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Gegenstand
der Erfindung ist ein Glaselement mit einem Lichtrahmen auf Basis
longitudinaler Lichtelemente in Form von LED-Streifen und/oder EL-Streifen
und/oder Langnachleuchtstreifen beziehungsweise aus Kombinationen
dieser Lichtelemente.
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Üblicherweise
werden in modernen Glaskonstruktionen zwei oder mehr gleich- oder
ungleichartig beabstandete Glasscheiben aus Flachglas, auch als Floatglas
bezeichnet, mit einer Dicke von wenigen mm bis etwa 21 mm, typischerweise
von 4 mm Dicke und 16 mm Abstand verwendet. Die Ausführungsformen
können entsprechend den Eigenschaften für den
Wärmeschutz, den Sonnenschutz, den optischen und gestalterischen
Anforderungen, den Schallschutz, den Brandschutz, den Personen und Objektschutz
und dergleichen ausgebildet sein. Es können auch Kombinationen
der genannten Arten verwendet werden.
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Eine übliche
Flachglasabmessung beträgt beispielhaft 6,00 × 3,21
Meter und daraus werden die Scheiben für typische Mehrscheiben-Isolierglasaufbauten
hergestellt. Durch den Randverbund werden hermetisch abgeschlossene
Zwischenräume hergestellt, die üblicherweise durch
ein Edelgas befüllt werden. Dabei wird der Gasdruck entsprechend
dem barometrischen Luftdruck am Ort und zum Zeitpunkt der Produktion
eingestellt. Es besteht also zum Zeitpunkt der Produktion ein Gleichgewicht
zwischen dem Druck in der Verglasungseinheit und dem äußeren barometrischen
Druck in der Produktionsumgebung.
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Neben
diesen Zweifach-, Dreifach- oder auch Mehrfach-Isolierglasaufbauten
aus einfachem Floatglas, können auch derartige Mehrscheiben-Isolierglasaufbauten
aus Scheiben gebildet werden, die auf einer oder auf beiden Seiten
eine Beschichtung aufweisen und derart die Reflexion und/oder Transmission
und/oder optische Ausbildung in gewünschten Wellenlängenbereichen
des Lichtes beeinflussen. Die einzelnen Scheiben können
vorgespannt oder durchgefärbt ausgeführt werden
oder aber aus sogenanntem Sicherheitsglas gebildet werden.
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Bei
Sicherheitsglas oder Sicherheitsisolierglas handelt es sich um ursprünglich
für die Automobilindustrie für die Fahrzeugverglasung
entwickelte Gläser und es werden heute derartige, sandwichartig aufgebaute
Sicherheitsglaselemente vermehrt in der Gebäudetechnik
verwendet. Grundsätzlich wird dabei zwischen Einscheiben-Sicherheitsglas
und Verbund-Sicherheitsglas unterschieden und es können in
der vorliegenden Erfindung prinzipiell beide Typen verwendet werden.
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In
der
US 5,386,347 wird
ein beleuchtetes transparentes oder semitransparentes optisches
Medium in Form einer Acrylplatte beschrieben, wobei zwei Fluoreszenz-Röhren
das Licht an zwei gegenüberliegenden Seiten in die Acrylplatte
einleiten.
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Durch
diverse Oberflächengestaltungen beziehungsweise durch mehrere
geschichtete Platten wird eine Lichtauslenkung nach einer Seite
bewirkt.
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Diese
Technik hat sich für die Hinterleuchtung von flachen Bildschirmen
und der Verwendung sehr dünner Kaltkathodenstrahlröhren
als sehr brauchbare Beleuchtung insbesondere mit der Farbemission
weiß herausgestellt. In der vorliegenden Erfindung werden
jedoch keine Fluoreszenzröhren beziehungsweise Kaltkathodenstrahlröhren
verwendet.
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In
der
EP 0 516 514 wird
eine beleuchtete Schautafel beschrieben. Die Beleuchtung erfolgt
mit verteilt angeordneten Licht emittierenden elektronischen Komponenten.
Die Lichtquellen sind an eine Batterie und eine elektronische Regelung
angeschlossen. Es fehlt jedoch ein Glaselement mit Lichtrahmen.
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In
dem
DE 296 03 225
U1 wird eine Leuchtscheibe beschrieben, bei der ein oder
mehrere Scheibenkanten mit Leuchtmitteln versehen sind, deren Licht über
die Kante in die Scheibe eingeleitet wird. Als Leuchtmittel werden
gruppenweise zusammengeschaltete Leuchtdioden genannt.
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In
der
EP 0 821 820 B1 wird
eine Leuchtvorrichtung mit einem Körper aus transparentem
Material, beispielhaft aus Acrylglas, sowie einer oder mehrerer
bandförmiger Lichtquellen, beschrieben. Als bandförmige
Lichtquellen werden bandförmige Leiterplatten genannt,
auf denen Leuchtdioden in SMD Technik in dichter, kompakter Folge
aufgebracht sind. Weiter werden bandförmige Lichtquellen
aus elektrolumineszierender Folie, welche über ihre Länge
kontinuierlich Licht erzeugt, gezeigt. Dort wird jedoch kein longitudinales
Lichtelement in einem Profilrahmen mit einem Glaselement beschrieben.
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In
der
US 5,369,553 wird
eine beleuchtete Schautafel aus lichtleitendem Material in Form
von Acrylglas beschrieben. Eine Lichtquelle an der unteren Seite
der Acrylplatte bewirkt eine Lichteinleitung und eine grafische
Gestaltung wird mit Laser in der Acrylplatte hergestellt. Auch in
dieser Erfindung wird kein longitudinales Lichtelement in einem
Profilrahmen mit einem Glaselement gezeigt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtelement
so weiterzubilden, dass es kostengünstiger hergestellt
und mit besserer Lichtausbeute verwendet werden kann.
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Eine
bevorzugte Ausführung der Erfindung bezieht sich auf ein
Glaselement mit einem Lichtrahmen mit zumindest einem longitudinalen
Lichtelement in Form eines LED-Streifens und/oder EL-Streifens und/oder
Langnachleuchtstreifens.
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Die
Erfindung sieht auch Kombinationen dieser Lichtelemente für
die Verwendung als Dekorelement und/oder Leuchtelement in Innenräumen und/oder
Außenfassaden von Gebäuden, in Einrichtungsgegenständen
und in Fahrzeugen und in der Werbeindustrie und dergleichen Anwendungen
vor.
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Die
Erfindung bezieht sich dem gemäß auf ein Glaselement
mit einem Lichtrahmen mit zumindest einem longitudinalen Lichtelement
in Form eines LED-Streifens und/oder EL-Streifens und/oder Langnachleuchtstreifens.
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Ein
typischer Sicherheitsglasaufbau besteht dabei aus zwei Float-Glas
oder Gussglas Scheiben mit einer dünnen Innenlage beziehungsweise
mehreren dünnen Innenlagen einer Gesamtdicke von wenigen
0,1 mm und typisch 0,4 mm beziehungsweise 0,8 mm Dicke aus Poly-Vinyl-Butyral
(PVB) oder Polyurethane (PU) oder Polyvinylchloride (PVC) oder dergleichen
Polymeren beziehungsweise auch in gegossenere Form mit bevorzugt
Gießharzen auf Basis von Polyester oder Polyacryl mit entsprechenden Lichtbrechungsindices
größer 1 und kleiner 2, typisch im Bereich von
1,5 und/oder in der Kombination aus Glasscheiben in Kombination
mit Scheiben aus transparentem Kunststoff.
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Erfindungsgemäß wird
zumindest ein longitudinales Lichtelement bevorzugt innenseitig
auf dem Rahmen befestigt, der als Abstandshalter dient und in Form
eines Profils hergestellt ist. Die Anbringung kann dabei mit Selbstklebeband
oder Heißschmelzklebesystem oder mittels Schnappen oder
Schrauben oder Crimpen oder Einschieben und dergleichen Befestigungsmethoden
erfolgen.
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Dabei
muss auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Rahmens
und der diversen Lichtelemente im Betrieb Rücksicht genommen werden. Übliche
Rahmen werden aus Aluminium beziehungsweise diverser Aluminiumlegierungen
extrudiert. Grundsätzlich können jedoch auch Kunststoffe Verwendung
finden. In speziellen Ausführungen können auch
Edelstahlrahmen oder Rahmen aus einfachen profilierten Eisenblechen
mit einer entsprechenden Beschichtung verwendet werden. Bei Verwendung
von metallischen Rahmen stellen die gute Wärmeableiteigenschaft
und die gute Wasserdampfbarrierefunktion einen Vorteil bei der Verwendung von
Lichtelementen auf Basis Elektrolumineszenzfolien und von lang-nachleuchtenden
Schichten dar.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Form eines
EL-Streifens beschrieben:
Longitudinale Elektrolumineszenzstreifen
(EL-Streifen) werden bevorzugt mit Breiten ab 6,35 mm bis 609,6
mm und einer typischen Streifendicke von etwa 0,3 mm mit Längen
von 90 bis 100 Metern verwendet.
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Für
den Einbau in typische Isolierglasaufbauten eignen sich Streifenbreiten
von 12,7 mm und 25,4 mm sehr gut. Der Betrieb erfolgt über
sogenannte EL-Inverter. Dabei werden üblicherweise Gleichspannungen
von einigen 1,2 bis 9 oder 12 oder 24 oder 48 Volt in Wechselspannungen
von einigen 100 Volt bis über 200 Volt und Frequenzen von
einigen 50 Hz bis einigen kHz, typisch 400 bis 2.000 Hz, transformiert.
Derartige Inverter können nunmehr im Innenraum der Isolierverglasung,
im Rahmenprofil oder außerhalb angeordnet werden.
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Neben
diesen flächigen EL-Streifen können grundsätzlich
auch longitudinale runde EL-Elemente verwendet werden.
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Der
wesentliche Nachteil derartiger EL-Elemente bei konventionellem
Einsatz ist die kurze Halbwertszeit von einigen 1.000 bis 2.500
und 3.000 Stunden. Unter Halbwertszeit wird die Helligkeitsabnahme
um die Hälfte der Initialhelligkeit verstanden.
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Auch
wenn übliche EL-Folien kein direktes Lebensende haben,
so nimmt die Emissionshelligkeit durch Degradation der zinksulfidischen
und meist mikroverkapselten Elektroluminophore kontinuierlich ab.
Die Degradation tritt üblicherweise nur im Betrieb ein
und wird ganz wesentlich durch eine hohe Luftfeuchtigkeit verbunden
mit erhöhter Temperatur beschleunigt.
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Übliche
polymere Laminate weisen bei Erhöhung der Temperatur eine
starke Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit
auf. Für typische Isolierglasaufbauten müssen
jedoch Lebensdauerwerte von einigen 20 Jahren bei relativ hohen
Temperaturen garantiert werden.
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Erfindungsgemäß bieten
sich Isolierglasaufbauten mit einem bevorzugt annähernd
wasserdampffreien Innenraum an, der mit Inertgas, beispielsweise
Argon oder Krypton oder dergleichen Gasmischungen gefüllt
ist. Dies ist eine Wasserdampf-Barriere für EL-Elemente.
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Zusätzlich
wird üblicherweise ein Trocknungsmittel, beziehungsweise
ein sogenanntes Molekularsieb, in den Hohlraum des Rahmenprofils
gegeben und das Rahmenprofil wird mit Durchbrüchen zum
Innenraum versehen, sodass darin Wasserdampfreste im Innenraum eines
Isolierglasaufbaues gebunden werden. Der Rahmen wird überdies
umlaufend mit den Glasscheiben mit einer polymeren Masse auf Basis
Polyvinylbutiral (PVB), Silicon, Polyurethan (PU), Polyethersulfone
(PES), Polysulfone (PSU) und dergleichen abgedichtet.
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Durch
die Anordnung derartiger EL-Streifen im Inneren eines Isolierglasaufbaues
können bei sorgfältiger Durchführung
der elektrischen Anschlüsse wesentlich längere
Halbwertszeiten erreicht werden. Zusätzlich ist bei Verwendung
von üblichen Floatgläsern und/oder Gießgläsern
eine UV-B Filterung gegeben, was zu einer Reduktion der Alterung der
zinksulfidischen Elektroluminophore führt und damit ebenfalls
bei Außenanwendungen die generelle Lebensdauer verlängert,
beziehungsweise die Emissionshelligkeit über die Zeitachse
erhöht.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Form
eines LED-Streifens beschrieben:
Erfindungsgemäß werden
sogenannte LED-Streifen als Lichtelement in Rahmen für
Glaselemente verwendet. Dabei können grundsätzlich
alle Arten von LED Elementen zur Herstellung eines longitudinalen LED-Streifens
verwendet werden. Neben konventionellen LED Elemente mit radialen
Anschlüssen und in Kunststoffgehäusen als auch
in Metallgehäusen können auch konventionell auf
Leiterplattensubstraten montierte beziehungsweise beschaltete Elemente
verwendet werden.
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Ferner
werden oberflächenmontierbare LED's, sogenannte SMD (Surface
Mount Device) oder SMT (Surface Mount Technology) LED-Elemente oder elektrolumineszierende
Halbleiterelemente in direkter Montage auf Verdrahtungssubstraten,
also ungehauste LED's für die sogenannte Chip-on-Board Technologie
verwendet.
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Bei
der COB Methode können als Substrate sowohl flexible oder
starre oder semiflexible Leiterplattenmaterialien verwendet werden.
Ebenso auch sogenannte Lead-Frames, also metallische Stanzteile
in Streifenform, wobei hier mittels Inmould-Spritzguß Linsenelemente
und Halteelemente ausgeführt werden.
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Übliche
SMT-LED-Bauelemente weisen bei typisch 20 mA und etwa 2 Volt-DC
eine Lichtstärke von 5 bis 20 mCd auf. Die Lichtstärke
ist der auf den Raumwinkel bezogene Lichtstrom und es werden SMT-LED's
mit relativ großen Raumwinkeln von typisch 100 bis 140° verwendet.
So weisen derartige oberflächenmontierbare Bauelemente
eine Bauteilhöhe von 2,1 mm bis 0,8 mm auf und stehen bereits in
einer Sonderbauform mit einer Höhe von 0,55 mm zur Verfügung.
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Hochleistungs-LED's
mit einem Abstrahl-Raumwinkel von einigen 5 bis 30° bieten
bereits Lichtstärken im Bereich 25.000 mCd und im Impulsbetrieb
auch darüber hinaus. Bei derartigen Lichtstärken
stellt die Abführung der Verlustwärme und die
Art der Kontaktierung bereits ein wesentliches Problem dar. Für
die Nutzung der üblichen langen Lebensdauer von einigen
10.000 bis 100.000 Stunden muß dieses Problem gelöst
sein. Im vorliegenden Fall bieten sich zur Ableitung der Wärme
die Rahmenprofile an, die bevorzugt aus Aluminium bestehen. In derartigen
Fällen müssen die Verdrahtungssubstrate thermisch
gut leitend auf dem Rahmenprofil befestigt werden. Es können
auch bereits die Verdrahtungssubstrate aus entsprechendem Aluminium-Leiterplattenmaterial
gefertigt werden.
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Für
eine Reihe von Anwendungen sind überdies nicht nur die üblichen
roten und grünen und gelben und blauen Signalfarben von
Interesse, sondern es wird weißes Licht bevorzugt. Derartige
LED's werden üblicherweise im blauen Bereich betrieben. Durch
farbkonvertierende Linsenkörper wird eine weiße
Emission erzeugt. Es werden dabei anorganische Beimengungen in der
Polymermatrix des Linsenkörpers verwendet und damit werden
extrem langzeitstabile Emissionsspektren ohne Farbverschiebungen
erzielt.
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Zusätzlich
besteht noch die Möglichkeit der Verwendung sogenannter
R-G-B LED's, das heißt LED's mit 4 elektrischen Anschlusselementen
und den Emissionsfarben Rot-Grün-Blau. Bei derartigen LED-Elementen
ist zwar die elektronische Beschaltung aufwändiger, es
können jedoch sämtliche Mischfarben elektronisch
erzeugt und nachgeregelt werden. Es können auch je nach
Ausbildung der elektronischen Steuerung unterschiedliche Farbeffekte
in zeitlicher Abfolge erzeugt und gegebenenfalls mittels Sensoren
gesteuert werden.
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Es
werden LED-Streifen auf doppelseitigen, flexiblen Leiterplatten
mit oberflächenmontierten SMD-LED's und anderen Bauelementen
auf Basis eines Rolle-zu-Rolle-Bestückungs- und Kontaktierungsverfahrens
und in Mehrfachnutzen hergestellt. Übliche Rollenlängen
betragen 100 oder 200 Meter und darüber. Bevorzugt werden
mehrere LED-Elemente in Serie geschaltet und können dann
beispielsweise mit einer Versorgungsspannung von 12 oder 24 Volt
Gleichstrom einer derartigen Einheit betrieben werden.
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Beispielhaft
wird ein LED-Streifen der Firma Osram Opto Semiconductors mit der
Typenbezeichnung LINEARlight flex OS-LM11A verwendet. Ein derartiger
LED-Streifen wird mit 8,4 m Gesamtlänge und einem Grundmaß von
10 LED's mit 140 mm Länge bei einer Bauhöhe kleiner
3 mm und eine Streifenbreite von 10 mm geliefert. Die Rückseite
dieser LED-Streifen ist selbstklebend ausgeführt.
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Die
Energieversorgung erfolgt mit 24 Volt Gleichstrom, wobei nominell
die kleinste zu betreibende Einheit von 10 LED's mit 140 mm Länge
je nach Emissionsfarbe zwischen 40 und 50 mA benötigt.
Nominell wird eine Lichtstärke von 95 mcd (blau) bis 305
mcd (weiß) und 730 mcd (gelb) bewirkt. Die Leistungsaufnahme
der 10 Stück LED's beträgt dabei 0,96 bis 1,2
Watt beziehungsweise 6,9 bis 8,6 Watt pro Laufmeter. Der Ausstrahlwinkel
dieser LED-Bauelemente beträgt 120°.
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Der
Betrieb von beispielsweise 1 bis 10 LED-Laufmetern kann daher sehr
gut durch kostengünstige und einfache Netzgeräte
erfolgen und dabei ist auf keine Doppelisolationsvorschrift zu achten.
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Der
Ausstrahlwinkel kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden
und es können mit speziellen Linsenanformungen und/oder
Vorsätzen auch asymmetrische Abstrahlcharakteristika erzielt werden.
Weiter kann es von Vorteil sein, einen Diffusor einzubauen. Dies
kann im vorliegenden Fall im Innenraum des Isolationsglaselementes
sehr einfach durch transparente Elemente mit gut lichtleitender und
streuender Oberfläche erreicht werden.
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Als
Substrat für derartige LED-Streifen können einseitige
und doppelseitige flexible Leiterplatten auf Basis von beispielsweise
Polyamiden (PI) und/oder Polyethylenterephthalat (PET) beziehungsweise
Poly-Ethylenglykol-Terephthalat (Kurzbezeichnung PETP bzw. PET)
und/oder Polyethersulfon (PES) und/oder Polyetherimid (PEI) und/oder
Polyetheretherketon (PEEK) und/oder Aramid und/oder faserhaltige
flexible Folien und dergleichen verwendet werden. Dabei werden dünne
Kupferfolien und/oder Aluminiumfolien aufgebracht und entsprechend
den Verdrahtungsanforderungen strukturiert.
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Dies
kann durch die in der Leiterplattenindustrie üblichen Verfahren
erfolgen und es können dabei sowohl fototechnische als
auch siebdrucktechnische Maskierungsverfahren mit anschließendem Ätzen
verwendet werden. Darüber hinaus ist auch die Strukturierung
durch Laserstrahlen vorgesehen.
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Als
drittes Ausführungsbeispiel werden Lichtelemente aus langnachleuchtenden
Substanzen in Form von Streifen beschrieben:
Es werden kostengünstige,
zinksulfidische, langnachleuchtende Pigmente verwendet. Diese sind
in einer polymeren Matrix eingebettet und mit üblicher
Beschichtungstechnologien aufgebracht. Die Verwendung in Form eines
selbstklebenden Streifens hat den Nachteil einer relativ geringen Nachleuchtdauer
und der geringen Beständigkeit gegen UV-Bestrahlung und
Wasserdampf.
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Im
vorliegenden Fall ist bei der Anordnung im Innenraum eines Isolierglaselementes
weder eine Wasserdampfbelastung, noch eine hohe UV-Belastung gegeben.
Durch übliche Glasscheiben in Form von Floatglas oder Gießglas
wird zumindest die UV-B Strahlung stark reduziert und gegebenenfalls
wird durch eine zusätzliche Beschichtung auch noch UV-A
Einstrahlung reduziert.
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In
der vorliegenden Erfindung werden jedoch insbesondere mit seltenen
Erden dotierte Aluminate und Silikate und dergleichen anorganische
Pigmente verwendet und/oder eine Mischung aus konventionellen, zinksulfidischen
Phosphoren und beispielsweise auch Strontium-Aluminate Pigmenten.
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Übliche,
auf Strontium-Aluminaten basierende Pigmente sind sehr feinkörnig
in Größen von wenigen Mikrometern, typisch 10
Mikrometern bis zu grobkörnigen Pigmenten von typisch 50
Mikrometer Abmessungen erhältlich. Sie weisen Langnachleuchtzeiten
von über 20 Stunden bis in den Bereich 50 Stunden auf und
emittieren in einem typischen Wellenlängenbereich von etwa
400 nm bis 640 nm, wobei typisch der gelb- grüne Bereich
bei etwa 520 nm vom menschlichen Auge am besten wahrgenommen werden
kann.
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Dabei
kann nicht nur die Anregung im UV-Bereich genützt werden.
Es können bereits übliche künstliche
Beleuchtungen beispielsweise auf Basis von Leuchtstoffröhren,
beziehungsweise andere Lampen eine Aufladung bewirken. Üblicherweise wird
die Anregung im Bereich 200 bis 450 nm mit einem guten Wirkungsgrad
erfolgen und ein typisches Maximum bei 380 nm erreicht.
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Üblicherweise
wird die Nachleuchtdauer für Fluchtwegkennzeichnungen gemäß DIN
67510 und weiterer Standards gemessen. Das dunkel adaptierte Auge
nimmt noch Leuchtdichtewerte von etwa 0,01 mcd/m2 wahr.
In der DIN 67510 wird 0,3 mcd/m2 als jener
Wert festgehalten, der messtechnisch für das Nachleuchtvermögen
eines Systems für Vergleichszwecke verwendet wird und dabei über
5,7 Stunden liegen muß. Weiter müssen Langnachleuchtsysteme gemäß DIN
67510 nach 60 Minuten in dunkler Umgebung eine Leuchtdichte von
größer 2,8 mcd/m2 aufweisen.
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Neben
den handelsüblich erhältlichen Strontium-Aluminaten
sind Silikate basierend auf Seltenen-Erde dotierten Langnachleuchtpigmente
durch deren hoher Temperaturbeständigkeit bis in den Bereich
600 bis 800°C interessant, allerdings weisen derartige
Pigmente dann kürzere Nachleuchtzeiten auf.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit
sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der
Technik neu sind.
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Die
Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher beschrieben. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und
ihrer Beschreibung weitere Vorteile und Merkmale hervor.
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Dabei
zeigt:
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1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei links und rechts ein EL-Streifen
(11, 23) an einem Standard-Profilrahmen (4)
angeordnet ist,
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2:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei in dieser Ausführungsform
links und rechts ein EL-Streifen (11, 23) an einem
Profilrahmen (4) angeordnet ist, der mit einem Reflektor
(14) versehen ist,
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3:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei links und rechts ein LED-Streifen
(11, 24) an einem Standard-Profilrahmen (4)
angeordnet ist,
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4:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei in dieser Ausführungsform
links und rechts ein LED-Streifen (11, 24) an
einem Profilrahmen (4) angeordnet ist, der mit einem Reflektor
(14) versehen ist,
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5:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem EL-Streifen (11, 23) dargestellt wird,
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6:
eine schematische Darstellung eines typischen EL-Streifens (23),
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7:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) dargestellt wird,
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8:
eine schematische Darstellung eines typischen LED-Streifens (24),
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9:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einer lang-nachleuchtenden Schicht (29) dargestellt
wird,
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10:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einer lang-nachleuchtenden Schicht (29) mit einem Befestigungsmittel
(13) dargestellt wird,
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11:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier nur der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Kunststoffprofil
(33) dargestellt wird,
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12:
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32),
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13:
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32) und
einer langnachleuchtenden Schicht (3),
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14:
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt außenliegend
(32),
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15:
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt schräg außenliegend
(32),
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16:
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32) im Profilhohlraum
und mit einem Reflektor (14),
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17:
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem LED-Bauteil mit radialen Anschlüssen (37),
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18:
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem LED-Chip ungehaust (49) auf einem Lead-Frame
(24, 38),
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19:
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem LED-Chip ungehaust (49) auf einer Leiterplatte
(40) in Chip-on-Board (COB) Technik,
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20:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41) aufgezeigt wird,
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21:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem EL-Streifen (11, 23) und einem Verbund-Sicherheitsglas
(42) aufgezeigt wird,
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22:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41) mit einer Nut (43) aufgezeigt wird,
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23:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem EL-Streifen (11, 23) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und dabei ein Rahmenelement
asymmetrisch verlängert ausgeführt wird und derart
eine Reflektion (16) der Lichtemission (15) gegeben
ist,
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24:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und die Anordnung des LED-Streifens
(11, 24) seitlich zum Glas erfolgt,
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25:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier der Rahmen (4)
mit einem LED-Streifen (11, 24) und einem Glaselement
(41, 42) aufgezeigt wird und die Anordnung des LED-Streifens
(11, 24) seitlich weg vom Glas erfolgt,
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26:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in geschnittener Ansicht, wobei hier das gesamte Glaselement
(1) in einem äußeren Glaselementrahmen
(45) befestigt ist und Lichtelemente (11, 23, 24, 29)
in verschiedenen Positionen eingezeichnet sind,
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27:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in Draufsicht und mit einem rundumlaufenden Lichtelement
(11),
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28:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in Draufsicht und mit stückweisen Lichtelementen
(47, 48),
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29:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung in Draufsicht und einem Glaselement (41, 42)
mit Glasfräselementen (44) und einem Rahmenelement
(4, 5, 45).
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30 eine
Anordnung mit einem Glaselement (41, 42) mit Glasfräselementen
(44) und einem Rahmenelement (4, 5, 45)
in Draufsicht mit einem Rahmen (4, 5, 45)
an der linken und rechten Glaskante (41, 42).
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31 eine
Anordnung mit einem Glaselement (1) mit Lichtelementen
(11, 23, 24, 29) im Innenraum
(18). Eine der Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
kann verspiegelt beziehungsweise mit Sonnenschutzeffekt ausgeführt
werden und kann derart ein Lichtelement (11, 23, 24, 29)
versteckt angeordnet werden und werden derart besondere Nachtleuchteffekte
ermöglicht.
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In 1 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht dargestellt, wobei links
und rechts ein EL-Streifen (11, 23) an einem Standard-Profilrahmen (4)
befestigt ist.
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Diese
Anordnung ist ein typischer Isolierglasaufbau. Zwei Glaselemente
(2, 3) aus Floatglas oder Gießglas oder
Verbundsicherheitsglas werden mittels eines Abstandhalters (4)
in Form eines Profilrahmens und weiter einer Dichtung (5)
aus beispielsweise Polyvinylbutiral (PVB), Silicon, Polyurethan (PU),
Polyethersulfone (PES), Polysulfone (PSU) und dergleichen zusammengefügt.
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Dabei
bildet sich ein hermetisch abgeschlossener Innenraum (18)
aus, der üblicherweise durch ein Edelgas befüllt
wird. Der Gasdruck wird dabei entsprechend dem barometrischen Luftdruck
am Ort und zum Zeitpunkt der Produktion eingestellt. Es besteht
also zum Zeitpunkt der Produktion ein Gleichgewicht zwischen dem
Druck in der Verglasungseinheit und dem äußeren
barometrischen Druck in der Produktionsumgebung.
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Der
Innenraum des Rahmenprofils (4) wird mit Trocknungsmittel
(10) befüllt und das Rahmenprofil (4)
wird zum Innenraum (18) mit Durchbrüchen (17)
versehen. Dadurch wird der Innenraum (18) frei von Wasserdampf
gehalten, was für die Lebensdauer üblicher EL-Streifen
(11, 23) in der Verwendung in derartigen langlebigen
Glaselementen (1) ganz wesentlich ist.
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Der
elektrische Anschluß (12) des Lichtelementes (11, 23)
wird derart ausgeführt, dass die entsprechenden Leitungen
(23) durch das Rahmenprofil (4) geführt
werden und mittels der Dichtung (5) abgedichtet werden.
Um eine entsprechend langlebige Abdichtung zu erreichen, müssen
Leitungen (23) verwendet werden, die keinen Gasaustausch
zum Innenraum (18) ermöglichen, wie beispielsweise
lacksiolierte Kupferdrähte und dergleichen.
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Für
den Betrieb der EL-Streifen (23) werden sogenannte EL-Inverter
beziehungsweise Konverter benötigt. Üblicherweise
wird eine Gleichstrom-Niederspannung in einen Wechselstrom von einigen
100 bis 200 Volt und darüber und Frequenzen von 50 Hz bis
2.000 Hz und darüber bis außerhalb des Hörbereichs
umgewandelt. Derartige Elektronikbausteine können je nach
Ausführung im Innenraum (18) oder im Innenraum
des Rahmenprofils (4) oder außerhalb angeordnet
werden.
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Die
Lichtemission (15) erfolgt von der Oberfläche
der EL-Streifen (11, 23). Durch eine entsprechende
Beschichtung (6, 7, 8, 9) der
Gläser (1, 2) können sowohl
Lichtbrechungseffekte der Emissionsstrahlung (15), als
auch verspiegelte Effekte bewirkt werden. Je nach Wahl der Spiegelschicht
(6, 7, 8, 9) kann ein EL-Streifen
auch unsichtbar direkt im Innenraum (18) an einer der Oberflächen
der Gläser (1, 2) befestigt werden.
-
Die
Befestigung der EL-Streifen (11, 23) auf der Innenseite
des Rahmenprofils (4) kann mit einem Befestigungsmittel
(13) erfolgen. Dazu können Selbstklebe-Systeme
beziehungsweise Kaltklebesysteme oder Heißschmelzklebesysteme
und dergleichen Befestigungsmittel verwendet werden. Der EL-Streifen
kann ferner rundumlaufend oder stückweise angeordnet werden.
-
In 2 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht dargestellt, wobei links
und rechts ein EL-Streifen (11, 23) an einem Profilrahmen
(4) mit einem angeformten Reflektor (14) befestigt
ist. Durch die Anordnung der Reflektorelemente (14) kann
die Lichtemission (15) der EL-Streifen (11, 23)
in eine gewünschte Richtung durch reflektiertes Licht (16)
geführt werden. Sämtliche weiteren Details gelten
analog zu 1.
-
In 3 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
aufgezeigt, wobei links und rechts ein LED-Streifen (11, 24)
an einem Standard-Profilrahmen (4) angeordnet ist. Die Lichtemission
(15) der LED (25) kann einerseits durch die Grenzschichten
der Gläser (1, 2) und/oder durch die
Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
abgelenkt beziehungsweise reflektiert (16, 16')
werden.
-
Bei
der Verwendung von LED-Streifen (24) werden üblicherweise
mehrere LED-Bauteile (25) in Serie geschaltet, wodurch
die Spannungsversorgung auf typisch 12 oder 24 oder 48 Volt gebracht
werden kann und dadurch kann der notwendige Betriebsstrom reduziert
werden. Die Energiezufuhr erfolgt sehr einfach mittels elektrischer
Anschlussleitungen (12), die durch das Rahmenprofil (4)
geführt sind und mittels der Dichtung (5) abgedichtet
sind. Die Anschlussleitungen (12) müssen dabei
ebenfalls gegen Gasdiffusion geschützt sein, was beispielsweise durch
lackisolierte Kupferdrähte gut erfüllt wird.
-
Der
zumindest eine LED-Streifen kann wie in 1 beschrieben,
durch eine Vielzahl von Befestigungsmethoden über ein Befestigungsmittel
(13) an der Innenseite der Profilrahmen (4) befestigt
werden. Bei Hochleistungs-LED-Streifen (24) kann die Wärmeableitung
der Rahmenprofile (4) verwendet werden. Dabei ist insbesondere
ein Aluminium als Rahmenmaterial geeignet. Die Kontaktierung der LED-Streifen
kann in derartigen Fällen mit gut wärmeleitender
Befestigungsmittel (13) erfolgen. Sämtliche weiteren
Details gelten analog zu 1.
-
In 4 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
gezeigt, wobei in dieser Ausführungsform links und rechts
ein LED-Streifen (11, 24) an einem Profilrahmen
(4) angeordnet ist, der mit einem Reflektor (14)
versehen ist. Dadurch kann emittiertes Licht (15) in eine
gewünschte Richtung reflektiert (16) werden. Sämtliche weiteren
Details gelten analog zu 1 und 3.
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In 5 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
aufgezeigt, wobei hier nur der Rahmen (4) innenseitig mit
einem EL-Streifen (11, 23) ausgeführt
ist. Die Befestigung der EL-Streifen (23) mittels Befestigungsmittel
(13) kann wie in 1 beschrieben
mit den unterschiedlichsten Methoden erfolgen.
-
Ein
handelsüblicher EL-Streifen (23) kann in sehr
großen Längen von typisch 90 beziehungsweise 100
Metern und darüber hergestellt werden. Dabei werden üblicherweise
Aluminiumfolien mit diversen Prozessen getrennt und dadurch werden
EL-Splitelektroden (19) hergestellt, die durch ihre gute
Leitfähigkeit über sehr lange Distanzen kaum einen
Spannungsabfall verursachen und deshalb den Betrieb derartiger EL-Streifen
(23) über sehr große Längen ermöglichen.
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Auf
die EL-Splitelektroden (19) wird eine Isolationsschicht
beziehungsweise eine Dielektrikumsschicht gegeben und darauf eine
weitgehend transparente Polymermatrix mit zinksulfidischen Elektroluminophoren
(20) von typisch einigen 15 bis 50 Mikrometer großen
Pigmenten und darüber eine transparente Deckelektrode (21). Üblicherweise
werden metall-oxidisch und/oder metall-nitridisch mikroverkapselte
Elektroluminophore (20) verwendet und damit kann die sogenannte
Halbwertszeit auf einige 2.000 Stunden erhöht werden.
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Dabei
spielt die Lamination der EL-Streifen (23) eine Rolle,
da diese trotz der Mikroverkapselung der Elektroluminophore (20)
im Betrieb bei erhöhter Temperatur und dem Einfluß von
Feuchtigkeit einer starken Degradation unterliegen. Die Splitelektroden aus
Aluminium bilden eine hervorragende Wasserdampfsperre. Die transparente
oder weitgehend transparente Deckelektrode (21) aus bevorzugt
Indium-Tin-Oxide (ITO) oder Non-ITO beziehungsweise aus elektrisch
leitfähigen und transparenten Polymeren, bietet bei erhöhter
Temperatur in Verbindung mit üblichen transparenten Deckschichten
aus beispielsweise PET keine gute Wasserdampfbarriereeigenschaft.
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In
der vorliegenden Erfindung spielen jedoch diese die Lebensdauer-beschränkenden
Eigenschaften keine Rolle, da im Innenraum (18) ohnedies
der Wasserdampfanteil extrem gering ist.
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In 6 wird
ein typischer EL-Streifens (23) in Draufsicht gezeigt.
Die EL-Emission (15) wird nur im Bereich der Split-Elektrode
(19) bewirkt. Die elektrischen Anschlüsse der
beiden Split-Elektroden (19) erfolgt üblicherweise
durch Crimpanschlüsse (22).
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In 7 wird
in Analogie zur 5 eine schematische Darstellung
einer Anordnung in geschnittener Ansicht mit einem LED-Streifen
(24) gezeigt. Im Unterschied zu der Montage eines EL-Streifens
(23) wird bei Verwendung von Hochleistungs-LED-Streifen
(24) auf einen guten Wärmeübergang zum
Rahmenprofil (4) geachtet und dementsprechend wird das
Befestigungsmittel (13) gewählt.
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In 8 wird
ein typischer LED-Streifen (24) in Draufsicht dargestellt.
Ein derartiger LED-Streifen ist von der Firma Osram Opto Semiconductors GmbH,
D-93049 Regensburg, Deutschland mit der Typenbezeichnung LINEARlight
flex OS-LM11A zu beziehen. Ein derartiger LED-Streifen wird beispielsweise
mit 8,4 m Gesamtlänge und einem Grundmaß von 10
LED's (25) als kleinste LED-Einheit (28) mit 140
mm Länge bei einer Bauhöhe kleiner 3 mm und eine
Streifenbreite von 10 mm in Form eines flexiblen Substrates (26)
geliefert. Derartige 140 mm lange Einheiten können einfach
mittels Schere von der Rolle getrennt werden. Das LED-Rastermaß (27)
beträgt in dieser Ausführung 14 mm. Die Rückseite
dieser LED-Streifen ist selbstklebend ausgeführt. Die Energieversorgung
erfolgt durch 24 Volt Gleichstrom (12). Nominell benötigt
die kleinste zu betreibende Einheit von 10 LED's mit 140 mm Länge
je nach Emissionsfarbe zwischen 40 und 50 mA um nominell eine Lichtstärke
von 95 mcd (blau) bis 305 mcd (weiß) und 730 mcd (gelb)
zu bewirken. Die Leistungsaufnahme derartiger Einheiten von 10 Stück
LED's beträgt dabei 0,96 bis 1,2 Watt beziehungsweise 6,9
bis 8,6 Watt pro Laufmeter. Der Ausstrahlwinkel dieser LED-Bauelemente
beträgt 120°.
-
In 9 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
gezeigt, wobei nur der Rahmen (4) mit einer lang-nachleuchtenden
Schicht (29) dargestellt wird. Da bei Verwendung von Aluminium
als Material für das Rahmenprofil (4) die Oberfläche
sehr gut reflektiert, kann bei dieser kostengünstigen Anordnung
die Innenseite des Rahmenprofils (4) mit einer langnachleuchtenden Schicht
(29) aus einer gut haftenden und transparenten Polymermatrix
(31) mit eingebetteten lang-nachleuchtenden Pigmenten (30)
beschichtet werden. Die Beschichtung kann mittels Streichen, Rakeln,
Tauchen, Sprühen, Siebdrucken und dergleichen Beschichtungsmethoden
erfolgen. Bei den meisten dieser Verfahren bleiben die Rahmendurchbrüche
(17) frei. Es kann jedoch auch eine nachträgliche
Herstellung dieser Rahmendurchbrüche (17) erfolgen.
Bei Verwendung von kostengünstigen, zinksulfidischen, langnachleuchtenden
Phosphoren (30) ist auf die Wasserdampffreiheit zu achten,
da dadurch die Nachleuchtdauer über einen wesentlich längeren Zeitraum
erhalten bleibt. Die Trocknung der Polymermatrix (31) mit
den Phosphor-Pigmenten (30) kann je nach Ausbildung der
Polymermatrix (31) thermisch oder strahlungstechnisch erfolgen.
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In 10 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
aufgezeigt, wobei nur der Rahmen (4) mit einer langnachleuchtenden
Schicht (29) mit einem Befestigungsmittel (13)
dargestellt wird. Selbstklebende lang-nachleuchtende Folien (29)
mit rückseitiger Klebebeschichtung (13) sind handelsüblich
erhältlich. In der vorliegenden Anordnung muß darauf
geachtet werden, dass die Polymermatrix (31) und das Befestigungsmittel
(13) keine Wasserdampfeinbringung in den Innenraum (18)
verursachen, beziehungsweise keine zu starken Ausgasungen bewirken.
Ferner muß darauf geachtet werden, dass die Rahmendurchbrüche
nicht abgedeckt werden.
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In 11 wird
eine schematische Darstellung einer Anordnung in geschnittener Ansicht
aufgezeigt, wobei nur der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen
(11, 24) und einem Kunststoffprofil (33) dargestellt
ist. Das Kunststoffprofil (33) hat die Funktion, den LED-Streifen
(24) zu halten und zu positionieren. Dabei werden zur Befestigung
des Kunststoffprofils (33) Schnapphaken (24) dargestellt,
die in Durchbrüche (17) eingeführt werden.
Anstelle von Schnapphaken (34) können eine Vielzahl
anderer Verbindungselemente auf Basis von Quetschzapfen und dergleichen
Verwendung finden. Es ist eine Öffnung für die
LED (35) dargestellt. Diese Öffnung (35) ist
nur exemplarisch dargestellt. Es kann je nach Ausbildung und Verwendung
der LED (25) die Öffnung (35) mit einem
Reflektor oder einem asymmetrischen Lichtführungselement
oder mit einem teilverspiegelten, reflektierenden Element versehen
sein. Es kann jedoch auch die Öffnung (35) für
Lichtleiteffekte genützt werden.
-
In
einer Weiterbildung dieser Ausführung kann das Kunststoffprofil
mit Befestigungshaken (33) auch transparent ausgeführt
werden und es bildet ein lang-nachleuchtendes Pigment (30)
eine Polymermatrix mit langnachleuchtenden Pigmenten (36).
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In 12 wird
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32) aufgezeigt.
Dieser Hinterschnitt (32) ist nur beispielhaft angeführt
und soll aufzeigen, dass je nach Ausführungsform des Lichtelementes
(11) eine einfache Befestigungsmöglichkeit ohne
zusätzliche Kosten möglich ist und auch bei der
Montage keine besonderen Hilfswerkzeuge benötigt werden.
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In 13 wird
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32) und
einer langnachleuchtenden Schicht (3) aufgezeigt. In dieser
Ausführungsform wird der Hinterschnitt (32) zur
Aufnahme eines Lichtelementes (11) derart ausgeführt,
dass die Lichtemission in den Innenraum (18) erfolgt. Es
wird beispielhaft aufgezeigt, dass eine lang-nachleuchtende Schicht
(29) in Form von lang-nachleuchtenden Pigmenten (30)
in einer Polymermatrix (31) ebenfalls in einen derartigen
Profilrahmen integriert werden kann und Zusatzfunktionen übernehmen kann.
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In 14 wird
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem außenliegenden Hinterschnitt
(32) aufgezeigt. Eine derartige Ausführung kann
sehr gut für Schaufenster verwendet werden, da keine Blendung
des Betrachters möglich ist.
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In 15 wird
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem schräg außenliegenden
Hinterschnitt (32) aufgezeigt. Ähnlich wie in 14 kann
eine derartige Anordnung sehr gut für die Beleuchtung hinter einem
Glaselement (1) verwendet werden.
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In 16 wird
eine schematische Darstellung eines Rahmenprofils (4) in
geschnittener Ansicht mit einem Hinterschnitt (32) im Profilhohlraum und
mit einem Reflektor (14) aufgezeigt. Der Reflektor (14)
kann in den gewünschten geometrischen und oberflächenmäßigen
Ausbildungen gestaltet sein und können damit gewünschte
Abstrahlcharakteristiken eingestellt werden. Die Öffnung
(35) für die LED (25) kann exakt auf
die Größe der LED (25) abgestimmt sein,
sie kann jedoch auch über die gesamte Profillänge
(4) gehen, so dass die Montage des LED-Streifens (24)
einfach und nach der Herstellung eines kompletten Rahmens (4)
möglich ist.
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In 17 wird
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem LED-Bauteil mit radialen Anschlüssen (37)
gezeigt. Derartige LED-Elemente (37) sind in einer Vielzahl
unterschiedlicher Ausführungen erhältlich. Dabei
können Kunststoff-Linsenkörper oder Linsen aus
Glas und Gehäuse aus Kunststoff oder Metall verwendet werden.
Die Abstrahlwinkel der Lichtemission (15) sind ebenfalls
wie die Farben und der Leistungsbereich in sehr weiten Bereichen
wählbar und es können sehr effektive Lichteffekte
in Profilrahmen (4) erzielt werden. Als Substrate können
flexible Leiterplatten und starre und starr-flexible Leiterplatten
beziehungsweise semi-flexible Leiterplatten in einseitiger, doppelseitiger
und Multilayer-Ausführung verwendet werden.
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In 18 wird
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem LED-Chip ungehaust (49) auf einem Lead-Frame
(24, 38) aufgezeigt. Diese Lead-Frame Technologie
wird üblicherweise zur Herstellung einzelner LED's (25)
in radialer Anschlußausführung verwendet. Grundsätzlich eignen
sich derartige Lead-Frames zur Herstellung von sehr kostengünstigen
LED-Streifen. Allerdings muß das Prinzip der Parallel-
und Serienschaltung von LED-Bauteilen berücksichtigt werden.
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Die
sehr kostengünstige Parallelschaltung bewirkt kleine Spannungen
und sehr hohe Ströme bei der Verwendung einer Vielzahl
von LED-Bauelementen. Bei der Serienschaltung müssen Dämpfungswiderstände
verwendet werden, um eine Überlastung der einzelnen LED
zu vermeiden.
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Der
LED-Chip (49) wird meist ungehaust direkt auf einem als
Reflektor ausgebildeten Ende eines Lead-Frame Teiles elektrisch
und thermisch gut leitend montiert und das andere Ende der Photodiode (49)
wird mittels Bonddraht (39) auf ein weiteres Anschlusselement
des Lead-Frames kontaktiert. Neben dieser Bond-Technik sind inzwischen
weitere flächige Kontaktiermethoden zur Herstellung sehr
leistungsfähiger LED-Bauelemente (25) möglich.
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In 19 wird
eine schematische Darstellung eines LED-Streifens (24)
mit einem ungehausten LED-Chip (49) auf einer Leiterplatte
(40) in Chip-on-Board (COB) Technik dargestellt. Dies ist eine
sehr kostengünstige Methode, um flexible und dicht bestückte
LED-Streifen (40) zu erhalten. In dieser Ausführung
wird die flächige Kontaktierung des ungehausten LED-Bausteins
(49) auf dem Substrat (40) und der Bonddraht-Kontaktierung
(39) des anderen Pols dargestellt. Auch hier sind eine
Reihe weiterer Technologien möglich und verfügbar.
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In 20 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen (11, 24)
und einem Glaselement (41) gezeigt ist. Glaselemente (41)
weisen Dicken von etwa 3 mm bei Verwendung von Floatgläsern
auf, etwa 16 mm bei Verwendung von Verbundsicherheitsglas und darüber
und können aus mehreren Gläsern in Sicherheitsglastechnik
(42) gebildet werden. In dieser Ausführung wird
das emittierte Licht über zumindest eine Seitenkante in
das Glaselement (41) eingeleitet. In derartige Dickgläser
(41) können mittels CNC-gesteuerter Fräsmaschinen weitgehend
beliebige Glasfräselemente (44) gearbeitet werden.
Je nach Ausbildung der Fräselemente (44), also
bezüglich der Form, der Tiefe, der Oberfläche
der Fräsung und dergleichen, können sehr unterschiedliche
Lichteffekte erzeugt werden. Die Bestrahlungswellenlänge
kann bei Verwendung von LED-Streifen (11, 24)
in weiten Bereichen willkürlich gewählt werden.
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In 21 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei der Rahmen (4) mit einem EL-Streifen (11, 23)
und einem Verbund-Sicherheitsglas (42) aufgezeigt wird.
Einfache Dickgläser (41) sind ebenfalls verwendbar.
Zur Erhöhung der Lebensdauer des einen EL-Streifens (23) – wobei
auch eine Vielzahl vorhanden sein kann – muss der Bereich,
in dem der EL-Streifen (23) positioniert ist, derart abgedichtet
sein, dass kein Wasserdampf eine rasche Alterung des EL-Streifens
(23) bewirken kann. Dies wird durch Ausbildung des Rahmenprofils
(4) mit eingefülltem Trocknungsmittel (10) und
der Dichtung (5) erreicht.
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In 22 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen (11, 24)
und einem Glaselement (41) mit einer Nut (43)
gezeigt ist. Grundsätzlich kann hier auch ein Sicherheits-Glaselement
(42) auf Basis von ein oder zwei oder mehreren Scheiben
Verwendung finden. Die Nut (43) wird je nach Ausgestaltung
der LED (25) gefertigt und kann punktuell oder als Längsnut
mit einem entsprechenden Lichtleiteffekt hergestellt werden.
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In 23 ist
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt.
Der Rahmen (4) ist mit einem EL-Streifen (11, 23)
und einem Glaselement (41, 42) gezeigt und dabei
wird ein Rahmenelement asymmetrisch verlängert ausgeführt,
wobei eine Reflektion (16) der Lichtemission (15)
gegeben ist.
-
In 24 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen (11, 24)
und einem Glaselement (41, 42) gezeigt ist. Die
Anordnung des LED-Streifens (11, 24) erfolgt seitlich
zum Glas. Derart können Licht-Emissionen sehr gut gerichtet
ausgeführt werden. In Analogie zur 22 kann
eine Nut (43) in das Glaselement gefräst werden,
sodaß das LED-Bauelement (25) darin aufgenommen
wird. Die Nut (43) kann punktuell oder längsförmig ausgeführt werden.
Es können auch Mehrscheiben-Dickgläser (41, 42)
verwendet werden.
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In 25 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei hier der Rahmen (4) mit einem LED-Streifen (11, 24)
und einem Glaselement (41, 42) gezeigt ist. Die
Anordnung des LED-Streifens (11, 24) erfolgt seitlich
weg vom Glas und kann dabei noch durch die spezielle Ausbildung
des Profilrahmens (4) mit Reflektoren (14) in eine
gewünschte Richtung gesteuert werden. In dieser Anordnung
wird das Glaselement (41, 42) nicht beleuchtet.
Es ist jedoch leicht vorstellbar, dass diese Anordnung mit einer
der vorherigen Anordnungen kombiniert werden kann.
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In 26 wird
eine Anordnung in geschnittener Ansicht schematisch dargestellt,
wobei das gesamte Glaselement (1) in einem äußeren
Glaselementrahmen (45) befestigt ist und Lichtelemente
(11, 23, 24, 29) in verschiedenen
Positionen eingezeichnet sind. Die elektrischen Anschlüsse
(12) entfallen bei Verwendung von lang-nachleuchtenden
Elementen (29). Das Lichtelement (1) kann mit
einem Lichteffekt gemäß einer der genannten Ausführungen
gestaltet sein. Der Glaselementrahmen (45) kann aus Holz,
Aluminium, Kunststoff, Edelstahl, beschichteten Eisenprofilen und
dergleichen Materialien gebildet sein.
-
In 27 wird
eine Anordnung in Draufsicht und mit einem rundumlaufenden Lichtelement
(11, 46) schematisch dargestellt. Grundsätzlich
können derartige longitudinale Lichtelemente (11),
wie in dieser Darstellung gezeigt, rundumlaufend (46) einfach und
kostengünstig ausgebildet werden. Die eingezeichneten elektrischen
Anschlüsse (12) sind nur exemplarisch mit zwei
Leitungen dargestellt. Je nach Art des Lichtelementes (11)
können auch mehrere Anschlüsse Verwendung finden
und es können dann beispielsweise mehrfarbige LED (25)
Elemente angesteuert werden. Darüber hinaus können
derart unterschiedliche Farbkoordinaten elektronisch und/oder über
Sensoren gesteuert gewählt werden. Es können auch
mehrere Lichtelemente (11) oder mehrere Segmente eines
Lichtelementes (11) zeitlich versetzt beziehungsweise durch
eine entsprechende elektronische oder manuelle Steuerung angesteuert werden.
-
In 28 wird
eine Anordnung in Draufsicht und mit stückweise angeordneten
Lichtelementen (47, 48) schematisch dargestellt.
Bei einer derartigen Ausführung werden die Kosten für
die seitlichen Lichtelemente (11) gespart. Es kann jedoch
auch die grafische Gestaltung eine derartige Anordnung erforderlich
machen. Die elektrischen Anschlüsse (12) sind getrennt
eingezeichnet. Üblicherweise werden derartige Anschlüsse
im Rahmenprofil (4) zu einem Anschlusselement (12)
zusammen geführt.
-
In 29 wird
eine Anordnung mit einem Glaselement (41, 42)
mit Glasfräselementen (44) und einem Rahmenelement
(4, 5, 45) in Draufsicht schematisch
dargestellt. Dabei wird beispielhaft der Rahmen (4, 5, 45)
nur an der unteren Glaskante (41, 42) ausgebildet
gezeigt.
-
In 30 wird
eine Anordnung mit einem Glaselement (41, 42)
mit Glasfräselementen (44) und einem Rahmenelement
(4, 5, 45) in Draufsicht schematisch
dargestellt. Dabei wird beispielhaft der Rahmen (4, 5, 45)
an der linken und rechten Glaskante (41, 42) gezeigt.
-
In 31 wird
eine Anordnung mit einem Glaselement (1) mit Lichtelementen
(11, 23, 24, 29) dargestellt,
wobei die Lichtelemente (11, 23, 24, 29) im
Innenraum (18) angebracht sind. In einer speziellen Ausführung
kann nunmehr eine der Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
verspiegelt beziehungsweise mit Sonnenschutzeffekt ausgeführt
werden und ein derartiges kann Lichtelement (11, 23, 24, 29)
versteckt angeordnet werden. Es werden derart besondere Nachtleuchteffekte
ermöglicht. Diese Variante ist auch kombinierbar mit den
bereits beschriebenen Ausführungsformen.
-
Ferner
kann eine solche Anordnung auch in Mehrfachglasausführungen
realisiert werden. In einer weiteren speziellen Ausführungsform
können farblich lasierende, beziehungsweise transluzente Gestaltungen
auf wahlweise den Glasinnenseiten (1, 2) und/oder
den Beschichtungen (6, 7, 8, 9)
vorgenommen werden. Es können jedoch auch undurchsichtige
oder reflektierende grafische Gestaltungen vorgenommen werden und
die Rückseite der Lichtelemente (11, 23, 24, 29)
kann dementsprechend ausgebildet werden.
-
- 1
- Glaselement
mit Lichtrahmen
- 1'
- Glaselement
mit Lichtrahmen
- 1''
- Glaselement
mit einfachem Lichtrahmen
- 1'''
- Glaselementelement
mit Lichtrahmen und äußerem Glaselementrahmen
- 2
- Glas
außen (Floatglas u. dgln.)
- 3
- Glas
innen (Floatglas u. dgln.)
- 4
- Rahmen
(Abstandshalter/Profil)
- 5
- Dichtung
(Polyvinylbutiral (PVB), Silicon, Polyurethan (PU), Polyethersulfone
(PES), Polysulfone (PSU) und dergleichen)
- 6
- Beschichtung
Glas außen-außen
- 7
- Beschichtung
Glas außen-innen
- 8
- Beschichtung
Glas innen-außen
- 9
- Beschichtung
Glas innen-innen
- 10
- Trocknungsmittel
(Molekularsieb)
- 11
- Lichtelement
- 12
- Elektrischer
Anschluß Lichtelement
- 13
- Befestigungsmittel
- 14
- Reflektor
- 15
- Lichtemission
- 16
- Reflektiertes
Licht
- 17
- Rahmendurchbruch
innen
- 18
- Innenraum
(Hochmolekulares Edelgas, z. B. Argon, Krypton, etc.)
- 19
- EL-Splitelektrode
(Rückelektrode)
- 20
- Elektroluminophore
- 21
- Transparente
Deckelektrode (Indium-Tin-Oxide ITO, non-ITO, elektrisch leitfähige
und transparente Polymere und dergleichen; floatend oder an eine
Splitelektrode angeschlossen)
- 22
- Crimpanschlüsse
- 23
- EL-Leuchtstreifen
- 24
- LED-Streifen
- 25
- LED
- 26
- LED-Substrat
(FPC ... Flexible Printed Circuit, starre-, semiflex-, Auminium-PCB
... Printed Circuit Board, etc.)
- 27
- LED-Rastermaß
- 28
- LED-Einheit
- 29
- Lang-nachleuchtende
Schicht
- 30
- Lang-nachleuchtendes
Pigment
- 31
- Transparente
Polymermatrix
- 32
- Hinterschnitt
für Befestigung eines Lichtelementes (11)
- 33
- Kunststoffprofil
mit Befestigungselement
- 34
- Schnapphaken
- 35
- Öffnung
für LED
- 36
- Polymermatrix
mit langnachleuchtenden Pigmenten
- 37
- LED
mit radialen Anschlüssen
- 38
- Lead-Frame
- 39
- Bond-Draht
- 40
- Chip-on-Board
(COB)
- 41
- Glaselement
(Floatglas, Verbundsicherheitsglas, Gußglas, Verbund-Sicherheitsglas,
dicke Glaselemente größer 16 mm, etc.)
- 42
- Verbund-Sicherheitsglas
- 43
- Aussparung
im Glaselement (Nut, Fräsnut, etc.)
- 44
- Glasfräselemente
- 45
- Äußerer
Glaselementrahmen
- 46
- Lichtelement
umlaufend
- 47
- Lichtelement
stückweise oben
- 48
- Lichtelement
stückweise unten
- 49
- LED-Chip
ungehaust
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5386347 [0006]
- - EP 0516514 [0009]
- - DE 29603225 U1 [0010]
- - EP 0821820 B1 [0011]
- - US 5369553 [0012]