DE19860696A1 - Lighting element, especially for back lighting of liquid crystal display (LCD) or for ambient lighting, has light guide supplied with light at oblique angle - Google Patents
Lighting element, especially for back lighting of liquid crystal display (LCD) or for ambient lighting, has light guide supplied with light at oblique angleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtquellenelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Hinterleuchtung von Flüssigkristall-Displays und zur ambienten Beleuchtung oder Umgebungsbeleuchtung.The invention relates to a light source element according to the preamble of claim 1 for backlighting Liquid crystal displays and for ambient lighting or Ambient lighting.
Bei der Hinterleuchtung von Flüssigkristall-Displays besteht eine wichtige Aufgabe darin, die Flüssigkristall-Anzeigeflä che mit einer möglichst homogenen monochromen oder polychro men Lichtstrahlung ausreichend hoher Leuchtdichte auszuleuch ten. Dazu muß die aus einer oder mehreren Lichtquellen emit tierte Lichtstrahlung einerseits möglichst homogen auf die Anzeigefläche verteilt werden, wobei andererseits die Verlu ste möglichst minimiert werden sollten.With the backlighting of liquid crystal displays an important task in the liquid crystal display area che with a homogeneous monochrome or polychro light radiation of sufficiently high luminance To do this, it must emit from one or more light sources on the one hand, as homogeneous as possible on the Display area are distributed, on the other hand, the loss should be minimized as far as possible.
In der EP-0 500 960 ist ein flächiges Lichtquellenelement be schrieben, welches zur Hinterleuchtung bei einem Flüssigkri stall-Display eingesetzt werden soll. Bei diesem Lichtquel lenelement ist an einer Stirnseitenfläche als einer Lichtein fallsfläche eines transparenten Lichtwellenleiters eine Lichtquelle angeordnet. Eine zu der Lichteinfallsfläche senk rechte Oberfläche des Lichtwellenleiters dient als eine Lichtaustrittsfläche und auf der dieser Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtwellenleiters ist eine lichtreflektierende Schicht angeordnet. Ferner ist ein Streu glied derart angeordnet, daß das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht diffus gestreut wird. Die Homogenisierung der Lichtstrahlung über die Fläche des Lichtquellenelements wird nun dadurch erreicht, daß eine oder beide Oberflächen des Lichtwellenleiters aufgerauhte Abschnitte und ebene Ab schnitte aufweisen und das Flächenverhältnis der aufgerauhten zu den ebenen Abschnitten entlang dem Wellenleiter kontinu ierlich verändert wird. Die ebenen Abschnitte haben die Ei genschaft, daß Lichtstrahlen von ihnen aufgrund von Totalre flexion in den Wellenleiter zurückreflektiert werden, während an den aufgerauhten Abschnitten die Lichtstrahlen gestreut werden. Da an der Lichteintrittsseite des Lichtwellenleiters die Leuchtdichte zunächst relativ hoch ist, wird dort ein re lativ hoher Anteil an ebenen Flächen eingestellt, so daß sich die Lichtwellen in diesem Bereich mit einer relativ hohen Wahrscheinlichkeit durch mehrfache Totalreflexion in dem Wel lenleiter fortbewegen werden. Dieser Flächenanteil an ebenen Abschnitten wird im Verlauf des Wellenleiters kontinuierlich zurückgeführt, so daß die Lichtstrahlung mehr und mehr an dem zunehmenden Anteil an aufgerauhten Flächen gestreut werden kann. Dadurch gelingt es, eine relativ gleichmäßige Ausgangs strahlung an der Lichtaustrittsfläche des Lichtquellenele ments zu erzeugen.EP-0 500 960 describes a flat light source element wrote, which for backlighting a liquid crystal stall display to be used. With this source of light lenelement is on a face as a light falling surface of a transparent optical fiber Light source arranged. Lower one to the light incidence surface right surface of the optical fiber serves as one Light exit surface and on this light exit surface opposite surface of the optical waveguide is one light reflecting layer arranged. There is also a litter member arranged such that that from the light exit surface emerging light is diffusely scattered. The homogenization the light radiation over the surface of the light source element is now achieved in that one or both surfaces of the fiber optic roughened sections and flat Ab have cuts and the area ratio of the roughened to the flat sections along the waveguide is changed. The flat sections have the egg property that light rays from them due to Totalre flexion be reflected back into the waveguide while the light rays are scattered on the roughened sections become. Because on the light entry side of the optical fiber the luminance is initially relatively high, there is a re relatively high proportion of flat surfaces set, so that the light waves in this area with a relatively high Probability due to multiple total reflection in the world will be moved. This area share of planes Sections become continuous in the course of the waveguide returned so that the light radiation more and more on the increasing proportion of roughened areas are scattered can. This makes it possible to have a relatively even output radiation at the light exit surface of the light source element generate.
Bei der beschriebenen Anordnung muß die Lichtstrahlung an ei ner Stirnseite des Lichtquellenelements in den Lichtwellen leiter eingekoppelt werden. Bei Verwendung beispielsweise ei ner längs dieser Seite angeordneten Leuchtstoffröhre, die von einem metallischen Reflektor umgeben ist, läßt sich sicher in vielen Fällen eine ausreichende Leuchtdichte für die Hinter leuchtung eines Flüssigkristall-Display bereitstellen. Den noch ist diese Anordnung relativ unflexibel, da aufgrund der Beschränkung hinsichtlich der verwendbaren Lichtquelle die Leuchtdichte nicht über ein bestimmtes Maß hinaus gesteigert werden kann. Außerdem ist die Anbringung der Lichtquelle an die seitliche Stirnfläche des Lichtquellenelements auch aus Platzgründen ungünstig, weil der hierfür benötigte Platz letztlich die Breite der Anzeigefläche des Flüssigkristall- Displays beschränkt.In the arrangement described, the light radiation to egg ner face of the light source element in the light waves conductors are coupled. When using, for example, egg ner along this side arranged fluorescent tube, which by is surrounded by a metallic reflector, can be safely in sufficient backlight in many cases Provide the lighting of a liquid crystal display. Den this arrangement is still relatively inflexible because of the Limitation on the usable light source Luminance not increased beyond a certain level can be. In addition, the attachment of the light source is on the lateral end face of the light source element also Unfavorable space reasons, because the space required for this ultimately the width of the display area of the liquid crystal Limited displays.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Lichtquellenelement, insbesondere zur Hinterleuchtung von Flüssigkristall-Displays, zu schaffen, mit welchem einerseits eine Erhöhung der Leuchtdichte ermöglicht werden kann und bei welchem andererseits die Anbringung der Lichtquellen nicht mit einer Einschränkung in der Breite der Lichtemissionsflä che des Lichtquellenelements verbunden ist.The present invention is therefore based on the object a light source element, in particular for backlighting Liquid crystal displays, with which to create one hand an increase in luminance can be made possible and at on the other hand, the attachment of the light sources is not with a restriction in the width of the light emission area surface of the light source element is connected.
Weiterhin ist es auch bei den im Stand der Technik bekannten Lichtquellenelementen, die die Funktion der ambienten Be leuchtung oder Umgebungsbeleuchtung haben, aufgrund der Art der Einkopplung der Lichtstrahlung an den Stirnseiten des Lichtwellenleiters ein Problem, die Leuchtdichte zu steigern. Somit ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtquellenelement zur Umgebungsbeleuchtung zu schaffen, welches eine höhere Leuchtdichte und/oder eine größere Licht austrittsfläche aufweist.It is also the case with those known in the prior art Light source elements that function as the ambient Be have lighting or ambient lighting, due to Art the coupling of the light radiation on the end faces of the Optical fiber a problem to increase the luminance. Thus, it is another object of the present invention to create a light source element for ambient lighting, which has a higher luminance and / or a larger light has exit surface.
Die oben geschilderten Probleme des Standes der Technik wer den mit einem Lichtquellenelement gemäß Patentanspruch 1 ge löst.The problems of the prior art outlined above the ge with a light source element according to claim 1 solves.
Allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ge meinsam, daß die Lichtstrahlung nicht mehr wie beim Stand der Technik an einer oder beiden Stirnflächen in den Lichtwellen leiter eingekoppelt wird, sondern an Oberflächen, die in Längsrichtung des Lichtquellenelements verlaufen, wobei die Lichtstrahlung mit einem schiefen Winkel in den Lichtwellen leiter eingekoppelt wird. Da entlang dieser Oberflächen mehr Platz für die Positionierung der Lichtquellen vorhanden ist, kann eine Mehrzahl von Lichtquellen vorgesehen werden. Da durch wird die Möglichkeit geschaffen, daß die Leuchtdichte eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements gesteigert wer den kann.All embodiments of the present invention are ge together that the light radiation no longer as in the state of Technology on one or both faces in the light waves is coupled into the conductor, but on surfaces that are in Longitudinal direction of the light source element, wherein the Light radiation with an oblique angle in the light waves conductor is coupled. Because along these surfaces more There is space for the positioning of the light sources a plurality of light sources can be provided. There through creates the possibility that the luminance of a light source element according to the invention who increased that can.
Der Lichtwellenleiter ist in allen Ausführungsformen zumin dest an der der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden Ober fläche und an den die Lichtaustrittsfläche und die gegenüber liegende Oberfläche verbindenden Längsseitenflächen mit einem Reflektor bedeckt, in den gegebenenfalls Öffnungsbereiche zur Anordnung von Lichteinkopplungseinheiten geformt sind. The optical fiber is at least in all embodiments at least on the surface opposite the light exit surface surface and on which the light exit surface and the opposite lying surface connecting longitudinal side surfaces with a Reflector covered, in the opening areas, if necessary Arrangement of light coupling units are shaped.
Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements werden die Lichtquellen an den Längssei tenflächen des Lichtwellenleiters angeordnet. An den Längs seitenflächen kann eine Mehrzahl von Lichtquellen wie Lich temissionsdioden oder dergleichen angeordnet werden und damit die Leuchtdichte des Lichtquellenelements gesteigert werden.In a first embodiment of an inventive The light sources on the longitudinal axis become the light source element arranged surfaces of the optical waveguide. On the longitudinal side surfaces can be a variety of light sources such as Lich mission diodes or the like can be arranged and thus the luminance of the light source element can be increased.
Bei einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements werden die Lichtquellen an der der Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Oberfläche des Licht quellenelements angeordnet. Eine solche Ausführungsform dient z. B. als Lichtquellenelement für die Umgebungsbeleuchtung.In a second embodiment of an inventive Light source element, the light sources on the Light exit side opposite surface of the light source element arranged. Such an embodiment serves e.g. B. as a light source element for ambient lighting.
Die erfindungsgemäßen Lichtquellenelemente können z. B. flä chig ausgebildet werden und somit in idealer Weise zur Hin terleuchtung von Flüssigkristall-Displays eingesetzt werden.The light source elements according to the invention can, for. B. flä chig trained and thus in an ideal way to the way Illumination of liquid crystal displays can be used.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Lichtquellenelemente zur ambienten Beleuchtung oder Umgebungsbeleuchtung verwendet werden. Durch die Möglichkeit der Vielfacheinleuchtung wird die Dämpfung des Lichtwellenleiters praktisch ausgeschaltet, so daß Lichtwellenleiter beliebiger Länge ausgeleuchtet und für die Beleuchtung der Umgebung verwendet werden können.Furthermore, the light source elements according to the invention used for ambient lighting or ambient lighting become. Due to the possibility of multiple illumination the attenuation of the optical fiber is practically switched off, so that optical fibers of any length are illuminated and can be used to illuminate the surroundings.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen in den Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeich nungen zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments play described in more detail in the drawings. In the drawing shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen flächigen Lichtquellenelements für die Hinterleuchtung von Flüssigkristall-Displays; Fig. 1 shows a first embodiment of a surface light source element for the backlighting of liquid crystal displays according to the invention;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Lichtquellenelement der Fig. 1 entlang der Linie II-II. Fig. 2 shows a cross section through the light source element of Fig. 1 along the line II-II.
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements für die Umgebungsbeleuchtung; Fig. 3 shows a second embodiment of a light source element according to the invention for ambient lighting;
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements; Fig. 4a einen Querschnitt entlang einer Linie IV-IV in Fig. 4; Fig. 4 shows a third embodiment of a light source element according to the invention; 4a is a cross section taken along a line IV-IV in FIG. 4.
Fig. 5 eine spezielle Form des Ausführungsbeispiels der Fig. 4. Fig. 5 shows a particular form of the embodiment of Fig. 4.
In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtquellenelements 10 dargestellt, wie es beispielsweise zur Hinterleuchtung eines Flüssigkristall-Displays verwendet werden kann. In Fig. 2 ist das Lichtquellenelement in einem Querschnitt entlang der Linie II-II in der Fig. 1 zusammen mit einem Flüssigkristallelement dargestellt.In Fig. 1 an embodiment of a light source element 10 of the invention is shown, as it can for example be used for backlighting a liquid crystal display. FIG. 2 shows the light source element in a cross section along the line II-II in FIG. 1 together with a liquid crystal element.
Das Kernstück des Lichtquellenelements 10 der Fig. 1 ist ein flächiger Lichtwellenleiter 1, der im Prinzip aus jedem transparenten Material, z. B. aus einem thermoplastischen Harz wie Acrylharz, Polycarbonatharz, oder auch aus Plexiglas oder PMMA geformt werden kann. Das in diesen Lichtwellenleiter 1 eingekoppelte Licht wird homogen über die rechteckige Fläche verteilt und einer (nicht dargestellten) Anzeigefläche eines Flüssigkristall-Displays zugeführt. Zu diesem Zweck ist der Lichtwellenleiter 1 allseitig von Reflektoren 4 umgeben, durch welche die auftreffende Lichtstrahlung diffus zurückge worfen wird.The core of the light source element 10 of FIG. 1 is a flat optical waveguide 1 , which in principle made of any transparent material, for. B. can be molded from a thermoplastic resin such as acrylic resin, polycarbonate resin, or Plexiglas or PMMA. The light coupled into this optical waveguide 1 is distributed homogeneously over the rectangular area and fed to a (not shown) display area of a liquid crystal display. For this purpose, the optical waveguide 1 is surrounded on all sides by reflectors 4 , through which the incident light radiation is diffusely thrown back.
Die Lichteinkopplung erfolgt über Lichteinkopplungseinheiten 5, die an den Längsseitenflächen 1C und 1D des Lichtquel lenelements 10 angebracht sind, und die jeweils aus einem Öffnungsbereich 5B des jeweiligen Reflektors 4 und einer Lichtquelle 5A bestehen. Die Lichtquelle 5A ist beispielswei se eine Halbleiter-Lichtemissionsdiode (LED) für eine mono chrome Hinterleuchtung, kann aber auch eine Weißlichtquelle wie eine Halogenleuchte oder dergleichen sein. In einer spe ziellen Ausführungsform kann eine UV-Strahlungsquelle verwen det werden, wobei dann die Ober- und Unterseiten des Licht wellenleiters mit einem phosphoreszierenden Material be schichtet werden. Die Lichtquelle 5A ist derart angeordnet, daß die Lichtstrahlung in einem bestimmten schiefen Winkel zu einer Hauptachse des Lichtwellenleiters 1 in diesen einge strahlt wird. Der Einstrahlwinkel kann dabei beliebig einge stellt werden.The light coupling takes place via light coupling units 5 , which are attached to the longitudinal side surfaces 1 C and 1 D of the light source element 10 , and each consist of an opening area 5 B of the respective reflector 4 and a light source 5 A. The light source 5 A is, for example, a semiconductor light-emitting diode (LED) for monochrome chrome backlighting, but can also be a white light source such as a halogen lamp or the like. In a special embodiment, a UV radiation source can be used, the upper and lower sides of the optical waveguide then being coated with a phosphorescent material. The light source 5 A is arranged such that the light radiation is radiated at a certain oblique angle to a main axis of the optical waveguide 1 . The angle of incidence can be set as required.
Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf der Längs seitenfläche 1C vier Lichteinkopplungseinheiten und auf der gegenüberliegenden Längsseitenfläche 1D zwei Lichteinkopp lungseinheiten an den Lichtwellenleiter 1 angebaut sind. Fig. 1 shows an embodiment in which on the longitudinal side surface 1 C four light coupling units and on the opposite longitudinal side surface 1 D two light coupling units are attached to the optical waveguide 1 .
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sieht vor, daß bei jeder Lichteinkopplungseinheit ein dreieckförmiger Vorsprung des Lichtwellenleiters 1 vorhanden ist. Eine Seitenfläche dieses Vorsprungs ist mit einem Reflektor 4 bedeckt, während die an dere Seitenfläche nach außen freiliegt und somit den Öff nungsbereich 5B bildet.The embodiment of FIG. 1 provides that a triangular projection of the optical waveguide 1 is present in each light coupling unit. One side surface of this projection is covered with a reflector 4 , while the other side surface is exposed to the outside and thus forms the opening area 5 B.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind in vorteilhafter Weise auch die Stirnflächen 1E und 1F mit Reflektoren be deckt, damit kein Licht an den Stirnseiten ausgekoppelt wird.In the embodiment of FIG. 1, the end faces 1 E and 1 F are also advantageously covered with reflectors so that no light is coupled out at the end faces.
Die Reflektoren 4 sind vorzugsweise einstückig geformt und durch Spritzguß aus Pocan® (thermisches Polyester auf der Basis von Polybutylenterephtalat) hergestellt. Dieses Materi al ist weiß und bildet einen idealen diffusen Reflektor. Es ist jedoch auch ebenso denkbar, als Reflektor ein Folienmate rial aufzubringen. Dieses kann z. B. eine Folie auf der Basis von Polycarbonat sein, die mit weißer Farbe beschichtet oder bedruckt ist. Um das Herstellungsverfahren noch weiter zu vereinfachen, könnte die Folie auch bereits während der Spritzgußformung des Lichtwellenleiters 10 aufgebracht wer den, indem vor dem Spritzguß die Form der Spritzgußapparatur mit der Folie ausgelegt wird. Nach Aushärtung der Kunststoff masse haftet die Folie an dem Wellenleiter an und kann zusam men mit diesem aus der Spritzgußapparatur entnommen werden. The reflectors 4 are preferably formed in one piece and produced by injection molding from Pocan® (thermal polyester based on polybutylene terephthalate). This material is white and forms an ideal diffuse reflector. However, it is also conceivable to apply a foil material as a reflector. This can e.g. B. be a film based on polycarbonate coated or printed with white paint. In order to simplify the manufacturing process even further, the film could already be applied during the injection molding of the optical waveguide 10 by the shape of the injection molding apparatus being designed with the film before the injection molding. After the plastic mass has hardened, the film adheres to the waveguide and can be removed together with the latter from the injection molding apparatus.
Die Homogenisierung der Leuchtdichte wird im Prinzip ebenso wie bei der EP-A-0 500 960 mit einem veränderlichen Flächen verhältnis aus lichtstreuenden und ebenen Flächen herbeige führt, die auf der Lichtaustrittsfläche 1A und/oder der die ser gegenüberliegenden Oberfläche 1B des Lichtwellenleiters 1 oder auf beiden geformt sind.The homogenization of the luminance is, in principle, as well as in EP-A-0500960 with a variable space ratio of light scattering and flat surfaces herbeige leads, on the light exit surface 1 A and / or the ser opposite surface 1 B of the optical waveguide 1 or are molded on both.
In der Fig. 2 sind lediglich beispielhaft in die Licht austrittsfläche 1A des Lichtwellenleiters 1 geformte licht streuende Flächen 6 und ebene Flächen 7 angedeutet. Das Flä chenverhältnis der ebenen Flächen 7 zu den lichtstreuenden Flächen 6 hängt von der Leuchtdichte an dem jeweiligen Ort in dem Lichtwellenleiter 1 ab. In Gebieten relativ hoher Leucht dichte im Lichtwellenleiter 1 wird ein relativ hohes Flä chenverhältnis eingestellt, während dieser Anteil in Gebieten relativ niedriger Leuchtdichte niedrig eingestellt wird. Für die Form der lichtstreuenden Flächen 6 gibt es mehrere Mög lichkeiten. Eine besonders einfache Herstellungsweise ist das Erzeugen aufgerauhter Bereiche durch Abschmirgeln der jewei ligen Oberfläche. An den Stellen, an denen eine geringe Leuchtdichte vorhanden ist, wird die Fläche vergleichsweise intensiv geschmirgelt, tun das auftreffende Licht zur Streuung zu bringen. Die lichtstreuenden Bereiche 6 können aber auch z. B. kleine Erhebungen sein, die in gezielter Weise als Punktmatrix auf die Oberfläche aufgebracht werden. Die Dich teverteilung in der Punktmatrix kann beispielsweise durch ein Simulationsprogramm ermittelt werden, in welches im wesentli chen die Dimensionen des Lichtwellenleiters 1 und die Orte und Intensitäten der Lichteinkopplung sowie die Reflexions verhältnisse eingegeben werden.In FIG. 2, light-scattering surfaces 6 and flat surfaces 7 are only indicated by way of example in the light exit surface 1 A of the optical waveguide 1 . The area ratio of the flat surfaces 7 to the light-scattering surfaces 6 depends on the luminance at the respective location in the optical waveguide 1 . In areas of relatively high luminance in the optical waveguide 1 , a relatively high area ratio is set, while this proportion is set low in areas of relatively low luminance. There are several possibilities for the shape of the light-diffusing surfaces 6 . A particularly simple method of production is the creation of roughened areas by sanding the respective surface. In areas where there is a low luminance, the surface is sanded comparatively intensively, doing the scattering of the incident light. The light-scattering areas 6 can also, for. B. be small surveys that are applied in a targeted manner as a dot matrix on the surface. The density distribution in the dot matrix can be determined, for example, by means of a simulation program in which the dimensions of the optical waveguide 1 and the locations and intensities of the light coupling as well as the reflection conditions are entered.
In der Fig. 2 ist zusätzlich ein Flüssigkristallelement 9 dar gestellt, welches oberhalb der Lichtaustrittsfläche 1A des Lichtwellenleiters 1 angeordnet ist und von dieser mittels Abstandshaltern getrennt. In Fig. 2, a liquid crystal element 9 is additionally provided, which is arranged above the light exit surface 1 A of the optical waveguide 1 and separated from it by means of spacers.
In der Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Lichtquellenelements 20 in einer Explosionsdar stellung von der Seite dargestellt. Dieses stellt gleichzei tig die zweite Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die Lichteinkopplung nicht über die Längsseitenflächen sondern über die der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegende Oberflä che erfolgt.In FIG. 3, a second embodiment of an OF INVENTION to the invention the light source element 20 in a position Explosionsdar from the side shown. This represents at the same time the second embodiment of the invention, in which the light coupling is not on the longitudinal side surfaces but on the surface opposite the light exit surface.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind die der Licht austrittsfläche 21A gegenüberliegende Oberfläche 21B und die Längsseitenflächen eines Lichtwellenleiters 21 mit Reflekto ren 24 bedeckt. Für diese Reflektoren gelten die Ausführungen für das erste Ausführungsbeispiel, d. h. vorzugsweise sind diese einstückig geformt, so daß durch sie praktisch ein wan nenförmiger Kanal gebildet wird, in den der Lichtwellenleiter 21 eingesetzt wird. In der der Lichtaustrittsfläche 21A ge genüberliegenden Oberfläche 21B sind Öffnungsbereiche 25B ge formt, in die der Lichtwellenleiter 21 mit dreieckförmigen Vorsprüngen eingreift. Vor diesen Öffnungsbereichen 25B sind wiederum Lichtquellen 25A derart angeordnet, daß sie in schiefem Winkel zu einer Haupt- oder Längsachse des Lichtwel lenleiters 21 in diesen eingekoppelt wird. Die Öffnungsberei che 25B in der reflektierenden Schicht 24 und die jeweils zu gehörigen Lichtquellen 25A bilden eine Mehrzahl von Lichtein kopplungseinheiten 25. Für die Anordnung dieser Lichteinkopp lungseinheiten 25 steht nunmehr die gesamte, der Licht austrittsfläche 21A gegenüberliegende Oberfläche 21B zur Ver fügung, so daß eine Vielzahl davon vorgesehen werden kann.As in the first embodiment, the light exit surface are 21 A opposite surface 21 B and the longitudinal side surfaces of an optical waveguide 21 having reflectometer ren 24 covers. For these reflectors, the explanations for the first embodiment apply, that is, they are preferably formed in one piece, so that a tub-shaped channel is practically formed by them, into which the optical waveguide 21 is used. In which the light exit surface 21 A ge genüberliegenden surface 21 B are opening portions 25 B ge formed, into which the optical fiber 21 engages with triangular projections. In front of these opening areas 25 B, light sources 25 A are in turn arranged such that they are coupled at an oblique angle to a main or longitudinal axis of the light waveguide 21 therein. The opening areas 25 B in the reflective layer 24 and the associated light sources 25 A form a plurality of light coupling units 25 . For the arrangement of these light coupling units 25 , the entire surface 21 B opposite the light exit surface 21 A is now available, so that a large number can be provided.
Auch bei dieser Ausführungsform können zur Homogenisierung der Lichtstrahlung lichtstreuende und ebene Flächen in einem variablen Verhältnis auffder Lichtaustrittsfläche vorgesehen sein, wie dies im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Die Lichtquellen können LEDs oder poly chrome Weißlichtquellen sein. This embodiment can also be used for homogenization the light radiation, light-scattering and flat surfaces in one variable ratio on the light exit surface be like this in connection with the first embodiment has been described. The light sources can be LEDs or poly chrome white light sources.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel kann beispielsweise als ein langgestrecktes Lichtquellenelement zur ambienten Um gebung verwendet werden. Insbesondere können mehrere der ge zeigten Einheiten zur Herstellung einer beliebigen Länge hin tereinander angeordnet werden.The embodiment shown in FIG. 3 can be used, for example, as an elongated light source element for ambient surroundings. In particular, several of the units shown can be arranged one behind the other to produce any length.
Eine weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel gehört zu der ersten Ausführungs form der Erfindung, da hier das Licht wiederum an den Längs seitenflächen des Lichtquellenelements eingekoppelt wird. Dargestellt ist ein Teil des Lichtquellenelements 30, das im Prinzip in beliebiger Länge geformt werden kann. Das Licht quellenelement 30 kann beispielsweise zur ambienten Beleuch tung oder Umgebungsbeleuchtung eingesetzt werden.Another embodiment is shown in FIG. 4. This embodiment is part of the first embodiment of the invention, since here the light is in turn coupled onto the longitudinal side surfaces of the light source element. A part of the light source element 30 is shown , which in principle can be shaped in any length. The light source element 30 can for example be used for ambient lighting or ambient lighting.
In Fig. 4a ist das Lichtquellenelement 30 im Querschnitt ent lang der Linie IV-IV in Fig. 4 dargestellt. Der Lichtwellen leiter 31 weist demnach eine Lichtaustrittsfläche 31A auf und ist an der gegenüberliegenden Oberfläche und den Längsseiten flächen mit Reflektoren 34 bedeckt. Für diese gelten diesel ben Aussagen wie für die vorgenannten Ausführungsbeispiele. Der Reflektor 34 ist entlang einer Längsseitenfläche in be stimmten Öffnungsbereichen 35B unterbrochen, vor welchen Lichtquellen 35A derart angeordnet sind, daß die von ihnen emittierte Lichtstrahlung in einem schiefen Winkel zur Längs achse des Lichtwellenleiters 30 in diesen eindringt. Die Öff nungsbereiche 35B in dem Reflektor 34 und die davor ange brachten Lichtquellen 35A bilden Lichteinkopplungseinheiten 35. Die Lichtquellen 35 können - wie schon in den vorherge henden Ausführungsbeispielen - aus LEDs oder polychromen Weißlichtquellen gebildet werden.In Fig. 4a, the light source element 30 is shown in cross section along the line IV-IV in Fig. 4. The light wave guide 31 accordingly has a light exit surface 31 A and is on the opposite surface and the long sides with reflectors 34 covered. The same statements as for the aforementioned exemplary embodiments apply to these. The reflector 34 is interrupted along a longitudinal side surface in certain opening areas 35 B, in front of which light sources 35 A are arranged such that the light radiation emitted by them penetrates at an oblique angle to the longitudinal axis of the optical waveguide 30 in this. The opening areas 35 B in the reflector 34 and the light sources 35 A placed in front of them form light coupling units 35 . As in the previous exemplary embodiments, the light sources 35 can be formed from LEDs or polychrome white light sources.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Re flektor 34 ein Stück weit von der in dem Öffnungsbereich 35B freiliegenden Oberfläche des Lichtwellenleiters 31 in diesen eindringt. Dadurch kann die Ausbildung von hellen Leuchter scheinungen ("hot spots") im Lichtwellenleiter 31 im Nahbe reich der Lichtquelle 35 vermieden werden. Als weiterhin gün stig für die Lichteinkopplung erweist sich im übrigen die ab gerundete Form der für die Bildung der Öffnungsbereiche 35B schräg gestellten Reflektorflächen. Dies gilt auch für die Ausführungsform nach Fig. 3.It has proven to be particularly advantageous if the reflector 34 penetrates a portion of the surface of the optical waveguide 31 that is exposed in the opening region 35 B. As a result, the formation of bright luminous phenomena ("hot spots") in the optical waveguide 31 in the vicinity of the light source 35 can be avoided. As gün stig for the coupling of light proves in the rest of the rounded shape of the inclined reflector surfaces for the formation of the opening areas 35 B. This also applies to the embodiment according to FIG. 3.
Auch bei dieser Art von Lichtquellenelementen spielt die Lichtdämpfung praktisch keine Rolle mehr und es können Licht quellenelemente beliebiger Form und Länge geformt werden.It also plays with this type of light source element Light attenuation is practically no longer an issue and it can be light source elements of any shape and length are formed.
In Fig. 5 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel des in Fig. 4 gezeigten Lichtquellenelements dargestellt. Dieses weist eine geschlossene Form auf, wobei an seiner inneren Umfangsfläche eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Lichteinkopp lungseinheiten 45 vorgesehen sind (die Lichtquellen sind nicht dargestellt). Die Struktur und der Aufbau des Lichtwel lenleiters 40 sind wie in Fig. 4 dargestellt. Die spezielle Form des geschlossenen Rings kann beliebig gewählt werden. FIG. 5 shows a special exemplary embodiment of the light source element shown in FIG. 4. This has a closed shape, with a plurality of light coupling units 45 arranged one behind the other being provided on its inner circumferential surface (the light sources are not shown). The structure and construction of the optical waveguide 40 are as shown in Fig. 4. The special shape of the closed ring can be chosen freely.
11
Lichtwellenleiter
optical fiber
11
A Lichtaustrittsfläche
A light exit surface
11
B Oberfläche
B surface
11
C Längsseitenfläche
C long side surface
11
D Längsseitenfläche
D long side surface
11
E Stirnfläche
E face
11
F Stirnfläche
F face
44th
Reflektor
reflector
55
Lichteinkoppeleinheit
Light coupling unit
55
A Lichtquelle
A light source
55
B Öffnungsbereich
B opening area
1010th
Lichtquellenelement
Light source element
2020th
Lichtquellenelement
Light source element
2121
Lichtwellenleiter
optical fiber
2424th
Reflektor
reflector
2525th
Lichteinkoppeleinheit
Light coupling unit
2525th
A Lichtquelle
A light source
2525th
B Öffnungsbereich
B opening area
3030th
Lichtwellenleiter
optical fiber
3434
Reflektor
reflector
3535
Lichteinkoppeleinheit
Light coupling unit
3535
A Lichtquelle
A light source
3535
B Öffnungsbereich
B opening area
4040
Lichtquellenelement
Light source element
4545
Lichteinkoppeleinheit
Light coupling unit
Claims (12)
- - einem Lichtwellenleiter (1, 21, 31), der
- - eine Lichtaustrittsfläche (1A, 21A, 31A) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß - - die der Lichtaustrittsfläche (1A) gegenüberliegende Ober fläche (1B, 21B, 31B) des Lichtwellenleiters (1, 21, 31) und die die Lichtaustrittsfläche 11A, 21A, 31A) und die gegenüberliegende Oberfläche (1B, 21B, 31B verbindenden Längsseitenflächen (1C, 1D) des Lichtwellenleiters (1, 21, 31) jeweils mit Licht reflektierenden oder diffus zurück werfenden Reflektoren (4, 24, 34) bedeckt sind,
- - an den Längsseitenflächen (1C, 1D) oder der Oberfläche (1B) des Lichtwellenleiters (1, 21, 31) mindestens eine Lichteinkopplungseinheit (5, 25, 35, 45) angeordnet ist,
- - welche einen Öffnungsbereich (5B, 25F3, 35B) des jeweiligen Reflektors (4, 24, 34) und eine vor dem Öffnungsbereich (5B) angeordnete Lichtquelle (5A, 25A, 35A) derart auf weist, daß
- - die im Betrieb von der Lichtquelle (5A) emittierte Licht strahlung mit einem schiefen Winkel in den Lichtwellenlei ter (1, 21, 31) eindringt.
- - An optical fiber ( 1 , 21 , 31 ), the
- - has a light exit surface ( 1 A, 21 A, 31 A),
characterized in that - - The light exit surface ( 1 A) opposite top surface ( 1 B, 21 B, 31 B) of the optical waveguide ( 1 , 21 , 31 ) and the light exit surface 11 A, 21 A, 31 A) and the opposite surface (1B, 21B, 31B connecting longitudinal side surfaces ( 1 C, 1 D) of the optical waveguide ( 1 , 21 , 31 ) are each covered with light reflecting or diffusely reflecting reflectors ( 4 , 24 , 34 ),
- at least one light coupling unit ( 5 , 25 , 35 , 45 ) is arranged on the longitudinal side surfaces ( 1 C, 1 D) or the surface ( 1 B) of the optical waveguide ( 1 , 21 , 31 ),
- - Which has an opening area ( 5 B, 25 F3, 35 B) of the respective reflector ( 4 , 24 , 34 ) and a light source ( 5 A, 25 A, 35 A) arranged in front of the opening area ( 5 B) in such a way that
- - In operation from the light source ( 5 A) emitted light radiation with an oblique angle in the Lichtwellenlei ter ( 1 , 21 , 31 ) penetrates.
- - in mindestens einer Längsseitenfläche (1C, 1D) oder der Oberfläche (1B) des Lichtwellenleiters (1, 21, 31) minde stens ein dreieckförmiger Vorsprung geformt ist,
- - dessen eine Seitenfläche von einem Reflektor (4, 24, 34) bedeckt ist und
- - dessen andere Seitenfläche nach außen freiliegt und somit den Öffnungsbereich (5B, 25B, 35B) bildet.
- at least one triangular projection is formed in at least one longitudinal side surface ( 1 C, 1 D) or the surface ( 1 B) of the optical waveguide ( 1 , 21 , 31 ),
- - whose one side surface is covered by a reflector ( 4 , 24 , 34 ) and
- - The other side surface is exposed to the outside and thus forms the opening area ( 5 B, 25 B, 35 B).
- - die Lichtaustrittsfläche (1A) und/oder die ihr gegenüber liegende Oberfläche (1B) des Lichtwellenleiters (1) licht streuende Abschnitte (6) und ebene Abschnitte (7) auf weist,
- - und das Flächenverhältnis der ebenen Abschnitte (7) zu den Abschnitten (6) entlang dem Lichtwellenleiter (1) so ein gestellt wird, daß eine gleichmäßige Leuchtdichte des Lichtquellenelements (10) erzielt wird.
- - The light exit surface ( 1 A) and / or the opposite surface ( 1 B) of the optical waveguide ( 1 ) has light-scattering sections ( 6 ) and flat sections ( 7 ),
- - And the area ratio of the flat sections ( 7 ) to the sections ( 6 ) along the optical waveguide ( 1 ) is set so that a uniform luminance of the light source element ( 10 ) is achieved.
- - die Reflektoren (4, 24, 34) einstückig miteinander verbun den sind.
- - The reflectors ( 4 , 24 , 34 ) are integrally connected to each other.
- - das Material der Reflektoren (4, 24, 34) spritzgußfähig ist und die Reflektoren (4, 24, 34) im Spritzguß herge stellt sind.
- - The material of the reflectors ( 4 , 24 , 34 ) is injection moldable and the reflectors ( 4 , 24 , 34 ) are injection molded Herge.
- - das Material der Reflektoren (4, 24, 34) aus einem ther moplastischen Polyester, insbesondere auf der Basis von Polybutylenterephtalat, geformt ist.
- - The material of the reflectors ( 4 , 24 , 34 ) is formed from a thermoplastic polyester, in particular based on polybutylene terephthalate.
- - das Material der Reflektoren (4, 24, 34) Pocan® ist.
- - The material of the reflectors ( 4 , 24 , 34 ) is Pocan®.
- - die Reflektoren (4, 24, 34) aus einem Folienmaterial, ins besondere auf der Basis von Polycarbonat, geformt sind und das Folienmaterial mit weißer Farbe beschichtet oder be druckt ist.
- - The reflectors ( 4 , 24 , 34 ) are formed from a film material, in particular based on polycarbonate, and the film material is coated or printed with white paint.
- - es einen geschlossenen Ring bildet.
- - it forms a closed ring.
- - die mindestens eine Lichtquelle (5, 25, 35, 45) eine Halb leiter-Lichtemissionsdiode ist.
- - The at least one light source ( 5 , 25 , 35 , 45 ) is a semiconductor light emitting diode.
- - auf der Seite der Lichtaustrittsfläche (1A) ein Flüssig kristallelement (9) angeordnet ist.
- - On the side of the light exit surface ( 1 A) a liquid crystal element ( 9 ) is arranged.
- - das Flüssigkristallelement (9) durch Abstandshalter von der Lichtaustrittsfläche (1A) beabstandet gehaltert ist.
- - The liquid crystal element ( 9 ) is held by spacers from the light exit surface ( 1 A) spaced.
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE Effective date: 20120710 Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE Effective date: 20120710 |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: OSRAM GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: OSRAM AG, 81543 MUENCHEN, DE Effective date: 20130204 |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE Effective date: 20130204 Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE Effective date: 20130204 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: OSRAM GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: OSRAM GMBH, 81543 MUENCHEN, DE Effective date: 20130829 |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER, PATENTANWALTSGESELLSCH, DE Effective date: 20130829 Representative=s name: EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHA, DE Effective date: 20130829 |
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| R071 | Expiry of right |