DE19935374A1 - Leuchtelement mit einem Lichtleiter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leuchtelement in einem Lichtleiter (2), der zwei zueinander parallele Flachseiten (2a, 2b) aufweist, von den eine einen streuenden Flächenbereich zur Streuung auf diese Flachseite (2b) auftreffenden Lichtes (L) aufweist. Gemäß der Erfindung ist der streuende Flächenbereich von einer Vielzahl von totalreflektierenden Zonen (8) unterbrochen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leuchtelement mit einem Lichtleiter, der zwei zueinander parallele Flachseiten aufweist, von der eine mit einem streuenden Flä­ chenbereich versehen ist.

Neuere Hinweis- oder Reklameschilder, wie sie beispielsweise aus dem deut­ schen Gebrauchsmuster 297 14 000 bekannt sind, bestehen aus einer lichtleiten­ den Platte aus transparentem Material, beispielsweise Plexiglas, die auf einer ih­ rer Flachseiten mit einer Folie beklebt ist, um Schriftzüge oder Flächen farbig dar­ zustellen. Ein solches aus dem Stand der Technik bekanntes Leuchtelement ist in Fig. 5a und 5b dargestellt. Ein plattenförmiger Lichtleiter 2 ist hierzu auf einer sei­ ner Flachseiten 2a oder 2b, im Beispiel der Figur die Flachseite 2b, mit einer für Licht nicht transparenten Folie 40 versehen. Der Brechungsindex dieser Folie 40 ist deutlich größer als 1 und dem Brechungsindex des Lichtleiters 2 angenähert, so dass das von einer Lichtquelle 6 erzeugte und an einer Schmal- oder Stirnseite 2c des Lichtleiters 2 eintretende Licht L beim Auftreffen auf die Flachseite 2b nicht totalreflektiert sondern gestreut wird und als Streulicht SL an der der Folie 40 ge­ genüberliegenden Flachseite 2a aus dem Lichtleiter 2 austritt.

Dabei ergibt sich bei seitlicher Einkopplung des Lichtes L das Problem, dass die Flächenhelligkeit mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle 2 abnimmt, so dass sich ein Teilbereich A mit relativ großer Leuchtdichte und ein Teilbereich B mit geringer und mit wachsendem Abstand zur Lichtquelle 6 abnehmender Leuchtdichte ergibt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Leuchtelement mit einem Lichtleiter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die vorstehend ge­ nannten Probleme vermieden sind und eine gleichmäßige Flächenhelligkeit auch bei seitlicher Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter ermöglicht ist.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Leuchtelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Das erfindungsgemäße Leuchtele­ ment enthält einen Lichtleiter mit zwei zueinander parallelen Flachseiten, von de­ nen eine einen streuenden Flächenbereich zur Streuung des auf dieser Flachseite auftreffenden Lichtes aufweist, der von einer Vielzahl von totalreflektierenden Zo­ nen unterbrochen ist.

Durch die Einbringung solcher totalreflektierenden Zonen in den streuenden Flä­ chenbereich wird ein gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Aus­ führungsform größerer Teil des seitlich eingekoppelten Lichtes in Bereiche inner­ halb des Lichtleiters weitergeleitet, die weiter von der Lichtquelle bzw. der Einkop­ pelfläche des Lichtes in den Lichtleiter entfernt sind. Auf diese Weise werden die von der Lichtquelle abgewandten Bereiche aufgehellt.

Der streuende Flächenbereich kann beispielsweise durch eine Oberflächenstruk­ turierung, beispielsweise einer Aufrauhung der Flachseite, oder durch eine Be­ schichtung, beispielsweise durch Aufdrucken von Farbe, erzeugt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der streuende Flächen­ bereich durch eine mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehene und auf die Flachseite aufgebrachte Streufolie gebildet. Dies läßt sich fertigungstechnisch be­ sonders einfach realisieren.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist auf die Streufolie eine Deckfolie aufgebracht, die die Ausnehmungen derart überdeckt, dass zwischen jeder Ausnehmung und der Deckfolie ein Hohlraum entsteht. Durch diese Maßnahmen wird bewirkt, dass die durch die Ausnehmung in der Streufolie geschaffene totalreflektierende Zone abgedeckt werden kann, so dass eine Durchsicht durch den Lichtleiter nicht möglich ist.

In einer alternativen Ausführungsform ist der streuende Flächenbereich durch eine auf die Flachseite aufgebrachte Noppenfolie gebildet, deren Noppen zwischen der Flachseite und der Noppenfolie jeweils einen Hohlraum bilden. Durch diese Maß­ nahme entfällt die Notwendigkeit einer Beschichtung der Fachseite mit zwei Foli­ en, wenn eine Transparenz des Lichtleiters senkrecht zu den Flachseiten verhin­ dert werden soll.

Insbesondere variiert der von den totalreflektierenden Zonen gebildete Flächenan­ teil in Abhängigkeit vom Abstand zu einer stirnseitigen Einkoppelfläche. Durch diese Maßnahme kann die Leuchtdichte des aus dem Lichtleiter austretenden Lichtes weitgehend homogenisiert werden.

Hierzu variiert entweder die Fläche der einzelnen totalreflelktierenden Zonen mit wachsendem Abstand oder bei annähernd flächengleichen totalreflektierenden Zonen die Anzahl dieser Zonen pro Flächeneinheit.

Das erfindungsgemäße Leuchtelement ist insbesondere als Informationsträger geeignet.

In einer weiteren vorteilhaften Anwendung dient das erfindungsgemäße Leuchte­ lement als flächige Lichtquelle und kann so zur Flächenbeleuchtung vor einem Spiegel eingesetzt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele gemäß der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:

Fig. 1a, b ein Leuchtelement gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt bzw. in einer Draufsicht,

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausgestaltung des Leuchtelementes ebenfalls in ei­ nem Längsschnitt,

Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtelementes,

Fig. 4 eine bevorzugte Verwendungsweise eines erfindungsgemäßen Leucht­ elementes als Flächenbeleuchtung vor einem Spiegel,

Fig. 5a, b jeweils ein Leuchtelement gemäß dem Stand der Technik in einer Draufsicht bzw. einem Längsschnitt.

Gemäß Fig. 1a umfasst das Leuchtelement gemäß der Erfindung einen Lichtlei­ ter 2, der zwei zueinander parallele Flachseiten 2a, 2b aufweist und im Beispiel durch eine planparallele Plexiglasplatte gebildet ist. Auf einer der Flachsei­ ten 2a, 2b, im Beispiel auf der Flachseite 2b, ist eine Streufolie 4 aufgeklebt, die zumindest in ihrem einer Lichtquelle 6 zugewandten Bereich eine Vielzahl von Ausnehmungen 8 aufweist.

Durch die Streufolie 4 wird an der Grenzfläche zum Lichtleiter 2 durch die Aufla­ gebereiche ein streuender Flächenbereich gebildet, der eine Streuung des sich im Lichtleiter 2 ausbreitenden und auf die Grenzfläche in diesen Auflagebereichen auftreffenden Lichtes L bewirkt. Das auf diese Weise erzeugte Streulicht SL tritt aus der Flachseite 2a aus. Dadurch wird die Streufolie 4, die beispielsweise aus unterschiedlich gefärbten Bereichen bestehen kann, für den Betrachter optisch sichtbar, so dass das Leuchtelement als Informationsträger dienen kann.

Die Ausnehmungen 8 bilden demgegenüber Zonen, in denen Totalreflexion statt­ findet, so dass das Licht L in die von der Lichtquelle 6 abgewandten Bereiche des Lichtleiters 2 weitergeleitet wird.

Im Ausführungsbeispiel ist nur ein Teilbereich A der Streufolie 4 mit untereinander annähernd flächengleichen Ausnehmungen 8 versehen. Diese Ausnehmungen 8 bewirken, dass zumindest ein Teil des in diesem Teilbereich A auf die Flachsei­ te 2b auftreffenden Lichtes in einen von der Lichtquelle abgewandten Teilbe­ reich B weitergeleitet wird, so dass dieser gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform aufgehellt wird.

Die Flächendichte der Ausnehmungen 8, d. h. die Anzahl der Ausnehmungen 8 pro Flächeneinheit kann alternativ zum Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 auch mit wachsendem Abstand zur Lichtquelle 6 kontinuierlich variieren, beispielsweise abnehmen. Bei Einkopplung des Lichts von mehreren Seiten kann beispielsweise die Flächendichte zur Mitte des Lichtleiters hin abnehmen. Anstelle einer Variation der Flächendichte kann auch bei gleichbleibender Anzahl von Ausnehmungen pro Flächeneinheit die Größe der Ausnehmungen 8, d. h. die Fläche der totalreflektie­ renden Zonen variiert werden. Das Flächenverhältnis zwischen der Gesamtfläche der totalreflektierenden Zonen (Ausnehmungen 8) und der Gesamtfläche der streuenden Zonen kann dabei so eingestellt werden, dass für den Betrachter der Eindruck einer gleichmäßigen Leuchtdichte besteht.

Die durch die Ausnehmungen 8 gebildete Perforation der Streufolie 4 kann au­ ßerdem durch entsprechende Bemessung der Flächendichte und/oder der Größe der Ausnehmungen 8 so dezent gewählt werden, dass sie dem Betrachter bei normaler Betrachtung nicht störend auffällt.

Anstelle einer Streufolie 4 kann auch eine durch Druckverfahren auf die Flachsei­ te 2b aufgebrachte und mit Ausnehmungen versehene Schicht vorgesehen sein.

Wichtig ist, dass die Flachseite 2b Zonen aufweist, die eine Streuung des auf sie auftreffenden Lichtes bewirken, die von einer Vielzahl von totalreflektierenden Zo­ nen unterbrochen ist. Die Steuzonen können beispielsweise auch durch eine Aufrauhung der Oberfläche hergestellt werden.

Gemäß Fig. 2 ist die Streufolie 40 mit einer zusätzlichen Deckfolie 10 versehen, die optisch nicht transparent ist und verhindert, dass der Betrachter durch die Ausnehmungen 8 hindurchschauen kann, so dass störende Hintergrundeffekte vermieden sind.

Alternativ hierzu ist der Lichtleiter 2 gemäß Fig. 3 auf einer Flachseite 2b mit einer Noppenfolie 12 versehen, deren Noppen 14 jeweils zwischen der Noppenfolie 12 und der Flachseite 2b des Lichtleiters 2 einen Hohlraum 16 bilden, der bewirkt, dass die Flachseite 2b am Ort dieser Noppen 14 totalreflektierend wird.

Gemäß Fig. 4 ist das Leuchtelement mit einer Streufolie 4 versehen, deren durch Ausnehmungen 8 unterbrochene streuender Flächenbereich aus einer Vielzahl von weißen streuenden Einzelflächen oder Streuzonen zusammengesetzt ist, so dass eine flächige Lichtquelle erzeugt wird. Auf der mit der Streufolie 4 versehe­ nen Seite des Lichtleiters 2 ist parallel zu seinen Flachseiten 2, 2b ein Spiegel 20 angeordnet, der das in die Flachseite 2a des Lichtleiters 2 eintretende und auf der gegenüberliegenden Flachseite 2b im Bereich der Ausnehmungen 42 austretende Licht LU aus der Umgebung reflektiert. Durch eine entsprechende dezente Vertei­ lung der Streuzonen, die in diesem Fall gewissermaßen eine Umkehrung zu dem im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a, 1b dargestellten Anwendungsfall sind, kann durch das von diesen erzeugte Streulicht SL eine flächige Beleuchtung des vor dem Spiegel 20 befindlichen Raumes erzielt werden, ohne dass das im Spie­ gel 20 vom Raum erzeugte Bild unangenehm gestört wird. Das bevorzugt aus kleinen weißen Scheiben zusammengesetzte Rastermuster sorgt für eine blend­ freie Ausleuchtung des Raumes vor dem Lichtleiter, da durch die große zur Be­ leuchtung genutzte Fläche die Leuchtdichte entsprechend gering ist. Auch hier ist eine Optimierung der beiden Funktionen Beleuchtung und Spiegelung durch un­ terschiedliche Rasterdichte in der Mitte und am Rand der Anordnung möglich. Um störende Effekte für den Betrachter möglichst zu vermeiden, sollte bei dieser Ausführungsform der Abstand zwischen der spiegelnden Fläche des Spiegels 20 und dem Lichtleiter 2 möglichst gering sein.

Claims (9)

1. Leuchtelement mit einem Lichtleiter (2), der zwei zueinander parallele Flach­ seiten (2a, 2b) aufweist, von denen eine einen streuenden Flächenbereich zur Streuung des in diesem Flächenbereich auf diese Flachseite (2b) auftreffen­ den Lichtes (L) aufweist, der von einer Vielzahl von totalreflektierenden Zo­ nen (8) unterbrochen ist.

2. Leuchtelement nach Anspruch 1, bei dem der streuende Flächenbereich durch eine mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (8) versehene und auf die Flach­ seite (2b) aufgebrachte Streufolie (4) gebildet ist.

3. Leuchtelement nach Anspruch 2, bei dem auf die Streufolie (4) eine Deckfo­ lie (10) aufgebracht ist, die die Ausnehmungen (8) derart überdeckt, dass im Bereich jeder Ausnehmung (8) ein Hohlraum entsteht.

4. Leuchtelement nach Anspruch 1, bei dem die streuende Flächenbereich durch eine auf die Flachseite (2b) aufgebrachte Noppenfolie (12) gebildet ist, deren Noppen (14) zwischen der Flachseite (2b) und der Noppenfolie (12) jeweils ei­ nen Hohlraum (16) bilden.

5. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der von den totalreflektierenden Zonen (8) gebildete Flächenanteil in Abhängigkeit vom Abstand zu einer stirnseitigen Einkoppelfläche (2c) variiert.

6. Leuchtelement nach Anspruch 5, bei dem die totalreflektierenden Zonen (8) jeweils annähernd flächengleich sind und die Anzahl dieser Zonen (8) pro Flä­ cheneinheit in Abhängigkeit vom Abstand variiert.

7. Leuchtelement nach Anspruch 5, bei dem die Fläche der totalreflektierenden Zonen (8) in Abhängigkeit vom Abstand variiert.

8. Verwendung eines Leuchtelements nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che als Informationsträger.

9. Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 7, mit einem parallel zur und hinter dem streuenden Flächenbereich angeordne­ ten Spiegel.