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CN114207347A - 具有微光学结构的发光薄膜 - Google Patents

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CN114207347A CN202080055425.6A CN202080055425A CN114207347A CN 114207347 A CN114207347 A CN 114207347A CN 202080055425 A CN202080055425 A CN 202080055425A CN 114207347 A CN114207347 A CN 114207347A
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Abstract

本发明涉及一种发光薄膜(10)，所述发光薄膜具有多个发光二极管(12)、载体层(16)和光引导层(18)，该光引导层由微光学结构构成，所述微光学结构能够实现将多方向辐射的光沿着发光薄膜(10)的共同的辐射方向(R)转向，以便在发光薄膜(10)的低的发光二极管填塞率的情况下能够实现发光薄膜表面(O)的均匀的照明。

Description

具有微光学结构的发光薄膜
技术领域
本发明涉及一种多层式发光薄膜(Leuchtfolie)，该发光薄膜具有多个发光二极管、印制导线层和由现有技术充分已知的载体层，所述印制导线层用于将发光二极管电连接。
背景技术
传统的发光薄膜通过借助发光二极管填塞柔性载体材料来制造。在此，薄膜的均匀的照明决定性地取决于位于载体材料上的发光二极管的数量和所述发光二极管彼此之间的间距。借助发光二极管填塞载体材料的程度是填充系数。如果在光辐射中要实现尽可能高的均匀性，则这要么导致尽可能大的填充系数，即非常大的数量的发光二极管和发光二极管之间的非常小的间距，要么导致附加的漫射透光的层，所述层将入射到扩散器中的光散射。
发光二极管数量的增加提高发光薄膜的电功率消耗并且因此提高热负载，而附加地安装的扩散层导致薄膜厚度的大幅增加以及导致亮度的衰减。因此，通常以组合的方式应用两种解决方案，然而这没有产生令人满意的结果。
两种常见的解决方案导致增加的生产成本以及导致薄膜的提高的功率消耗。此外，传统的具有大量发光二极管的发光薄膜的另一个缺点在于实现与此相关的用于冷却发光薄膜的措施，这又导致薄膜可塑性的降低。同样地，结合能够高达七厘米的厚扩散层，更加强烈地出现降低的薄膜可塑性的不利效应，并且该不利效应能够导致薄膜的完全僵硬(Versteifung)。因此，有时在定位发光薄膜之后才安装扩散层。
发明内容
本发明的任务在于提供一种发光薄膜，该发光薄膜能够借助低的填充系数(即发光二极管的低密度以及小的薄膜厚度)实现发光薄膜的良好的可变形性并且在此能够实现发光薄膜的低损失的均匀照明。
发明描述
根据本发明，该任务通过开头提到的类型的发光薄膜来解决，其特征在于，该薄膜具有第一微光学层(Lage)，该第一微光学层用于产生均匀的照明。
根据本发明的微光学层具有微光学结构元件，所述微光学结构元件具有透镜结构、棱镜结构、偏振镜结构、过滤器结构、移相片结构、反射镜(Spiegel)结构、遮光板结构、晶格结构、纤维和/或光导体，用以偏转被导入到微光学层中的光。微光学结构元件通过成型和/或改变光学均匀的原始材料的、尤其是丙烯醛基薄膜的折射率来获得其微光学功能。
所述成型能够借助熔化、磨削、压延、蚀刻、挤压和/或抛光等典型的方法来进行。在所提到的方法方面，所述列举不应理解为是详尽的。
微光学层在使用微光学结构元件的情况下、尤其是通过布置多个微光学结构使被导入到微光学层中的光通过确定的光学路径偏转。在此，光学路径根据入射点和入射角度确定光束的出射点和出射角度。在此，与普通扩散器的区别在于通过光学层的不均匀的射束引导，而扩散器的特征在于均匀的射束路径。
为此，微光学层具有结构化的表面，该表面具有重复的微光学区域。所述微光学区域用于将以不同的角度导入到微光学层中的光转向。优选地，所述微光学区域从位于发光二极管附近、尤其恰好位于发光二极管上方的光学中心出发主要旋转对称地、尤其圆形地和/或椭圆形地构造。相比于发光二极管，微光学区域具有更大的面积。
微光学区域的尺寸匹配于发光二极管间距，并且能够在微光学层的延伸方向上是不同的。尤其是，微光学区域在其与方向相关的尺寸方面相应于在微光学层的该延伸方向上的发光二极管间距。由此能够确保，至少在一半的发光二极管间距内可靠地将由发光二极管辐射的光转向。
当相邻的微光学区域重叠时，能够特别有效地利用由发光二极管辐射的光。由此，能够在非常大的辐射角度的情况下利用光。
微光学层能够由玻璃、石英玻璃、聚合物(尤其是丙烯醛基)、和/或硅构成。同样能够考虑使用晶体。通过使用聚合物能够特别有利地降低用于制造微光学层的成本。
在此，术语“发光二极管”代表性地用于所有发射光的二极管、二极管模块、二极管组件(模具，Dies)等等。本领域技术人员知道，更专用的发光二极管组件的使用能够导致对根据本发明的发光薄膜的变型。同样地，术语“发光二极管”应理解为发光二极管的所有颜色以及发光二极管组件中的组合颜色。
优选的实施方式和扩展方案
如下实施方式是优选的：在该实施方式中，发光薄膜在进行光辐射的薄膜表面上具有纺织层(textile Lage)或者无纺布层(Vlieslage)。纺织层或者无纺布层能够实现发光薄膜的特别均匀的照明，并且此外具有声学优点。
一种优选的扩展方案提出，纺织层或者无纺布层通过薄膜的植绒(Beflockung)构造。借助植绒，在生产薄膜期间就能够特别简单且成本有利地制造纺织层或者无纺布层。同样能够考虑，在生产薄膜之后的较晚的时间点、例如在装配薄膜之后才施加植绒。由此能够特别好地保护纺织层或者无纺布层免受损伤。
在一种特别优选的扩展方案中，植绒由各种各样的颗粒体
Figure BDA0003495034400000031
组成的混合颗粒和/或纤维构成。由此，能够特别有利地实现植绒的不规则构造，这有利于发光薄膜的特别高的声吸收。替代地或者附加地，该颗粒材料能够由透光的、尤其是透明的颗粒体和/或纤维构成，由此同样能够改进薄膜的照明。
替代于或者附加于纺织层、无纺布和/或织物(Gewebe)，能够设置有上侧层，尤其是硅酸盐石膏、液态壁纸(Flüssigtapete)、抗菌层和/或防粘附层。
另外优选的是如下实施方式：在该实施方式中，第一微光学层主要、尤其是完全包围发光二极管。由此，能够特别有效地通过微光学层偏转由发光二极管辐射的光，降低光损失并且进一步提高薄膜的照明的均匀性。
微光学层优选构造呈经压印的和/或经压制的层的形式。替代与此或者附加于此地，微光学层能够一体式地(einstückig)构造。微光学结构元件能够构造成微光学层的平面的、集成的光学器件的形式。
在一种优选的实施方式中，发光薄膜具有反射镜层，该反射镜层沿着发光薄膜的辐射方向位于发光二极管的后方。这种反射镜层反射逆着发光薄膜的发光方向辐射的光，并且确保更有效地且损失更低地利用发光二极管的所辐射的光。
在一种特别优选的实施方式中，反射镜层和载体层形成共同的层。这能够实现薄膜的特别有效且成本有利的生产，因为在生产载体层时已经存在反射镜层。此外，反射镜层由此能够实施得特别薄。
在利用反射镜层时，微光学层能够特别有效地沿着发光薄膜的辐射方向布置在发光二极管的后方和反射镜层的前方。由此，能够通过微光学层延长光学路径或者微光学层能够构造得特别薄。在这种情况下，由发光二极管逆着发光薄膜的辐射方向辐射的光首先逆着发光薄膜的辐射方向被微光学层偏转直至反射镜层。反射镜层沿着发光薄膜的辐射方向反射到达的光，由此，光再次被微光学层偏转，以便最后在发光薄膜的表面上出射。由此，通过微光学层进行的光偏转的效率以及所利用的光的比重进一步提高。
如下实施方式是优选的：在该实施方式中，发光薄膜具有另外的微光学层，该另外的微光学层具有微光学结构元件，其中，发光二极管布置在两个微光学层之间。由此，能够特别有利地实现有效的光偏转，并且基于层的布置能够减少生产的开销。
如下实施方式是特别优选的：在该实施方式中，载体层由薄膜、无纺布和/或织物、尤其是由纺织品、特别优选地由纸构成。这提供应用范围广泛的优点，因为载体层能够匹配于使用场所的主导条件。在特别的扩展方案中，载体层能够构造为透光的、尤其是完全透明的。由此，薄膜的发光效果能够双侧地实施。
另外，如下实施方式是优选的：在该实施方式中，印制导线层部分透光地、尤其是完全透光地构造。印制导线层的透光性能够实现沿着发光薄膜的辐射方向将该印制导线层布置在发光二极管前方，而导体层不干扰薄膜的发光效果。
在一种优选的实施方式中，印制导线层能够由铜、导电油墨、氧化铟锌和/或氧化银构成。
另外优选的是如下实施方式：在该实施方式中，纺织层或者无纺布层单向透光地定向、尤其是沿着发光薄膜的辐射方向。由此，薄膜的发光效果能够特别均匀地实施。
特别优选的是如下实施方式：在该实施方式中，纺织层或者无纺布层至少部分在声学上是声硬的(schallhart)和/或是声软(schallweich)的。这能够实现将发光薄膜用于具有声学预给定(Vorgabe)的领域或者将发光薄膜用于改进声学条件。因此，视预给定而定地，纺织层能够声吸收地和/或声反射地构造。
在一种实施方式中提出，发光二极管的间距在1毫米与200毫米之间、尤其在4毫米与150毫米之间、特别优选在8毫米与100毫米之间。
在特别的实施方式中，发光薄膜的填充系数在均匀的照明的情况下在5％与50％之间、尤其在7％与25％之间、特别优选在9％与15％之间。
优选的是如下实施方式：在该实施方式中，薄膜厚度是0.1毫米至40毫米、尤其是0.2毫米至30毫米、特别优选是0.3毫米至20毫米。在此，薄膜的厚度指的是在不考虑可选的纺织层的情况下的主要的薄膜厚度。
特别优选的是如下实施方式：在该实施方式中，发光薄膜构造为能够弯曲、尤其是能够卷绕(rollbar)。尤其是，弯曲半径和/或卷绕半径在1厘米与10厘米之间、特别优选在2厘米与5厘米之间。
另外优选的是如下实施方式：在该实施方式中，发光二极管的控制装置布置在薄膜上、尤其在薄膜中、特别优选地直接布置在薄膜的发光二极管上。这样布置的控制装置简化了发光薄膜的安装以及供货，并且减小用于安装发光薄膜所需的空间。
由说明书和附图得出本发明的其他优点。同样地，根据本发明，上文提到的和更进一步阐释的特征能够本身单独地或以多个形成任意组合地予以应用。所示出并且所描述的实施方式不应理解为详尽的列举，而是对于本发明的解释具有示例性特征。
附图说明
图1示出根据本发明的发光薄膜的第一实施方式的示意图；
图2示出根据本发明的发光薄膜的第二实施方式的示意图；
图3示出根据本发明的发光薄膜的第三实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的发光薄膜10的第一实施方式的示意图，该发光薄膜具有多个发光二极管12(为了清楚起见，只有一个发光二极管设有附图标记)、印制导线层14、载体层16以及微光学层18，所述印制导线层将发光二极管12电连接。
为了形象地示出通过微光学层18引起的效果，该示意图示出在具有和不具有微光学层18的情况下发光二极管的发光效果。布置在印制导线层14右侧的两个发光二极管12具有散射的光图案。光从发光二极管12出发以不同的强度多方向地辐射。因此，在现有技术中，为了实现发光薄膜10的尽可能均匀的照明，要么减小发光二极管的间距A、要么使用用于光散射的扩散层(未示出)。
在示意图的左侧，在薄膜的发射方向R上在发光二极管12的下游连接有微光学层18。在此，微光学层18具有微光学结构元件，通过所述微光学结构元件，发光二极管12的单向辐射的光耦入到微光学层18中并且在光学路径20上通过微光学层18偏转。根据图1的微光学层18的构造导致在来自微光学层18的光的出口处主要是单向的辐射。因此，在相同的发光二极管间距A的情况下，能够实现发光薄膜的照明的更高的均匀性。
此外，在该实施方式中，发光二极管间距A相应于微光学区域B的宽度。微光学区域B包括微光学层18的区域，在该区域中，入射的光通过微光学结构被偏转至进行光辐射的表面。图1示出彼此并列的微光学区域B。
此外，根据图1的实施方式在进行光辐射的薄膜表面O上具有纺织层/无纺布22。这种纺织层/无纺布22的使用借助所辐射的光在该表面上的散射附加地改进薄膜照明的均匀性。此外，能够在声学要求方面设计发光薄膜10，这进一步提高发光薄膜12的可用性。
另外，该实施方式具有控制设备24，该控制设备与印制导线层14电连接并且用于控制发光二极管12。在此，控制设备24能够如图所示实施为中央控制设备24，或者能够借助一行靠近发光二极管的控制设备分散地构造。替代地或者附加地，控制设备能够布置在薄膜表面、尤其是载体层上(借助虚线示出)。
图2示出根据本发明的发光薄膜10的第二实施方式的示意图。发光薄膜10具有反射镜层26，该反射镜层逆着发光薄膜10的辐射方向R布置在发光二极管12后方。微光学层18布置在发光二极管12与反射镜层18之间。在此，发光二极管12的逆着发光薄膜10的辐射方向R辐射的光逆着辐射方向R通过微光学层18偏转并且在反射镜层25上被反射。在此，经反射的光沿着辐射方向R被转向，并且沿着辐射方向R通过微光学层18偏转直至进行辐射的表面O。进行光辐射的表面O在此通过透光的、尤其是透明的印制导线层14构造，该印制导线层附加地植绒有纺织层/无纺布22。在此，在微光学层的厚度与实施方式1(图1)中的厚度相似的情况下，通过在反射镜层26上的反射而大幅延长的光学路径20变得清晰(deutlich)(为了清楚起见，只有一个光学路径20设有附图标记)。
此外，发光薄膜10的示意图示出重叠的微光学区域B。由于微光学区域B的重叠，强烈散射的经辐射的光——该光在传统情况下算作损失——仍然能够特别有效地被偏转到进行光辐射的表面O上。当发光二极管12被微光学层18包围时，该效应特别突出。
为了进行察看，该简图又示出在微光学层18的影响下(发光二极管12在示意图中在左侧)的和无该微光学层的影响下(发光二极管12在示意图中在右侧)的射束路径。
图3示出根据本发明的发光薄膜10的第三实施方式的示意图。发光薄膜10具有另外的微光学层18。发光二极管12以及印制导线层14布置在两个微光学层18之间。印制导线层14构造为透光的、尤其是透明的，以便不干扰透射。两个微光学层18的布置能够实现宽的微光学区域B的构造，并且与此相应地，在发光薄膜10的仍然均匀的照明的情况下能够实现发光二极管12的低密度——通过发光二极管间距A来说明。
此外，由图3中的发光薄膜10的示意图能够看出，发光二极管12的经辐射的光不仅在逆着发光薄膜的辐射方向R辐射的情况下、还在沿着发光薄膜10的辐射方向R或者横向于该辐射方向辐射的情况下都经历通过微光学层18的微光学结构进行的光偏转。
综观绘图的所有附图，本发明涉及一种发光薄膜10，该发光薄膜具有多个发光二极管12、载体层16和光引导层18，该光引导层由微光学结构组成，所述微光学结构能够实现将多方向辐射的光沿着发光薄膜10的共同的辐射方向R转向，以便在发光薄膜10的低的发光二极管填塞率的情况下能够实现发光薄膜表面O的均匀的照明。
附图标记列表
10 发光薄膜；
12 发光二极管；
14 印制导线层；
16 载体层；
18 微光学层；
20 光学路径；
22 纺织层/无纺布；
24 控制设备；
26 反射镜层；
A 发光二极管的间距；
B 微光学区域的宽度；
O 进行光辐射的薄膜表面；
R 发光薄膜的辐射方向。

Claims (15)

1.一种多层式发光薄膜(10)，所述发光薄膜具有多个发光二极管(12)、印制导线层(14)和载体层(16)，所述印制导线层用于电连接所述发光二极管(12)，其特征在于，所述发光薄膜(10)具有微光学层(18)，所述微光学层具有用于产生均匀的照明的微光学结构元件。
2.根据权利要求1所述的发光薄膜，其特征在于，所述发光薄膜(10)在进行光辐射的薄膜表面(O)上具有纺织层或者无纺布层(22)。
3.根据权利要求2所述的发光薄膜，其特征在于，所述纺织层或者无纺布层(22)通过所述发光薄膜(10)的、尤其是所述进行光辐射的薄膜表面(O)的植绒构造。
4.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，第一微光学层(18)主要、尤其是完全包围所述发光二极管(12)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述发光薄膜(10)具有反射镜层(26)，所述反射镜层沿着所述发光薄膜(10)的辐射方向(R)位于所述发光二极管(12)的后方。
6.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述反射镜层(26)和所述载体层(16)形成共同的层。
7.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述发光薄膜(10)具有另外的微光学层(18)，所述另外的微光学层具有微光学结构元件，其中，所述发光二极管(12)布置在两个微光学层(18)之间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述载体层(16)由薄膜、无纺布和/或织物、尤其是由纺织品、特别优选地由纸组成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述印制导线层(14)部分透光地、尤其是完全透光地构造。
10.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述印制导线层(14)由铜、导电油墨、氧化铟锌和/或氧化银构成。
11.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述纺织层或者无纺布层(22)单向透光地定向，尤其是沿着所述发光薄膜(10)的辐射方向(R)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述纺织层或者无纺布层(22)至少部分在声学上是声硬的和/或是声软的。
13.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述发光二极管(12)的间距(A)在1毫米与200毫米之间、尤其在4毫米与150毫米之间、特别优选在8毫米与100毫米之间。
14.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，薄膜厚度为0.1毫米至40毫米、尤其是0.2毫米至30毫米、特别优选是0.3毫米至20毫米。
15.根据上述权利要求中任一项所述的发光薄膜，其特征在于，所述发光薄膜(10)构造为能够弯曲、尤其是能够卷绕。
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