DE19513185A1

DE19513185A1 - Beleuchtetes Anzeigeelement, insbesondere Namensschild, Hausnummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel, Werbeschild u. dgl.

Info

Publication number: DE19513185A1
Application number: DE19513185A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Eibner; Wolf Dr Ing Albrecht; Hartmut Illner
Original assignee: osa Elektronik GmbH
Current assignee: OPTO-SYSTEM GMBH, 12555 BERLIN, DE
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-02

Description

Die Erfindung betrifft ein beleuchtetes Anzeigeelement, insbesondere Namensschild, Hausnummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel, Werbeschild und dgl., bestehend aus einem Lichtleitkörper, einem Leuchtelement und einer vom Lichtleitkörper beleuchteten Fläche.

Durch die DE 43 11 018.5 ist eine beleuchtete Anzeigeeinheit bei der im Randbereich des Lichtleitkörpers in vorgesehene Ausnehmungen Leiterplattenstreifen mit SMD-LED-Chips versehen über ein optisches Koppelmedium angeordnet sind, bekanntgeworden. Die Leiterplattenstreifen mit den Leuchtelementen sind hierbei in horizontaler und/oder vertikaler Einstrahlungsrichtung der Leuchtelemente angeordnet. Bei einer horizontalen Einstrahlungsrichtung der Leuchtelemente in den Lichtleitkörper ist es zweckmäßig, diesen mit einer zusätzlichen Reflektorkante zu versehen. Das Anzeigesymbol ist optisch gut leitend auf eine unversiegelte Außenfläche des Lichtleitkörpers aufgebracht, wobei die übrigen Seitenflächen des Lichtleitkörpers versiegelt sind.

Zur weiteren Reduzierung der Einstrahlungsverluste sowie im Hinblick auf eine flexiblere und kostengünstigere Fertigung wurde in der deutschen Patentanmeldung P 43 44 963 vorgeschlagen, daß zumindest eine parallel zur Richtung der Lichteinkopplung liegende Seitenfläche des Lichtleitkörpers wenigstens teilweise eine Anschrägung aufweist.

Dabei ist zweckmäßigerweise die Anschrägung der Seitenfläche im Bereich der Lichteinkopplung, d. h. in der Nähe der Anordnung des Leuchtelementes vorgesehen. Die Anschrägung kann auch durch eine Aneinanderreihung von Bereichen unterschiedlicher Steigungswinkel ausgebildet sein.

Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß das von dem Leuchtelement abgegebene Licht nahezu vollständig der Totalreflexion unterliegt und damit für die Ausleuchtung wirksam wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für beleuchtete Anzeigeelemente der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die neue Wege der Lichteinkopplung aufzeigt, wodurch sich weitere Anwendungsgebiete und neue Gestaltungsmöglichkeiten ergeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem beleuchteten Anzeigeelement der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß das Anzeigeelement als Hohlkörper ausgebildet ist und daß mindestens eine Mantelfläche durch einen transparenten optisch leitenden Stoff gebildet ist und die übrigen Mantelflächen in einem definierten Abstand zu dem transparenten Stoff angeordnet sind und daß im Hohlkörper mindestens ein Leuchtmittel angeordnet ist und daß die übrigen Mantelflächen als Reflexionsflächen so ausgebildet sind, daß der Reflexionswinkel (der Austrittswinkel) unter 90° beträgt. Die Anzahl und die Anordnung der transparenten optisch leitenden Stoffe hängt im wesentlichen von dem konkreten Einsatz des Anzeigeelementes ab. Zur Erzielung eines hohen Prozentsatzes von Totalreflexionen bestehen grundsätzlich die größeren Mantelflächen aus transparenten optisch leitenden Stoffen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Lösung ist vor allem darin zu sehen, daß gegenüber bisher bekannten Lösungen Störfaktoren in Form von bestehenden Grenzflächen bei der Lichteinkopplung reduziert werden und damit eine höhere Effektivität und eine gleichmäßigere Ausleuchtung verbunden ist.

Vorzugsweise sind die Reflexionsflächen durch Verspiegelung gebildet. Dabei kann die Verspiegelung sowohl im Hohlkörper als auch an der äußeren Fläche aufgebracht sein. Durch die Verspiegelung der Flächen wird angestrebt, daß ein möglichst hoher Anteil des eingekoppelten Lichtes der Totalreflexion unterliegt und damit eine gute Ausleuchtung der zu beleuchtenden Fläche gewährleistet ist.

Nach einem weiteren Merkmal sind die jeweils gegenüberliegenden Mantelflächen des Hohlkörpers parallel zueinander angeordnet, so daß der Hohlkörper die Form eines Quaders mit rechteckigen Grundflächen aufweist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Hohlkörper in der Form eines Hohlzylinders auszubilden. Weitere geometrische Abwandlungen in der Ausgestaltung des Hohlkörpers sind möglich und liegen damit durchaus im Rahmen der Erfindung. So ist es durchaus auch denkbar, für spezielle Anwendungsfälle die Mantelflächen konkav oder konvex bzw. als Kombination von beiden auszubilden.

Das Anzeigeelement zeichnet sich auch dadurch aus, daß als transparente optisch leitende Stoffe organische Gläser eingesetzt sind. Ein hohes Reflexionsvermögen dieser organischen Gläser kann durch eine gezielte Veränderung der Oberflächenstruktur erreicht werden. Diese Veränderung ist auf unterschiedliche Weise herstellbar. Eine Möglichkeit der Veränderung der Oberflächenstruktur besteht in dem Aufbringen von Schichten, wie Folien, Lacke und dgl. Sowohl durch das Aufbringen von Schichten, durch Folien oder Lacke erfolgt eine Brechung der Lichtstrahlen. Mit diesen Maßnahmen ist die Erzeugung zusätzlicher Farbeffekte möglich. Eine andere Möglichkeit sieht vor, durch Verändern der lichtführenden Schicht, z. B. durch mechanische Bearbeitung wie Ätzen und Fräsen eine Veränderung der Oberflächenstruktur zu erreichen. Durch diese mechanische Bearbeitung erfolgt eine kontinuierliche Veränderung der Rauhigkeit der Oberfläche, welche wiederum ein diffuses Reflexionsvermögen erzeugt. Diese Veränderung der Oberflächenstruktur kann sowohl im Hohlkörper als auch an den äußeren Mantelflächen durchgeführt werden. Auch mit diesen Maßnahmen lassen sich zusätzliche Farbeffekte erzeugen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß als transparente optisch leitende Stoffe anorganische Gläser eingesetzt sind. Wie bereits vorstehend beschrieben, ist auch bei diesen Gläsern eine Veränderung der Oberflächenstruktur durch die beschriebenen Maßnahmen möglich. Schließlich kann das Anzeigeelement auf seiner dem Betrachter zugewandten Fläche mit einem zusätzlichen Rasterschliff versehen sein. Mit diesem Rasterschliff wird erreicht, daß sich das Streulicht in den Prismenkanten effektvoll reflektiert, wodurch gleichfalls eine Erhöhung der Lichtausbeute zu verzeichnen ist. Durch die Anordnung einer Streufolie vor dem Rasterschliff werden die Lichtraster, die für das menschliche Auge wahrnehmbar sind, wieder aufgelöst. Zugleich wird eine erhöhte Gleichmäßigkeit bei der Ausleuchtung größerer Flächen erzielt.

Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die transparenten optisch leitenden Stoffe aus einer Kombination von organischen und anorganischen Gläsern auszubilden.

Das Anzeigeelement zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Leuchtmittel gegenüberliegend angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Größe der auszuleuchtenden Fläche ist die Anzahl und die Anordnung der Leuchtelemente bestimmt. Auch, wenn vorzugsweise die Anordnung der Leuchtelemente im Randbereich gewählt ist, besteht durchaus die Möglichkeit, diese Leuchtelemente im Hohlkörper verteilt anzuordnen.

Bei kleinflächigen Anzeigeelementen sind vorzugsweise SMD-LED als Leuchtmittel eingesetzt. Mit diesen SMD-LED ist vor allem gesichert, daß die Anzeigeelemente minimale Abmessungen aufweisen. Zum anderen sind die SMD-LED störungsunanfällig, so daß eine Wartung vernachlässigbar ist. Die als SMD-LED ausgebildeten Leuchtmittel sind vorzugsweise mit einem Reflektor versehen, der als Hohlspiegel ausgebildet ist. Der Winkel des Hohlspiegels ist hierbei in Abhängigkeit von der Tiefe der Einstrahlungsrichtung gewählt.

Die Erfindung bietet auch die Möglichkeit, als Leuchtmittel gedrahtete LED bzw. bei besonders großflächigen Anzeigeelementen konventionelle Leuchtmittel, wie z. B. Leuchtstofflampen, Halogenlampen u. a. einzusetzen.

Die Wahl des zweckmäßigen Leuchtmittels hängt vor allem vom spezifischen Einsatz und der Anwendung des Anzeigeelementes ab.

Ein weiteres Merkmal des Anzeigeelementes besteht darin, daß der Hohlraum des Hohlkörpers mit einem Gasgemisch versehen ist. Mit Hilfe dieses Gasgemisches sind spezifische Farbeffekte erzielbar.

Eine andere Möglichkeit sieht vor, den Hohlraum des Hohlkörpers mit einer Flüssigkeit zu versehen. Auch durch diese Maßnahme sind besondere Farbeffekte realisierbar.

Diese neue Lösung zeichnet sich vor allem aus, daß eine rationellere Fertigung der Anzeigeelemente möglich ist, da die Leuchtmittel nicht mehr in Aussparungen des Lichtleitkörpers angeordnet sind, wodurch die Technologie vereinfacht wird und darüber hinaus Streuverluste minimiert werden.

Die Vorteile eines erfindungsgemäß gestalteten Anzeigeelementes lassen sich wie folgt zusammenfassen:

- geringer Energieverbrauch
- geringe bauliche Abmessungen incl. Einbautiefe
- gutes Kontrastverhältnis und gute Erkennbarkeit auf große Distanzen, auch bei Nebel gute Erkennbarkeit
- keine Blendwirkung
- hohe Funktionssicherheit durch geringe Anfälligkeit, d. h. wartungsarmer Betrieb der Anzeigeelemente.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein als Hohlkörper ausgebildetes Anzeigeelement;

Fig. 2 eine modifizierte Ausführung eines weiteren Anzeigeelementes im Schnitt;

Fig. 3 eine Ausführungsform eines Anzeigeelementes mit Filter und Anzeigesymbol im Schnitt;

Fig. 4 eine Ausführungsform nach Fig. 2 mit einem Filter;

Fig. 5 und Fig. 6 weitere modifizierte Ausführungen des Anzeigeelementes im Schnitt.

Fig. 1 veranschaulicht einen Schnitt durch ein als Hohlkörper ausgebildetes Anzeigeelement. Das quaderförmig dargestellte Anzeigeelement weist zwei transparente optisch leitende Stoffe 1 als Mantelflächen auf. An der Stirnseite des Anzeigeelementes ist ein Leuchtmittel 2 angeordnet. Gegenüber diesem Leuchtmittel ist eine Reflexionsfläche 3 ausgebildet. Bei dieser Darstellung handelt es sich beispielsweise um ein technisches Display zur Anzeige eines Betriebszustandes. Aufgrund der verwendeten SMD-LED kann eine minimale Bauhöhe eines derartigen Displays realisiert werden. Weitere mögliche Anwendungsgebiete dieser Displays als Hintergrundbeleuchtung sind die folgenden:

- LCD-Panels
- Print Panels im Bereich der Telekommunikation, in Kameras, Videogeräten, Kopiergeräten, Faxgeräten, Mikrowellengeräten, Spielautomaten, Meßinstrumenten, Audio-Anlagen etc.
- Armaturen
- Kontroll- und Steuerpulte.

Diese Displays stehen als Standard in den Grundfarben superrot, gelb, orange, grün und blau zur Verfügung. Durch die Lichteinkopplung wird eine gute Homogenität der Leuchtdichte erreicht. Darüber hinaus zeichnen sich derartige Displays durch eine hohe Zuverlässigkeit (geringe Ausfallquote) aus. Sie weisen einen niedrigen Energieverbrauch (<40 mW/LED) auf und sind mechanisch robust und unempfindlich gegen Feuchtigkeit.

In Fig. 2 ist eine modifizierte Ausführung des Anzeigeelementes mit einem Leuchtelement 2 in Schnittansicht dargestellt. Bei dieser Ausführung weicht ein transparenter optisch leitender Stoff 1, der zugleich die Mantelfläche bildet, um einen Betrag 4 von der Senkrechten ab. Der abweichende Betrag 4 von der Senkrechten ist frei wählbar. Gegenüber dem Leuchtelement 2 ist eine Reflexionsfläche 3 ausgebildet.

Fig. 3 veranschaulicht ein Anzeigeelement im Schnitt mit zwei gegenüberliegend angeordneten Leuchtelementen 2, bei dem die transparente optisch leitenden Stoffe 1 parallel angeordnet sind. Vom Standpunkt des Betrachters aus gesehen ist vor dem transparenten optisch leitenden Stoff 1 ein Filter 5 angeordnet, welches die Aufgabe hat, bestimmte Farben zu eliminieren. Vor diesen Filter 5 ist ein Anzeigesymbol 6 - beispielsweise in Form einer Fluchtwegbeleuchtung - angeordnet. Sofern die Elimierung bestimmter Farben nicht notwendig ist, wird das Anzeigesymbol 6 unmittelbar optisch gut leitend auf den transparenten optisch leitenden Stoff 1 angeordnet. Als beispielsweise Anwendungsgebiete für Lösungen ohne Filter werden folgende genannt:

- Hausnummern
- Straßenschilder
- Wegeleitsysteme
- Pictogramme
- Tür- und Namensschilder
- Werbeschilder etc.

Fig. 4 zeigt ein Anzeigeelement im Schnitt mit einem Leuchtmittel 2, bei dem ein transparenter optisch leitender Stoff 1 eine von der Senkrechten abweichende Position einnimmt. Dieses Anzeigeelement weist auch ein Filter 5 auf. Es ist hierbei unkompliziert und jederzeit zu realisieren, vor dem Filter optisch gut leitend ein Anzeigesymbol anzuordnen.

In Fig. 5 ist eine Ansicht im Schnitt eines Anzeigeelementes mit zwei konkav gewölbten transparenten optisch leitenden Stoffen 1 dargestellt, welches ein Leuchtmittel 2 aufweist. Gegenüber dem Leuchtmittel ist eine Reflexionsfläche 3 ausgebildet, wobei die Reflexionsfläche auch durch eine Verspielung erzeugt werden kann.

Das in Fig. 6 im Schnitt dargestellte Anzeigeelement weist zwei konvex gewölbte transparente optisch leitende Stoffe 1 auf, bei dem die Lichteinkopplung durch zwei Leuchtmittel 2 erfolgt, die gegenüberliegend angeordnet sind.

Claims

1. Beleuchtetes Anzeigeelement, insbesondere Namensschild, Hausnummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel, Werbeschild und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeelement als Hohlkörper ausgebildet und daß mindestens eine Mantelfläche durch einen transparenten optisch leitenden Stoff (1) gebildet ist und daß die übrigen Mantelflächen in einem definierten Abstand zu dem transparenten Stoff (1) angeordnet und als Reflexionsflächen (3) ausgebildet sind und daß im Hohlkörper mindestens ein Leuchtmittel (2) angeordnet ist.

2. Anzeigeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Reflexionsflächen (3) ausgebildeten Mantelflächen eine Verspiegelung aufweisen.

3. Anzeigeelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen (3) durch Veränderung der Oberflächenstruktur und/oder der Rauhigkeit gebildet sind.

4. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils gegenüberliegenden Mantelflächen des Hohlkörpers parallel zueinander angeordnet sind.

5. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein transparenter optisch leitender Stoff (1) zu dem zweiten in einem von der Senkrechten abweichenden Betrag (4) angeordnet ist.

6. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide transparente optisch leitenden Stoffe (1) konisch zueinander verlaufend angeordnet sind.

7. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtmittel (2) zu dem transparenten optisch leitenden Stoff so angeordnet ist, daß der Reflexionswinkel (Austrittswinkel) <90° ist.

8. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten optisch leitenden Stoff (1) eine konkave und/oder konvexe Ausbildung aufweisen.

9. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die transparenten optisch leitenden Stoff (1) und/oder die als Reflexionsflächen (3) ausgebildeten Mantelflächen eine unterschiedliche geometrische Ausbildung aufweisen.

10. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente optisch leitende Stoffe (1) organische Gläser eingesetzt sind.

11. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente optisch leitende Stoffe (1) anorganische Gläser eingesetzt sind.

12. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente optisch leitende Stoffe (1) organische Gläser und anorganische Gläser in Kombination eingesetzt sind.

13. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtmittel (2) gegenüberliegend im Randbereich des Hohlkörpers angeordnet sind.

14. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtmittel (2) zwischen den transparenten optisch leitenden Stoffen (1) und in Aussparungen derselben angeordnet sind.

15. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtmittel (2) SMD-LED eingesetzt sind.

16. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtmittel (2) gedrahtete LED eingesetzt sind.

17. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß konventionelle Leuchtmittel (2), wie Leuchtstofflampen, Halogenlampen, eingesetzt sind.

18. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper des Anzeigeelementes ein Gasgemisch aufweist.

19. Anzeigeelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper des Anzeigeelementes eine Füllung mit einer Flüssigkeit aufweist.