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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flächige Beleuchtungseinrichtung zum Ausstrahlen von Licht von einer Lichtquelle zur Beleuchtung eines flächigen Objektes und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Stand der Technik
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Es sind flächige Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die als eine Hintergrundbeleuchtung für ein LCD (Liquid Crystal Display)-Gerät eines Mobiltelefons usw. verwendet werden können und eine Oberfläche des LCD-Gerätes erhellen. In der flächigen Beleuchtungseinrichtung wird in einem Hintergrundbereich der Lichtquelle ein weißer Kunststoffrahmen verwendet, da weiß ein großes Reflexionsvermögen hat.
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JP 2004-71425 A ,
JP 2005-302485 A ,
JP 11-52140 A und
JP 2004-118125 A sind Stand der Technik der vorliegenden Erfindung.
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Die
JP 2008-129240 A offenbart eine LCD-Vorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Rahmen, der einen reflektierenden Teil und einen absorbierenden Teil aufweist. Der reflektierende Teil und der absorbieren Teil weisen jeweils einen Stufenbereich auf, wobei ein Ende einer Reflexionsfolie in dem Stufenbereich an dem reflektierenden Teil angeordnet ist. Die
US 2011/0255023 A1 beschreibt eine Bildschirm-Vorrichtung mit einer Lichtleiterplatte, die in einem Rahmen mit angeschrägten Rändern angeordnet ist. Über der Lichtleiterplatte befindet sich ein Deckglas, auf welchem im Randbereich eine lichtundurchlässige Schicht aufgebracht ist.
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In der
JP 2010-223999 A wird eine LCD-Vorrichtung beschrieben, die ein LCD-Substrat und eine Beleuchtungseinrichtung in einem Rahmen aufweist, wobei in einem Randbereich zwischen einer Rückseite des LCD-Substrats und dem Rahmen ein doppelseitiges, Licht-absorbierendes Klebeband angebracht ist.
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Die
JP 2009-026713 A offenbart ebenfalls eine LCD-Vorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung, die sich in einem Rahmen befindet. Die Beleuchtungseinrichtung ist mit dem Rahmen mittels doppelseitigem, Lichtabsorbierendem Klebeband verbunden, das in Randbereichen auf der Oberseite und Unterseite der Beleuchtungseinrichung angeordnet ist.
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Beim Stand der Technik kann bei Verwendung eines weißen Kunststoffrahmens eine geringe Lichtmenge den weißen Kunststoffrahmen durchdringen und an einem äußeren Umfang des Rahmens aus dem Rahmen austreten. Neuere Mobiltelefone verfügen über viele Funktionen, wie zum Beispiel eine Kamerafunktion und ähnliches, wobei die kleine Lichtmenge, die durch den weißen Rahmen hindurch nach außen austritt, einen nachteiligen Einfluss auf die Sensoren einer solchen Funktion haben kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung gibt eine flächige Beleuchtungseinrichtung an, die eine bevorzugte optische Eigenschaft aufweist, bei der Lichtaustritt unterdrückt wird, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Figurenliste
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Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
- 1A eine Vorderansicht einer flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist,
- 1B eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A - A in 1A ist,
- 2A eine Querschnittsansicht eines Rahmens entlang einer Linie A - A in 1A ist, der einen äußeren umlaufenden Teil der flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet,
- 2B eine perspektivische Ansicht des in 2A dargestellten Rahmens ist,
- 3A bis 3E Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Ausformung des Rahmens gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind,
- 4A eine Vorderansicht einer flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist,
- 4B ein Querschnitt entlang einer Linie B - B in 4A ist,
- 4C ein Querschnitt entlang einer Linie C - C in 4A ist und
- 5 eine Querschnittszeichnung eines Satzes von Formen für den Rahmen gemäß einer Abwandlung der ersten Ausgestaltung ist.
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In den Zeichnungen werden gleiche oder entsprechende Elemente oder Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausgestaltung
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1A ist eine Vorderansicht einer flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und 1B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A - A in 1A.
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Die flächige Beleuchtungseinrichtung S gemäß der ersten Ausgestaltung wird zur Beleuchtung von beispielsweise einem LCD-Panel, von einer Rückseite des LCD-Panels aus als Anzeige in einem Mobiltelefon, usw. verwendet, d.h. als Hintergrundbeleuchtung.
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Der Aufbau der flächigen Beleuchtungseinrichtung S wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
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Die flächige Beleuchtungseinrichtung S hat in der Vorderansicht, wie in 1A dargestellt ist, eine rechtwinklige Form und hat die Anordnung einer Seitenlicht-Hintergrundbeleuchtung, in der eine Vielzahl von LEDs (Light Emitting Diodes, Leuchtdioden) 1 als Lichtquelle so angeordnet sind, dass sie einer Seitenfläche 2a der Lichtleitplatte 2 gegenüber liegen. Die LEDs 1 sind an einer Seite (Seitenfläche) der Lichtleitplatte 2 angeordnet.
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Eine Lichtleitplatte 2, die aus einer dünnen (im Wesentlichen ebenen) rechtwinkligen Platte besteht, ist so angeordnet, dass sie an einem Ende den LEDs 1 gegenüber liegt. Die Lichtleitplatte 2 verbreitet das von den LEDs 1 ausgestrahlte Licht entlang einer davon verlängerten Ebene und lenkt es zu einer Vorderseite von ihr (Frontseite in 1A, eine Seite des LCD-Panels 6, angeordnet an einer oberen Seite in 1B) über eine lichtausstrahlende Oberfläche s3 der Lichtleitplatte 2. Die Lichtleitplatte 2 ist, wie in den Abbildungen 1A und 1B gezeigt, von einem Rahmen 7 mit rechtwinkliger Rahmenform umgeben.
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Hinter der Lichtleitplatte 2 ist eine Reflexionsfolie 3 angeordnet, die größer ist als die Lichtleitplatte 2, d.h. sie hat solch eine Größe, dass Enden der Reflexionsfolie 3 innerhalb einer inneren Fläche des Rahmens 7 untergebracht (angeordnet) sind (siehe 1B). Die Reflexionsfolie 3 reflektiert gestreutes Licht, das von einer Rückseite der Lichtleitplatte 2 austritt, weil der Einfallswinkel des Lichts innerhalb der Lichtleitplatte 2 zur Rückseite der Lichtleitplatte 2 hin außerhalb der Bedingungen für eine Totalreflexion ist, um das Licht aus der Lichtleitplatte 2 in Richtung der Vorderseite der Lichtleitplatte 2 (eine Seite des LCD-Paneels 6 in 1B) zu führen.
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Vor der Lichtleitplatte 2 (obere Fläche in 1A, die Seite des LCD-Panels 6 in 1B) ist eine Streufolie 4 in rechtwinkliger Form zur Streuung des Lichts von der Lichtleitplatte 2 auf der Lichtleitplatte 2 angeordnet, damit die Leuchtdichte über eine Oberfläche hinweg gleichmäßiger wird und ein Paar Prismenfolien 5 in rechtwinkliger Form zur Vergrößerung der Leuchtdichte durch Sammeln aus der Richtung der Vorderseite sind auf der Streufolie 4 angeordnet, auf einer Seite einer ausstrahlenden Oberfläche s1 (einer oberen Oberfläche der oberen Prismenfolie 5) der flächigen Beleuchtungseinrichtung S. Die ausstrahlende Fläche s1 ist im Wesentlichen eben, kann aber eine ebene raue Oberfläche haben.
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Vor der Prismenfolie 5 ist das LCD-Panel 6 angeordnet, das ein farbiges Lichtbild des Lichts generiert, das von der Lichtleitplatte 2 so gelenkt wird, dass das Licht, das eine Flüssigkristallschicht durchdringt, gesteuert wird in Abhängigkeit von Spannungen, die einem Bild entsprechen und die an Elektroden des LCD-Panels 6 angelegt werden.
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Der aus Kunststoff gefertigte Rahmen 7 wird so angebracht, dass er folgendes einschließt (umgibt): einen äußeren Umfang der LEDs 1, die Lichtleitplatte 2, die Reflexionsfolie 3, die Streufolie 4, ein Prismenfolien-Paar 5 und das LCD-Panel 6 und bildet dadurch einen äußeren umlaufenden Teil der flächigen Beleuchtungseinrichtung S. Der Rahmen 7 dient in der flächigen Beleuchtungseinrichtung S als optisches Bauteil und als Stützelement (Starres Element).
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Zwischen dem Rahmen 7 und dem LCD-Panel 6 ist eine Lichtabschirmungsfolie 8 angeordnet, die verhindert, dass das von den LEDs 1 ausgestrahlte Licht nach außen dringt.
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2A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A - A in 1A, die den Rahmen darstellt, der einen äußeren umlaufenden Teil der flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet. 2B ist eine perspektivische Ansicht des in 2B abgebildeten Rahmens.
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Der Rahmen 7 wird durch Zweifarben-Spritzguß hergestellt, bei dem eine innere umlaufende Seite des Rahmens 7 ein weißes Kunststoffteil 7a ist, das aus weißem Kunststoff hergestellt ist und eine äußere umlaufende Seite des Rahmen 7 ein schwarzes Kunststoffteil 7b ist, das aus schwarzem Kunststoff hergestellt ist.
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Insbesondere ist der Rahmen 7 so ausgebildet, dass sich das weiße Kunststoffteil 7a als reflektierendes Teil zur Reflektion des von den LEDs 1 ausgehenden Lichts auf der inneren umlaufenden Seite (einer äußeren umlaufenden Seiten-Oberfläche der Lichtleitplatte 2 zugewandt) befindet und das schwarze Kunststoffteil 7b als lichtabsorbierendes Teil des von den LEDs 1 ausgehenden Lichts sich auf der äußeren umlaufenden Seite befindet.
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Das weiße Kunststoffteil 7a des Rahmens 7 als reflektierendes Teil, das im Rahmen 7 weiß ist, reflektiert das von den LEDs 1 nach außen gehende Licht nach innen. Andererseits absorbiert das schwarze Kunststoffteil 7b als das lichtabsorbierende Teil, das schwarz ist im Rahmen 7, das aus dem weißen Kunststoffteil 7a entweichende Licht und verringert (unterbindet) dadurch Lichtaustritt vom Rahmen 7 nach außen.
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Beim Formen des Rahmens 7 gibt es zwei beachtenswerte Punkte.
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Zuerst wird zur Ausformung des zweifarbigen Kunststoffrahmens 7 einer der beiden farbigen Kunststoffteile (zum Beispiel ein weißes Kunststoffteil) mit einer ersten Form abgeformt und danach das geformte Teil in eine zweite Form eingelegt. Als nächstes wird das andere Kunststoffmaterial (zum Beispiel ein schwarzes Kunststoffmaterial) in einen Hohlraum der zweiten Form eingespritzt. Demgemäß wird der zweifarbige Rahmen 7 so geformt, dass zwei verschiedenfarbige Teile (schwarze und weiße Teile in der ersten Ausgestaltung) kombiniert werden.
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Wenn jedoch das erste geformte Teil des Rahmens 7 in die zweite Form eingelegt wird und die Position des eingelegten ersten Formteils nicht fest in der zweiten Form fixiert ist, dann ist es nicht möglich, den anderen Kunststoff einzuspritzen. Zweitens kann, wenn ein Verhältnis der Breiten, die sowohl das weiße Kunststoffmaterial wie auch das schwarze Kunststoffmaterial im Kunststoff-Rahmen 7 einnehmen, nicht angepasst ist, der geformte Kunststoffrahmen 7 auf Grund von Spannungen verbogen werden, die während des Erhärtens entstehen, weil unter eine Glasübergangstemperatur oder einen Schmelzpunkt abgekühlt wird. In der flächigen Beleuchtungseinrichtung S wird zur Vermeidung einer Verschlechterung einer optischen Eigenschaft der schwarze Kunststoff zur bestmöglichen Verhinderung von Lichtaustritt in einem größtmöglichen Bereich angebracht, wobei eine Oberfläche und ein Volumen (Dicke) des weißen Kunststoffs zur Reflexion sichergestellt werden kann. Zusätzlich ist es notwendig, die Verbindung zwischen den beiden Kunststoffmaterialien durch Vergrößern eines Nahtbereichs der weißen und schwarzen Kunststoffmaterialien zu verstärken.
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Zur Bewältigung des ersten und zweiten beachtenswerten Punktes ist der Rahmen 7 für die flächige Beleuchtungseinrichtung S wie folgt aufgebaut:
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Wie in 2A gezeigt, sind im Rahmen 7 die Verbindungsflächen 7a1 und 7b1, die die Verbindungsflächen bilden (eben in dieser Ausgestaltung) und die eine Grenze zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b darstellen, d.h. eine gemeinsame Grenzfläche 7p, geneigt in Bezug zu einer Richtung, die senkrecht zur ausstrahlenden Oberfläche s1 steht, so dass ein Punkt auf den Verbindungsflächen 7al und 7bl (der gemeinsamen Grenzfläche 7p) bei Annäherung an eine Ebene, die die ausstrahlende Oberfläche s1 beinhaltet, zu einem Außenumfang des Rahmens 7 wandert.
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In anderen Worten sind die Verbindungsfläche 7al des weißen Kunststoffteils 7a und die Verbindungsfläche 7b1 des schwarzen Kunststoffteils 7b in einer Richtung senkrecht (Richtung nach oben und nach unten in 1B) zur ausstrahlenden Oberfläche s1 so geneigt, dass sich Orte der Verbindungsflächen 7a1 und 7b1 an einer Oberseite des Rahmens 7 auf einer Seite der ausstrahlenden Oberfläche s1 weiter außen befinden als Orte der Verbindungsfläche 7a1 und 7b1 unten am Rahmen 7 (auf einer Seite der reflektierenden Oberfläche s2).
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Wie in 1B gezeigt, ist eine erste Stufe 7b2 in solch einer Form ausgebildet, dass sie ein Ende der rechtwinkligen Reflexionsfolie 3 aufnimmt und erstreckt sich von einer unteren Fläche 7a0 des weißen Kunststoffteils 7a zu einer unteren Fläche 7b0 des schwarzen Kunststoffteils 7b und bildet dadurch zusammen mit der unteren Fläche der Lichtleitplatte 2 den Boden einer Vertiefung, in der die Reflexionsfolie 3 untergebracht ist.
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Andererseits zeigt eine untere innere Seitenwand 7a2 (siehe 2B) im weißen Kunststoffteil 7a in Richtung der Lichtleitplatte 2 und hat eine zweite Stufe 7a3, an der die Enden eines Paares Prismenfolien 5 angeordnet sind. Des Weiteren ist auf dem weißen Kunststoffteil 7a die Lichtabschirmungsfolie 8 (siehe 1B) angeordnet und eine dritte Stufe 7b4 ist im schwarzen Kunststoffteil 7b ausgebildet zur Unterbringung (Anordnung) eines Endes der Lichtabschirmungsfolie auf dem schwarzen Kunststoffteil 7b. Ein äußerer oberer Teil des schwarzen Kunststoffteils 7b ist angeschrägt und hat die angeschrägte Oberfläche 7b5.
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Wie oben beschrieben sind die Verbindungsfläche 7a1 des weißen Kunststoffteils 7a und die Verbindungsfläche 7b1 des schwarzen Kunststoffteils 7b gegenüber der Senkrechten zur ausstrahlenden Oberfläche s1 zu einer äußeren umlaufenden Seite hin geneigt. Die Neigung der Verbindungsflächen 7a1 und 7b1 hat folgende vorteilhafte Auswirkungen: Die Verbindungsflächen 7al und 7b1 sind mit einer Neigung in Richtung der äußeren umlaufenden Seite geneigt, wodurch der Verbindungsbereich zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b größer wird, als in einem Fall ohne Neigung. Demgemäß kann die Bindungskraft zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b gewährleistet werden, da sich dadurch die Verbindungsfläche vergrößert, auch wenn die Dicke des Rahmens 7 dünner gemacht wird (senkrechte Dicke o1 in 2A), in Einklang mit der Forderung nach Reduzierung der Dicke in der flächigen Beleuchtungseinrichtung S.
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Des Weiteren führt es zu einem guten Entformen der Form (Formnest) (Leichtigkeit bei der Öffnung einer Form) direkt nach dem Spritzguss der jeweiligen Teile des Rahmens 7 (das erste Formteil aus dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b). Das liegt daran, dass die Verbindungsflächen 7a1 und 7b1 so geneigt sind, dass sie sich einer Senkrechten zur Ablösungsrichtung nähern, mit dem Ergebnis, dass eine Kraft zur Trennung der Verbindungsflächen 7a1 und 7b1 von der Form effektiver zwischen Formteil und Form (Formnest) ausgeübt werden kann.
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Das führt zu einem effektiven Entformen der Form. Dadurch wird eine Deformation des Rahmens verhindert, die beim Entformungsprozess auftreten könnte. Demgemäß lässt sich der Rahmen 7 mit präzisen Abmessungen herstellen.
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Ferner sind, wie in 1B dargestellt ist, die Verbindungsfläche 7a1 des weißen Kunststoffteils 7a und die Verbindungsfläche 7b1 des schwarzen Kunststoffteils 7b so in eine Richtung geneigt, dass sich Orte der Verbindungsflächen 7a1 und 7b1 an einer oberen Oberfläche des Rahmens 7, auf einer Seite der ausstrahlenden Oberfläche s1, weiter außen befinden als Orte der Verbindungsfläche 7a1 und 7b1 unten am Rahmen 7 (auf einer Seite der reflektierenden Oberfläche s2).
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Die Neigung der Verbindungsflächen 7a, 7b in die oben beschriebene Richtung bietet drei weitere Vorteile, wie folgt:
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Erstens lässt sich, wie in 1B gezeigt, ein Bereich, an dem die Reflexionsfolie 3, angeordnet auf einer rückwärtigen Fläche der Lichtleitplatte 2, dem schwarzen Kunststoffteil 7b gegenüberliegt, vergrößern. Diese Anordnung sorgt dafür, dass das schwarze Kunststoffteil 7b, das der Reflexionsfolie 3 gegenüber liegt, das einfallende Licht absorbiert, das in eine Grenzfläche des schwarzen Kunststoffteils 7b und der Reflexionsfolie 3 eindringt (üblicherweise ist ein doppelseitiges Klebeband dazwischen) und sich durch die Grenzfläche in einem Bereich fortpflanzt, der der Reflexionsfolie 3 gegenüberliegt.
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Dadurch kann eine Lichtmenge, die sich durch die Grenzfläche zwischen dem schwarzen Kunststoffteil 7b und der Lichtleitplatte 2 fortpflanzt und letztendlich nach außen austritt, verringert werden. Diesbezüglich kann die Verwendung eines doppelseitigen Klebebands (Befestigungsteil) mit lichtabsorbierenden Eigenschaften zur Befestigung der Reflexionsfolie 3 die Lichtmenge, die nach außen dringt, verringern, indem das Licht, das sich durch die Grenzfläche fortpflanzt, durch das doppelseitige Klebeband absorbiert wird. Zweitens ist an der rückseitigen Fläche des Rahmens 7 eine innere Seitenwand der ersten Stufe 7b2 zur Unterbringung eines Endes der Reflexionsfolie 3 ausgeformt, die sich von der unteren Fläche 7a0 des weißen Kunststoffteil 7a zur unteren Fläche 7b0 des schwarzen Kunststoffteils 7b erstreckt. Dies bietet eine genügend breite Fläche der unteren Oberflächen 7a0 und 7b0 zur Anbringung der Reflexionsfolie 3, wobei der Endbereich der Reflexionsfolie 3 den unteren Oberflächen 7a0 und 7b0 gegenüberliegt.
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Ferner ist eine senkrechte Seitenwand 7b3 des ersten Stufenbereichs 7b2 (siehe 2A) als Teil des schwarzen Kunststoffteils 7b ausgeformt, so dass das Licht, das nicht an der Grenzfläche zwischen der Reflexionsfolie 3 und dem Rahmen 7 absorbiert wurde, von der schwarzen senkrechten Seitenwand 7b3 der ersten Stufe 7b2 absorbiert wird. Diese Absorption führt zu einer weiteren Verringerung des nach außen dringenden Lichts.
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Wenn sichergestellt ist, dass der Bereich des schwarzen Kunststoffteils 7b, der der Reflexionsfolie 3 gegenüberliegt, breit genug ist, können die Verbindungsflächen 7al, 7b1 auch ohne Neigung ausgebildet sein, da der Bereich des schwarzen Kunststoffs 7b groß genug ist. In anderen Worten, falls das schwarze Kunststoffteil 7b mit einem ausreichend großen Bereich versehen ist, der der Reflexionsfolie 3 gegenüberliegt, ist es gestattet, die Verbindungsflächen 7a1, 7b1 nicht zu neigen.
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Drittens ist es möglich, einen Bereich zur Ausbildung der zweiten Stufe 7a3 auf dem weißen Kunststoffteil 7a zur Anordnung der optischen Folien, wie zum Beispiel der Streufolie 4 und einem Paar Prismenfolien 5 auf einer Seite der ausstrahlenden Oberfläche s1 des weißen Kunststoffteils 7a, in einer schmalen Rahmenform zu halten. Dadurch wird das Licht, das an einem Ende der optischen Folien, wie zum Beispiel der Streufolie 4 oder dem Paar Prismenfolien 5 austritt, zurückreflektiert auf eine Seite im effektiven Bereich der Hintergrundbeleuchtung (eine Seite der ausstrahlenden Oberfläche sl, die der Lichtleitplatte 2 gegenüber liegt), dabei wird das ausgetretene Licht durch die senkrechte Seitenwand 7a4 des weißen Kunststoffteils 7a reflektiert.
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<Formverfahren für den Rahmen 7>
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Die Abbildungen 3A bis 3E illustrieren Verfahrensschritte in einem Verfahren zum Formen des Rahmens 7 gemäß der ersten Ausgestaltung.
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Das Verfahren des Formens (Herstellung) für den Rahmen 7 mit zwei Farben ist wie folgt:
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Das Formen des zweifarbigen Rahmens 7 beinhaltet fünf Verfahrensschritte A bis E wie folgt:
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Verfahrensschritt A
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Ein bewegliches primäres Formnest 1C, das eine Form mit einer Aushöhlung ist, wird nach vorne bewegt (wie durch Pfeil α1 in 3A dargestellt) und gegen einen festen Kern Co gebracht, der eine vorstehende Form ist. Danach wird ein geschmolzener weißer Kunststoff mit einer Einspritzdüse (nicht abgebildet) durch eine Angussöffnung 1Ca für das Formnest 1C in einen Hohlraum k1 zwischen dem Kern Co und dem primären Formnest 1C eingespritzt und dadurch das weiße Kunststoffteil 7a im Spritzgussverfahren hergestellt.
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Verfahrensschritt B
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Das primäre Formnest 1C wird nach hinten bewegt (wie durch Pfeil a2 in 3B dargestellt) und die Form, bestehend aus dem festen Kern Co und dem primären Formnest 1C, dadurch geöffnet. In diesem Fall haftet das weiße Kunststoffteil 7a an dem festen Kern Co fest und ist geformt. Der weiße Kunststoff in der Angussöffnung 1Ca befindet sich nach dem Aushärten als ein Überstand von weißem Kunststoff, einem sogenannten Angussgrat gl, an dem weißen Kunststoffteil 7a und zwar an der Stelle, die der Angussöffnung 1Ca des primären Formnestes 1C entspricht.
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Verfahrensschritt C
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Eine Platte, auf der der Kern Co befestigt ist, wird um 180 Grad um eine Achse C gedreht (in Rotationsrichtung a3), wodurch das weiße Kunststoffteil 7a, das am festen Kern Co anhaftet, zu einer Position gebracht wird, der ein zweites Formnest 2C, das sich bewegen lässt und das als zweite Hohlform dient, gegenüber liegt. Insbesondere wird das weiße Kunststoffteil 7a, das an der Seite der Lichtleitplatte 2 angeordnet wird, als erstes gegossen. In so einem Zustand, wo das weiße Kunststoff-Formteil an der inneren Form (Kern Co: eine dem weißen Kunststoff und dem schwarzen Kunststoff gemeinsame Form) anhaftet, wird das weiße Kunststoff-Formteil zum sekundären Formnest 2C bewegt und dort das schwarze Kunststoffteil 7 geformt. Hierbei ist zu bemerken, dass das weiße Kunststoffteil 7a stabil in der Form (Kern Co) positioniert ist, da das weiße Kunststoffteil 7a an der gemeinsamen Form (Kern Co) anhaftet.
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Verfahrensschritt D
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Das bewegliche zweite Formnest 2C wird nach vorne bewegt (wie durch Pfeil a4 in 3D dargestellt) und gegen die feste hervorstehende Form, d.h. den festen Kern Co, gebracht. Der schwarze Kunststoff wird mit einer Einspritzdüse (nicht abgebildet) durch eine Angussöffnung 2Ca für das zweite Formnest 2C eingespritzt, wodurch ein Hohlraum k2 zwischen dem Kern Co (weißes Kunststoffteil 7a) und dem sekundären Formnest 2C, mit dem geschmolzenen schwarzen Kunststoff gefüllt wird und dadurch das schwarze Kunststoffteil 7b im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
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Verfahrensschritt E
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Das bewegliche zweite Formnest 2C wird nach hinten bewegt (wie durch einen Pfeil a5 in 3E dargestellt), um die beiden Formen zu öffnen. Danach wird ein Auswerferstift (nicht abgebildet) bewegt, der das Formteil (den geformten Rahmen 7) vom Kern Co trennt, um den gegossenen Rahmen 7 von dem Kern Co abzunehmen. Der schwarze Kunststoff in der Angussöffnung 2Ca befindet sich nach dem Aushärten als ein Überstand von schwarzem Kunststoff, einem sogenannten Angussgrat g2, an dem schwarzen Kunststoffteil 7b und zwar an der Stelle, die der Angussöffnung 1Ca des sekundären Formnestes 2C entspricht.
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Der Angussgrat g2 an dem schwarzen Kunststoffteil 7b wird bei Bedarf entfernt.
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Wie oben beschrieben, ist das Formen des Rahmens 7 damit abgeschlossen.
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In den oben beschriebenen Verfahrensschritten ist die Angussöffnung 1Ca als ein Beispiel im primären Formnest 1C (eine Seite der reflektierenden Oberfläche s2) ausgebildet und die Angussöffnung 2Ca ist im sekundären Formnest 2C (eine Seite der reflektierenden Oberfläche s2) ausgebildet. Die Angussöffnungen 1Ca und 2Ca können jedoch auch im Kern Co ausgebildet sein. 5 zeigt eine solche Änderung in einer Querschnittsansicht eines Formen-Sets für den Rahmen. In anderen Worten, die Angussöffnungen 1Ca, 2Ca können jeweils im primären Formnest 1C und im sekundären Formnest 2C ausgebildet sein, oder wie in 5 dargestellt, im festen Kern Co.
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Als nächstes werden zwei Merkmale des Verfahrens zur Herstellung des Rahmens 7 beschrieben.
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Zuerst wird das weiße Kunststoffteil 7a an einer inneren umlaufenden Seite im Voraus geformt. Danach wird das schwarze Kunststoffteil 7b an einer äußeren umlaufenden Seite geformt.
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Durch das Anhaften des weißen Kunststoffteils 7a auf dem Kern Co durch Schrumpfen direkt nach dem Formen wird verhindert, dass sich die Position des weißen Kunststoffteils 7a von einer mittigen Position des Kerns Co wegbewegen kann, obwohl der Kern um 180 Grad (wie durch den Pfeil a3 gezeigt) im Verfahrensschritt C gedreht wird. Daraus ergibt sich, dass das Formen des Rahmens 7 mit großer Präzision der Abmessungen erfolgen kann. Zweitens kann der Angussgrat g1, der zwangsläufig auf dem weißen Kunststoffteil 7a entstanden ist, dadurch entfernt (zerquetscht) werden, dass das zweite Formnest 2C gegen den Kern Co gepresst wird, während das zweite Formnest 2C in dem darauf folgenden Verfahrensschritt D (Formen des schwarzen Kunststoffteils 7b) zum Kern Co hin geschlossen wird.
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Da das weiße Kunststoffteil 7a, wie in 1B gezeigt, so angeordnet ist, dass es einer Seitenfläche der Lichtleitplatte 2 direkt gegenüberliegt und dadurch einfallendes Licht an seiner Oberfläche reflektiert, hat der Angussgrat gl (im Verfahrensschritt B in 3B) einen größeren Einfluss auf die Ausleuchtungseigenschaften als das schwarze Kunststoffteil 7b. Demgemäß kann der zuerst gebildete Angussgrat g1 auf dem weißen Kunststoffteil 7a in dem darauf folgenden Verfahrensschritt entfernt (zerquetscht) werden, wodurch ein äußerst effektiver Verfahrensschritt zur Verbesserung der Qualität der flächigen Beleuchtungseinrichtung S bereitgestellt wird.
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Die Angussöffnung 1Ca zum Formen des weißen Kunststoffteils 7a (siehe Verfahrensschritt A in 3A) ist an einer Position angeordnet, die einer ebenen Oberfläche des weißen Kunststoffs (einer ebenen Oberfläche auf einer rückseitigen Fläche auf der reflektierenden Oberfläche s2 in dem in 1B gezeigten Beispiel) entspricht.
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Demgemäß wird eine innere Oberfläche des zweiten Formnests 2C, das eine erwärmte Form ist, gegen den Angussgrat g1 auf dem weißen Kunststoffteil 7a in Verfahrensschritt D in 3D gedrückt, wodurch der Angussgrat g1 zerquetscht wird. In anderen Worten, der Angussgrat g1, der zwangsweise auf dem weißen Kunststoffteil 7a gebildet wird, lässt sich im Verfahrensschritt D entfernen, ohne dass es eines zusätzlichen Verfahrensschrittes bedarf. Zusammengefasst bieten die geneigten Verbindungsflächen 7a1, 7b1 zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b folgende Vorteile:
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Ein Volumenverhältnis zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b kann unter Berücksichtigung des Fließverhaltens des geschmolzenen Kunststoffmaterials so bestimmt werden, dass der Freiheitsgrad beim Volumenverhältnis zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b verbessert werden kann.
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Die geneigten Verbindungsflächen 7a1, 7b1 stellen eine Vergrößerung des Verbindungsbereichs zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a und dem schwarzen Kunststoffteil 7b dar.
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Zur Verringerung (Unterbindung) der austretenden Lichtmenge können Bereiche des schwarzen Kunststoffteils 7b auf einer Seite, wo die Lichtabschirmungsfolie 8 anhaftet und einer Seite, wo die Reflexionsfolie 3 angehaftet, je nach Lage der anderen Komponenten geändert werden.
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Durch diesen Aufbau ist das Entformen des weißen Kunststoffteils 7a aus dem primären Formnest 1C durch den in 3B gezeigten Verfahrensschritt B vorteilhafter.
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Wie oben beschrieben, wird der Kunststoff-Rahmen 7 aus zwei farbigen Materialien (weißer Kunststoff und schwarzer Kunststoff) geformt und der weiße Kunststoff ist auf einer Seite, die der Lichtleitplatte 2 gegenüber liegt, angeordnet und der schwarze Kunststoff ist auf einer Seite, die nach außen zeigt, angeordnet. Das weiße Kunststoffteil 7a ist auf einer Seite des Rahmens 7 angeordnet, die der Lichtleitplatte 2 gegenüber liegt. Dieser Aufbau beeinflusst die optischen Eigenschaften der Hintergrundbeleuchtung nicht. Ferner ist das schwarze Kunststoffteil 7b an der nach außen gerichteten Seite angeordnet, wodurch Lichtlaustritt um die Hintergrundbeleuchtung herum verringert wird.
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Es ist daher möglich, Lichtaustritt um den Rahmen 7 herum zu verringern (zu unterbinden), ohne dabei die Leuchteigenschaften der Hintergrundbeleuchtung zu verschlechtern.
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Demgemäß stellt die flächige Beleuchtungseinrichtung S vorteilhafte optische Eigenschaften bereit, durch die Lichtaustritt unterbunden wird.
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Zweite Ausgestaltung
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4A ist eine Vorderansicht einer flächigen Beleuchtungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung. 4B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B in 4A. 4C ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie C-C in 4A.
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Die flächige Beleuchtungseinrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die flächige Beleuchtungseinrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung. Der Unterschied besteht darin, dass ein schwarzes Kunststoffteil 27b nur an einem Teil des Rahmens 27 der flächigen Beleuchtungseinrichtung 2S angeordnet ist und nicht an der gesamten Lichtquellen-Einheit (die LEDs 1, die Lichtleitplatte 2, die Reflexionsfolie 3, die Streufolie 4 und die Prismenfolien 5).
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Da die anderen Konfigurationen im Wesentlichen die gleichen sind wie die in der ersten Ausgestaltung werden die gleichen Elemente oder Teile mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen gekennzeichnet und es wird auf eine Wiederholung der Beschreibungen verzichtet.
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Ist zum Beispiel ein Sensor, usw. (nicht abgebildet) in der Nähe einer Seite der flächigen Beleuchtungseinrichtung 2S angeordnet, die der Seite mit den LEDs 1 gegenüberliegt, wie in 4A und 4B gezeigt, ist das schwarze Kunststoffteil 27b nur an der entsprechenden Seite ausgebildet und der andere Teil ist mit dem weißen Kunststoffteil 27a gebildet.
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In dem oben beschriebenen Fall ist das schwarze Kunststoffteil 27b nur an der entsprechenden Seite ausgebildet. Das schwarze Kunststoffteil 27b kann jedoch auch an anderen Seiten des Rahmens 27 ausgebildet sein. Auf ähnliche Weise ist es möglich, das schwarze Kunststoffteil 27b zumindest in dem Bereich anzuordnen, der die Lichtquelle umgibt (die LEDs 1, die Lichtleitplatte 2, die Reflexionsfolie 3, die Streufolie 4 und die Prismenfolie 5) und zwar an einer beliebigen Stelle, je nach der Position der LEDs 1 und verschiedener Sensoren.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann der Bereich des schwarzen Kunststoffteils 27b nach Bedarf geändert werden, so dass das schwarze Kunststoffteil 27b in einem bestimmten Bereich ausgebildet wird, wo zur Verringerung (Unterbindung) von Lichtaustritt ein Lichtaustritt von der Hintergrundbeleuchtung verhindert werden soll.
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Abwandlungen
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Die Verbindungsflächen 7a1, 7b1 (27a1, 27b1) sind, d.h., die Grenzfläche 7p ist nicht notwendigerweise eben (siehe 1B, 4B), sondern kann gekrümmt sein. Diese Konfiguration vergrößert die Kraft der Bindung in Abhängigkeit von der Verbindungsfläche, da die Verbindungsfläche zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a (27a) und dem schwarzen Kunststoffteil 7b (27b) größer wird.
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Ein Neigungswinkel β der Verbindungsflächen 7a1, 7b1 (27a1, 27b1) zwischen dem weißen Kunststoffteil 7a (27a) und dem schwarzen Kunststoffteil 7b (27b) gegenüber der Senkrechten zu der Ebene, die die ausstrahlende Oberfläche s1 beinhaltet, wobei die Verbindungsflächen 7a1, 7b1 des Rahmens 7, 27 nach außen geneigt sind, liegt in Anbetracht des Fließverhaltens des geschmolzenen Kunststoffs während des Formens und den oben beschriebenen Arbeitsgängen und vorteilhaften Auswirkungen vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 20 Grad, ist aber nicht darauf beschränkt.
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In der ersten und zweiten Ausgestaltung sind die Verbindungsflächen 7al, 7b1 des weißen Kunststoffteils 7a und des schwarzen Kunststoffteils 7b zum Beispiel jeweils geneigt. Die flächige Beleuchtungseinrichtung kann jedoch auch ohne Neigung der Verbindungsflächen 7a1, 7b1 (senkrecht) ausgebildet sein. Da jedoch eine Neigung der Verbindungsflächen 7a1, 7b1 des weißen Kunststoffteils 7a und des schwarzen Kunststoffteils 7b, wie oben beschrieben, verschiedene vorteilhafte Auswirkungen haben kann, ist dieser Aufbau zu bevorzugen.
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In der ersten und zweiten Ausgestaltung wird das Zweifarben-Formverfahren, das den weißen Kunststoff und den schwarzen Kunststoff für den Rahmen 7 (27) verwendet, beispielhaft erläutert. Der Rahmen 7 (27) kann jedoch aus einem beliebigen anderen Kunststoff ausgeformt werden, dessen Helligkeit in der Nähe von Weiß liegt und einem dunklen Kunststoff, dessen Farbe in der Nähe von Schwarz liegt, solange ein reflektierender Teil zur Reflexion von Licht und absorbierender Teil zur Absorption des von den LEDs 1 ausgestrahlten Lichts ausgebildet werden kann.
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In der ersten und zweiten Ausgestaltung sind Beispiele aufgeführt, bei denen die Verbindungsflächen 7a1, 7b1, 27a1, 27b1 des weißen Kunststoffteils 7a, 27a als reflektierender Teil und des schwarzen Kunststoffteils 7b, 27b als absorbierender Teil gegenüber der Senkrechten zur ausstrahlenden Oberfläche s1 auf der äußeren umlaufenden Seite geneigt sind, d.h., die Verbindungsflächen an einer oberen Fläche des Rahmens auf einer Seite der ausstrahlenden Oberfläche s1 liegen weiter außen als die Verbindungsflächen am unteren Teil des Rahmens auf einer Seite der reflektierenden Oberfläche. Die Verbindungsflächen können jedoch auch so geneigt sein, dass die Verbindungsflächen am unteren Teil des Rahmens auf einer Seite der reflektierenden Oberfläche weiter außen liegen als Verbindungsflächen an einer oberen Fläche des Rahmens auf einer Seite der ausstrahlenden Oberfläche s1.
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Die erste und zweite Ausgestaltung sowie Abwandlungen gemäß der vorliegenden Erfindung wurden beschrieben. Diese Beschreibungen zeigen die typischen Merkmale auf, haben jedoch keinen einschränkenden Charakter. Dementsprechend können innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung verschiedenartige Abwandlungen vorgenommen werden.
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Der Angussgrat g2 auf dem schwarzen Kunststoffteil 7b kann belassen werden (nicht eliminiert oder entfernt) und in einem späteren Verfahrensschritt entfernt werden.
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In der ersten und zweiten Ausgestaltung bilden die LEDs 1, die Lichtleitplatte 2, die Reflexionsfolie 3, die Streufolie 4 und die Prismenfolie 5 eine Lichtquelleneinheit. Die Streufolie 4 und die Prismenfolie 5 dienen als optische Folien. Das weiße Kunststoffteil 7a beziehungsweise 27a entspricht einem reflektierenden Teil. Das schwarze Kunststoffteil 7b beziehungsweise 27b entspricht einem lichtabsorbierenden Teil.
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Bezugszeichenliste
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- C
- Achse
- Co
- Kern
- gl, g2
- Angussgrat
- kl, k2
- Hohlraum
- S
- Flächige Beleuchtungseinrichtung
- s1
- Ausstrahlende Oberfläche
- s2
- Reflektierende Oberfläche
- s3
- Lichtausstrahlende Oberfläche
- α1, α2, α4, α5
- Bewegungsrichtung
- α3
- Rotationsrichtung
- β
- Neigungswinkel
- 1
- LED (Light Emitting Diode, Leuchtdiode)
- 1C
- Formnest
- 1Ca
- Angussöffnung
- 2
- Lichtleitplatte
- 2a
- Seitenfläche
- 2C
- Formnest
- 2Ca
- Angussöffnung
- 2S
- Flächige Beleuchtungseinrichtung
- 3
- Reflexionsfolie
- 4
- Streufolie
- 5
- Prismenfolie
- 6
- LCD-Panel
- 7
- Rahmen
- 7a
- Weißes Kunststoffteil
- 7a0
- Fläche
- 7al
- Verbindungsfläche
- 7a2
- Seitenwand
- 7a3
- Stufe (Zweite Stufe)
- 7a4
- Seitenwand
- 7b
- Schwarzes Kunststoffteil
- 7b0
- Fläche
- 7b1
- Verbindungsfläche
- 7b2
- Stufe (Erste Stufe)
- 7b3
- Seitenwand
- 7b4
- Stufe (Dritte Stufe)
- 7b5
- Oberfläche
- 7p
- Grenzfläche
- 8
- Lichtabschirmungsfolie
- 27
- Rahmen
- 27a
- Weißes Kunststoffteil
- 27b
- Schwarzes Kunststoffteil
