden Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichts direkt auf mindestens einen Leuchtstoffbereich zu richten, was einen Aufbau der Leuchtvorrichtung vereinfacht und eine Lichtausbeute erhöht.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass auf der Auflagefläche Halbleiterlichtquellen mit unterschiedlichen Lichtabstrahlrichtungen angeordnet sind. So kann die Leuchtvorrichtung besonders vielfältige Lichtmuster oder Bilder erzeugen. Beispielsweise können auf der Auflagefläche sowohl seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquellen als auch nach oben abstrahlende Halbleiterlichtquellen angeordnet sein.
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Es ist eine Weiterbildung, dass Licht mindestens einer der Halbleiterlichtquellen direkt (d.h., ohne in einem signifikanten Maß auf einen Leuchtstoffbereich zu treffen) aus der Leuchtvorrichtung abgegeben wird, insbesondere von einer nach oben strahlenden Halbleiterlichtquelle. Eine solche Halbleiterlichtquelle ist also keinem Leuchtstoffbereich zugeordnet und mag insbesondere mindestens eine nach oben abstrahlende und/oder mindestens eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle umfassen.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffbereich mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst und jedem Leuchtstoffbereich eine Halbleiterlichtquelle zugeordnet ist. Dadurch kann eine effektive Beleuchtung der Leuchtstoffbereiche und damit eine hochgradige Wellenlängenumwandlung sichergestellt werden. Zudem wird so eine individuelle Beleuchtung von Leuchtstoffbereichen und folglich eine variable Lichtabstrahlung von der Leuchtvorrichtung ermöglicht.
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Dass jedem Leuchtstoffbereich eine Halbleiterlichtquelle zugeordnet ist, kann insbesondere bedeuten, dass zumindest einem Leuchtstoffbereich genau eine Halbleiterlichtquelle zugewiesen ist, dass zumindest einem Leuchtstoffbereich mehrere Halbleiterlichtquellen zugewiesen sind (also zumindest ein Leuchtstoffbereich durch mehrere Halbleiterlichtquellen bestrahlbar ist, insbesondere durch Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Primärwellenlänge, insbesondere falls der Leuchtstoffbereich mehrere Leuchtstoffe aufweist) und/oder dass mehreren Leuchtstoffbereichen eine gleiche Halbleiterlichtquelle zugewiesen ist.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich von einer transparenten Schicht, insbesondere Silikonschicht, bedeckt sind. Dadurch wird erstens ein Schutz der mindestens einen Halbleiterlichtquelle und des mindestens einen Leuchtstoffbereich bereitgestellt, und zweitens kann so ein möglicherweise nicht direkt auf einen Leuchtstoffbereich gerichteter Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Lichts durch Reflexion, insbesondere interne Totalreflexion (TIR), an einer Oberfläche der transparenten Schicht auf einen Leuchtstoffbereich reflektiert werden, was eine Lichtausbeute weiter erhöht. Die innere Totalreflexion kann insbesondere durch eine seitlich abstrahlende Halbleiterlichtquelle ausgenutzt werden.
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Die transparente Schicht kann insbesondere ein Vergussmaterial aufweisen oder sein, so dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich von der transparenten Schicht vergossen sind.
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Die Verwendung von Silikon als dem Material der transparenten Schicht weist den Vorteil auf, dass Silikon widerstandsfähig ist, als Vergussmaterial verwendbar ist und zudem elastisch verformbar ist, so dass eine Verformung der Auflagefläche von dem darauf befindlichen Silikon mitgemacht werden kann.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die transparente Schicht von einer transparenten Glasschicht abgedeckt ist. Die Glasschicht (z.B. vorliegend in Form einer dünnen Glasplatte) stellt eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen und chemischen Belastungen bereit. Zudem ermöglicht die Glasschicht eine besonders wirkungsvolle Reflexion von schräg abgestrahlten Lichtanteilen der Halbleiterlichtquellen, insbesondere von seitlich abstrahlenden Halbleiterlichtquellen.
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Alternativ zu der Glasschicht kann aber auch jede andere transparente Schicht verwendet werden, z.B. eine Kunststoffschicht.
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Die transparente Schicht kann insbesondere auch als ein Filter für bestimmte Spektralanteile von Licht verwendet werden, beispielsweise für Primärlicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls nur wellenlängenumgewandeltes Sekundärlicht aus der Leuchtvorrichtung austreten soll. Beispielsweise mag die mindestens eine Halbleiterlichtquelle eine UV-Lichtquelle sein, und die Leuchtstoffbereiche mögen das davon ausgestrahlte UV-Primärlicht in z.B. rotes, grünes bzw. blaues Sekundärlicht umwandeln. Um zu verhindern, dass UV-Licht aus der Leuchtvorrichtung austritt, mag die transparente Schicht als ein UV-Filter für das UV-Primärlicht dienen.
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Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffbereich mehrere Leuchtstoffbereiche umfasst, welche in einem regelmäßigen Muster auf der Auflagefläche verteilt sind. Dadurch wird eine Erzeugung eines bildpunktartig aufgebauten Bilds durch die Leuchtvorrichtung ermöglicht. Insbesondere können dazu die Leuchtstoffbereiche zumindest teilweise unterschiedliche Leuchtstoffe aufweisen und folglich Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen.
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Jedoch mögen die Leuchtstoffbereiche auch unregelmäßig auf der Auflagefläche verteilt sein.
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Ein logischer Bildpunkt der Leuchtvorrichtung kann durch eine lokale Gruppe oder Cluster mehrerer Leuchtstoffbereiche mit unterschiedlichen Leuchtstoffen gebildet werden, z.B. durch eng benachbarte Leuchtstoffbereiche, welche Sekundärlicht der Farben rot, grün bzw. blau abstrahlen oder auch weitere Farben abstrahlen können, z.B. bernsteinfarben ("amber"). Eine Farbe bzw. ein Farbeindruck des von den Leuchtstoffbereichen eines Bildpunkts erzeugten Mischlichts kann bei einer individuellen Bestrahlung der Leuchtstoffbereiche durch eine jeweils zugeordnete Halbleiterlichtquelle beispielsweise mittels einer Einstellung der Strahlintensitäten der Halbleiterlichtquellen variiert werden.
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Um unterschiedliche Anteile am Spektrum des durch einen Bildpunkt erzeugten Mischlichts einstellen zu können (z.B. um einen Anteil von ca. 5:3:1 für rotes, grünes bzw. blaues Licht zur Farbmischung zu weißem Licht zu erreichen), können die Zahl der Leuchtstoffbereiche, Größe der Leuchtstoffbereiche und/oder Dichte des Leuchtstoffs der Leuchtstoffbereiche gezielt eingestellt werden.
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Alternativ mag ein logischer Bildpunkt durch einen Leuchtstoffbereich mit einem Leuchtstoff oder insbesondere mit mehreren Leuchtstoffen gebildet werden, wobei die mehreren Leuchtstoffe ein multichromes Mischlicht erzeugen. Eine solche Weiterbildung kann besonders eng angeordnet werden, was eine hohe Bildauflösung ergibt.
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Die Form der Leuchtstoffbereiche ist nicht beschränkt. Jedoch wird eine regelmäßige Grundform bevorzugt, um eine in alle Richtungen zumindest ungefähr gleichmäßige Auflösung zu ermöglichen. Insbesondere können die Leuchtstoffbereiche kreisförmig, quadratisch, sechseckig oder achteckig ausgeformt sein. Insbesondere die quadratische, sechseckige oder achteckige Grundform ermöglicht eine hohe Flächenbedeckung. Jedoch ist die Form der Leuchtstoffbereiche nicht beschränkt (insbesondere nicht auf eine punktartige Grundform) und kann z.B. auch eine linienartige oder freiförmige Grundform aufweist.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Auflagefläche eine Oberfläche eines Kühlkörpers ist. Dies ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr der Abwärme der mindestens einen Halbleiterlichtquelle und der Stokes-Wärme des mindestens einen Leuchtstoffbereichs, und zwar auch dann, wenn die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und der mindestens eine Leuchtstoffbereich von einer Schicht bedeckt sind.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Auflagefläche eine Oberfläche einer plastisch verformbaren Platte ist. So kann die Licht abstrahlende Fläche der Leuchtvorrichtung vielfältig geformt werden, und zwar auch noch bei einer Endmontage. Ferner kann so die Auflagefläche auch noch nach einer Aufbringung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle und des mindestens einen Leuchtstoffbereichs verformt werden.
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Die plattenförmige Leuchtvorrichtung kann einseitig oder beidseitig mit Halbleiterlichtquellen bestückt sein. Jede der Seiten der Platte kann also grundsätzlich als eine Auflagefläche dienen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Platte eine Aluminiumplatte ist. Diese weist die Vorteile auf, dass sie eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, leicht verformbar und zudem preiswert ist. Jedoch sind insbesondere auch andere Werkstoffe mit einer guten Wärmeleitfähigkeit (λ > ca. 15 W/(m K)) einsetzbar, insbesondere Metalle, z.B. Kupfer.
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Grundsätzlich sind beliebig geformte Auflageflächen nutzbar, z.B. ringförmig oder ringsektorförmig geformte Auflageflächen.
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Die Platte kann insbesondere als ein Blech, insbesondere als ein Feinblech mit einer Dicke von weniger als 3 mm, insbesondere als eine Folie mit einer Dicke von 100 Mikrometern oder weniger, ausgebildet sein. Das Blech ermöglich eine besonders einfache Verformbarkeit sowie ein besonders geringes Gewicht und einen besonders geringen Materialverbrauch.
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Die Platte kann insbesondere einseitig bestückt sein und mit ihrer anderen Seite auf eine Unterlage aufklebbar oder anderweitig befestigbar sein, insbesondere auf eine Unterlage in Form eines Kühlkörpers, insbesondere flächig, beispielsweise über ein thermisches Schnittstellenmaterial (TIM; "Thermal Interface Material") wie eine Wärmeleitfolie oder eine Wärmeleitpaste.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass alle Halbleiterlichtquellen Licht der gleichen Farbe abstrahlen. Dadurch wird ein Hintergrundlicht der gleichen Farbe über die Licht abstrahlende Fläche der Leuchtvorrichtung erzeugt, was einen gleichartigen Farbeindruck über die Fläche unterstützt.
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Auf der Auflagefläche können auch elektrische Leitungen, insbesondere Leiterbahnen, zur Versorgung der Halbleiterlichtquelle(n) vorhanden sein. Auch können auf der Auflagefläche elektronische Bauteile vorhanden sein, insbesondere zum Ansteuern der Halbleiterlichtquelle(n).
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass sich das Licht der Leuchtvorrichtung in einem Fernfeld zu einem Mischlicht von im Wesentlichen gleicher Farbe mischt. Dadurch kann die Leuchtvorrichtung im Fernfeld zur Allgemeinbeleuchtung mittels des Mischlichts eingesetzt werden und bei einer Betrachtung auf geringerer Nähe Information darstellen. Folglich lässt sich die Leuchtvorrichtung gleichzeitig zur Allgemeinbeleuchtung und zur Informationsübertragung nutzen.
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Die Einstellung, ab wann das Fernfeld beginnt (Fernfeldgrenze), kann abhängig von einer gewählten Anwendung sein. Die Fernfeldgrenze mag insbesondere mindestens ca. 30 cm, insbesondere mindestens ca. 50 cm und insbesondere mindestens ca. 1 Meter betragen. Je weiter die Fernfeldgrenze ist, desto gröber oder schärfer kann die Auflösung eines Bilds gewählt werden.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das im Fernfeld wahrgenommene (im wesentliche farblich uniforme) Mischlicht einen Summenfarbort auf oder nahe der Planck-Kurve aufweist.
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Es ist noch eine Weiterbildung, dass das im Fernfeld wahrgenommene Licht ein weißes (z.B. warm-weißes oder kalt-weißes) Licht ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt in Draufsicht eine Auflagefläche einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform mit darauf angebrachten Leuchtstoffbereichen;
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2 zeigt die Anordnung aus 1 mit zusätzlich einer elektrischen Versorgungsleitung;
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3 zeigt die Anordnung aus 2 zusätzlich mit die Leuchtstoffbereiche beleuchtenden Halbleiterlichtquellen;
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4 zeigt die Anordnung aus 3 zusätzlich mit weiteren Halbleiterlichtquellen;
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5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Anordnung;
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6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform als Anordnung aus 5 mit einer zusätzlich transparenten Vergussschicht;
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7 zeigt eine Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform im Betrieb;
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8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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9 zeigt in Draufsicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt in Draufsicht eine Auflagefläche 12 einer Leuchtvorrichtung 11 gemäß einer ersten Ausführungsform mit darauf angebrachten Leuchtstoffbereichen 13, 14, 15. Die Auflagefläche 12 ist hier eben dargestellt, kann aber z.B. auch gekrümmt sein.
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Die Auflagefläche 12 wird mittels einer Seite einer als Kühlkörper oder Wärmespreizkörper dienenden Aluminiumplatte 16 gebildet. Die Aluminiumplatte 16 ist hier so dünn, dass sie manuell oder mit einem nur geringfügigen Werkzeugeinsatz plastisch verformt werden kann. Die Leuchtstoffbereiche 13, 14 und 15 weisen jeweils einen anderen Leuchtstoff auf und emittieren jeweils Licht eines anderen Spektrums, insbesondere einer anderen Sekundärwellenlänge. Die Leuchtstoffbereiche 13, 14 und 15 emittieren hier rein beispielhaft blaues Licht, grünes Licht bzw. rotes Licht.
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Die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 können grundsätzlich an beliebigen Positionen auf der Auflagefläche 12 angeordnet sein, z.B. in einer ersten Gruppe G1 von geradlinig in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15, in einer zweiten Gruppe G2 von matrixartig angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 und/oder in einer dritten Gruppe G3 von gekrümmt in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen 13 bis 15.
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2 zeigt die Anordnung 13 bis 16 aus 1 mit zusätzlich einer elektrischen Versorgungsleitung 17. Die elektrische Versorgungsleitung 17 kann insbesondere als eine metallische Leiterbahn ausgebildet sein, welche zur elektrischen Isolierung gegen die Aluminiumplatte 16 auf einer elektrisch isolierenden Isolierschicht (o.Abb.) aufgebracht werden kann.
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Die Versorgungsleitung 17 verläuft in der Nähe der Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 und ist endseitig elektrisch kontaktierbar, z.B. durch Kontaktfelder (o.Abb.).
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3 zeigt die Anordnung 13 bis 17 aus 2 zusätzlich mit die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 beleuchtenden Halbleiterlichtquellen in Form von seitlich abstrahlenden Leuchtdioden 18, deren Hauptabstrahlrichtung durch den Pfeil angedeutet ist und auf den jeweils nächstbenachbarten Leuchtstoffbereich 13 bis 15 gerichtet ist. Folglich wird jeder der Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 zumindest hauptsächlich durch die nächstbenachbarte, zugeordnete Leuchtdiode 18 bestrahlt.
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Die Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 einer Gruppe G1, G2 oder G3 können jeweils gemeinsam angesteuert werden und bei ausreichender räumlicher Nähe ein Mischlicht aus dem von ihnen wellenlängenumgewandelten Licht erzeugen. Die Gruppen G1, G2 und/oder G3 können folglich auch als Bildpunkte aufgefasst werden, mittels welchen zumindest in einem Nahfeld Information (ein Bild, Zahlen, Buchstaben, Symbole usw.) übertragbar ist.
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4 zeigt die Anordnung 13 bis 18 aus 3 zusätzlich mit weiteren Halbleiterlichtquellen in Form von seitlich abstrahlenden Leuchtdioden 19 und nach oben (aus der Bildebene) abstrahlenden Leuchtdioden 20. Die weiteren Leuchtdioden 19 und 20 strahlen ihr Licht nicht direkt in erheblichem Maße auf einen der Leuchtstoffbereiche 13 bis 15. Die Leuchtdioden 19 und 20 dienen vielmehr dazu, einen gleichmäßigeren Farb- und/oder Helligkeitseindruck über die Auflagefläche 12, insbesondere in einem Fernfeld der Leuchtvorrichtung 11, zu erzeugen.
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Für einen gleichförmigen Farbeindruck über die Auflagefläche 12, insbesondere in einem Fernfeld der Leuchtvorrichtung 11, kann es vorteilhaft sein, dass die Leuchtdioden 18 bis 20 Licht der gleichen Farbe bzw. des gleichen Spektrums abstrahlen.
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5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Anordnung im Bereich des dort eingezeichneten Ausschnitts A mit einer seitlich abstrahlenden Leuchtdiode 18 und einem zugeordneten Leuchtstoffbereich 14. Eine solche Leuchtvorrichtung kann bereits eingesetzt werden, z.B. durch Anlegen einer geeigneten Betriebsspannung an die Enden der Versorgungsleitung 17, welche die Leuchtdioden 18 z.B. elektrisch in Reihe geschaltet mit Strom versorgen kann.
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6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die fertige Leuchtvorrichtung 11 gemäß der ersten Ausführungsform als Anordnung aus 5 mit einer zusätzlich transparenten Vergussschicht 21 aus Silikon. Die Vergussschicht 21 dient dazu, die auf der Auflagefläche 12 aufgebrachten Elemente (Leuchtdioden 18 bis 20, Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 usw.) zu schützen, insbesondere vor einer mechanischen und chemischen Beanspruchung. Die Vergussschicht 21 ermöglicht noch eine Verformung der Leuchtvorrichtung 11 nach ihrer Aufbringung.
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7 zeigt eine Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform im Betrieb. Die Leuchtdiode 18 strahlt ihr Primärlicht P seitlich in die Vergussschicht 21 ab, welches teilweise auf den Leuchtstoffbereich 14 trifft. Dort wird das Primärlicht P zumindest teilweise in Sekundärlicht S umgewandelt, isotrop in die Vergussschicht 21 abgestrahlt und aus der Vergussschicht 21 durch deren freie Oberfläche 22 größtenteils nach außen abgegeben.
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Die Vergussschicht 21 wirkt ferner für das von der Leuchtdiode 18 abgestrahlte, nicht auf den Leuchtbereich 14 fallende Licht wie ein Lichtleiter mit innerer Totalreflexion. An der freien Oberfläche 22 kann das Primärlicht P also reflektiert und folgend in den Leuchtbereich 14 oder einen anderen Leuchtbereich einfallen und dort in Sekundärlicht S umgewandelt werden. So wird eine Lichtausbeute erhöht.
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8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 31 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Hierbei ist die transparente Vergussschicht 21 zusätzlich von einer transparenten Glasschicht 32 abgedeckt. Dies erhöht eine Widerstandsfähigkeit und Lichtausbeute (durch verstärkte Reflexion) weiter, insbesondere bei flachem Lichteinfall.
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Die Verwendung der Glasschicht 32 weist den weiteren Vorteil auf, dass es optional als ein Filter, z.B. für das Primärlicht P und/oder andere Spektralbereiche, nutzbar ist.
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Die obigen Figuren können auch verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung 11 bzw. 31 darstellen. Dabei braucht die gezeigte Reihenfolge nicht eingehalten zu werden. So mag die mindestens eine elektrische Verbindungsleitung 17 beispielsweise vor oder nach den Leuchtstoffbereichen 13 bis 15 (z.B. aufgedruckt) oder vor oder nach den Leuchtdioden 13 bis 15 aufgebracht werden.
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9 zeigt in Draufsicht eine Leuchtvorrichtung 41 gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Bei der Leuchtvorrichtung 41 sind Leuchtstoffbereiche 13 bis 15 in einem geometrisch regelmäßigen Muster (hier: in einem quadratischen 12×8-Matrixmuster) auf der Auflagefläche 12 verteilt und bilden dabei zusammen mit den zugehörigen Leuchtdioden 18 Gruppen oder Cluster, die als Bildpunkte B1, B2 dienen. Die Bildpunkte B1 und B2 strahlen in der gezeigten Konfiguration Licht unterschiedlicher Farbe bzw. eines unterschiedlichen Spektrums ab und können dadurch bei einer Betrachtung in einem Nahfeld (bevorzugt in einem Abstand von weniger als 30 cm bis 1 m) Information transportieren, z.B. Zahlen, Symbole, Buchstaben, Bilder usw., hier: die Zahl '110'.
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Mit steigender Entfernung von der Leuchtvorrichtung 41 mischen sich jedoch die Farben der Bildpunkte B1 und B2 immer stärker, so dass sich das Licht der Bildpunkte B1 und B2 in einem Fernfeld (bevorzugt größer als ca. 30 cm bis 1 m) zu einem (Fernfeld-)Mischlicht von im Wesentlichen gleicher Farbe mischt und dann zur Allgemeinbeleuchtung ohne Informationswiedergabe zur Verfügung steht. Diese Mischfarbe des Fernfeld-Mischlichts ist bevorzugt weiß oder ein weißlicher Ton, insbesondere in der Nähe oder auf der Planck-Kurve.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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So ist eine Wellenlänge des wellenlängenumgewandelten Lichts allgemein nicht beschränkt, insbesondere nicht auf die Farben rot, grün und/oder blau.
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Auch mag auf die Leuchtdioden 19 und/oder 20 verzichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Leuchtvorrichtung
- 12
- Auflagefläche
- 13
- Leuchtstoffbereich
- 14
- Leuchtstoffbereich
- 15
- Leuchtstoffbereich
- 16
- Aluminiumplatte
- 17
- Versorgungsleitung
- 18
- seitlich abstrahlende Leuchtdiode
- 19
- seitlich abstrahlende Leuchtdiode
- 20
- nach oben abstrahlende Leuchtdiode
- 21
- Vergussschicht
- 22
- freie Oberfläche
- 31
- Leuchtvorrichtung
- 32
- Glasschicht
- 41
- Leuchtvorrichtung
- B1
- Bildpunkt
- B2
- Bildpunkt
- G1
- Gruppe von geradlinig in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen
- G2
- Gruppe von matrixartig angeordneten Leuchtstoffbereichen
- G3
- Gruppe von gekrümmt in Reihe angeordneten Leuchtstoffbereichen
- P
- Primärlicht
- S
- Sekundärlicht
- A
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0144333 A1 [0002]
- US 5757348 [0003]
- US 5748164 [0004]
- US 7595588 B2 [0005]
- US 7601942 B2 [0006]