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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, die insbesondere
als Hinterleuchtungseinheit für
kleine und große
Flächen,
beispielsweise zur Hinterleuchtung von Reklametafeln oder zur Displayhinterleuchtung,
einsetzbar ist.
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Zur
Hinterleuchtung von Objekten, beispielsweise zur Hinterleuchtung
von Reklametafeln, werden im Allgemeinen Leuchtflächen verwendet.
Bei derartigen Leuchtflächen
sind eine oder mehrere Lichtquellen in einem relativ großen Abstand
hinter dem zu hinterleuchtenden Objekt angeordnet. Um das von einer
Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtdiode im Wesentlichen punktförmig abgestrahlte
Licht auf eine größere Fläche zu verteilen,
ist zwischen dem zu hinterleuchtenden Objekt und der Lichtquelle
eine Streufolie angeordnet. Damit das von der Lichtquelle abgestrahlte
Licht durch die Streufolie auf eine hinreichend große Fläche gestreut werden
kann, wird die Lichtquelle im Allgemeinen in einem Abstand von mehr
als 50 mm vor der Streufolie angeordnet. Das eigentliche zu hinterleuchtende Objekt
ist nochmals beabstandet zu der Streufolie angeordnet.
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Leuchtflächen mit
einem derartigen Aufbau weisen daher eine hohe Bauhöhe auf.
Um die Bauhöhe
zu verringern, lassen sich beispielsweise sehr helle Lichtquellen
einsetzen. Verwendet werden beispielsweise Lichtquellen in CCFL(cold
cathode flurescent lighting)-Technik, sowie Leuchtstofflampen oder
LED-Backlights.
Bei Verwendung solcher Lichtquellen lässt sich zwar die Bauhöhe etwas
verringern, jedoch kommt es oftmals zu einer nicht mehr gleichmäßigen Hinterleuchtung
des Objekts.
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Um
das Entstehen von abgedunkelten Bereichen des hinterleuchteten Objekts
zu vermeiden, müssen
daher eine Vielzahl von Lichtquellen verwendet werden, die in einem
Abstand hinter dem zu hinterleuchtenden Objekt angeordnet werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung
anzugeben, die eine geringe Bauhöhe
aufweist und leicht an ein zu hinterleuchtendes Objekt angepasst
werden kann.
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Die
Aufgabe in Bezug auf die Beleuchtungseinrichtung wird gelöst durch
eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl von Strahlungsreflektoren, die
jeweils von mindestens einer Lichtquelle angestrahlt werden. Die
Strahlungsreflektoren sind dabei derart ausgeformt, dass sie sich
modulartig zu einer strahlungsreflektierenden Leuchtfläche zusammensetzen
lassen.
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Durch
den Aufbau einer Leuchtfläche
aus vielen einzelnen Strahlungsreflektoren, die beispielsweise als
Leuchtkacheln ausgeführt
sind, kann die Leuchtfläche
in Abhängigkeit
von dem zu beleuchtenden Objekt oder in Abhängigkeit von dem zu hinterleuchtenden
Objekt vergrößert oder
verkleinert werden. Die Leuchtfläche
wird aus den Strahlungsreflektoren in Lichtkastentechnik aufgebaut.
Bei der Lichtkastentechnik sind in geringem Abstand vor der Leuchtfläche Anzeigeobjekte,
beispielsweise Buchstaben einer Anzeigetafel, die von der Leuchtfläche hinterleuchtet
werden, angeordnet. Durch den modularen Aufbau der Leuchtfläche ist
eine geringe Anzahl von Lichtquellen, beispielsweise eine geringe
Anzahl von LEDs zur Ausleuchtung einer großen Fläche ausreichend. Dadurch weist
die modular aufgebaute Leuchtfläche
einen geringen Energieverbrauch auf.
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Bei
einer Weiterbildung der Beleuchtungseinrichtung ist die mindestens
eine Lichtquelle in einem jeweiligen Zentrum der Strahlungsreflektoren angeordnet.
Die mindestens eine Lichtquelle ist derart ausgebildet, dass von
der mindestens einen Lichtquelle erzeugtes Licht radial in Richtung
auf den jeweiligen Strahlungsreflektor abgestrahlt wird. Die Strahlungsreflektoren
sind derart geformt, dass an jedem der Strahlungsreflektoren reflektiertes
Licht in einer zur Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle
abgestrahlten Lichts senkrechten Richtung reflektiert wird.
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Durch
die Anordnung der Lichtquelle im Zentrum der Strahlungsreflektoren
lässt sich
eine gleichmäßige Lichtverteilung
realisieren. Dadurch lassen sich Leuchtflächen mit einer homogen ausgeleuchteten
Fläche
aufbauen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung weist jeder der Strahlungsreflektoren
mehrere strahlungsreflektierende Flächen auf.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals der Beleuchtungseinrichtung sind die jeweiligen
strahlungsreflektierenden Flächen
der Strahlungsreflektoren von dem jeweiligen Zentrum der Strahlungsreflektoren
nach außen
gewölbt
angeordnet.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung sind im jeweiligen Zentrum der Strahlungsreflektoren
mehrere Lichtquellen angeordnet, wobei die jeweiligen strahlungsreflektierenden
Flächen
der Strahlungsreflektoren von jeweils einer Lichtquelle angestrahlt
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die jeweiligen strahlungsreflektierenden Flächen der Strahlungsreflektoren
dreieckförmig
ausgebildet.
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Bei
einer Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung ist eine jeweilige Öffnung der Strahlungsreflektoren,
aus der das reflektierte Licht austritt, wabenförmig ausgebildet. In einer
speziellen Form ist eine jeweilige Öffnung der Strahlungsreflektoren,
aus der das reflektierte Licht austritt, sechseckförmig ausgebildet.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
ist eine jeweilige Umfangslinie der strahlungsreflektierenden Flächen der
Strahlungsreflektoren als ein gleichseitiges Dreieck ausgebildet.
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Gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
sind die jeweiligen strahlungsreflektierenden Flächen der Strahlungsreflektoren
in Form eines Kreissegments ausgebildet.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung ist jeder der Strahlungsreflektoren
aus mindestens zwei strahlungsreflektierenden Flächen zusammengesetzt.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals der Beleuchtungseinrichtung sind die Strahlungsreflektoren zur
Ausbildung der Leuchtfläche
in mindestens zwei zueinander versetzten Reihen angeordnet.
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Eine
Weiterbildung der Beleuchtungseinrichtung sieht vor, dass eine jeweilige Öffnung der
Strahlungsreflektoren, aus der das reflektierte Licht austritt,
dreieckförmig
ausgebil det ist. Es ist auch möglich,
dass eine jeweilige Öffnung
der Strahlungsreflektoren, aus der das reflektierte Licht austritt,
rechteckförmig
ausgebildet ist.
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In
einer speziellen Form der Beleuchtungseinrichtung kann jeder der
Strahlungsreflektoren pyramidenförmig
ausgebildet sein.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
ist eine jeweilige Oberfläche
der strahlungsreflektierenden Flächen
der Strahlungsreflektoren strukturiert ausgebildet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung weist die jeweilige Oberfläche der
strahlungsreflektierenden Flächen
der Strahlungsreflektoren eine Rillen-, Stufen- oder Kantenstruktur
auf.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals der Beleuchtungseinrichtung ist die mindestens
eine Lichtquelle als eine Leuchtdiode ausgebildet. In einer bevorzugten
Ausführungsform
weist die Leuchtdiode eine gerichtete Abstrahlung in Richtung auf
den jeweiligen Strahlungsreflektor auf.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Beleuchtungseinrichtung sind die Strahlungsreflektoren durch
Verbindungselemente, insbesondere durch Klammern, zu der strahlungsreflektierenden
Leuchtfläche
zusammengesetzt.
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Vorzugsweise
wird eine Beleuchtungseinrichtung nach einer der genannten Ausführungsformen
zur Hinterleuchtung von Objekten, insbesondere zur Hinterleuchtung
von Anzeigetafeln, Reklametafeln oder zur Hinterleuchtung von Displays
eingesetzt. Da bei beträgt
ein Abstand zwischen einem zu hinterleuchtenden Objekt und der Beleuchtungseinrichtung
unter 50 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 15 mm.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
eines Strahlungsreflektors zur Erzeugung einer Strahlung,
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2 einen
Querschnitt durch eine Ausführungsform
eines Strahlungsreflektors zur Erzeugung einer Strahlung,
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3 eine
Ausführungsform
einer Leuchtfläche
mit einer Vielzahl von Strahlungsreflektoren,
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4 eine
Ausführungsform
eines Strahlungsreflektors zur Erzeugung einer Strahlung,
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5 einen
Querschnitt durch eine Ausführungsform
eines Strahlungsreflektors zur Erzeugung einer Strahlung,
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6 eine
Ausführungsform
einer Leuchtfläche
zur Erzeugung einer Strahlung,
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7 eine
Ausführungsform
einer strahlungsreflektierenden Fläche eines Strahlungsreflektors
zur Erzeugung einer Strahlung,
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8 eine
Leuchtfläche
mit einer Vielzahl von Strahlungsreflektoren zur Erzeugung einer Strahlung,
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9 eine
Ausführungsform
einer Leuchtfläche
zur Erzeugung einer Strahlung.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
eines Strahlungsreflektors 1, der mehrere strahlungsreflektierende
Flächen 11, 12, 13, 14, 15, 16 aufweist.
Im Zentrum des Strahlungsreflektors sind mehrere Lichtquellen L,
beispielsweise Leuchtdioden, angeordnet. Die Lichtquellen sind dabei
derart angeordnet, dass jeder strahlungsreflektierenden Fläche genau
eine Lichtquelle zugeordnet ist. Die strahlungsreflektierenden Flächen sind
dreieckförmig
ausgebildet. Dadurch ergibt sich bei der in 1 gezeigten Anordnung
der dreieckförmigen
strahlungsreflektierenden Flächen
ein Strahlungsreflektor mit einer wabenförmigen Abstrahlöffnung.
Im speziellen Ausführungsbeispiel
der 1 führt
die Anordnung der sechs strahlungsreflektierenden Flächen zur
Ausbildung eines Strahlungsreflektors mit einer sechseckförmigen äußeren Umrandung
der Öffnung.
Dabei sind die strahlungsreflektierenden Flächen als ein gleichseitiges
Dreieck ausgebildet, wobei die strahlungsreflektierenden Flächen vom
Zentrum des Strahlungsreflektors nach außen hin gewölbt sind.
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Zur
besseren Veranschaulichung der Wölbung
der strahlungsreflektierenden Flächen
zeigt 2 einen Querschnitt durch den Strahlungsreflektor 1 entlang
der in 1 strichliert dargestellten Schnittlinie A-A.
Im Zentrum des Strahlungsreflektors ist jeweils an der oberen strahlungsreflektierenden Fläche 11 beziehungsweise
an der unteren strahlungsreflektierenden Fläche 14 eine Lichtquelle
L angeordnet. Die strahlungsreflektierenden Flächen sind nach außen gewölbt, sodass
Licht, das von den Lichtquellen seitlich, radial in Richtung auf
die strahlungsreflektierenden Flächen
des Strahlungsreflektors 1 abgestrahlt wird, eine Umlenkung
an dem Strah lungsreflektor um ungefähr 90° erfährt und auf ein zu hinterleuchtendes
Objekt O gerichtet wird, das vor dem Strahlungsreflektor angeordnet
ist. Das Objekt O kann eine Anzeigetafel, beispielsweise eine Reklametafel
sein. Es kann sich bei dem Objekt O aber auch beispielsweise um
ein Display handeln, das von hinten angestrahlt wird.
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Durch
die gewölbte
Ausbildung des Strahlungsreflektors 1 wird das von den
Lichtquellen L erzeugte Licht gleichmäßig in Richtung auf das zu
hinterleuchtende Objekt O abgestrahlt. Die Anordnung einer Streufolie
oberhalb des Reflektors ist nicht mehr notwendig. Dadurch lässt sich
der erforderliche Abstand zwischen der Lichtquelle L und dem zu
hinterleuchtenden Objekt deutlich reduzieren.
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3 zeigt
eine Flächendarstellung
von einer Ausführungsform
von Strahlungsreflektoren der 1. Durch
die wabenförmige
Ausbildung der Abstrahlöffnung
der Strahlungsreflektoren lässt
sich eine Vielzahl derartiger Strahlungsreflektoren modular zu einer
großen
Leuchtfläche 100 lückenlos
zusammensetzen. Die Leuchtfläche
lässt sich
dabei modulartig aus den einzelnen Strahlungsreflektoren erweitern
oder verkleinern. Auch die Form der Leuchtfläche kann flexibel an die zu
beleuchtenden oder zu hinterleuchtenden Objekte angepasst werden.
Mittels der Strahlungsreflektoren wird Licht, das von einer Lichtquelle
im Zentrum des Reflektors erzeugt wird, gleichmäßig von hinten auf das zu hinterleuchtende
Objekt abgestrahlt. Zur Erzeugung einer homogenen Ausleuchtung lässt sich
somit der erforderliche Abstand zwischen der Lichtquelle im Zentrum
der Strahlungsreflektoren und dem unmittelbar vor dem Reflektor
angeordneten zu hinterleuchtenden Objekt deutlich reduzieren. Die
Bauhöhe
h einer derartigen Beleuchtungseinrichtung beträgt lediglich zwischen 10 mm
und 15 mm.
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Neben
der Verwendung der in den 1 bis 3 gezeigten
wabenförmig
ausgebildeten Strahlungsreflektoren 1 lassen sich weitere
geometrische Formen von Strahlungsreflektoren verwenden. 4 zeigt
einen Strahlungsreflektor 2, der mehrere strahlungsreflektierende
Flächen 21, 22, 23 umfasst.
Die strahlungsreflektierenden Flächen
sind in Form von Kreissegmenten ausgebildet. Dabei kann die äußere Kreislinie
rund oder oval ausgeführt
sein. Durch die Anordnung von mindestens zwei, im Beispiel der 4 von
drei, derart ausgeführten
strahlungsreflektierenden Flächen
lässt sich
ein schuppenförmig
ausgeformter Strahlungsreflektor ausbilden.
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5 zeigt
einen Querschnitt durch die in 4 gezeigte
Ausführungsform
des Strahlungsreflektors 2 entlang der mit A-A strichliert gezeichneten Schnittlinie.
Die strahlungsreflektierenden Flächen wölben sich
dabei von einem Zentrum, des schuppenartig ausgebildeten Reflektors,
in dem die Lichtquelle L angeordnet ist, nach außen. Im Zentrum des Strahlungsreflektors
ist vorzugsweise eine Lichtquelle mit einer in Richtung auf eine
der strahlungsreflektierenden Flächen
des Strahlungsreflektors gerichteten Abstrahlrichtung angeordnet.
Durch die Wölbung des
Reflektors wird das von der Lichtquelle erzeugte Licht an dem Reflektorschirm
umgelenkt und in Richtung auf ein Objekt vor dem Strahlungsreflektor
gerichtet. Aufgrund der geringen Wölbung der strahlungsreflektierenden
Flächen
lässt sich
auch bei der in den 4 und 5 gezeigten
Ausführungsform des
Strahlungsreflektors eine aus einer Vielzahl von derartigen Strahlungsreflektoren 2 gebildete
Leuchtfläche 200 mit
einer geringe Bauhöhe
aufbauen.
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6 zeigt
eine Flächendarstellung
einer Leuchtfläche 200,
die eine Vielzahl der in 4 gezeigten Strahlungsreflektoren 2 umfasst.
Dabei sind die Strahlungsreflektoren, die in jeweils einer Reihe angeordnet
sind, zweireihig hintereinander angeordnet und überlappen sich somit. Dadurch
entsteht eine Leuchtfläche
mit einer schuppenartigen Anordnung von Strahlungsreflektoren.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer strahlungsreflektierenden Fläche 31 eines Strahlungsreflektors 3.
An einem Randbereich der strahlungsreflektierenden Fläche 31 ist
eine Lichtquelle L, vorzugsweise eine Leuchtdiode, mit einer auf
die strahlungsreflektierende Fläche
gerichteten Strahlung angeordnet. Die strahlungsreflektierende Fläche ist
dreieckförmig
ausgebildet, wobei die beiden Seitenflächen S31a und S31b gleich lang
aber kürzer
als die Grundseite S31c ausgeführt
sind.
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Dadurch
weist die strahlungsreflektierende Fläche die Form eines gleichschenkligen
Dreiecks auf. Ähnlich
wie bei den in den 2 und 5 gezeigten
Ausführungsformen
weist auch die strahlungsreflektierende Fläche 1 eine Wölbung in
Richtung auf die Grundseite S31c auf. Dadurch wird Licht, das von
der Lichtquelle L in Richtung auf die strahlungsreflektierende Fläche abgestrahlt
wird, um 90° umgelenkt
und in Richtung auf ein vor der strahlungsreflektierenden Fläche angeordnetes
Objekt abgestrahlt. Durch Anordnung von drei derartigen strahlungsreflektierenden
Flächen,
die jeweils von einer Lichtquelle L angestrahlt werden, lässt sich
ein pyramidenförmiger
Strahlungsreflektor 3 aufbauen.
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8 zeigt
eine Flächendarstellung
einer Leuchtfläche 300,
die aus einer Vielzahl von pyramidenförmig ausgebildeten Strahlungsreflektoren 3 geformt
ist. Die Seitenflächen 31, 32 und 33 jedes
der Strahlungsreflektoren 3 weisen die in 7 dargestellte
Ausführungsform
auf.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Leuchtfläche 400.
Die Leuchtfläche
umfasst mehrere pyramidenförmig
ausgebildete Strahlungsreflektoren 4, die jeweils aus vier
strahlungsreflektierenden Flächen 41, 42, 43 und 44 gebildet
sind. Dabei sind die strahlungsreflektierenden Flächen ähnlich wie
in 2 dargestellt, nach außen gewölbt, sodass Licht, das von
den Lichtquellen L im Zentrum jedes der Strahlungsreflektoren abgestrahlt
wird, eine Umlenkung um 90° erfährt und
in Richtung auf ein zu hinterleuchtendes Objekt, das vor der Leuchtfläche 400 angeordnet
ist, abgestrahlt wird.
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Bei
den in den 3, 6, 8 und 9 dargestellten
Ausführungsformen
einer Leuchtfläche
werden eine Vielzahl von Strahlungsreflektoren, die aus unterschiedlich
ausgebildeten strahlungsreflektierenden Flächen zusammengesetzt sind,
modulartig zu den in den Figuren dargestellten Leuchtflächen zusammengesetzt.
Durch den modularen Aufbau der Leuchtfläche in Lichtkastentechnik kann
die Leuchtfläche
beliebig vergrößert beziehungsweise
verkleinert werden. Die Strahlungsreflektoren können beispielsweise zu einer
großen Leuchtfläche verklebt
werden. Eine weitere Montagemöglichkeit
besteht darin, die Strahlungsreflektoren durch Klammern, die seitlich
oder rückseitig
angebracht sind, zu verbinden. Besonders vorteilhaft ist, wenn die
Strahlungsreflektoren beziehungsweise die Leuchtkacheln standardisierte
Formen, wie beispielsweise die in den angegebenen Ausführungsformen
gezeigte Sechseck-Wabenform,
Schuppenform oder Dreieckform aufweisen.
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Zur
Erzeugung des von der Leuchtfläche
abgestrahlten Lichts werden die strahlungsreflektierenden Flächen von
ihrem jeweiligen Zentrum nach außen gewölbt. Die Wölbung der Strahlungsreflektoren lässt sich
dabei derart ausbilden, dass die in den 3, 5, 8 und 9 dargestellten
Ausführungsformen
der Leuchtflächen
eine Bauhöhe
weit unter 50 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 10 mm und 15
mm, aufweisen. Im Unterschied zu einer Leuchtfläche, bei der Lichtquellen hinter
einer Streufolie angeordnet sind, wird somit die Bauhöhe bei einer
Leuchtfläche
die aus Strahlungsreflektoren gebildet ist, um etwa einen Faktor
fünf reduziert.
Des Weiteren erfolgt durch die Verwendung der Strahlungsreflektoren
und den modularen Aufbau mit Lichtkastentechnik mit Waben- und schuppenförmig ausgebildeten
Leuchtkacheln, bei denen eine Lichtquelle im Zentrum angeordnet
ist, eine gleichmäßige Hinterleuchtung
eines Objekts beziehungsweise eine homogene Ausleuchtung eines anzustrahlenden
Objekts.
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Des
Weiteren müssen
im Gegensatz zu einer Anordnung einer Leuchtfläche, bei der eine Vielzahl
von Lichtquellen in einem Abstand hinter einer Streufolie angeordnet
sind, bei dem modularen Aufbau der Leuchtfläche zu einer homogenen Ausleuchtung
deutlich weniger Lichtquellen verwendet werden. Dadurch ist der
Energieverbrauch einer derartigen Leuchtfläche reduziert. Da Lichtquellen
jeweils im Zentrum eines Strahlungsreflektors angeordnet sind, erfolgt
eine gleichmäßige Lichtverteilung,
sodass eine Fläche
homogen ausgeleuchtet wird.
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Als
Lichtquellen im Zentrum der Strahlungsreflektoren lassen sich beliebige
Lichtquellen einsetzen, die das von ihnen erzeugte Licht gerichtet
abstrahlen. Die Lichtquellen weisen dazu beispielsweise eine Optik
auf, um eine Strahlung in Richtung auf die reflektierenden Flächen der
Strahlungsre flektoren zu erzeugen. Vorzugsweise werden dabei Leuchtdioden
mit einer solchen Optik eingesetzt. Beispielsweise lassen sich RGB
Power Side LEDs verwenden.
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Als
Materialien für
die strahlungsreflektierenden Flächen
der Strahlungsreflektoren werden diffus reflektierende oder gerichtet
reflektierende Schichten mit einer verspiegelten Oberfläche eingesetzt.
Dabei besteht die Möglichkeit
die Oberfläche
der strahlungsreflektierenden Flächen
möglichst
glatt und eben auszuformen, um eine gleichmäßig homogene Abstrahlung zu
erzeugen. Zusätzlich
besteht allerdings auch die Möglichkeit,
die strahlungsreflektierenden Flächen
strukturiert auszuführen.
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In 7 sind
beispielsweise bei der strahlungsreflektierenden Fläche 31 mehrere
Rillen M gezeigt, an denen das von der Lichtquelle L abgestrahlte
Licht gebrochen wird. Derartige Strukturen lassen sich auch in Form
von Stufen oder Kanten realisieren. Bei der Verwendung von strukturierten
Oberflächen
der strahlungsreflektierenden Flächen
lässt sich
die ansonsten homogen erzeugte Strahlung derart verändern, dass
die von dem Strahlungsreflektor reflektierte Strahlung inhomogen
abgestrahlt wird. Dadurch lassen sich beispielsweise Strahlungsmuster
erzeugen.
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Die
modular aus einer Vielzahl von strahlungsreflektierenden Flächen beziehungsweise Leuchtkacheln
aufgebauten Leuchtflächen
lassen sich vorzugsweise zur Hinterleuchtung von Objekten, beispielsweise
zur Hinterleuchtung von Reklametafeln oder auch zur Displayhinterleuchtung
einsetzen. Es ist auch möglich,
derartige Leuchtflächen
zu Allgemeinbeleuchtungszwecken zu verwenden.