DE3803246C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hinweisschild mit einer beschrifteten Anzeigetafel aus einem lichtdurchlässigen Material mit einer Fluoreszenzkollektorplatte, deren Kanten mit wenigstens einer Lichtquelle gekoppelt sind, die bei fehlendem Umgebungslicht über einen Akkumula­ tor versorgt ist, der tagsüber mit der Hilfe von Solarzellen aufladbar ist, und mit einer Regel- und Schaltelektronik, die mit dem Akkumulator und den Solarzellen verbunden ist.

Ein solches Hinweisschild ist aus der DE-PS 37 30 591 bekannt, wobei in die Fluoreszenzkollektorplatte der Anzeigeeinheit Leuchtdioden eingelassen sind. Die nicht mit Leuchtdioden versehenen Ränder der Fluoreszenzkol­ lektorplatte sind mit einer reflektierenden Schicht versehen, so daß das von den Leuchtdioden ausgesandte Licht einzig an der Beschriftung der Anzeigeeinheit aus der Fluoreszenzkollektorplatte austritt. Für die Stromversorgung der Leuchtdioden in der Dunkelheit ist ein Akkumulator vorgesehen, der am Tage von einer oberhalb eines Rahmens der Fluoreszenzkollektorplatte angeordneten Solarzelleneinheit aufgeladen wird. Die zur optimalen Lichtausbeute der Sonnenstrahlen schräggestellten Solarzellen können auch auf einem Hintergrund der Anzeigeinheit angebracht sein. Sie absorbieren nur die direkt einfallende Sonnenstrahlung und die tagsüber im Akkumulator gespeicherte Energie­ menge reicht vielerorts nicht aus, um eine durchgehende Beleuchtung des Hinweisschildes gerade im Winter zu gewährleisten.

Eine andere beleuchtete Anzeigeeinrichtung ist in der US 40 09 535 beschrieben, bei der eine zu beleuchtende Hausnummer aus einer durchsichtigen Plastikplatte ausgeschnitten ist. Bei ausreichender Beleuchtung laden Solarzellen einen Akkumulator auf, der in Dunkelzeiten eine Lampe speist, die in unmittelbarer Nähe einer Kante der Plastikplatte angeordnet ist. Die Solarzellen sind an der oberen Kante des Hinweisschildes ange­ ordnet.

Ein der Gattung nach anderes fluoreszierendes Schild ist aus der DE-GM 74 33 691 bekannt, bei dem die zu beleuchtenden Schriftzeichen vorne auf einer Fluores­ zenzkollektorplatte angebracht sind. Ein heller Hintergrund ist optisch an die Fluoreszenzkollektor­ platte angekoppelt und zerstört in weiterer Abschwä­ chung der Lichtausbeute die Totalreflektion innerhalb der Fluoreszenzkollektorplatte.

Einen ebenfalls der Gattung nach anderen Reklameleucht­ körper lehrt die DE-OS 20 45 215, bei dem in eine rück- und kantenbeschichtete Fluoreszenzkollektorplatte Miniaturlampen eingelassen sind.

Die DE-AS 25 59 278 beschreibt eine Einrichtung zur gerichteten Lichtabgabe, bei der auf eine Fluoreszenz­ kollektorplatte einfallendes Licht aus den seitlichen Kanten heraus über Fokussiereinrichtungen weitergelei­ tet wird.

Der Artikel von J. Euler in Umschau, Heft 16, S. 508- 509 (1962), erläutert Lichtleiter und deren Eigen­ schaften.

Die DE-OS 34 35 385 lehrt ein Fahrzeugherstelleremblem, bei dem eine externe Miniaturlampe in der Nähe des unteren Randes einer Fluoreszenzkollektorplatte an­ geordnet und mit einem Blechreflektor umgeben ist. Der untere Rand der Fluoreszenzkollektorplatte ist unbear­ beitet, die übrigen Ränder sowie die Hintergrundfläche der Fluoreszenzkollektorplatte sind mit Hilfe einer geschwärzten Schicht optisch an die Fluoreszenz­ kollektorplatte angekoppelt, so daß die Lichtausbeute der Zwerglampe sehr schlecht ist, die kontinuierlich aus einer externen Stromquelle versorgt wird.

Eine Leuchtanzeigetafel wird in der DE-OS 27 22 291 beschrieben, bei der Leuchtdioden in eine durchsichtige Kunststoffplatte eingelassen sind und die dafür vorgesehenen Ausnehmungen anschließend mit einem polymerisierbaren Werkstoff ausgefüllt werden, der dem Material der Kunststoffplatte entspricht.

Aus der GB 21 61 638 schließlich ist eine der Gattung nach andere beleuchtete Anzeigeeinrichtung bekannt, bei der an den Kanten einer dünnen, durchsichtigen Plastikplatte Leuchtstofflampen angeordnet sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Hin­ weisschild der eingangs genannten Art zu schaffen, das es gestattet selbst bei geringem Lichteinfall auf das Schild am Tage, die gesamte Nacht die Beleuchtung des Hinweisschildes zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle eine Miniaturleuchtstofflampe ist, daß die Solarzellen in den anderen Kantenbereichen der Fluoreszenzkollektorplatte angeordnet und mit Hilfe eines Koppelmediums in Gestalt von transparentem Silikonkautschuk mit der Fluoreszenzkollektorplatte optisch gekoppelt sind, daß die zur Miniaturleucht­ stofflampe hinweisende Kante der Fluoreszenzkollektor­ platte eine im Querschnitt konkave Fläche aufweist, die mit Hilfe eines Koppelmittels in Gestalt von transpa­ rentem Silikonkautschuk mit der Miniaturleuchtstoff­ lampe optisch gekoppelt ist und daß auf der restlichen Umfangsfläche der Miniaturleuchtstofflampe ein Reflek­ tor aufgebracht ist.

Die an verschiedenen Kanten der Fluoreszenzkollektor­ platte angekoppelten Leuchtstofflampen bzw. Solarzellen ergeben einen hohen Wirkungsgrad in Gestalt eines großen Quotienten aus der Lichtsammelwirkung und der benötigten Beleuchtungsleistung, so daß selbst bei kurzen Lichtsammelzeiten gegenüber elektrische Energie im Akkumulator gespeichert wird, um das Hinweisschild eine lange Dunkelzeit zu beleuchten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Hinweisschild mit seinem Rahmen,

Fig. 2 die Draufsicht entsprechend Fig. 1, jedoch bei entferntem Rahmen,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 durch den die Lichtquelle enthal­ tenden Teil des Hinweisschildes,

Fig. 4 eine Teilansicht entsprechend Fig. 2 eines Hinweisschildes mit einer LED als Licht­ quelle,

Fig. 5 eine Seitenansicht auf die Kante, in die die LED eingesetzt ist,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man einen Fluoreszenzkollektor 1 mit den Abmessungen von beispielsweise 38 × 14 × 0,3 cm umgeben von einem Rahmen 2 mit einer Breite von bei­ spielsweise 2 cm. Der Fluoreszenzkollektor 1 ist zu­ sammen mit einer in Fig. 3 sichtbaren Hintergrundplatte 3 und ggf. einer Glasabdeckung in dem Rahmen 2 fest gelagert. Der Rahmen 2 besteht beispielsweise aus runden Kunststoffprofilen, die mit einem Schnappver­ schluß fest miteinander verbunden werden.

In Fig. 2 erkennt man zusätzliche Elemente, die in Fig. 1 durch den Rahmen 2 verborgen sind. An die obere Kante 5 des Fluoreszenzkollektors 1 ist über ein optisches Koppelmedium (z. B. transparenter Silikonkautschuk) eine Solarzellenleiste 4 angekoppelt. Im vorliegenden Fall nimmt man kristalline Siliziumsolarzellen, wie sie beispielsweise bei dem Telefunken-Solarmodul TESM L 5250-7P vorliegen. Die Zahl der Serien- und Parallel­ schaltungen ergibt sich aus dem Strom- und Spannungs­ bedarf einer Elektronik 8, einer Lichtquelle 11 und eines Akkumulators 9. Die Solarzellenleiste 4 bedeckt rd. 80% der zur Verfügung stehenden Kante 5. Da die Fluoreszenzintensität zu den Ecken 6 hin abfällt ist es angebracht, die Solarzellenleiste 4 nicht ganz bis zu den Ecken 6 zu führen. Am verbleibenden Rest der Kanten 5 und 10 sind jeweils Kantenreflektoren 7 angebracht, die z. B. aus einem weißen Kunststoff oder weißer Pappe bestehen. Sie können an der Kante 5 bzw. 10 aufliegen, dürfen aber keinen optischen Kontakt (wie z. B. durch Wasser oder ein Koppelmittel) mit der Kante 5 bzw. 10 haben. An der in Fig. 2 oberen Kante 5 sind hinter den Reflektoren 7 die Elektronik 8 und der Akkumulator 9 untergebracht. An den beiden Stirnkanten 10 des Fluo­ reszenzkollektors 1 befindet sich jeweils in der Mitte eine Lichtquelle 11 mit hoher Lichtausbeute, insbeson­ dere eine Miniaturleuchtstofflampe.

Die von den Lichtquellen 11 nicht bedeckte Stirnkanten­ fläche wird ebenfalls mit Reflektoren 7 abgeschlossen. Die Unterkante 12 ist im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel mit einem durchgehenden Reflektor 7 versehen.

Bei senkrecht im Freien aufgestellten Schildern em­ pfiehlt es sich, die Unterkante 12 nicht mit einer Solarzellenleiste 4 oder anderen feuchtigkeitsempfind­ lichen Elementen zu belegen, um größeren Schäden bei etwaigem Feuchtigkeitseintritt vorzubeugen.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Rahmen 2 und das Schild an einer Stelle dargestellt, an der sich eine Lichtquelle 11 befindet. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Kunststoffrahmen mit rundem Querschnitt, der an einer Seite zur Aufnahme der Fluo­ reszenzkollektorplatte 1 und der Hintergrundplatte 3 geöffnet ist. In den Öffnungswulst eingelassen sind Dichtlippen 13, die aufgrund der Eigenspannung des Materials auf den Fluoreszenzkollektor 1 und die Hin­ tergrundplatte 3 drücken und so das Eindringen von Regenwasser verhindern. In das Rahmenprofil ist an der hier gezeichneten Schnittstelle ein Kunststoffhalter 14 eingespritzt, der die Lichtquelle 11 aufnimmt. Ähnliche Halter sind für die Elektronik 8, den Akkumulator 9 und die Solarzellenleiste 4 vorgesehen.

Die Lichtquelle 11 ist im vorliegenden Fall eine zylin­ drische Miniaturleuchtstofflampe mit einem Durchmesser von beispielsweise 8 mm. An der Fluoreszenzkollektor­ kante ist an dieser Stelle eine Hohlkehle 15 ange­ bracht, um einen optimalen Kontakt zur Lichtquelle zu gewährleisten. Der Spalt zwischen der Lichtquelle 11 und der Fluoreszenzkollektorplatte 1 ist durch ein optisches Koppelmittel 16 ausgefüllt. Auf dem rest­ lichen Umfang der Lichtquelle 11 befindet sich ein Reflektor 17 (z. B. eine Aluminiumfolie), die das in diesem Raumwinkel emittierte Licht wieder in die Licht­ quelle 11 zurückwirft, und der Fluoreszenzkollektor­ platte 1 zuführt. Über die Fluoreszenzkollektorplatte 1 und unter die obere Dichtlippe 13 kann bei Schildern, die hohen Umweltbelastungen ausgesetzt sind, eine transparente Abdeckscheibe eingeschoben werden.

In Fig. 4 ist eine Alternative zur Lichtquelle 11 von Fig. 3 gezeichnet. Hier wird statt einer Miniatur­ leuchtstofflampe eine lichtemittierende Diode 18 (LED), die in die Fluoreszenzkollektorplatte 1 eingesetzt ist, benutzt. Die Tiefe des Einbohrloches 19 ist so gewählt, daß die LED 18 vollständig in der Fluoreszenzkollektor­ platte 1 liegt. Der verbleibende Luftraum zwischen Fluoreszenzkollektor 1 und LED 18 wird durch ein op­ tisches Koppelmittel 20 ausgefüllt, das auch die An­ schlußdrähte 21 fixiert. Der freie Teil der Kante 22, an der die LED 18 befestigt ist, wird durch einen Reflektor 23 abgeschlossen.

In Fig. 5 ist die Kante 22 mit der LED 18 in Aufsicht gezeigt. Man erkennt die Bohrung 19, die völlig im Material liegt und die LED 18, die sich in der Bohrung befindet. Zwischen der LED 18 und dem Fluoreszenz­ kollektor 1 befindet sich das optische Koppelmittel 20.

In Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der Erfindung darge­ stellt. Man erkennt die Fluoreszenzkollektorplatte 1, an deren Kante 5 sich eine Solarzellenleiste 4 befin­ det. Diese ist die über Regel- und Schaltelektronik 8 mit der Lichtquelle 11 und dem Akkumulator 9 verbunden. Die Elektronik 8 sorgt dafür, daß die Lichtquelle 11 und der Akkumulator 9 die richtige Spannung erhalten. Sie schaltet von Tagbetrieb (Laden des Akkumulators 9) auf Nachtbetrieb (Betreiben der Lichtquelle 11) um und verhindert ein Entladen des Akkumulators 9 über die Solarzellenleiste 4.

Mit hocheffizienten Lichtquellen 11 kommt man mit einer elektrischen Beleuchtungsleistung von 1 W/m² oder 0,1 mW/cm² aus. Will man das Schild 12 Stunden beleuchten, so benötigt man 1,2 mWh/cm² Schild. Dies ist aber gerade der Wert, den ein gut ausgelegter Fluoreszenz­ kollektor 1 an einem Wintertag sammeln und bereit­ stellen kann.

Der Fluoreszenzkollektor 1 hat beispielsweise eine Dicke von 3 mm und enthält eine optimale Farbstoffkon­ zentration. Eine bevorzugte Herstellungsmethode für die Fluoreszenzkollektorplatte 1 ist wegen der guten op­ tischen Qualität das Gießen zwischen zwei Glasplatten im Wasserbad. Dem Monomer wird dabei 60-100 mg Farb­ stoff pro Kilogramm Monomer zugesetzt. Solche Farb­ stoffe werden beispielsweise unter der Typenbezeichnung Lumogen F240 (gelb) und Lumogen F300 (rot) von der Firma BASF, Ludwigshafen in den Handel gebracht. Beim Spritzgußverfahren zur Herstellung eines Fluoreszenz­ kollektors wird dem PMMA-Granulat die gleiche Farb­ stoffmenge als Pulver beigemischt.

Die Kanten 5, 10, 12 der Fluoreszenzkollektorplatte 1 sind hochglanzpoliert und im allgemeinen völlig plan. Bei Verwendung einer zylinderförmigen Lichtquelle 11 kann die Kante 10 der Fluoreszenzkollektorplatte 1 an dieser Stelle eine konkave Höhlung 15 erhalten. Die Bearbeitung der Kanten 5, 10, 12 geschieht beim Gußver­ fahren mit einem Diamantfräser, beim Spritzguß durch entsprechende Gestaltung der Spritzgußform.

Die Hintergrundplatte 3 dient vor allem dem besseren Kontrast. Prinzipiell kann sie entfallen; das Schild ist dann bis auf die beschriftete Fläche transparent. Bei Verwendung einer Hintergrundplatte 3 sollte diese zur Erzielung eines optimalen Kontrastes so dunkel wie möglich gestaltet werden, wenn für die Schrift ein weißes Pigment verwendet wird. Die Hintergrundplatte 3 darf optisch nicht an die Fluoreszenzkollektorplatte 1 ankoppeln.

Die Fluoreszenzkollektorplatte 1 sammelt und konzen­ triert direktes und diffuses Licht. Die Lichtleitung im Material geschieht durch Totalreflexion. Überall, wo die Totalreflexion gestört wird, also auch an der aufgedruckten Schrift des Schildes, tritt das Licht aus. Da es sich hierbei um Fluoreszenzlicht hoher Intensität handelt, erscheint der Schriftzug wie be­ leuchtet, solange Umgebungshelligkeit vorhanden ist. In diesem Fall wirkt die Fluoreszenzkollektorplatte 1 als ein Schild mit passiver Beleuchtung. Im Tagbetrieb wird deshalb die durch die Solarzellen 4 gewonnene elektri­ sche Leistung nicht zur Beleuchtung verwendet, sondern in den Akkumulator 9 eingespeist. Im Nachtbetrieb gibt der Akkumulator 9 über die Lichtquelle 11 seine Energie wieder ab. Die Lichtquelle 11 kehrt den Tageffekt um, indem Licht von der Kante 10 eingespeist wird, das aufgrund der Totalreflexion durch die Platte wandert und an den Symbolen und Zeichen der Schildbeschriftung wieder austritt. In diesem Zustand ist das Schild aktiv beleuchtet. Da die Energie für diese aktive Beleuchtung tagsüber aus der Umgebungsbeleuchtung gewonnen wurde, benötigt das Schild außer dem Umgebungslicht keine besondere Energiequelle.

Da die Fluoreszenzkollektorplatte 1 Licht konzentriert, führt sie den Solarzellen 4 eine höhere Energiedichte zu, als dies bei direkter Exposition der Solarzellen der Fall wäre. Man spart deshalb Solarzellenfläche ein, und kann auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen einen sicheren Betrieb des Schildes gewährleisten.

Außer der Ausführungsform, die in Fig. 1 dargestellt ist, können auch andere Geometrien verwendet werden.

Insbesondere kann statt des unterquadratischen Quer­ schnitts auch ein überquadratischer Querschnitt (z. B. Hausnummer) oder ein quadratischer Querschnitt benutzt werden.

Die Rahmenteile sind überlappend miteinander verbunden, so daß das Regenwasser ablaufen kann. An den Rahmen­ teilen sind auch Anhängevorrichtungen für die Befesti­ gung am Schildträger vorgesehen.

Claims (5)

1. Hinweisschild mit einer beschrifteten Anzeige­ tafel aus einem lichtdurchlässigen Material mit einer Fluoreszenzkollektorplatte (1), deren Kanten (10; 22) mit wenigstens einer Lichtquelle (11; 18) gekoppelt sind, die bei fehlendem Umgebungslicht über einen Akkumulator (9) versorgt ist, der tagsüber mit der Hilfe von Solarzellen (4) aufladbar ist, und mit einer Regel- und Schaltelektronik (8), die mit dem Akku­ mulator (9) und den Solarzellen (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11; 18) eine Miniaturleuchtstofflampe (11) ist, daß die Solarzellen (4) in den anderen Kanten­ bereichen (5) der Fluoreszenzkollektorplatte (1) angeordnet und mit Hilfe eines Koppelmediums in Gestalt von transparentem Silikonkautschuk mit der Fluoreszenzkollektorplatte (1) optisch gekoppelt sind, daß die zur Miniaturleuchtstofflampe (11) hinweisende Kante (10) der Fluoreszenzkollektor­ platte (1) eine im Querschnitt konkave Fläche (15) aufweist, die mit Hilfe eines Koppelmittels (16) in Gestalt von transparentem Silikonkautschuk mit der Miniaturleuchtstofflampe (11) optisch gekoppelt ist und daß auf der restlichen Umfangsfläche der Miniatur­ leuchtstofflampe (11) ein Reflektor (17) aufgebracht ist.

2. Hinweisschild nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mit dem Reflektor (17) versehene Miniaturleuchtstofflampe (11) in einem Rahmen (2) angeordnet ist, der mit Dichtlippen (13) versehen ist.

3. Hinweisschild nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (4) nur auf den mittleren 80 Prozent der Länge der Kanten­ bereiche (5) angeordnet sind.

4. Hinweisschild nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten­ anteile der Kanten (5, 10, 12) der Fluoreszenzkollektor­ platte (1), an die keine Solarzellen (4) oder Mini­ aturleuchtstofflampen (11) angekoppelt sind, mit einem weißen Reflektor (7) abgedeckt sind, der keinen optischen Kontakt mit den Kanten (5, 10, 12) der Fluoreszenzkollektorplatte (1) aufweist.

5. Hinweisschild nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluores­ zenzkollektorplatte (1) eine dunkle, optisch nicht angekoppelte Hintergrundplatte (3) zugeordnet ist.