DE4344963A1

DE4344963A1 - Beleuchtete Anzeigeeinheit, insbesondere Namensschild, Hausnummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel u. dgl.

Info

Publication number: DE4344963A1
Application number: DE4344963A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Rer Nat Klick; Helge Dipl Ing Mischke
Original assignee: osa Elektronik GmbH
Current assignee: OPTO-SYSTEM GMBH, 12555 BERLIN, DE
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1995-06-29

Description

Die Erfindung betrifft eine beleuchtete Anzeigeeinheit, insbe sondere Namensschild, Hausnummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel und dgl., bestehend aus einem Lichtleitkörper mit wenigstens einem auf einem Leiterplattenstreifen angeord neten SMD-LED-Leuchtelement und mit einem vom Lichtleitkörper beleuchteten Anzeigesymbol, nach Patentanmeldung P 43 11 018.5.

Die bislang nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 43 11 018.5 beschreibt eine beleuchtete Anzeigeeinheit bei der im Randbereich des Lichtleitkörpers in vorgesehene Ausnehmungen Leiterplattenstreifen mit SMD-LED-Chips versehen über ein opti sches Koppelmedium angeordnet sind. Die Leiterplattenstreifen mit den Leuchtelementen sind hierbei in horizontaler und/oder ver tikaler Einstrahlungsrichtung der Leuchtelemente angeordnet. Bei einer horizontalen Einstrahlungsrichtung der Leuchtelemente in den Lichtleitkörper ist es zweckmäßig, diesen mit einer zusätz lichen Reflektorkante zu versehen. Das Anzeigesymbol ist optisch gut leitend auf eine unversiegelte Außenfläche des Lichtleitkör pers aufgebracht, wobei die übrigen Seitenflächen des Lichtleit körpers versiegelt sind.

Im Ergebnis durchgeführter Untersuchungen wurden Wege zur Ver minderung der Einstrahlungsverluste einerseits sowie zur Verbes serung der Energiebilanz andererseits sichtbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die be leuchtete Anzeigeeinheit nach der älteren Patentanmeldung da hingehend weiter zu entwickeln, daß durch gezielte Maßnahmen die Einstrahlungsverluste weiter reduziert werden und eine flexible und kostengünstigere Fertigung der Anzeigeeinheit ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei der Anzeigeeinheit der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß zumindest eine parallel zur Richtung der Lichteinkopplung liegende Seitenfläche des Lichtleitkörpers wenigstens teilweise eine Anschrägung aufweist.

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

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

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Anschrägung zumindest teilweise einen bogenförmigen Verlauf aufweist. Mit dieser Modifizierung ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten dergestalt, daß in bestimmten Bereichen eine Bün delung der Lichtstrahlen erfolgt, wodurch zusätzliche Effekte bei der gleichmäßigen Ausleuchtung erzielt werden.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Anschrä gung zumindest teilweise einen keilförmigen Verlauf aufweist. Durch die keilförmige Anschrägung der Seitenflächen im Bereich der Lichteinkopplung wird letztlich sichergestellt, daß alle die Strahlen reflektiert werden, die mit einem Winkel auf die Grenz fläche auftreffen, der kleiner als der Grenzwinkel für die To talreflexion ist.

Ein entscheidendes Kriterium für die Leistungsdichteverteilung in der lichtführenden Glasschicht ist die Häufigkeit von Refle xionen an der Grenzfläche Glas - Luft. An der Grenzfläche werden nur Strahlen reflektiert, die mit einem Winkel auf die Grenz fläche auftreffen, der kleiner als der Grenzwinkel für die To talreflexion β_G ist. Der Grenzwinkel für die Totalreflexion β_G hängt von den Brechungsindizies von Luft und dem des eingesetz ten Werkstoffes für den Lichtleitkörper ab.

Um auch bei der steilen Abstrahlung eine Totalreflexion zu er reichen, erfolgt das Anschrägen unter einem bestimmten Winkel γ. Der Winkel γ ist durch folgende Beziehung ermittelbar:

γ 90° - β_G

Die zweite, die Anschrägung definierende Größe, ist die Länge der Anschrägung. Die Länge der Anschrägung a ist über folgende Beziehung ermittelbar:

Die Länge der Anschrägung a überstreicht den Bereich, wo sonst das Licht ungehindert austritt bzw. wo Verluste auftreten. Die gewählte Beziehung resultiert aus dem Einsatz vorzugsweise punktförmiger Lichtquellen, beispielsweise LED, durch deren Abstrahlcharakteristik Licht an der Oberfläche austreten kann, welches nicht der Totalreflexion unterliegt. Selbst bei einer Verspiegelung der relevanten Oberfläche tritt nur eine Verschie bung des Effektes ein, da die Winkelverteilung des Lichtes nicht geändert wird.

Insbesondere bei der Lichteinkopplung für größere Anzeigeelemen te ist die Reduzierung der Einstrahlungsverluste angezeigt, da diese bis zu 40% betragen können. Eine Reduzierung der Einstrah lungsverluste bedeutet bei gleicher Ausleuchtung zugleich eine Verringerung der notwendigen Anzahl der Leuchtelemente. Mit einer Verringerung der Anzahl der Leuchtelemente sinkt wiederum auch der Energieverbrauch, wobei eine reduzierte Anzahl von Leuchtelementen auch eine geringere Verlustleistung bedeutet. Schließlich summieren sich die erzielten Effekte zu einer Erhö hung der Langzeitstabilität der eingesetzten Leuchtelemente sowie zu einer Verbesserung der Energiebilanz der beleuchteten Anzeigeeinheiten. Die Erfindung bietet somit günstige Bedingun gen für eine Verbesserung des Masse-Leistungsverhältnisses.

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

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Lichtleitkörper mit seitlicher Lichteinkopplung und keilförmiger Anschrägung der Sei tenflächen;

Fig. 2 eine weitere modifizierte Ausführung der Anschrägung der Seitenflächen;

Fig. 3 eine weitere mögliche Ausgestaltung der Anschrägung der Seitenflächen.

Fig. 1 veranschaulicht einen Schnitt durch einen Lichtleitkörper 2 mit einer seitlichen Lichteinkopplung. Die Lichteinkopplung erfolgt hierbei über ein Leuchtelement, beispielsweise eine SMD- LED 1, die in einem Lichtleitkörper 2 angeordnet ist. Der Licht leitkörper 2, der eine Dicke d aufweist, ist im Bereich der Lichteinkopplung mit einer Anschrägung 3 versehen, deren Stei gung durch den Winkel γ bestimmt ist. Der Abstand b, der ein Maß für die Anschrägung darstellt, wird durch den Winkel γ und die Länge der Strecke a bestimmt. Der Grenzwinkel für die Totalre flexion β_G hängt von den Brechungsindizies von Luft (n_L = 1) und dem des Glases (für Plexiglas bzw. PMMA n_G = 1,5) ab.

Sofern bei der Lichteinkopplung als Lichtleiter Plexiglas (PMMA) eingesetzt ist, ergibt sich die Länge der Strecke a aus der folgenden Beziehung

Der Grenzwinkel für die Totalreflexion beträgt für Plexiglas β_G = 49°. Daraus resultiert, daß der Winkel γ der Anschrägung stets größer als 49° sein muß.

Die Fig. 2 stellt eine Modifizierung der Ausbildung der Anschrä gung 3 dar. Die Anschrägung 3 weist hierbei eine unterschiedli che Steigung auf. Im Bereich der Lichteinkopplung, d. h. in unmittelbarer Nähe des Leuchtelementes, ist der Anstiegswinkel größer als in dem Bereich , der weiter vom Leuchtelement ent fernt ist. Dabei erfolgt eine stärkere Bündelung des Lichtes, d. h. eine stärkere Intensität im Bereich flacher Winkel, im Vergleich mit der Anschrägung in Fig. 1.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine weitere mögliche Ausgestaltung der Anschrägung 3. In dieser Ausführungsform ist die Anschrägung 3 bogenförmig ausgebildet. Eine im Punkt 4 angelegte Tangente 5 verdeutlicht den unterschiedlichen Anstiegswinkel der Anschrä gung 3. Die Bedingung

γ 90° - β_G

muß für den Punkt 4 erfüllt sein.

Bei der Realisierung der Anschrägung ist es durchaus möglich, das Maß a als auch das Maß b aus fertigungstechnischen Gründen geringfügig etwas größer zu wählen.

Claims

1. Beleuchtete Anzeigeeinheit, insbesondere Namensschild, Haus nummer, Straßen- und Verkehrsschild, Informationstafel u. dgl., bestehend aus einem Lichtleitkörper mit wenigstens einem auf einem Leiterplattenstreifen angeordneten SMD-LED-Leuchtelement und mit einem vom Lichtleitköper beleuchteten Anzeigesymbol, nach Patentanmeldung P 43 11 018.5, dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest eine parallel zur Richtung der Lichteinkopplung liegende Seitenfläche des Lichtleitkörpers (2) wenigstens teilweise mit einer Anschrägung (3) versehen ist.

2. Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (3) der Seitenfläche des Lichtleitkörpers (2) im Bereich der Lichteinkopplung, d. h. in der Nähe der Anordnung des Leuchtelementes vorgesehen ist.

3. Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (3) zumindest teilweise einen bogenförmigen Verlauf aufweist.

4. Anzeigeeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (3) zumindest teil weise einen keilförmigen Verlauf aufweist.

5. Anzeigeeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (3) durch die Anein anderreihung von Bereichen unterschiedlicher Steigungswinkel aus gebildet ist.

6. Anzeigeeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (3) durch die Größe des die Anschrägung (3) einschließenden Winkels (γ) und die Länge der die Anschrägung bildenden Strecke (a) definiert ist.