DE4228735C2

DE4228735C2 - Vorrichtung zum Verbessern der Ausleuchtung einer Seitenlichtscheibe

Info

Publication number: DE4228735C2
Application number: DE4228735A
Authority: DE
Inventors: Shinzo Murase; Koichi Matsui
Original assignee: MEITAKU SYST KK
Current assignee: MEITAKU SYST KK
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: US5410454A; GB2259359A; DE4228735A1; GB9218246D0; NL9201515A; FR2680907A1; FR2680907B1; JPH05142535A; KR0140191B1; KR930004888A; GB2259359B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbessern der Ausleuchtung einer Seitenlichtscheibe entspre chend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Eine Seitenlichtscheibe, wie sie hier betrachtet wird, enthält eine linienförmige Lichtquelle auf der Seite der Einfallsend fläche der Seitenlichtscheibe, um auf diese einfallendes Licht einzustrahlen. Um dieses einfallende Licht zuzuführen, benutzt man im allgemeinen eine Reflektoreinrichtung, die die linien förmige Lichtquelle umgibt, vergleiche das japanische Gebrauchsmuster JP 1-90085U. Dementsprechend besteht eine Vorrichtung zum Verbessern der Ausleuchtung einer Seiten lichtscheibe aus einer linienförmigen Lichtquelle und einem Reflektor oder einer Reflexionslamelle, wobei im folgenden unter einer Lamelle eine dünne Platte zu verstehen ist.

Dort ist insbesondere die linienförmige Lichtquelle umgeben von und bedeckt mit einer Reflexionseinrichtung, die aus einer Reflexionsschicht aus Silber über einen Bereich von 180° bis 270°, mit der die Seite der Einfallsendfläche der Seitenlicht scheibe ausschließt, aufgebaut ist. Diese Vorrichtung zum Zuführen von einfallendem Licht ist dafür ausgelegt, um die Emission des Lichtes, das von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, zu reduzieren und um das Licht der Lichtquelle auf der Einfallsfläche der Seitenlichtscheibe zu fokussieren, wodurch die Menge des Lichts, das auf die Seitenlichtscheibe einfällt, so stark wie möglich erhöht werden kann. In der Fachsprache kann man dies das Lichtfokussierungssystem nennen.

Tatsächlich erzielt die Vorrichtung zum Zuführen von einfal lendem Licht, die auf diesem Lichtfokussierungssystem beruht, einen Zuwachs der Intensität der Beleuchtung von 30% bis 40% verglichen mit einer einfachen Anordnung, bei welcher für die Einfallsendfläche eine gegenüberliegende Gruppe von Reflek toren benutzt wird. In Kombination mit einigen Verbesserungen bei der Seitenlichtscheibe und der Reflexionsebene erreicht sie eine mittlere Intensität von ungefähr 950 bis 1150 cd/m², wenn man sie in Form eines Seitenlicht-Beleuchtungskörpers zum Beispiel als Hintergrundlicht eines Flüssigkeitskristalls benutzt. Diese Intensität der Beleuchtung ist in der Praxis gut geeignet für ein Hintergrundlicht eines Flüssigkristalls, das in Verbindung mit einem monochromen Anzeigefeld verwendet wird. Andererseits ist die Lichtintensität, die so erreicht wird, jedoch unzulänglich für ein Hintergrundlicht eines Flüssigkristalls, der in Verbindung mit einem Farbanzeigefeld verwendet wird, und daher ist ihre Verwendung zu diesem Zweck fast unmöglich.

Dies liegt daran, daß das Hintergrundlicht eines Flüssigkri stalls, der in Verbindung mit einem Farbanzeigefeld verwendet wird, eine Intensität haben muß, die mindestens zwei- oder dreimal, vorzugsweise mehrere Male so groß ist.

Dieser Zuwachs an Intensität kann einmal dadurch erreicht werden, daß die Zahl der verwendeten linienförmigen Lichtquel len erhöht wird. Um bei dem oben erwähnten Hintergrundlicht eines Flüssigkristalls verwendet zu werden, sollte jedoch der Seitenlicht-Releuchtungskörper so dünn wie möglich gemacht werden. Dieses Bedürfnis nach einer dünnen, kompakten Ausge staltung läuft dem entgegen, daß zusätzlicher Raum erforder lich ist, um die Anzahl der Lichtquellen zu vergrößern. Zusätzlich ist auch eine Energieeinsparung nötig, so daß ein besser tragbares, also mitnehmbares Gerät möglich ist. Diese Erhöhung der Anzahl der Lichtquellen steht einer derartigen Energieeinsparung und den Möglichkeiten des Mitnehmens wiederum entgegen und wird daher als ungeeignet für die Verbesserung der Intensität angesehen.

Die DE 36 34 493 A1 betrifft eine gattungsgemäße Seiten lichtscheibe mit mehreren Lichtquellen, um die gewünschte Ausleuchtung zu erreichen.

Die prioritätsältere EP 0 446 692 A1 trifft eine Beleuch tungseinrichtung, die für den Einsatz in Kühlräumen gedacht ist, also in Räumen, in denen es angestrebt wird, wärmeer zeugende Gegenstände, wie Lampen, möglichst auszuschließen. Auf eine Verbesserung der Ausleuchtung wird dabei in der Regel weniger Wert gelegt. Ein parabolischer Reflektor, der von der länglichen Lichtquelle beabstandet angeordnet ist, wird verwendet, um eine virtuelle Lichtquelle zu erzeugen, wobei der Reflexionsspiegel sich unter einem Winkel mit der Licht quelle an einer Stelle befindet, die zur Lichtquelle versetzt ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrich tung zum Verbessern der Ausleuchtung einer Seitenlichtscheibe zu schaffen, die dünn ist, Energie spart und einen bedeutsamen Zuwachs an Beleuchtungsintensität erzielt.

Diese Aufgabe wird von einer nach Anspruch 1 gekennzeichneten Vorrichtung gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ist Gegenstand eines Unteranspruchs.

Nach der Erfindung wird das virtuelle Bild der linienförmigen Lichtquelle auf der Spiegeloberfläche als eine scheinbare Lichtquelle benutzt. Das einfallende Licht, das durch die scheinbare Lichtquelle zurückgegeben wird, hat eine fast identische Intensität, die als Licht zum Ausleuchten zusammen mit dem einfallenden Licht, das direkt von der linienförmigen Lichtquelle ausgesendet wird, benutzt werden kann, um die Seitenlichtscheibe auszuleuchten. Als ein Ergebnis dieses additiven Effekts wird eine hohe Intensität der Ausleuchtung geschaffen.

Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zum Zuführen von einfallendem Licht für eine Seitenlichtscheibe gemäß dieser Erfindung werden nun lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Seitenlicht-Beleuchtungskörpers ist;

Fig. 2 eine Teil-Längsschnittansicht des Beleuch tungskörpers darstellt;

Fig. 3 eine Teil-Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Teil-Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles dieser Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine Teil-Längsschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine Teil-Längsschnittansicht eines fünften Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Teil-Längsschnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine teilweise weggebrochene Längsschnittan sicht eines siebten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine teilweise weggebrochene Längsschnittan sicht eines achten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt; und

Fig. 10 eine teilweise weggebrochene Längsschnittan sicht eines neunten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigt.

Die Seitenlichtscheibe 10 wird dadurch gebildet, daß ein diffuses Reflexionsmuster 12 durch Siebdruck auf ein transpa rentes Acrylsubstrat, welches lediglich 2 mm dick ist, aufgebracht wird. Das diffuse Reflexionsmuster 12 wird durch eine Anordnung von Punkten mit gleichem Abstand in Gestalt einer Matrix gebildet. Die Prozentzahl der Punkte wird in einer nichtschrittweisen Art von den linienförmigen Lichtquel len A in Richtung der Ebene erhöht, so daß die Prozentzahl der Punkte in dem zentralen Bereich zwischen den Lichtquellen A maximiert wird, in welchem die Punkte teilweise miteinander überlappen.

Bei der Anordnung des Seitenlicht-Beleuchtungskörpers 1 gemäß dieser Erfindung ist ein Paar von Seitenlichtscheiben 10 voneinander abgesetzt und einander gegenüberliegend ange ordnet, so daß sich die diffusen Reflexionsmuster 12 auf der Reflexionslamelle 30 bzw. 40 befinden (vergleiche Fig. 2). Man beachte, daß der Abstandbereich 13 zwischen den Seiten lichtscheiben 10 im Bereich von 3 bis 4 mm liegt.

Wie dargestellt ist eine mehrfach reflektierende Rückrefle xionslamelle 20 auf der Oberfläche der Streulamelle 30 angeordnet, und eine zweite mehrfach reflektierende Rückrefle xionslamelle 20 ist in flächigem Kontakt mit der Reflexions lamelle 40.

Die linienförmigen Lichtquellen A in Form einer Kaltkathoden- oder Fluoreszenzröhre mit 3 oder 4 mm Durchmesser, entspre chend dem Durchmesser des zentralen Abstandsbereichs 13 sind zu beiden Seiten der Vorrichtung so angeordnet, daß sich dieser Abstandsbereich 13 zwischen ihnen befindet. Der Spiegelrahmen 50 deckt die linienförmige Lichtquelle A in einer abgesetzten Anordnung ab, um eine scheinbare Lichtquelle B zu erzeugen.

Der Spiegelrahmen 50 kann zum Beispiel eine Lamelle sein, die hergestellt wird, indem ein Aluminiumsubstrat mit einer versilberten Polyesterschicht und einer Schutzschicht beschichtet wird. Der sich ergebende Spiegelrahmen 50 weist eine Reflektivität von 95% auf und kann zu einer gekrümmten Querschnittsform verformt werden. In der vorliegenden Ausge staltung ist dieser Spiegelrahmen 50 aus einem Paar von Seitenwänden 51, die an den beiden Kanten des seitlichen Endes eines jeden Einfallsendes der Seitenlichtscheibe abschließen, und einem Paar von Reflexionsspiegeln 52, die zwischen dem Paar von Seitenwänden 51 angeordnet sind und an diese mit einem Winkel von 115° anstoßen, aufgebaut. Diese Reflexions spiegel 52 sind von der linienförmigen Lichtquelle A abgesetzt und unter einem Winkel zur Seitenlichtscheibe 10 angeordnet.

Auf diese Weise werden durch das Paar von Reflexionsspiegeln 52 jeweils ein virtuelles Bild der linienförmigen Lichtquelle A gegenüber der Einfallsendfläche jeder Seitenlichtscheibe 10 gebildet, wodurch ein Paar scheinbarer Lichtquellen B für die Seitenlichtscheibe 10 erhalten wird.

Bei der Anordnung des Seitenlicht-Beleuchtungskörpers 1 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung erreicht die oben erwähnte mehrfach reflektierende Rückreflexionslamelle 20, daß das Licht, das an den Streuelementen in den Seitenlichtscheiben 10 gestreut wird, durch die wiederholte Reflexion eine gleichför mige Intensitätsverteilung aufweist, die zwei- oder mehrfach größer als diejenige ist, die ohne den Reflexionsspiegel 50 erreicht wird. Zusätzlich vergrößern die scheinbaren Licht quellen B, die durch den Reflexionsspiegel 50 gebildet werden, die Menge des zugeführten einfallenden Lichts so stark wie möglich, wodurch eine Erhöhung der Intensität der Beleuchtung verglichen mit dem oben erwähnten Lichtfokussierungssystem des Standes der Technik erreicht wird. Der Spiegelrahmen 50 ist dünn ausgeführt und kann eine mittlere Dicke von einem Millimeter und eine maximale Dicke von 9 oder 10 mm haben.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung wird ein Spiegelrah men 50 mit einem Paar benachbarter Reflexionsspiegel 52 verwendet. Eine Seitenlichtscheibe 10 mit 3 mm Dicke jedoch besteht aus einer einzigen Platte. Die Seitenlichtscheibe 10 hat einen ebenen Zentralkörperabschnitt von relativ geringer Dicke, die jedoch im Bereich des Lichteinfalls zunimmt. Demgemäß strahlen die linienförmige Lichtquelle A und eine scheinbare Lichtquelle B Licht in das verdickte Einfallsende der Seitenlichtscheibe 10 ein. Dieser Bereich der Platte mit reduziertem Querschnitt weist auf der Seite der Streulamelle eine Aussparung 60 auf, um einen Freiraum zur Aufnahme eines Flüssigkristallanzeigefeldes zu bilden. Zwischen der Seiten lichtscheibe 10 und einer Reflexionslamelle 40 befindet sich ein Abstandsbereich 13, in welchem eine andere scheinbare Lichtquelle B der Lichtquelle A gegenübersteht. Diese Anord nung hat eine maximale Dicke von 10 mm.

In ähnlicher Weise benutzt die in Fig. 4 gezeigte Ausgestal tung einen Spiegelrahmen 50 mit einem Paar von benachbarten Reflexionsspiegeln 52. Eine Seitenlichtscheibe 10 mit 2 mm Dicke wird durch eine einzelne Platte gebildet, die auf jeder Seite der Lichteintrittsfläche dick und breit in beiden Richtungen in der Tiefe ausgeführt ist, so daß die linienför mige Lichtquelle A und beide scheinbaren Lichtquellen B Licht in das verdickte Einfallsende der Seitenlichtscheibe einstrah len. Diese einzelne Platte ist wieder mit einer Aussparung 60 zur Aufnahme eines Flüssigkristallanzeigefelds auf der Seite einer Streulamelle 30 sowie einem Abstandsbereich 13 zwischen einer auf der Seitenlichtscheibe 10 angebrachten Rückrefle xionslamelle 20 und einer Reflexionslamelle 40 versehen. Diese Anordnung hat eine maximale Dicke von 9 mm.

Die Ausgestaltung der Fig. 5 entspricht der in Fig. 3 gezeigten, mit der Ausnahme, daß eine Reflexionslamelle 40 über eine mehrfach reflektierende Reflexionslamelle 20 als dichtanliegende Schicht auf die Seitenlichtscheibenplatte aufgebracht ist, ohne daß ein Abstandsbereich 13 zu der Reflexionslamelle 40 vorgesehen ist.

In der in Fig. 6 gezeigten Ausgestaltung ist ein einziger Reflexionsspiegel 52 zu einer Seitenwand 51 unter einem Winkel von 110° angeordnet; er ist mit der anderen Seitenwand 51 über ein Wandverbindungsstück 53 verbunden. Bei dieser Anordnung wird ein Paar von Seitenlichtscheiben 10 mit einer Dicke von jeweils 2 mm verwendet. Die Ebene durch die Mittellinien der linienförmigen Lichtquelle A und der scheinbaren Lichtquelle B ist zu den Lichteintrittsebenen der Seitenlichtscheiben 10 und des Abstandsbereichs 13 parallel. Diese Anordnung hat eine maximale Dicke von 9 mm.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausgestaltung umfaßt ein Spiegel rahmen 50 ebenfalls ein Paar von Seitenwänden 51. Ein Refle xionsspiegel 52 ist zu einer Seitenwand 51 unter einem Winkel von 125° angeordnet; er wird dann mit einem zweiten Refle xionsspiegel 52 unter einem Winkel von 200° zusammengefügt. Weiterhin ist der zweite Reflexionsspiegel 52 mit der weiteren Seitenwand 51 durch ein abgewinkeltes Wandverbindungsstück 53 verbunden. Bei dieser Anordnung wird ein Paar von Seiten lichtscheiben 10 mit einer Dicke von jeweils 2 mm verwendet. Die linienförmige Lichtquelle A verläuft im wesentlichen in der Ebene der Seitenlichtscheibe 10, wobei ein Paar schein barer Lichtquellen B durch ein Paar von Reflexionsspiegeln 52 gebildet wird. Dabei liegt die Mittellinie einer der schein baren Lichtquellen B im wesentlichen in der Mittelebene des Abstandsbereiches 13 und die andere im wesentlichen in der Mittelebene der gegenüberliegenden Seitenlichtscheibe 10. Diese Anordnung hat eine maximale Dicke von 10 mm.

Bei allen diesen Ausführungsbeispielen sind linienförmige Lichtquellen A und die durch die Reflexionsspiegel 52 erzeug ten scheinbaren Lichtquellen B auf beiden Seiten der Vorrich tung an den Einfallsendflächen der Seitenlichtscheiben 10 angeordnet. Es sind also im allgemeinen identische und symmetrische Gruppen von linienförmigen Lichtquellen A und Reflexionsspiegeln 52 an jeder Seite der Vorrichtung ange ordnet. Alternativ können verschiedene linienförmige Licht quellen A und Reflexionsspiegel 52 in jeder gewünschten Kombination verwendet werden.

Im Gegensatz hierzu zeigen die Fig. 8 bis 10 Ausführungs beispiele, bei denen jede eine linienförmige Lichtquelle A und eine scheinbare Lichtquelle B an einer Seite mit einer Lichteintritts fläche einer Seitenlichtscheibe 10 verwendet. Bei jeder Ausgestaltung wird das diffuse Reflexionsmuster 12 auf der Seitenlichtscheibe 10 durch Punkte festgelegt, deren Prozentzahl von Punkten in einer nichtschrittweisen Art von der linienförmigen Lichtquelle A weg in der den Abstand bestimmenden Richtung in der Ebene variiert wird. Die Prozent zahl von Punkten ist an einer Stelle maximiert, die von dem Mittelpunkt der Seitenlichtscheibe 10 zu der Seite ohne Lichtquelle verschoben ist. Weiterhin wird die Prozentzahl von Punkten in einer nichtschrittweisen Art zu der Seite ohne Lichtquelle hin verringert, wodurch eine Matrixanordnung von Punkten ähnlich zu der bereits erwähnten gebildet wird.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausgestaltung wird ein Spiegel rahmen 50 mit einem einzigen Reflexionsspiegel 52 verwendet, und eine linienförmige Lichtquelle A liegt in im wesentlichen planarer Aus richtung zu einer Seitenlichtscheibe 10 mit 2 mm Dicke und einem Abstandsbereich 13 von 3 mm. Eine scheinbare Lichtquelle B ist mit dem Abstandsbereich 13 von 3 mm ausgerichtet und ist dazu ausgelegt, Licht diagonal zum Einfall auf den in Längsrichtung dazwischenliegenden Teilbereich einer Reflexionslamelle 40 auszusenden, die durch eine nichtporöse Lamelle gebildet wird, wodurch eine zweite scheinbare Lichtquelle B₁ gebildet wird. An dem gegenüber liegenden Ende der Vorrichtung befindet sich ein Spiegelrahmen 50 in Form eines umgekehrten C an der entsprechenden Endfläche der Seitenlichtscheibe 10. Der Spiegelrahmen 50 enthält einen vertikalen Reflexionsspiegel 54 zum Definieren einer dritten scheinbaren Lichtquelle B₂ durch die zweite scheinbare Lichtquelle B₁. Diese Lichtquellen B₁ und B₂, welche Licht in diagonaler Richtung emittieren, ermöglichen es, einfallendes Licht auf der Seite der Einfallsendfläche, der unteren Seite des in der Ebene liegenden Zentralbereichs und der gegenüber liegenden Endoberfläche der Seitenlichtscheibe 10 zuzuführen. Diese Anordnung hat eine maximale Dicke von 7 mm.

Bei der in Fig. 9 gezeigten Anordnung ist ein Reflexionsspie gel 52 eines Spiegelrahmens 50 zwischen Seitenwänden 51 angeordnet, und eine linienförmige Lichtquelle A ist im wesentlichen mit einer Seitenlichtscheibe 10 mit 2 mm Dicke ausgerichtet. Eine scheinbare Lichtquelle B ist in einem Abstandsbereich 13 mit 1,5 mm Dicke so angeordnet, daß sie Licht in diagonaler Richtung emittiert. Ansonsten ist diese Anordnung ähnlich der der Fig. 8, jedoch dünner, sie hat eine maximale Dicke von 6 mm.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Anordnung wird ein Spiegelrahmen 50 ähnlich dem der Fig. 8 verwendet. Es wird jedoch eine Seitenlichtscheibe 10 mit 1,5 mm Dicke eingesetzt, welche auf den Seiten der Endoberflächen dick und breit ausgeführt ist. Eine linienförmige Lichtquelle A ist im wesentlichen mit der Mittelebene der Seitenlichtscheibe 10 ausgerichtet, während eine durch einen Reflexionsspiegel 52 gebildete scheinbare Lichtquelle B im wesentlichen mit der Mittel ebene eines Abstandsbereiches 13 ausgerichtet ist. So kann einfallendes Licht parallel zu der Reflexionslamelle 40 zugeführt werden, wodurch eine scheinbare Lichtquelle B₁ gebildet wird, wobei der Reflexionsspiegel 52 des Spiegelrahmens 50 in derselben Funktion verwendet wird. Diese Anordnung hat eine maximale Dicke von 8 mm.

Bezugszeichenliste

1 Seitenlicht-Beleuchtungskörper
10 Seitenlichtscheibe
12 diffuses Reflexionsmuster
13 Abstandsbereich
20 Rückreflexionslamelle
30 Streulamelle
40 Reflexionslamelle
50 Spiegelrahmen
51 Seitenwände
52 Reflexionsspiegel
53 Wandverbindungsstück
54 vertikaler Reflexionsspiegel
60 Aussparung
A linienförmige Lichtquelle
B, B₁, B₂ scheinbare Lichtquelle

Claims

1. Vorrichtung zum Verbessern der Ausleuchtung einer Seiten lichtscheibe (10)

- mit einer Vorderfläche, einer Rückfläche und einer schmalen Einfallsendfläche,
- mit einem Reflexionsspiegel (52) und
- mit einer linienförmigen Lichtquelle (A), die sich auf der Seite der Einfallsendfläche der Seiten lichtscheibe (10) befindet, wobei die Lichtquelle (A) parallel zur Schmalseite der Einfallsendfläche angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflexionsspiegel (52) so von der linienförmigen Lichtquelle (A) beabstandet angeordnet ist, daß er eine scheinbare Lichtquelle (B) durch Spiegelreflexion der linienförmigen Lichtquelle (A) bildet, wobei der Refle xionsspiegel (52) sich unter einem Winkel zur Einfallsend fläche befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linienförmige Lichtquelle (A) und die scheinbare Lichtquelle (B) in einer zu der Einfallsendfläche der Seitenlichtscheibe (10) parallelen Ebene liegen.