DE9105201U1 - Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen - Google Patents
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen nach Anspruch l.
Als besonderes Anwendungsbeispiel ist die Beleuchtung von LCD Displays zu nennen. Dort ist eine gleichmäßige und möglichst helle Ausleuchtung für eine kontrastreiche Darstellung erforderlich, welche die anzuzeigenden Informationen deutlich erkennbar macht. Weitere Anwendungen sind Ziffernblatt- oder Skalenbeleuchtung von Zeiger- bzw. Digitalanzeigen sowie Hintergrundsbeleuchtungen von Werbeträgern und Schildern.
Für die Ausleuchtung von Hintergrundsflächen sind breits unterschiedliche Anordnungen bekannt. Gemeinsam sind diesen Anordnungen, daß der Lichtstrom von meist kleinen Lichtquellen auf eine großflächige Reflexionsschicht verteilt wird. Zum einen sind als Lichtquellen Glühlämpchen bekannt, die den Vorteil mit sich bringen, daß die Lichtausbeute hoch und ihre Leuchtfarbe weiß ist. Eine Ausleuchtungsanordnung bedarf bei genügend hoher Leuchtkraft nur wenige derartiger Lichtquellen.
Nachteilig erweist sich jedoch die Tatsache, daß die zu erwartende Lebensdauer der Glühlämpchen eingeschräkt ist. Je nach Ausführung liegt diese bei wenigen tausend Betriebsstunden.
Als besonderes Anwendungsbeispiel ist die Beleuchtung von LCD Displays zu nennen. Dort ist eine gleichmäßige und möglichst helle Ausleuchtung für eine kontrastreiche Darstellung erforderlich, welche die anzuzeigenden Informationen deutlich erkennbar macht. Weitere Anwendungen sind Ziffernblatt- oder Skalenbeleuchtung von Zeiger- bzw. Digitalanzeigen sowie Hintergrundsbeleuchtungen von Werbeträgern und Schildern.
Für die Ausleuchtung von Hintergrundsflächen sind breits unterschiedliche Anordnungen bekannt. Gemeinsam sind diesen Anordnungen, daß der Lichtstrom von meist kleinen Lichtquellen auf eine großflächige Reflexionsschicht verteilt wird. Zum einen sind als Lichtquellen Glühlämpchen bekannt, die den Vorteil mit sich bringen, daß die Lichtausbeute hoch und ihre Leuchtfarbe weiß ist. Eine Ausleuchtungsanordnung bedarf bei genügend hoher Leuchtkraft nur wenige derartiger Lichtquellen.
Nachteilig erweist sich jedoch die Tatsache, daß die zu erwartende Lebensdauer der Glühlämpchen eingeschräkt ist. Je nach Ausführung liegt diese bei wenigen tausend Betriebsstunden.
Anordnungen mit Leuchtdioden als Lichtquelle werden daher bevorzugt. Es ist eine Anordnung bekannt, bei der
eine Anzahl von Leuchtdioden hinter einer lichtstreuenden dünnen Scheibe flächig verteilt angeordnet sind.
Mit einer derartigen Anordnung ist der Nachteil verbunden, daß bei gegebenem Strahlungswinkel der Leuchtdioden und begrenzter Bauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung gleichmäßige Lichtverteilung hervorzurufen, sowie wegen der optischen Verluste der Scheibe, man für die Ausleuchtung eine unverhältnismäßig große Anzahl dieser Leuchtdioden benötigt. Damit weiterhin verbunden zeigt sich ein Nachteil der Anordnung, insbesondere für batterieversorgten Anordnungen, daß der Stromverbrauch sehr groß ist. Dieser liegt je nach Ausführung und Fläche bei etwa 0,1 bis 1 Ampere bei 5 Volt Betriebsspannung. LCD-Anzeigen werden wegen ihrem geringen Strombedarf sehr häufig in batterieversorgten Geräten verwendet. Demzufolge muß die Hintergrundsbeleuchtung gleichermaßen stromsparend verwirklicht werden.
Weiterhin ist aus der DE-OS 39 14 448 eine Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen bekannt. Dort sind auf einen durchsichtigen Lichtleitkörper Leuchdiodenchips angebracht. Diese Anordnung bringt den Nachteil mitsich, daß der optische Wirkungsgrad der Anordnung gering ist. Die Folge davon zeigt sich in der gering erzielbaren Leuchtweite und in der für eine nahezu gleichmäßige Ausleuchtung erheblichen Zahl von Leuchtdioden. Zum weiteren werden dort Leuchtdioden nichthandelsüblicher Machart verwendet und die Leuchtkörper müssen für die Aufnahme der Leuchtdiodenchips umfangreich bearbeitet werden, sodaß die Herstellung der Anordnung nicht wirtschaftlich verwirklicht werden kann.
Mit einer derartigen Anordnung ist der Nachteil verbunden, daß bei gegebenem Strahlungswinkel der Leuchtdioden und begrenzter Bauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung gleichmäßige Lichtverteilung hervorzurufen, sowie wegen der optischen Verluste der Scheibe, man für die Ausleuchtung eine unverhältnismäßig große Anzahl dieser Leuchtdioden benötigt. Damit weiterhin verbunden zeigt sich ein Nachteil der Anordnung, insbesondere für batterieversorgten Anordnungen, daß der Stromverbrauch sehr groß ist. Dieser liegt je nach Ausführung und Fläche bei etwa 0,1 bis 1 Ampere bei 5 Volt Betriebsspannung. LCD-Anzeigen werden wegen ihrem geringen Strombedarf sehr häufig in batterieversorgten Geräten verwendet. Demzufolge muß die Hintergrundsbeleuchtung gleichermaßen stromsparend verwirklicht werden.
Weiterhin ist aus der DE-OS 39 14 448 eine Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen bekannt. Dort sind auf einen durchsichtigen Lichtleitkörper Leuchdiodenchips angebracht. Diese Anordnung bringt den Nachteil mitsich, daß der optische Wirkungsgrad der Anordnung gering ist. Die Folge davon zeigt sich in der gering erzielbaren Leuchtweite und in der für eine nahezu gleichmäßige Ausleuchtung erheblichen Zahl von Leuchtdioden. Zum weiteren werden dort Leuchtdioden nichthandelsüblicher Machart verwendet und die Leuchtkörper müssen für die Aufnahme der Leuchtdiodenchips umfangreich bearbeitet werden, sodaß die Herstellung der Anordnung nicht wirtschaftlich verwirklicht werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen
bei verbesserter Lichtausbeute zu entwickeln, daß eine gleichmäßigere Ausleuchtung sowie für
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große Ausleuchtungsflachen erforderliche höhere
Ausleuchtungsweite bei gleichzeitig geringerem Stromverbrauch
gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Überlegung, daß der kegelförmige Lichtstrom von mindestens einer Leuchtdiode,
als punktförmige Lichtquelle, auf einer flächigen Reflexionsschicht gleichmäßig zum Ausleuchten von LCD
Anzeigen verteilt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Leuchtdioden jeweils seitlich in
zwei sich gegenüberliegenden Stirnflächen eines lichtdurchlässigen plattenförmigen Bauteils eingelassen. Die
Reflexionsschicht bildet dabei eine der beiden großen Flächen des lichtdurchlässigen Bauteils. Ihre
Reflexionseigenschaft ist durch eine möglichst gut reflektierende Farbschicht oder eine Metallaufdampfung
sichergestellt. Der niedrige Strombedarf ist durch eine relativ zur Ausleuchtungsflache geringen Anzahl an
Leuchtdioden sichergestellt. Nachdem nur wenige Leuchtdioden als Lichtquellen benutzt werden, ist es
erforderlich, das erzeugte Licht möglichst verlustarm zur gewünschten Lichtaustrittsfläche zu leiten. Die
Leuchtdioden sind in den Lichtleitkörper vollständig eingelassen. Die dem Bauteil umgebene Reflexionsschicht
sammelt vorteilhafterweise das Steulicht der Leuchtdioden. Beides erhöht die Leuchtdichte an der vorgesehene
Lichtaustrittsfläche. Zum anderen sind die Leuchtdioden in den Einlassungen mit einem dem Lichtleitkörper
angepaßten, transparenten Klebstoff versehen. Dieser Klebstoff füllt den verbleibenden Zwischenraum
von Einlassung und Leuchtdiode dabei je vollständig aus. Dadurch ist die lichtbrechende Schicht durch den
Ausschluß der Luft zwischen Leruchtdiode und Lichtleitkörper beseitigt. Dies bringt zwei Vorteile mitsich.
Zum einen werden die für große Ausleuchtungsflachen erforderliche große Leuchtweite erzielt. Zum anderen
erhöht sich die Lichtausbeute, weil die optischen Koppelverluste verringert sind.
Die Erfindung sieht vor, daß die nach unten abgewinkelten Anschlußdrähte der Leuchtdioden einzeln
herausgeführt sind. Damit ist für die Stromversorgung der Anordnung ein Vorteil verbunden, weil die jeweilige
Schaltung der Leuchtdioden vorteilhaft, der entsprechenden Betriebsspannung z.B. bereits ab 2,5 Volt
ohne große Vorwiderstandsverluste, verwirklichbar ist. Die elektrische Verbindung sowie die Schaltung der
Leuchtdioden wird mittels unterhalb der Anordnung befindlichen Trägerplatte zum Beispiel einer Leiterplatte
durchgeführt. Günstigerweise dienen die von der Anordnung auf der Trägerplatte befestigten Anschlußdrähte
gleichermaßen als mechanische Befestigung der gesamten Anordnung. Eine weitere Befestigungsvorrichtung
erscheint nicht erforderlich. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß kreisförmig zylindrische Leuchtdioden
mit einem Durchmesser von 3 oder 5 Millimetern verwendet werden. Demnach ergibt sich der Vorteil, daß die Dicke
der gesamten Anordnung bereits ab 4 Millimetern bis zu einer beliebig erforderlichen Bauteildicke der jeweiligen
Ausführung verwirklichbar ist.
Mit der Verwirklichung der Erfindung ist ein wirtschaftlicher
Vorteil verbunden, denn die vorgesehenen
Leuchtdioden sowie der Lichtleitkörper sind handelsüblich
und daher verfügbar und preiswert. Die Uneingeschränktheit bei der Leuchtdiodenausauswahl für die
unterschiedlichen Ausführungen der Anordnung bringt ein weiterer Vorteil mitsich, denn die gewünschte Leuchtfarbe
der Leuchtwinkel sowie die Leuchtstärke handelsüblicher Leuchtdioden lassen sich dem jeweils zu
beleuchtenden Format sowie Fläche unterschiedlicher Ausführungen bestmöglich anpassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben
wird. Es zeigen :
Fig.l ein plattenförmiges Bauteil in einer Seitenansicht mit einer Stirnfläche.
Fig.2 die Draufsicht des Lichtleitkörpers.
Ein plattenförmiger Lichtleitkörper zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen hat eine Längsseite (10), eine Breitseite (11) und die Höhe (12). Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind für jede Leuchtdiode (13) entlang der Breitseite (H) runde Einlassungen (14) von mindestens der Tiefe einer Leuchtdiodenlänge vorgesehen. Die Leuchtdioden (13) sind in den Einlassungen (14) vollständig integriert. Der verbleibende Raum zwischen Leuchtdiode (13) und Einlassung ist mit farblosem Klebemittel (15) vollständig ausgefüllt. Die mindestens zwei jede Leuchtdiode (13) herausgeführten Anschlußdrähte (16) sind gemäß Fig.l nach unten abgewinkelt. Die von reflektierender Schicht (20) freigelassener Fläche auf der oberen Bauteilseite (17) ist die Lichtaustrittsfläche (18). Für die Hintergrundsausleuchtung von LCD-Anzeigen ist diese Lichtaustrittsfläche (18) der Anordnung direkt hinter der transflektiven Hintergrundsschicht von LCD-Anzeigen angeordnet. Die Reflexionsfläche (20) auf der Lichtleitkörperunterseite (19) und alle weiteren Bauteilflächen sind mit einer lichtreflektierenden Schicht (20) beispielsweise weißer Farbe oder einer Metallaufdampfung versehen. Für die erforderliche große Lichtausbeute ist dadurch gewährleistet, daß das Licht im lichtleitenden Bauteil vorzüglicherweise an der vorgesehenen Lichtaustrittsfläche (18) austritt.
Ein plattenförmiger Lichtleitkörper zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen hat eine Längsseite (10), eine Breitseite (11) und die Höhe (12). Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, sind für jede Leuchtdiode (13) entlang der Breitseite (H) runde Einlassungen (14) von mindestens der Tiefe einer Leuchtdiodenlänge vorgesehen. Die Leuchtdioden (13) sind in den Einlassungen (14) vollständig integriert. Der verbleibende Raum zwischen Leuchtdiode (13) und Einlassung ist mit farblosem Klebemittel (15) vollständig ausgefüllt. Die mindestens zwei jede Leuchtdiode (13) herausgeführten Anschlußdrähte (16) sind gemäß Fig.l nach unten abgewinkelt. Die von reflektierender Schicht (20) freigelassener Fläche auf der oberen Bauteilseite (17) ist die Lichtaustrittsfläche (18). Für die Hintergrundsausleuchtung von LCD-Anzeigen ist diese Lichtaustrittsfläche (18) der Anordnung direkt hinter der transflektiven Hintergrundsschicht von LCD-Anzeigen angeordnet. Die Reflexionsfläche (20) auf der Lichtleitkörperunterseite (19) und alle weiteren Bauteilflächen sind mit einer lichtreflektierenden Schicht (20) beispielsweise weißer Farbe oder einer Metallaufdampfung versehen. Für die erforderliche große Lichtausbeute ist dadurch gewährleistet, daß das Licht im lichtleitenden Bauteil vorzüglicherweise an der vorgesehenen Lichtaustrittsfläche (18) austritt.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Leuchtdioden (13) in gegenüberliegenden Stirnflächen
beispielsweise den Breitseiten (11) eingebracht. Damit ist die gleichmäßige Lichtverteilung auf der Reflexionsschicht (20) gewährleistet. Dabei bestimmt die doppelte
maximale Leuchtweite einer Leuchtdiode (13) die maximale Länge der Lichtaustrittsfläche (18). Werden Leuchtdioden
(13) mit einem Leuchtwinkel von weniger als 30 Grad verwendet, ist die Länge der Lichtaustrittsfläche (18)
von bis zu 100 Millimetern gewährleistet. Die jeweilige Breite der Lichtaustrittsfläche (18) wird durch sie
Anzahl beliebig vieler aneinandergereihter Leuchtdioden (13) erreicht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine Ausleuchtfläche von über 5 Quadratzentimetern
je Leuchtdiode erzielt.
Eine Anordnung mit unterschiedlich farbener Leuchtdioden bringt den Vorteil mitsich, daß als herausragende
Wirkung der Beleuchtung die Leuchtfarbe einerseits durch Umschaltung wechselbar oder kontinuierlich gesteuert
veränderbar ist.
Die in der vorsteheneden Bsscnreibung, in der Zeichnung
und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in
beliebiger Kombination untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in Ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.
Claims (17)
1. Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen,
insbesondere für LCD-Anzeigen, bestehend aus einem plattenförmigen Lichtleitkörper vorzugsweise Acrylglas
rechteckförmiger Grundfläche, dadurch gekenntzeichnet, daß für die Aufnahme von mindestens einer Leuchtdiode
(13) in mindestens eine seitliche Stirnfläche (12) nach innenweisende Einlassungen vorhanden sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, daß die Einlassungstiefe (14) mindestens einer Leuchtdiodenlänge
entspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenntzeichnet, daß die Leuchtdioden (13) in den
Einlassungen (14) durch eine geeignete Klebstoffschicht (15) befestigt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenntzeichnet, daß die Klebstoffschicht (15) die
verbleibenden Räume zwischen Leuchtdioden (13) und den jeweiligen Einlassungen (14) im Lichtleitkörper vollständig
ausfüllt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Klebemittel (15) klar durchsichtig ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel (15) vorwiegend aus
Cyanacrylat besteht.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der in den Lichtleitkörper
intergrierten Leuchtdioden (13) klar und transparent sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Leuchtdioden (13)
zylindrisch rund ist und je eine optische Linse aufweist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der eingelassenen
Leuchtdioden (13) 3 oder 5 Millimeter beträgt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (13) eine schmale
keulenförmige Strahlungsweise mit einem Stahlungswinkel von weniger als 30 Grad aufweisen.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche l bis 10 mit Leuchtdioden unterschiedlicher Leuchtfarbe, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leuchtfarben wechselseitig schaltbar oder mischbar sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens je 2 Stück
Anschlußdrähte (16) jeder Leuchtdiode (13) einzeln herausgeführt sind.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Anordnung herausgeführten
Anschlußdrähte (16) nach unten abgewinkelt sind.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die konstruktive Befestigung der
gesamten Anordnung auf einem unterliegenden Trägermaterial, insbesondere einer flexiblen Leiterplatte,
mittels der mit dem Trägermaterial verbundenen Anschlußdrähte (16) durchgeführt ist.
15. Anordnung nach An.spruc-i &lgr;, dadurch gekennzeichnet,
daß außgenoiranen von der Lichtsustrittsflache (18) alle
weiteren Flächen der Anordnung vollständig und daher lückenlos mit einer lichtreflektierende Schicht (20)
versehen sind.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht (20) aus weißer
Farbe besteht.
17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektrierende Schicht (20) aus
einer geeigneten und aufgedampften Metallschicht besteht.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9105201U DE9105201U1 (de) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9105201U DE9105201U1 (de) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9105201U1 true DE9105201U1 (de) | 1991-07-11 |
Family
ID=6866768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9105201U Expired - Lifetime DE9105201U1 (de) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Anordnung zur Ausleuchtung von Hintergrundsflächen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9105201U1 (de) |
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| DE4142175A1 (de) * | 1991-12-20 | 1993-06-24 | Hella Kg Hueck & Co | Anzeigeeinrichtung fuer flugzeuge |
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| DE4342822A1 (de) * | 1992-12-15 | 1994-08-04 | Koito Mfg Co Ltd | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung |
| DE29512835U1 (de) * | 1995-08-09 | 1996-12-05 | GEZ Gesellschaft für elektrische Zugausrüstung mbH, 60388 Frankfurt | Beleuchtungseinrichtung |
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| EP1106915B2 (de) † | 1999-12-09 | 2015-06-24 | Philips N.V. Koninklijke | Anordnung von lichtstrahlenden plattenförmigen Elementen |
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1991
- 1991-04-29 DE DE9105201U patent/DE9105201U1/de not_active Expired - Lifetime
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