DE202006020673U1

DE202006020673U1 - Wiedergabevorrichtung

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Publication number: DE202006020673U1
Application number: DE202006020673U
Authority: DE
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2016-10-12
Also published as: PL2390866T3; DK1938298T4; EP3188164A3; PL1938298T3; ES2388997T5; EP2779146A2; EP1938298B2; CN101300616A; EP2779146B1; WO2007043886A1; JP2009511984A; ES2603358T3; EP2390866A3; DK1938298T3; PL2779146T3; EP1938298B1; DK2779146T3; ES2388997T3; US20090129054A1; EP2779146A3

Abstract

Wiedergabevorrichtung, wie ein Lichtkasten, beispielsweise für eine beleuchtete Werbung, ein Verkehrszeichen, einen Wegweiser, eine beleuchtete Decke, einen TFT-Schirm, einen LCD-Schirm, ein Ziffernblatt für eine Uhr oder ein Messinstrument, wobei diese Vorrichtung Folgendes umfasst:
– ein Gehäuse;
– eine in diesem Gehäuse untergebrachte Lichtquelle und
– wenigstens eine diffus durchscheinende, von dem Licht dieser Lichtquelle beleuchtete Wiedergabefläche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lichtquelle Richtmittel hinzugefügt sind, damit das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht eine Richtcharakteristik erhält, so dass die Lichtquelle nahezu ausschließlich wenigstens eine Wand unmittelbar beleuchtet, beispielsweise zu über 75%, und
dass diese wenigstens eine Wand diffus reflektierend ist, so dass ein Teil des darauf treffenden Lichtes zu der Wiedergabefläche reflektiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wiedergabevorrichtung, wie einen Lichtkasten, beispielsweise für eine beleuchtete Werbung, ein Verkehrszeichen, einen Wegweiser, eine beleuchtete Decke, einen TFT-Schirm, einen LCD-Schirm, ein Ziffernblatt für eine Uhr oder ein Messinstrument, wobei diese Vorrichtung Folgendes umfasst: ein Gehäuse; eine in diesem Gehäuse untergebrachte Lichtquelle und wenigstens eine diffus durchscheinende, von dem Licht dieser Lichtquelle beleuchtete Wiedergabefläche.
Eine derartige Wiedergabevorrichtung ist in vielen Ausführungsformen bekannt.
Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise aus US-A-5 457 615 bekannt. In der daraus bekannten Wiedergabevorrichtung wird eine Anzahl rundstrahlender Lichtquellen zum Beleuchten einer diffus durchscheinenden Wiedergabefläche verwendet. Die Inneren Flächen haben eine reflektierende Form. Mit Hilfe einer diffus durchscheinenden Platte, hier als Diffuser bezeichnet, wird das von der Lampe in der Richtung der Wiedergabefläche ausgestrahlte Licht abgefangen und durch diese diffus durchscheinende Platte zerstreut.
Die Beschreibung von US-A-5 457 615 enthält keine Angabe in Bezug auf die Diffusionsfähigkeit des Durchgangs von Licht durch die diffus durchscheinende Platte hindurch. Es muss aber angenommen werden, dass die Lichtquellen für einen Beobachter an der Außenseite der Vorrichtung sichtbar sind, was aber nach der vorliegenden Erfindung als unerwünscht gilt. Ein wesentlicher Teil des von den Lichtquellen ausgestrahlten Lichtes erreicht auf diese Art und Weise unmittelbar die Wiedergabefläche über die diffus durchscheinende Platte. Der restliche Teil des von den Lichtquellen ausgestrahlten Lichtes wird auf spiegelnde Art und Weise von den stark spiegelreflektierenden Innenflächen des Gehäuses reflektiert und erreicht nach einer Anzahl Reflexionen auf eine an dieser Stelle nicht näher spezifizierte Art und Weise die Wiedergabefläche. Durch diese Spiegelreflexion ist es nicht möglich zu vermeiden, dass die Lichtquellen an der Außenseite der Wiedergabefläche sichtbar sind, wobei es dunklere und hellere Zonen gibt. Die Übergänge dazwischen lassen sich mit dem menschlichen Auge leicht detektieren. Wenn der Kontrastübergang einen festgestellten Wert über einen kurzen Abstand überschreitet, kann dies sehr belästigend wirken. Dieser Aspekt wird nachstehend näher erläutert.
Die Konstruktion nach US-A-5 457 615 ist weiterhin derart, dass Licht von den Endzonen der länglichen Lichtquellen die Wiedergabefläche direkt erreichen kann.
An dieser Stelle soll den jeweiligen Möglichkeiten, bekannt aus der Literatur oder einleuchtend für den Fachmann, Aufmerksamkeit gewidmet werden, und zwar der Bestrahlung einer diffus durchscheinenden Wiedergabefläche, so dass die Leuchtdichte an der Außenseite so einheitlich wie nur möglich gemacht wird:

1. Dazu kann eine diffus durchscheinende Wiedergabefläche mit einer wesentlichen Dicke und/oder einer sehr begrenzten Lichtdurchlässigkeit verwendet werden. Es dürfte einleuchten, dass auf diese Art und Weise eine gewisse Homogenisierung für ein Material, wie beispielsweise weißes Glas oder funktionell entsprechende diffus durchscheinende Kunststoffe erreicht werden kann. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass der Verlust an Lichtenergie beträchtlich sein kann. Dies würde bedeuten, dass zum Erzielen einer bestimmten Leuchtdichte eine Lichtquelle verwendet werden muss, die eine relativ große Menge an Energie verbraucht.
2. Als Alternative kann eine Anzahl diffus durchscheinender Platten verwendet werden, die je in einem Abstand voneinander angeordnet werden und die beispielsweise identisch sind oder ähnlich wie die Wiedergabefläche. Es wird dadurch ein besserer Homogenitätsgrad der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche verwirklicht, und zwar wegen des gegenseitigen Abstandes zwischen derartigen Platten. Diese an sich gute Lösung hat auch einen Nachteil, da dies zu einem großen Verlust an Lichtenergie führt.
3. Wenn der Abstand der Quelle von der Wiedergabefläche zunimmt, wird die Homogenität der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche besser. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass das Gehäuse größer wird und insbesondere eine größere Tiefe erfordert, was unerwünscht und manchmal für bestimmte Applikationen sogar unakzeptabel ist. Es soll weiterhin vorausgesetzt werden, dass das Licht, das von der Lichtquelle nicht unmittelbar auf die Wiedergabefläche gerichtet wird, absorbiert werden muss, weil sonst möglicherweise unvorhersagbare Reflexionseffekte auftreten, wodurch die Leuchtdichte zwar zunimmt, die aber einen nachteiligen Effekt auf die Homogenität haben.
4. Es kann eine Lichtquelle mit einer großen Strahlungsfläche verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, sich eine Oberfläche mit einem gitterartigen Muster kleiner Lichtquellen, wie Halogenlampen oder LEDs, vorzustellen. Während mit einem guten Entwurf eine derartige Lösung einen vertretbaren Homogenitätsgrad der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche schaffen kann, sind die hohen Kosten abschreckend.
5. Es können optische Mittel verwendet werden, insbesondere Linsen, Spiegel oder Kombinationen davon, die derart entworfen sind, dass die Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche innerhalb einer bestimmten Toleranz konstant ist. Das Entwerfen derartiger Systeme ist aber kompliziert, weil dies völlig von der betreffenden Bemessung abhängig, und dadurch entsprechend kostspielig ist.

Eine Wiedergabevorrichtung für Werbezwecke mit einer oder mehreren Leuchtstofflampen als Lichtquelle ist weiterhin allgemein bekannt und üblich. Eine derartige Wiedergabevorrichtung hat den wesentlichen Vorteil einer hohen Lichtleistung. Demgegenüber steht der Nachteil, der besonders in der Praxis vorherrscht, dass die diffus durchscheinende Wiedergabefläche eine hohe Lichtintensität hat, und zwar in einem Gebiet in einem relativ geringen Abstand von der Leuchtstofflampe. Diese Lichtintensität nimmt aber, je nachdem der Abstand des beleuchteten Gebietes der Wiedergabefläche von der Leuchtstofflampe zunimmt, schnell ab. Dies führt überraschenderweise zu dem Phänomen, dass trotz der hohen verwirklichten Lichtintensität in dem genannten ersten Gebiet, die gesamte Lesbarkeit oft als sehr mäßig erfahren wird, und zwar wegen der Kontrastunterschiede mit den weniger stark beleuchteten Gebieten.
Es wurden Versuche angestellt, dieser bekannten Unannehmlichkeit vorzubeugen, und zwar durch Verwendung von mehr als nur einer Leuchtstofflampe oder einer anderen Lichtquelle, aber der erwähnte Nachteil eines stark beleuchteten Gebietes im Gegensatz zu weniger stark beleuchteten Gebieten lässt sich dadurch nicht auf befriedigende Art und Weise vermeiden. Unter Vorwegnahme von der nachstehend folgenden Figurbeschreibung wird in dieser Hinsicht auf die 1, 2, 3, 8A und 13 sowie auf die zu den genannten Figuren gehörende Beschreibung verwiesen.
Es wurden weiterhin Versuche angestellt, die Unterschiede in der Intensität dadurch zu reduzieren, dass ein Gitter mit einem spezifischen Verlauf vorgesehen wird, welches das Licht von der Lichtquelle örtlich mehr oder weniger abschirmt. Selbst nicht hiermit sind die erwünschten Ergebnisse erzielt worden.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wiedergabevorrichtung derart auszubilden, dass die Wiedergabefläche innerhalb relativ enger Toleranzen auf homogene Art und Weise beleuchtet wird. Tests haben gezeigt, dass es nicht nur die Leuchtdichte ist, sondern dass es bis zu einem gewissen vorherrschenden Grad die Homogenität der Leuchtdichte ist, welche die Sichtbarkeit der an der Wiedergabefläche vorhandenen Information bestimmt, beispielsweise die Lesbarkeit darauf angebrachter Texte. Für Lichtkästen ist es möglich, sich beispielsweise eine Leuchtdichte in dem Beriech von etwa 10–5000 Lux vorzustellen. Es dürfte einleuchten, dass dies insbesondere in einigen der genannten Applikationen, wie Werbeschildern und Verkehrsschildern, von wesentlicher Bedeutung ist.
Auf Basis der oben stehenden Erwägungen schafft die vorliegende Erfindung eine Wiedergabeanordnung der eingangs erwähnten Art, die das Kennzeichen aufweist, dass der Lichtquelle Richtmittel hinzugefügt sind, damit das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht eine Richtcharakteristik erhält, so dass die Lichtquelle nahezu ausschließlich wenigstens eine Wand unmittelbar beleuchtet, beispielsweise zu über 75%, und dass diese wenigstens eine Wand diffus reflektierend ist, so dass ein Teil des darauf treffenden Lichtes zu der Wiedergabefläche reflektiert wird.
In Vorwegnahme der Beschreibung der nachstehenden Figuren sei in Bezug auf den Ausdruck ”diffus reflektierend” auf 24 verwiesen. Diese Figur zeigt in zwei Dimensionen die im Wesentlichen sphärische Richtcharakteristik entsprechend einer diffusen Reflexion. Der Ursprung des gezeichneten Koordinatensystems, d. h. [x = 0; y = 0], ist die Stelle, an der Licht auf die diffus reflektierende Fläche auftrifft. Licht wird entsprechend der gezeichneten Richtcharakteristik im Wesentlichen unabhängig von der Richtung, in der dieser Lichteinfall auftritt, reflektiert werden. Der größte Teil wird die Oberfläche davon senkrecht verlassen, folglich in der Richtung der y-Achse. In der Richtung der x-Achse wird der Teil im Wesentlichen 0 sein. Die zwischenliegenden relativen Werte werden durch den Abstand zwischen dem Ursprung und der Sphäre gegeben, die in zwei Dimensionen als Kreis dargestellt ist. Diese Werte sind durch Pfeile schematisch angegeben.
Es wird eine Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung empfohlen, wobei der Anteil der Lichtenergie des Lichtes von der Lichtquelle, das unmittelbar auf die Wiedergabefläche gerichtet wird und durch die Wiedergabefläche hindurch heraustritt, weniger als 10% der gesamten Lichtenergie des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes beträgt. Dies vermeidet, dass die Lichtquelle für einen Beobachter sichtbar ist.
Stark empfohlen wird eine Ausführungsform, bei der die erste Ortsableitung der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche geteilt durch den Lokalwert der Leuchtdichte in jeder Richtung einen Maximalwert von etwa 1,0–1,2 m^–1 hat. Tests haben ergeben, dass der genannte Wert den Übergang zwischen einer guten Homogenität, wie dies von dem menschlichen Auge erfahren wird, und die Wahrnehmbarkeit der Differenz in der Leuchtdichte bildet. Wenn der Wert der genannten normalisierten ersten Ableitung größer wird, so wird ein Kontrast immer deutlicher wahrnehmbar und ggf. soweit zunehmen, dass er zu störenden und sogar unakzeptablen Werten führt.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Leuchtdichte ein Maß ist, das die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Auges berücksichtigt.
Es ist wichtig, dass die Richtmittel gewährleisten, dass möglichst viel von dem von der Lichtquelle ausgestrahlten Licht eine diffus reflektierende Wand erreicht. Die Richtmittel können einzelne Mittel sein, die zu der Lichtquelle hinzugefügt werden. Auf alternative Art und Weise kann die Wiedergabevorrichtung das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass die Richtmittel mit der Lichtquelle integriert sind.
Nach einem spezifischen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Wiedergabevorrichtung das spezielle Kennzeichen auf, dass die Richtmittel optische Mittel aus der Gruppe umfassen, von der Spiegelmittel und Linsenmittel einen Teil bilden.
Aufmerksamkeit wird der Tatsache gewidmet, dass bekannte Wiedergabeflächen für bekannte Wiedergabevorrichtungen als Platten ausgebildet sind, beispielsweise aus einem milchweißen Kunststoff oder Glas, die an beiden Seiten völlig glatt sind. Wie aus der Optik bekannt, wird ein Lichtbündel, das in einem Winkel, der von senkrecht auftreffend wesentlich abweicht, auf eine glatte Oberfläche auftrifft, nicht in das betreffende Medium eindringen, in dem Fall, wo der sog. Brewster-Winkel überschritten wird. In dem vorliegenden Fall kann dies dadurch angewandt werden, dass gestattet wird, dass ein Teil des Lichtes von der Lichtquelle unmittelbar auf die Innenfläche der Wiedergabefläche auftrifft, aber in einem solchen Winkel, dass das genannte Licht theoretisch völlig reflektiert wird und die diffus reflektierende Wand erst nach Reflexion erreicht. Dieser Aspekt wird nachstehend anhand der 9C näher erläutert.
Es dürfte einleuchten, dass nach der vorliegenden Erfindung möglichst vermieden werden soll, dass Licht von den Lichtquellen, das beispielsweise mit einer Seitenkeule der Richtcharakteristik übereinstimmt, auf nicht kontrollierte Art und Weise unmittelbar auf die Wiedergabefläche auftrifft. Um dieses Phänomen zu vermeiden, das bei den meisten kommerziell erhältlichen Lichtquellen auftritt, weist die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einer speziellen Ausführungsform Abschirmmittel auf, die zwischen der Lichtquelle und der Wiedergabefläche vorgesehen sind, und zwar zur Abschirmung von Licht von der Lichtquelle, das unmittelbar auf die Wiedergabefläche gerichtet ist. Der Einfluss von Unvollkommenheiten in der Lichtquelle wird dadurch völlig eliminiert.
Zur Gewährleistung der bestmöglichen Homogenität der Beleuchtung innerhalb enger Grenzen kann die Wiedergabevorrichtung das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass die Lichtquelle sich über einen Abstand von wenigstens etwa 70% einer linearen Abmessung der Wiedergabefläche erstreckt.
Sehr einfach ist eine Ausführungsform, bei der die Lichtquelle wenigstens eine längliche Lampe umfasst.
Diese Ausführungsform kann beispielsweise das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass die Lampe vom Lumineszenztyp ist, beispielsweise eine Leuchtstofflampe.
Eine Leuchtstofflampe hat eine gute Effizienz, gewiss im Vergleich zu Glühlampen und dergleichen, und ist in vielen Farbtönen kommerziell erhältlich. Eine Leuchtstofflampe mit einer nahezu weißen Farbe hat eine hohe Effizienz und erzeugt relativ wenig Wärme, während das ausgestrahlte Licht eine homogene Intensität aufweist.
Es hat sich herausgestellt, dass für den Intensitätsbereich von etwa 10–5000 Lux, in der Praxis für Lichtkästen oft angewandt, die absolute Intensität des ausgestrahlten Lichtes in der Sichtbarkeit der präsentierten Information nur eine untergeordnete Rolle spielt, und dass die Homogenität der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche ein Maß der verwirklichten Qualität ist. In dieser Hinsicht kann die Wiedergabevorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass die Lichtquelle eine LED oder wenigstens eine Gruppe von LEDs umfasst, die sich im Wesentlichen in derselben Richtung erstrecken. Eine Anzahl LEDs kann derart angeordnet sein, dass sie die gewünschte Homogenität der Beleuchtung der Wand innerhalb bestimmter gestellter Normen gewährleisten.
Die Ausführungsform, bei der die Lichtquelle sich über einen Anstand von wenigstens 70% einer linearen Dimension der Wiedergabefläche erstreckt, kann weiterhin das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass eine Gruppe von LEDs aneinander grenzend in einer Reihe angeordnet ist.
Nach wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Wiedergabevorrichtung das spezielle Kennzeichen auf, dass die oder eine unmittelbar beleuchtete erste Wand sich wenigstens mehr oder weniger in Querrichtung gegenüber der Wiedergabefläche erstreckt.
Eine weiter verbesserte Homogenität des auf die diffuse Wiedergabefläche auftreffenden Lichtes wird erzielt mit einer Wiedergabevorrichtung, die wenigstens eine zweite diffus reflektierende Wand aufweist, die einen Teil des an der ersten diffus reflektierenden Wand reflektierten Lichtes empfängt und einen Teil davon auf die Wiedergabefläche richtet.
Die Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann auch das spezielle Kennzeichen aufweisen, dass die Richtcharakteristik derart ist, dass die Lichtquelle die oder eine unmittelbar beleuchtete Wand wenigstens mehr oder weniger homogen beleuchtet, oder gewährleistet, dass die unmittelbar beleuchtete Wand eine wenigstens mehr oder weniger homogene linienförmige Quelle bildet. Dazu können beispielsweise optische Mittel, einschließlich Linsenmittel und/oder Spiegelmittel, verwendet werden, welche die gewünschte Richtcharakteristik gewährleisten. In dieser Hinsicht sei im Voraus u. a. auf 4 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Wiedergabevorrichtung das spezielle Kennzeichen auf, dass die wenigstens eine Wand mit einer hell gefärbten, insbesondere im Wesentlichen weißen Deckschicht versehen ist, die aus einem Material aus der Gruppe besteht, die Folgendes umfasst: eine Mattfarbe, eine Farbe mit Seidenglanz, weißes Papier, LEF-Film (Markenzeichen von 3M). Mit diesen Materialien lässt sich in Kombination mit einer niedrigen Farbabhängigkeit der Lichtabsorption ein ausreichend hoher Reflexionskoeffizient erzielen.
Weiterhin sei WO-A-99/67663 Aufmerksamkeit gewidmet. Wie oben beschrieben, lässt sich die Homogenität der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche dadurch verbessern, dass eine relativ große Dicke und/oder eine niedrige Lichtübertragung der diffus durchscheinenden Wiedergabefläche angewandt werden. Das genannte bekannte Dokument benutzt diese Erkenntnis. In 5 und in der zugehörigen Beschreibung werden u. a. Materialien erwähnt, die für den betreffenden Lichtkasten verwendet werden können. Es hat sich herausgestellt, dass der Lichtertrag im Falle eines Materials, wie 3635–70 hoch ist, dass es aber hellere und dunklere Gebiete gibt, die derart aneinander grenzen, dass die Übergänge auf eine störende Art und Weise sichtbar sind. Nur dann, wenn andere Materialien verwendet werden, insbesondere die Materialien P645 und P945, wird eine akzeptierbare Homogenität der Leuchtdichte erzielt. Das dazu erforderliche Opfer ist ein dramatischer Verlust an Lichtenergie.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine teilweise aufgeschnittene schaubildliche Darstellung einer bekannten Wiedergabevorrichtung,
2 eine teilweise aufgeschnittene schaubildliche Darstellung einer anderen bekannten Wiedergabevorrichtung,
3 eine teilweise Vorderansicht der Wiedergabevorrichtung nach 2,
4 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
5 eine teilweise aufgeschnittene Vorderansicht der Wiedergabevorrichtung nach 4,
6 eine der 5 entsprechende Darstellung einer Abwandlung,
7 eine der 6 entsprechende Darstellung einer Modifikation der Ausführungsform nach 6,
8A einen Schnitt durch die Wiedergabevorrichtung nach 1,
8B eine graphische Darstellung der Lichtintensitätsverteilung an den beiden Wiedergabeflächen in der Ausführungsform nach 1 und 8A,
9A einen Schnitt durch die Wiedergabevorrichtung nach 4,
9B die Lichtintensitätsverteilung an den beiden Wiedergabeflächen der Wiedergabevorrichtung nach den 4 und 9A,
9C eine Darstellung entsprechend 9A einer Ausführungsform, wobei die Lichtquellen einen derartigen Öffnungswinkel aufweisen, dass die diffus durchscheinenden Wiedergabeflächen teilweise unmittelbar von den Lichtquellen beleuchtet werden,
10 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung nach einer anderen Ausführungsform,
11 einen Teil der Lichtquelle nach 10,
12A einen Längsschnitt durch eine Form zum Herstellen einer Lichtquelle mit einer Abschirmung gegen Streulicht,
12B einen Schnitt durch die Form nach 12A,
13A eine aufgeschnittene Vorderansicht einer bekannten Wiedergabevorrichtung mit einer Leuchtstofflampe,
13B einen Schnitt durch die Wiedergabevorrichtung nach 13A,
13C die Lichtintensitätsverteilung an beiden durchscheinenden Flächen der Wiedergabevorrichtung nach den 13A und 13B,
14A eine Darstellung entsprechend der 13A einer Wiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung entsprechend 10,
14B einen Schnitt durch die Wiedergabevorrichtung nach 14A,
14C die Lichtintensitätsverteilung über die Wiedergabefläche der Wiedergabevorrichtung nach den 10, 14A und 14B,
15 eine graphische Darstellung der spektralen Verteilung einer roten, einer grünen und einer blauen LED,
16 die spektrale Verteilung des kalten weißen Lichtes, ausgestrahlt von einer LED eines bestimmten Typs,
17 eine spektrale Verteilung des kalten weißen Lichtes, ausgestrahlt von einer LED eines anderen Typs,
18 eine spektrale Verteilung des von einer warmen weißen LED ausgestrahlten Lichtes,
19A einen Schnitt durch einen Lichtkasten nach der vorliegenden Erfindung, der an beiden Seiten mit einer Reihe Lichtquellen versehen ist,
19B eine graphische Darstellung der gemessenen Leuchtdichte als eine Funktion der Stelle an der Außenseite der Wiedergabefläche, gemessen in der Richtung, die in der Zeichnung horizontal ist,
19C die Graphische Darstellung nach 19B, die ebenfalls Angaben zum Berechnen der ersten Ableitung der normalisierten Leuchtdichte enthält,
20A eine Darstellung entsprechend der 19A eines bekannten Lichtkastens, wobei vier Leuchtstofflampen als Lichtquellen verwendet werden,
20B eine graphische Darstellung entsprechend der 19B der Leuchtdichte als eine Funktion der Stelle,
20C eine Darstellung entsprechend der 19C der Graphik nach 20B,
21A in horizontaler Richtung die Vorderansicht des Lichtkastens nach 20A bzw. eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht, wobei die Wiedergabefläche in verschiedenen Abständen dargestellt ist, und zwar zur Einführung der Messungen, wobei die Messergebnisse in 21B dargestellt sind,
21B sechs graphische Darstellungen, wobei die Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche des Lichtkastens entsprechend 21A dargestellt ist, mit dem Abstand der Wiedergabefläche von der Ausgangslage als Parameter,
21C eine graphische Darstellung der Leuchtdichte als eine Funktion der Lage in dem Fall, wo die Wiedergabefläche in einem Abstand von 0,5 m angeordnet ist, mit Angaben darin zur Berechnung der ersten Ableitung der normalisierten Leuchtdichte,
21D eine graphische Darstellung nach 21C der Situation, in der die Wiedergabefläche in einem Abstand von 0,5 m angeordnet ist,
22A eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Lichtkastens, wobei die Innenflächen derselben mit einem LEF Film (Markenzeichen von 3M) bedeckt sind,
22B die Leuchtdichteverteilung an der Außenseite der Wiedergabefläche des Lichtkastens nach 22A,
22C die Graphische Darstellung nach 22B, wobei die erforderlichen Daten zur Messung der ersten Ableitung der normalisierten Leuchtdichte eingeschlossen sind,
23 eine graphische Darstellung, wobei alle Leuchtdichtegraphiken der 19A, 19B, 20A, 20B (in zwei Versionen), 21A, 21B, 22A und 22B als Illustration der außergewöhnlichen Qualitäten des Lichtkastens nach der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, und
24 die Richtcharakteristik einer diffus reflektierenden Fläche in zweidimensionaler Darstellung.
Die nachstehend zu beschreibenden Figuren zeigen schematisch u. a. Messaufstellungen mit den zugehörigen Messergebnissen. Alle Messungen wurden unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt, und sind als solche völlig vergleichbar. Es wurde folglich für alle gemessenen Wiedergabevorrichtungen dieselben Wiedergabeflächen verwendet. Für die nachstehend zu beschreibenden Messungen ist eine gegossene Acrylatplatte 100-27006 mit glänzenden Oberflächen von der ”Vink company”, Niederlanden, in jedem Fall als Wiedergabefläche verwendet worden. Dieses Material hat einen Lichtdurchlasskoeffizienten von 29%. Dies ist ein übliches Material für Lichtkästen in den Niederlanden.
1 zeigt eine bekannte Wiedergabevorrichtung 1. Diese umfasst ein Gehäuse 2, wobei nur die obere und untere Wand dargestellt sind. In diesem Gehäuse ist eine Lichtquelle mit drei Leuchtstofflampen 3, 4, 5 untergebracht. An der Vorder- und Rückseite ist eine Wiedergabefläche 6 bzw. 7 vorgesehen. Diese können durchscheinende oder undurchsichtige optische Informationsmuster aufweisen, beispielsweise Wegweiserinformation oder Werbung.
Die Wiedergabeflächen 6, 7 werden von den Leuchtstofflampen 3, 4, 5 unmittelbar beleuchtet.
8A zeigt eine Wiedergabevorrichtung 1 im Schnitt.
8B zeigt graphisch die Intensitätsverteilung des Lichtes an den Außenseiten 61, 62 der betreffenden Wiedergabeflächen 6 bzw. 7. Wie die Figur deutlich zeigt, beträgt der zentrale Wert der Lichtintensität etwa 1000 Lux, mit Abweichungen von +30% und –30%. Diese große Abweichung über einen kurzen Abstand wird oft als störend erfahren.
Zum Reduzieren dieser großen Abweichung wird manchmal die Anordnung nach 2 verwendet. In dieser Ausführungsform umfasst die hier dargestellte Wiedergabevorrichtung 8 vier Leuchtstofflampen 9, 10, 11, 12, die derart angeordnet sind, dass die Intensitätsverteilung zu einem etwas homogeneren Bild führen sollte. Es hat sich aber herausgestellt, dass diese Lösung in der Praxis nicht gut funktioniert. In der Mitte gibt es ein Gebiet, wo sich die Intensität der Lampen mehr oder weniger anhäuft, was zu einer Spitze in der Intensität in der Mitte führt, während es an den Rändern ein relativ unterbeleuchtetes Gebiet gibt, entsprechend dem Abfall an den Enden, wie in 8B dargestellt.
3 zeigt die komplette Wiedergabevorrichtung 8 mit Leuchtstofflampen 9, 10, 11, 12, 13, 14. Das genannte überlappende Gebiet ist durch 15 bezeichnet. Das relativ unterbeleuchtete Endrandgebiet ist durch 16 bezeichnet.
4 zeigt als Beispiel eine Wiedergabevorrichtung 19 nach der vorliegenden Erfindung. Auf der Bodenwand 17 ist eine Reihe in im Wesentlichen gleichen Abständen voneinander liegender LEDs 20 angeordnet, die zusammen die Lichtquelle für die Wiedergabevorrichtung 19 bilden. Den LEDs 20 sind Linsenmittel zugeordnet, die gewährleisten, dass auf die dargestellte Art und Weise die LEDs in der Längsrichtung der gegenüberliegenden oberen Wand 18 einen Öffnungswinkel von etwa 25° und in der Querrichtung einen Öffnungswinkel von etwa 4° haben. Diese Wahl und die Bemessung des Gehäuses ergeben, dass es praktisch nur die Innenfläche der oberen Wand 18 ist, die von den LEDs 20 mehr oder weniger homogen beleuchtet wird, und im Wesentlichen kein unmittelbar von den LEDs 20 herrührendes Licht auf die Wiedergabeflächen 6, 7 auftrifft. Die relevanten Lichtbündel sind durch gestrichelte Linien mit nach oben gerichteten Pfeilen dargestellt.
Damit die gewünschte, mehr oder weniger ellipsenförmige Richtcharakteristik der LED mit einem Öffnungswinkel von etwa 25° in der Hauptrichtung und einem Öffnungswinkel von etwa 4° in der Richtung senkrecht darauf, verwirklicht wird, können beispielsweise optische Vorkehrungen von der ”Carclo Precision Optics Company” (www.carclo-optics.com) Einzelteilnummer 10049, getroffen werden.
Aufmerksamkeit soll der Tatsache gewidmet werden, dass die durchscheinende Rückwand 7 beispielsweise durch eine undurchsichtige Wand ersetzt werden kann. Diese Wand könnte auch einen diffus reflektierenden Charakter haben und könnte folglich einen gewissen Beitrag zu der Intensität und der Homogenität des auf die Wand 6 auftreffenden Lichtes liefern. Die anderen in dieser Erfindung dargestellten und beschriebenen Wiedergabevorrichtungen können gewünschtenfalls auch nur eine Wiedergabefläche oder zwei Wiedergabeflächen haben.
5 zeigt die komplette Wiedergabevorrichtung 19.
6 zeigt eine Wiedergabevorrichtung 21 in einer Abwandlung, wobei eine Reihe von LEDs 23 an der oberen Wand 18 unmittelbar gegenüber den LEDs 20 an der unteren Wand 17 vorgesehen ist. Dadurch wird die erzielte Intensität zweimal größer sein. Diese LEDs bringen ebenfalls eine Verbesserung in der Homogenität der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche.
7 zeigt eine Wiedergabevorrichtung 22, wobei LEDs 23 an der oberen Wand 18 vorgesehen sind, und zwar um einen halben Mittenabstand gegenüber den LEDs 20 an der unteren Wand 17 versetzt.
9A zeigt eine Wiedergabevorrichtung 19.
9B zeigt die Intensitätsverteilung des Lichtes an der Außenseite 61, 62 der Wiedergabefläche, 6 bzw. 7. Diese beträgt etwa 140 Lux mit einer maximalen Abweichung von + und –10%. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass sogar kleinere, ja sogar wesentlich kleinere Intensitäten den gewünschten Effekt liefern können. So ist es beispielsweise möglich, sich eine Lichtintensität in der Größenordnung von 50 Lux und weniger vorzustellen.
9C zeigt eine Wiedergabevorrichtung, die der 9A weitgehend entspricht. Durch die hinzugefügten Richtmittel (beispielsweise Linsen) hat die Lichtquelle 20 in dieser Ausführungsform einen größeren Öffnungswinkel, so dass ein Teil des von der Lichtquelle 20 ausgestrahlten Lichtes mit einem Auftreffwinkel χ gegenüber der Normalen N auf die glatte Innenseite der Wiedergabeflächen 6 und 7 auftrifft. Wegen der Tatsache, dass der betreffende Winkel größer ist als der Brewster-Winkel, wird das betreffende Licht reflektiert und entsprechend dem durch Pfeile angegebenen Muster auf die diffus reflektierende Wand 18 auftreffen. Diese Wand 18 funktioniert dann als sekundäre diffuse Quelle zum Beleuchten der diffus durchscheinenden Wiedergabeflächen 6 und 7, so dass sie dadurch eine sehr konstante Leuchtdichte über ihre ganze Fläche zeigen, wie an der Außenseite gemessen.
10 zeigt eine Wiedergabevorrichtung 125 mit einem länglichen Träger 25 mit LEDs 26, 27, die abwechselnd nach oben bzw. nach unten gerichtet sind. Diese LEDs beleuchten eine gekrümmte, undurchsichtige, diffus reflektierende Rückwand 28 und Ränder, die einen Teil davon bilden, d. h. einen unteren Rand 29 und einen oberen Rand 30. Die relevanten Strahlungsmuster der LEDs 26 und 27 sind durch Ellipsen 31 bzw. 32 bezeichnet.
Damit vermieden wird, dass Licht von den LEDs 26, 27 unmittelbar auf die Wiedergabefläche 33 auftrifft, ist in dieser Ausführungsform ein länglicher Schirm 41 vorgesehen, der unmittelbar von den LEDs 26, 27 herrührendes Licht abfängt und absorbiert oder reflektiert, und in dem vorliegenden Fall dieses Licht vorzugsweise diffus reflektiert.
Wichtig ist zu erwähnen, dass, wie insbesondere aus den Strahlungsmustern 32 ersichtlich ist, kein unmittelbar von den LEDs 27 herrührendes Licht auf die Wiedergabefläche 33 auftrifft. Dies könnte einen äußerst negativen Effekt auf die Homogenität der Lichtintensitätsverteilung haben.
11 zeigt einen länglichen Träger 25. LEDs 26, 27 sind mit ihren Anschlüssen, die alle der Bequemlichkeit halber durch 35 bezeichnet sind, durch Verlötung, Verschweißung oder auf eine andere elektrisch leitfähige Art und Weise mit leitenden Streifen an den Seiten des isolierenden Trägers 25 verbunden. Kupferstreifen 36 an der Seite des Trägers 25 in Richtung der Wiedergabefläche 33 zeigend sind gegenüber einander isoliert und gegenüber den funktionell entsprechenden leitenden Streifen 37 auf der Rückseite des Trägers versetzt angeordnet. Die (nicht sichtbaren) Anschlüsse auf der Rückseite sind mit diesen Streifen 37 verbunden. Es dürfte einleuchten, dass eine Reihenschaltung der LEDs auf diese Art und Weise verwirklicht wird.
Der Träger kann auf bekannte Art und Weise als eine gedruckte Schaltung ausgebildet werden, beispielsweise in Glasepoxy. Die Verbindungen der Anschlüsse der LEDs und der Streifen können durch Verlötung, Rollpunktverschweißung oder auf eine andere geeignete Art und Weise verwirklicht werden.
12A zeigt schematisch die Art und Weise, wie der Träger 25 mit den LEDs 26, 27 zur einwandfreien gegenseitigen Positionierung in eine Form 38, 39 gegeben werden kann.
12B zeigt, dass diese Form 38, 39 einen zusätzlichen Hohlraum aufweisen kann, der beispielsweise mit Epoxymasse 40 gefüllt werden kann. Nach der Verwirklichung der genannten elektrisch leitenden Verbindungen, kann der genannte Hohlraum mit der Epoxymasse gefüllt werden, wodurch die Struktur geschaffen wird, die in der 12B deutlich sichtbar ist. Die Epoxymasse, die in dieser Ausführungsform mehr oder weniger zylinderförmig ist, schafft eine effektive Abschirmung gegen seitliches Streulicht, wodurch der Schirm 41 nach 10 nicht langer erforderlich ist.
13A zeigt schematisch eine Wiedergabevorrichtung 42 mit einer einzigen Leuchtstofflampe 43.
13B zeigt den Schnitt.
13C zeigt die Intensitätsverteilung. Wie deutlich ersichtlich hat diese Verteilung einen sehr inhomogenen Charakter. Die Intensität variiert zwischen den Werten von 100 Lux an den Randzonen und etwa 400 Lux in der zentralen Zone. Die bekannte Wiedergabevorrichtung hat somit genau diejenigen Nachteile, für welche die vorliegende Erfindung eine Lösung zu schaffen beabsichtigt.
14 zeigt als Vergleich die Wiedergabevorrichtung 125 nach 10 und die damit erzielten Ergebnisse.
14A zeigt eine aufgeschnittene Darstellung der Wiedergabevorrichtung 125.
14B zeigt einen Schnitt. Wie diese Figur zeigt, kann der Öffnungswinkel der LEDs 26, 27 in diesem Fall in der Größenordnung von 8° liegen.
14C zeigt die Verteilung der Lichtintensität an der Wiedergabefläche 33. Es dürfte einleuchten, dass, während die Intensität wesentlich niedriger ist als diejenige, die unter Verwendung einer Leuchtstofflampe nach 13 mit der direkten Beleuchtung verwirklicht werden kann, diese Intensität eine außergewöhnlich verbesserte Homogenität hat. Diese Homogenität ist ein Maß für die Qualität der Wiedergabevorrichtung.
15 zeigt die relative spektrale Energieverteilung von drei unterschiedlich gefärbten LEDs. Die Kurve 44 stimmt mit dem blauen Licht überein; die Kurve 45 stimmt mit dem grünen Licht überein und die Kurve 46 entspricht dem roten Licht.
Es sei bemerkt, dass in Kombination diese drei Farben weißes Licht erzeugen können. Zum Verwirklichen nahezu jeder beliebigen gewünschten Farbe für eine Wiedergabevorrichtung kann diese Eigenschaft dadurch ausgenutzt werden, das Gruppen roter, grüner und blauer LEDs geschaltet und die Intensität gesteuert werden.
16 zeigt die relativ spektrale Energieverteilung einer kommerziell erhältlichen LED, die kaltes, leicht bläulichweißes Licht ausstrahlt.
17 zeigt die relativ spektrale Energieverteilung einer kommerziell erhältlichen LED, die ebenfalls kaltes weißes Licht ausstrahlt. Diese LED ist von ”Nichia Company” erhältlich und wäre beispielsweise zur Anwendung in Verkehrsschildern durchaus geeignet.
18 zeigt eine relativ spektrale Energieverteilung von warmem weißem Licht, das von einer kommerziell erhältlichen LED von der Firma ”Lumiled” ausgestrahlt wird. Diese Farbe wird oft als sehr angenehm erfahren und weist einen größeren Anteil im roten Bereich gegenüber dem blauen Bereich auf. Die Verwendung von LEDs dieser Art ist besonders wichtig zum Präsentieren von Information an einer Wiedergabefläche mit der Farbe Rot. Durch Bestrahlung mit kaltem weißem Licht (16 und 17) könnte der Effekt der Farbe Rot immerhin verringert werden, und zwar durch Metamerie, und folglich die naturgetreue Art der Wiedergabe beeinträchtigen.
Für allgemeine Anwendungen ist es möglich, sich eine Kombination von im Schnitt einem Verhältnis von zwei kalten weißen LEDs zu einem warmen weißen LED vorzustellen.
Für bestimmte Anwendungen ist es selbstverständlich auch möglich, sich die Verwendung von LEDs anderer Farben oder Kombinationen von Farben vorzustellen.
19A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lichtkastens nach der vorliegenden Erfindung. Die Außenabmessungen des Kastens sind als 1,15 m × 0,7 m spezifiziert. An den kurzen Seiten sind fünf LEDs mit Bündellinsen vorgesehen, so dass das Licht von den LEDs 20 auf die betreffende gegenüber liegende Wand gerichtet wird, auf der die andere Reihe LEDs angebracht ist. Diese Wand ist diffus reflektierend.
19B zeigt die Leuchtdichte als eine Funktion der Stelle in der Richtung der langen Seite des Lichtkastens nach 19A. Wie in der Figur deutlich sichtbar variiert die Leuchtdichte zwischen etwa 53 cd/m² und 62 cd/m².
Es dürfte aus 19B einleuchten, dass die Leuchtdichte nur wenig über die ganze Breite des Lichtkastens variiert.
19C untermauert diese quantitative Beobachtung.
In dem Bereich des größten Wertes der ersten Ortsableitung der normalisierten Leuchtdichte wird die Differenz in der Leuchtdichte ΔI1 über einen bestimmten endlichen Bereich bestimmt und der zugehörige Wert Δx1 wird auch bestimmt. Nach der vorliegenden Erfindung gilt der Wert der ersten Ortsableitung der normalisierten Leuchtdichte als repräsentativ. Gemäß 19C erhält man einen Nährungswert der Ortsableitung der normalisierten Leuchtdichte, durch Division von ΔI1 durch die mittlere Intensität Io und anschließende Division durch Δx1.
In diesem Fall beträgt die mittele Leuchtdichte Io 58,0 cd/m².
ΔI1 = 4,5 cd/m²
Δx1 = 0,105 m
Auf dieser Basis ist der Wert der wichtigen Quantität Q
Dieser letztere Wert ist niedriger, und sogar wesentlich niedriger als der Standardwert in der Größenordnung von 1,1 m^–1, der als Richtwert nach der vorliegenden Erfindung angenommen wird. Dies bedeutet, dass die Qualität des austretenden Lichtes als sehr gut gilt. Mit dem Auge lassen sich keine Leuchtdichteübergänge erkennen.
Es sei bemerkt, dass die 19B und 19C zeigen, dass an den Rändern eine leichte Zunahme der Leuchtdichte auftritt. Den Beitrag dazu liefert ein kleiner Bruchteil des direkten Lichtes von den LEDs. Sogar mit einem bestimmten Linsenmittel, das als Richtmittel dient, hat es sich herausgestellt, dass die verwendeten LEDs eine geringe Seitenkeule haben, wobei die Leuchtdichte der Wiedergabefläche in der unmittelbaren Nähe der LEDs um mehrere Prozente zunimmt. Wie aus dem ermittelten Wert von Q hervorgeht ist dieser kleine Bruchteil des an sich unerwünschten Lichtes völlig harmlos. Gewünschtenfalls kann sogar dieser kleine unerwünschte Effekt durch Abschirmung der betreffenden Seitenkeule eliminiert werden.
20A zeigt einen Lichtkasten mit vier Leuchtstofflampen. Der Kasten hat Innenabmessungen von 0,7 m × 0,7 m. Die Leuchtstofflampen sind mit Mittenabständen von 0,2 m voneinander angebracht.
Der Kasten nach 20A hat eine Tiefe von 0,2 m. die Leuchtstofflampen liegen auf einem Mittenabstand von etwa 0,1 m von der Wiedergabefläche.
20B zeigt die Leuchtdichte als eine Funktion der Stelle. Die durch kleine Kreise bezeichnete Kurve bezieht sich auf einen allgemein üblichen oder Standard-Lichtkasten, dessen Innenwände aus üblichem, unbehandeltem Aluminium üblicher Qualität bestehen. Die nicht markierte Kurve bezieht sich auf eine Ausführungsform, wobei die Rückwand mit LEF Film (Markenzeichen der 3M Company) bedeckt ist.
20C zeigt wieder die Graphik nach 20B, aber in dieser Figur sind die Werte der Quantität Q für die beiden beschriebenen Ausführungsformen berechnet.
Für den Standard-Lichtkasten beträgt die mittlere Leuchtdichte I₀₃ 925 cd/m².
ΔI₃ = 106 cd/m²
Δx = 0,06 m
Auf Basis dieser Werte Q = 1,91 m^–1. Es dürfte einleuchten, dass dieser Wert zeigt, dass in der Intensität mit dem bloßen Auge große Unterschiede erkennbar sind. Sie sind so groß, dass sie in der Praxis als störend und möglicherweise sogar als unakzeptabel empfunden werden.
Der Lichtkasten mit LEF Film hat eine mittlere Intensität von 974 cd/m².
ΔI = 130 cd/m²
Δx = 0,09 m
Q = 1,48 m
21A bezieht sich auf das Anbringen der Wiedergabefläche in verschiedenen Lagen. 21A zeigt die Wiedergabefläche in zwei Lagen, so dass der Abstand der Leuchtstofflampen zunehmend größer wird, und zwar mit einer Rate von 0,1 m.
21B zeigt die Ergebnisse.
Die nicht markierte Figur bezieht sich auf die mit gezogenen Linien in 21A dargestellte Situation, wobei die Wiedergabefläche in einem Abstand von 0,1 m gegenüber der Standardlage liegt. Es dürfte einleuchten, dass an den Rändern viel Licht verloren geht. Die Randzonen werden gegenüber der zentralen Zone folglich stark unterbeleuchtet, was an sich wieder zu großen Leuchtdichteunterschieden über kurze Abstände führt.
Die durch Kreise markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,2 m.
Die mit Quadraten markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,3 m.
Die mit Dreiecken markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,4 m.
Die mit Sternchen markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,5 m.
Die mit Vollkreisen markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,6 m.
21C zeigt die Ermittlung von Q für einen Abstand von 0,5 m. Dieser Wert beträgt 1,37 m^–1. Obschon weit von ideal in Bezug auf die Norm der vorliegenden Erfindung ist dieser Wert für den Gradienten für einige Applikationen dennoch akzeptabel.
21D bezieht sich auf einen Abstand von 0,6 m. In dieser Ausgestaltung hat Q einen Wert von 0,75 m^–1. Dies muss als sehr gut erklärt werden. Es sei aber an dieser Stelle bemerkt, dass diese hohe Qualität dadurch erreicht wird, dass vier Leuchtstofflampen verwendet werden, mit je einer eigenen Leistung von etwa 30 W, was einen Netto-Energieverbrauch von etwa 120 W bedeutet. Der Energieverlust der Spule muss dann hinzuaddiert werden. Je nach der Ausführungsform beträgt dies beispielsweise 5 bis 10 Watt je Leuchtstofflampe. Dieser sehr hohe Energieverbrauch im Vergleich zu LEDs (ein LED-Balken nach der vorliegenden Erfindung mit vergleichbaren Ergebnissen wird Energie in der Größenordnung von etwa 15 bis 30 W verbrauchen) könnte vielleicht für bestimmte Applikationen dennoch akzeptiert werden, es dürfte aber einleuchten, dass ein Lichtkasten mit einer Tiefe in der Größenordnung von 0,7 m für praktisch keine Applikation geeignet ist.
22A bezieht sich auf einen Lichtkasten, der dem Lichtkasten nach WO-A-99/67663 , der oben bereits beschrieben worden ist, sehr ähnlich ist.
22B zeigt die Leuchtdichtefunktion der Stelle.
Die Berechnung von Q nach 22C ergibt einen Wert von Q = 1,75 m^–1. Es dürfte einleuchten, dass dieses Ergebnis viel zu wünschen übrig lässt.
23 zeigt ein Paket von zehn Graphiken, d. h. eine Übersicht der oben gezeichneten Graphiken.
Die mit schwarzen Quadraten gezeichnete Graphik ist die Leuchtdichte nach 19, folglich der nach der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruierte Lichtkasten.
Die mit schwarzen Dreiecken markierte Graphik bezieht sich auf den Standard-Lichtkasten nach 20.
Die mit schwarzen Diabolos markierte Graphik bezieht sich auf den Standard-Lichtkasten, wobei die Rückwand mit LEF Film nach 20 bedeckt ist.
Die nicht markierte Figur bezieht sich auf die Situation mit der Wiedergabefläche auf 0,1 m nach 21.
Die mit Kreisen markierte Figur bezieht sich auf einen Abstand von 0,2 m.
Die mit Quadraten markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,3 m.
Die mit Dreiecken markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,4 m.
Die mit Sternchen markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,5 m.
Die mit einem schwarzen Kreis markierte Graphik bezieht sich auf einen Abstand von 0,6 m.
Die mit einem schwarzen Stern markierte Graphik bezieht sich auf den Lichtkasten nach 22.
Aus dem oben stehenden Vergleich und aus einem Vergleich des Wertes der Quantität Q, gewählt als Standard nach der vorliegenden Erfindung dürfte es einleuchten, dass nur die mit den schwarzen Quadraten markierte Graphik dem Standard von Q < 1,0–1,20 m^–1 entspricht, auch dabei eine geringe Tiefe und einen niedrigen Energieverbrauch berücksichtigend. Es muss somit die Schlussfolgerung gezogen werden, dass trotz vieler allgemein bekannter Techniken und allgemeiner Kenntnisse der Fachleute in dem betreffenden technischen Bereich, die vorliegende Erfindung, unter Verwendung einfacher Mittel imstande ist die genannte Aufgabe zu erfüllen.
Text in der Zeichnung
20B

Standard-Lichtkasten
Standard-Lichtkasten, Rückwand mit LEF beklebt.

20C

Standard-Lichtkasten
Standard-Lichtkasten, Rückwand mit LEF beklebt.

21B

Austrittsfenster in einem Abstand von 0,1 m
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,2 m
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,3 m
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,4 m
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,5 m
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,6 m

21C

Austrittsfenster in einem Abstand von 0,5 m

21D

Austrittsfenster in einem Abstand von 0,6 m

23

Lichtertrag nach 19A und B
Standard-Lichtkasten nach 20A und B
Standard-Lichtkasten, Rückwand mit LEF beklebt nach 20A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,1 m nach 21A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,2 m nach 21A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,3 m nach 21A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,4 m nach 21A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,5 m nach 21A und B
Austrittsfenster in einem Abstand von 0,6 m nach 21A und B
Lichtkasten nach 22A und B

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5457615 A [0003, 0004, 0005]
- WO 99/67663 A [0030, 0136]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.carclo-optics.com [0081]

Claims

Wiedergabevorrichtung, wie ein Lichtkasten, beispielsweise für eine beleuchtete Werbung, ein Verkehrszeichen, einen Wegweiser, eine beleuchtete Decke, einen TFT-Schirm, einen LCD-Schirm, ein Ziffernblatt für eine Uhr oder ein Messinstrument, wobei diese Vorrichtung Folgendes umfasst: – ein Gehäuse; – eine in diesem Gehäuse untergebrachte Lichtquelle und – wenigstens eine diffus durchscheinende, von dem Licht dieser Lichtquelle beleuchtete Wiedergabefläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle Richtmittel hinzugefügt sind, damit das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht eine Richtcharakteristik erhält, so dass die Lichtquelle nahezu ausschließlich wenigstens eine Wand unmittelbar beleuchtet, beispielsweise zu über 75%, und dass diese wenigstens eine Wand diffus reflektierend ist, so dass ein Teil des darauf treffenden Lichtes zu der Wiedergabefläche reflektiert wird.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anteil der Lichtenergie des Lichtes, das unmittelbar von der Lichtquelle auf die Wiedergabefläche gerichtet ist und durch die Wiedergabefläche hindurch austritt, weniger als 10% der gesamten Lichtenergie des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes beträgt.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Ortsableitung der Leuchtdichte an der Außenseite der Wiedergabefläche geteilt durch den örtlichen Wert der Leuchtdichte in jeder Richtung einen Maximalwert von etwa 1,0–1,2 m^–1 aufweist.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Richtmittel mit der Lichtquelle integriert sind.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Richtmittel optische Mittel aus der Gruppe umfassen, von der Spiegelmittel und Linsenmittel einen Teil bilden.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Abschirmmitteln, die zwischen der Lichtquelle und der Wiedergabefläche vorgesehen sind, und zwar zur Abschirmung von Licht, das von der Lichtquelle unmittelbar auf die Wiedergabefläche gerichtet ist.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle sich über einen Abstand von wenigstens etwa 70% einer linearen Abmessung der Wiedergabefläche erstreckt.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Lichtquelle wenigstens eine längliche Lampe umfasst.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lampe eine Lampe vom Lumineszenztyp ist, beispielsweise eine Leuchtstofflampe.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Lichtquelle eine LED oder wenigstens eine Gruppe von LEDs, die sich im Wesentlichen in derselben Richtung erstrecken, umfasst.
Wiedergabevorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Gruppe von LEDs nebeneinander in einer Reihe vorgesehen ist.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die oder eine unmittelbar beleuchtete erste Wand sich wenigstens mehr oder weniger in Querrichtung gegenüber der Wiedergabefläche erstreckt.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einer zweiten diffus reflektierenden Wand, die einen Teil des an der ersten diffus reflektierenden Wand reflektiertes Licht empfängt und einen Teil davon auf die Wiedergabefläche richtet.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Richtcharakteristik derart ist, dass die Lichtquelle eine direkt beleuchtete Wand wenigstens mehr oder weniger homogen beleuchtet, oder gewährleistet, dass die direkt beleuchtete Wand eine wenigstens mehr oder weniger homogene Linienquelle bildet.
Wiedergabevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Wand mit einer leicht gefärbten, insbesondere im Wesentlichen weißen Deckschicht versehen ist, die aus einem Material aus der Gruppe besteht, die Folgendes umfasst: eine Mattfarbe, eine Farbe mit Seidenglanz, weißes Papier, LEF Film (Markenzeichen der 3M Company).