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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Hinterleuchtung eines Sichtelementes
mit einem auf einer vom Beobachter abgewandten Seite des Sichtelementes
angeordneten Reflektor, dessen in Richtung des Sichtelementes weisende
Vorderseite reflektierend ausgeführt
ist und gegenüber
dessen Rückseite
eine Lichtquelle angeordnet ist, die durch eine Öffnung im Reflektor Licht in
Richtung des Sichtelementes aussendet, wobei sich zwischen einer Lichtaustrittsseite
der Lichtquelle und dem Sichtelement ein Diffusor befindet, der
mit dem Reflektor einstückig
ausgeführt
ist.
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Solche
Anordnungen sind aus Bedien- und Anzeigegeräten bekannt und dabei insbesondere aus
dem Fahrzeugbereich, wo die Hinterleuchtung dazu dient, bei schlechten
Sichtverhältnissen
die Erkennbarkeit von Bedienknöpfen
oder grafischen Anzeigen zu verbessern. Unter Sichtelement versteht man
in diesem Zusammenhang den hinterleuchteten und in Richtung eines
Bedieners bzw. Beobachters zeigenden, äußeren Bereich eines Bedien-
oder Anzeigegerätes,
also beispielsweise die mit hinterleuchteten Symbolen versehene
Abdeckung von Bedienknöpfen,
Bedientastern oder auch eines ganzen Bedienpanels oder den sichtbaren
Bereich eines Grafikdisplays oder Kombiinstrumentes.
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Bei
der Hinterleuchtung von Sichtelementen bestehen allgemein die Anforderungen,
aus Kostengründen
mit möglichst
wenig Lichtquellen einen möglichst
großflächigen Bereich
zu beleuchten, dabei jedoch die Helligkeit gleichmäßig zu verteilen
und seitliche, unerwünschte
Lichtaustritte zu vermeiden.
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Um
diesen Anforderungen gerecht zu werden, haben sich Reflektoren durchgesetzt,
welche auf der von einem Betrachter abgewandten Seite des Sichtelementes
angeordnet werden. Die Reflektoren besitzen entweder in Richtung
des Sichtelementes verspiegelte Oberflächen oder sind aus Materialen mit
hohem Reflexionsgrad, wie beispielsweise hellem Kunststoff, hergestellt.
Ein Reflektor kann entweder aus einzelnen Reflektorflächen bestehen,
wobei diese Flächen
häufig
so angeordnet werden, dass sie nicht nur das Licht einer Lichtquelle
in Richtung des Sichtelementes umlenken sondern auch innerhalb des
Gerätes
abgelenkte Lichtstrahlen zum Sichtelement zurückwerfen, oder der Reflektor
bildet einen geschlossenen, nur zum Sichtelement hin offenen Lichtkasten
und minimiert damit den seitlichen Lichtaustritt. Beide Lösungen führen zu
einer hohen Lichtausbeute.
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Ist
die Lichtquelle auf einer größeren Leiterplatte
aufgebracht, die sich nicht mehr innerhalb des von den Reflektorflächen bzw.
dem Lichtkasten umschlossenen Bereiches unterbringen lässt, so
wird die Leiterplatte außerhalb
des Reflektors, vom Sichtelement aus gesehen unterhalb des Reflektors,
angeordnet. In den Reflektor wird eine Öffnung eingebracht, durch welche
die Lichtquelle hindurch scheint.
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Zur
Gewährleistung
einer homogenen Helligkeitsverteilung ist es üblich, ein Streuelement, also einen
Diffusor, einzusetzen. Häufig
werden Streuscheiben oder Streufolien verwendet, welche zwischen
der Lichtquelle und der vom Betrachter abgewandten Seite des Sichtelementes
eingebracht werden. Auch streuende Lichtleiterplatten sind bekannt, die
das Licht nicht nur streuen sondern auch flächig hinter einem größeren Sichtbereich
verteilen.
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 102 48 359 A1 beschreibt
eine hinterleuchtete Funktionsanordnung, bei der zwischen einem
durchleuchtungsfähigen
Bereich und einer Lichtquelle ein opakes lichtlenkendes Element
angeordnet ist. Das lichtlenkende Element ist als mit Lamellen versehener
Reflexionskörper
ausgeführt.
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Aus
der
DE 36 18 516 A1 ist
eine Beleuchtungseinrichtung zur Durchleuchtung einer Flüssigkristallanzeige
bekannt, welche einen Lichtkasten mit einer zwischen einer Lichtquelle
und der Anzeige befindlichen Abdeckung aufweist. Der Lichtkasten
ist reflektierend ausgeführt
und die Abdeckung besteht aus einem transparenten Material.
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Die
nicht vorveröffentlichte
DE 102 58 176 A1 offenbart
eine Beleuchtungsanordnung zum Hinterleuchten einer Fläche mit
einer Lichtquelle, die in einem reflektierenden Gehäuse angeordnet
ist, und einem zwischen der Lichtquelle und der zu hinterleuchtenden
Fläche
befindlichen Reflektor, der mit dem Gehäuse einstückig ausgeführt ist und einen Spalt oder
eine kreisförmige Öffnung aufweist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung zur
Hinterleuchtung eines Sichtelementes anzugeben, die preiswert, Platz sparend
und einfach in der Herstellung ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
die einstückige
Ausführung
beanspruchen Reflektor und Diffusor gemeinsam im günstigsten
Fall nur den Platz, den der Reflektor allein einnimmt. Beide Bauteile
können
in einem Ar beitsgang herstellt werden, und der Diffusor benötigt keine
eigenen Befestigungs- und Halteelemente mehr, da er vom Reflektor
mitgetragen wird. Bei einer einstückigen Ausführung können beispielsweise unterschiedliche
Kunststoffmaterialien, wie ein heller Kunststoff für den Reflektor
und ein transparenter, mit Streupartikeln versehener Kunststoff
für den
Diffusor, zum Einsatz kommen. Reflektor und Diffusor werden dann günstigerweise
in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt.
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Es
wäre auch
denkbar, den Reflektor mit einer reflektierenden Oberflächenbeschichtung
zu versehen.
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Bevorzugt
werden jedoch der Reflektor und der Diffusor aus ein und demselben
Material hergestellt, was den Herstellungsaufwand auf ein Minimum reduziert.
Vorteilhaft sind hierbei wieder ein Kunststoffmaterial und die Nutzung
eines Spritzgussverfahrens.
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Der
Diffusor wird in einer besonders bevorzugten Ausführung aus
mindestens zwei, vorzugsweise drei Stegen gebildet, welche vom Rand
der Öffnung
im Reflektor ausgehend zu deren Mit te hin zusammenlaufen. Die Stege
werfen vor allen Dingen das direkt von der Mitte der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle
ausgehende Licht zurück,
welches dann vom Reflektor wieder in Richtung Sichtelement umgelenkt
wird. Durch die Verwendung von Stegen anstelle einer streuenden
Fläche
wird der Materialaufwand verringert. Bei dieser Ausführung können Reflektor
und Diffusor wieder aus ein und demselben Material bestehen oder
aus unterschiedlichen Materialien, in welchem Fall für den Diffusor
vorzugsweise ein, wenigstens teilweise, lichtdurchlässiges Material verwendet
wird
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Vorteilhafterweise
sind die Stege im gleichen Winkel zueinander angeordnet, was zu
einer gleichmäßigen Lichtverteilung
führt.
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In
einer weiteren möglichen
Ausgestaltung des Diffusors sind die Seitenflächen der Stege in einem Winkel
ungleich 90 Grad zur Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle ausgeführt. Auf
diese Weise reflektieren nicht nur die Unterkanten der Stege sondern auch
deren Seitenflächen.
Durch Variation des Anstellwinkels der Seitenflächen kann die Helligkeitsverteilung
auf dem Sichtelement verändert
und je nach Wunsch eingestellt werden.
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Bei
einer besonders Platz sparenden Ausgestaltung der Erfindung ist
die Lichtquelle so auf einer Leiterplatte aufgebracht, dass ihre
Lichtaustrittsfläche
in Richtung der Leiterplatte weist. In die Leiterplatte ist, gegenüberliegend
zur Lichtaustrittsfläche der
Lichtquelle, eine Öffnung
eingebracht, durch welche die Lichtquelle hindurchstrahlt, in Richtung
des Sichtelementes. Die Lichtquelle befindet sich damit auf der
Rückseite
der Leiterplatte, vom Sichtelement aus gesehen. Sind auch alle übrigen elektronischen Bauelemen te
ausschließlich
auf dieser Rückseite aufgebracht,
ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise des elektronischen
Gerätes.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung
verdeutlicht. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Anordnung zur
Hinterleuchtung eines Sichtelementes;
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2 einen
Ausschnitt aus einem Reflektor mit einem Diffusor;
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3 ein
als Lichtkasten ausgeführter
Reflektor mit mehreren Diffusoren;
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4 ein
Querschnitt eines Steges eines Diffusors über einer Lichtquelle;
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5 ein
Querschnitt eines anderen Steges über einer Lichtquelle.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Anordnung
zur Hinterleuchtung eines Sichtelementes 1, welches in
dieser Ausführung
ein LCD-Display ist. Unterhalb des Sichtelementes 1, gegenüber der
von einem Beobachter abgewandten Seite 2 des Sichtelementes 1,
befindet sich ein Reflektor 3. Der Reflektor 3 ist
aus hellem Kunststoff gefertigt, weshalb seine in Richtung des Sichtelementes 1 weisende
Vorderseite 4 reflektierend wirkt. Der Reflektor 3 besteht im
Wesentlichen aus einander gegenüberliegenden, senkrecht
zum Sichtelement 1 verlaufenden Wänden 16, zwischen
denen sich eine Wanne 17 befindet. In den Reflektor sind Öffnungen 7 eingebracht,
durch welche Leuchtdioden als Lichtquellen 6 hindurch Licht
in Richtung des Sichtelementes 1 aussenden, wobei die Lichtquellen 6 gegenüberliegend
zur Rückseite 5 des
Reflektors ange ordnet sind. In den Öffnungen 7 des Reflektors
befinden sich jeweils drei Stege 10, die in gleichen Winkeln 11 zueinander
angeordnet sind. Die jeweils drei Stege 10 bilden je einen
Diffusor 9. Sie verlaufen ausgehend vom Rand der Öffnung 7 zu
deren Mitte hin und laufen dort in einem Punkt zusammen. Unterhalb
des Reflektors 3 ist eine Leiterplatte 12 angeordnet,
auf deren Rückseite 18 die
Lichtquellen 6 aufgebracht sind. Deren Lichtaustrittsflächen 8 weisen
in Richtung der Rückseite 18.
In die Leiterplatte 12 sind Öffnungen 13 eingebracht,
damit die Lichtquellen 6 durch diese hindurch strahlen
können.
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In 2 ist
ein einzelner, einstückig
mit einem Reflektor 3 ausgeführter Diffusor 9 zu
sehen. Deutlich zu erkennen sind die Öffnung 7 im Reflektor, die
von den drei Stegen 10 überspannt
wird, welche in der Mitte der Öffnung 7 zusammenlaufen
und einen gleichen Winkel 11 von 120 Grad zueinander bilden.
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Im
Unterschied zur Ausführung
des Reflektors 3 aus 1 zeigt 3 einen
Schnitt durch einen als quaderförmigen
Lichtkasten ausgeführten Reflektor 30.
Im Reflektor 30 sind vier Diffusoren 9 ausgeführt zur
Streuung des Lichtes von vier Lichtquellen 6.
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In 4 ist
ein Querschnitt durch einen Steg 100 eines Diffusors 9 dargestellt.
Im Gegensatz zu den 1 bis 3, bei denen
die Stege einen rechteckförmigen
Querschnitt aufweisen, hat der Steg 100 das Profil eines
gleichförmigen
Trapezes. Seine Seitenflächen 14 bilden
mit der Lichtaustrittsfläche 8 der
unterhalb des Steges 100 befindlichen Lichtquelle 6 je
einen Winkel 15, welcher kleiner als 90 Grad ist. Die Winkel 15 beider
Seitenflächen
sind gleich groß.
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Aus 5 geht
eine andere Querschnittsform eines Steges 101 hervor, ein
Rhombus. Hier weist nur eine Seitenfläche 140 des Steges 101 einen
Winkel 150 zur Lichtaustrittsfläche 8 der Lichtquelle 6 auf,
welcher kleiner als 90 Grad ist. In dieser Ausgestaltung wird auch
nur die eine Seitenfläche 140 das
direkt von der Lichtquelle 6 ausgestrahlte Licht zurückwerfen.