DE3011955C2 - Retroreflektorplatte und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Retroreflektorplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es sind Retroreflektorplatten bekannt, bei denen eine Vielzahl von Kugelrückstrahlelementen aus Glas in eine Kunststoffplatte eingesetzt und zusammengefasst sind. Nachteilig bei diesen bekannten Retroreflektorplatten ist zum einen, dass deren Herstellung aus vielen einzelnen Kugelrückstrahlelementen und deren Einsetzen in eine Kunststoffplatte aufwendig ist.

Bedeutend schwerwiegender ist jedoch der geringe Lichtwert der bekannten Retroreflektorplatten. Retroreflektoren, die im Straßenverkehr eingesetzt werden, müssen auch schräg einfallende Lichtstrahlen, insbesondere innerhalb den von den Behörden vorgeschriebenen Winkelbereichen, retroreflektieren können. Dies ist bei den bekannten Reflektoren nur dadurch zu erreichen, dass der Durchmesser der Reflexionsfläche des einzelnen Kugelrückstrahlelementes größer gewählt wird als jener der Lichteintrittsfläche. Dies führt dazu, dass die einzelnen Elemente bezüglich der Lichteintrittsseite nicht lückenlos aneinandergesetzt werden können. Zum anderen kommt dazu, dass zwischen den einzelnen Reflektoren auch auf der Reflektorseite Kunststoffstege vorgesehen sein müssen, damit die erforderliche Einbettung der Elemente in der Kunststoffplatte gewährleistet ist. Dadurch tritt eine weitere erhebliche Verringerung der optisch wirksamen Fläche auf. Bei den in der Praxis bekannten Retroreflektorplatten wird aus den vorgenannten Gründen nur lediglich etwa ein Drittel der Gesamtfläche optisch genutzt bzw. ist optisch wirksam. Ein lückenloses Aneinanderfügen der einzelnen Kugelrückstrahlelemente würde andererseits dazu führen, dass die Konfiguration der einzelnen Reflexionsflächen jener der Lichteintrittsflächen entsprechen müsste, so dass die geforderten Winkelwerte nicht erreicht werden könnten.

Aus der DE-OS 16 22 012 ist ein Reflektor bekanntgeworden der weder auf der Vorderseite noch auf der Rückseite eine volle Auslegung mit Lichteintritts- bzw. Reflexionsflächen aufweist, vielmehr liegen zwischen den Flächen optisch inaktive Bereiche. Dadurch ergibt sich zwangsläufig ein verringerter Lichtwert. Hinzu kommt, dass die Lichteintrittsflächen gleiche Ausgestaltung wie die Reflexionsflächen aufweisen. Schräg einfallende Lichtstrahlen, die nicht mehr auf die Reflexionsfläche treffen, können nicht mehr reflektiert werden. Mit einer solchen Ausgestaltung kann somit keine Reflexion in einem Weitwinkelbereich erzielt werden.

Der in der AT-PS 3 32 763 beschriebene Reflektor zeigt zwar eine volle Flächenauslegung, ist jedoch bezüglich der Winkelwerte gleichermaßen nicht zufriedenstellend, da bei diesem Reflektor genauso wenig schräg einfallende Lichtstrahlen retroreflektiert werden.

Der in der DE-OS 19 32 259 beschriebene Reflektor ist bezüglich des Winkelbereichs besser, da die Reflexionsfläche größer ausgestaltet ist. Mit solchen Reflektorelementen ist jedoch eine volle Auslegung der Lichteintrittsseite nicht möglich, wenn die Reflexionsflächen voll ausgebildet sein sollen, so dass dann optisch nicht wirksame Bereiche auf der Lichteintrittsseite vorliegen.

In der US-PS 22 43 434 sind verschiedene Ausgestaltungen von Lichteintrittsflächen und Reflexionsflächen beschrieben. Auch bei diesen Reflektoren ist weder eine volle Flächenauslegung gegeben noch kann Reflexion in weiten Winkelbereichen erzielt werden.

Bei den bekannten Reflektoren gelang es bisher nicht, das Erfordernis weiter Winkelbereiche mit dem Erfordernis eines hohen Lichtwertes zu vereinen. Entweder erfolgt bei den bekannten Reflektoren keine Retroreflexion schräg einfallender Lichtstrahlen, was jedoch für viele Anwendungszwecke erforderlich ist, oder es sind keine hohen Lichtwerte gewährleistet, weil keine volle optisch wirksame Belegung der Lichteintrittsfläche vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Retroreflektorplatte zu schaffen, die höchste Lichtwerte aufweist und bei der Retroreflexion auch bei extremen Winkelwerten erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe durch eine Retroreflektorplatte gelöst werden kann, wenn diese unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Retroreflektorplatte bestehend aus einer durchsichtigen Platte mit einer reflektierenden Rückseite, deren Vorderseite nebeneinander angeordnete, gekrümmte Lichteintrittsflächen und deren Rückseite nebeneinander angeordnete, gekrümmte Reflexionsflächen aufweist, und wobei die optische Achse jeder einzelnen Lichteintrittsfläche mit der optischen Achse einer jeweils zugehörigen Reflexionsfläche zusammenfällt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei senkrechter Parallelprojektion der Lichteintrittsflächen bzw. der Reflexionsflächen auf die Plattenfläche als Grundrißebene die Grundrisse der Reflexionsflächen untereinander und im Vergleich zu den Lichteintrittsflächen verschiedenen Flächeninhalt haben.

Vorzugsweise weist die Reflektorplatte zwei unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen auf.

Um höchste Lichtwerte zu erreichen, soll die Vorderseite von den Lichteintrittsflächen und die Rückseite von den Reflexionsflächen im wesentlichen voll ausgelegt sein.

Die Lichteintrittsflächen weisen vorzugsweise eine sechseckige Umrißform auf.

Der Flächeninhalt ist hier bezogen auf die Grundrißfläche, die sich durch senkrechte Parallelprojektion der Lichteintrittsflächen bzw. Reflexionsflächen auf die Plattenfläche als Grundrißebene ergibt. Gleiches gilt für die Umrißform.

Bei den bekannten Reflektorplatten entspricht die Lichteintrittsfläche entweder der Reflexionsfläche oder die Lichteintrittsfläche ist kleiner als die zugehörige Reflexionsfläche, d.h. ist dieser eingeschrieben. Die erfindungsgemäßen Retroreflektorplatten zeichnen sich hingegen dadurch aus, dass die Lichteintrittsflächen zum Teil größer sind als die Reflexionsflächen, d.h. diesen nicht eingeschrieben sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, dass auf der Reflexionsseite eine bestimmte Reflexionsfläche sich nicht nur über jenen Bereich erstreckt, der durch die zugehörige Lichteintrittsfläche einschließlich ggf. vorliegender inaktiver Bereiche vorgegeben ist, sondern darüber hinausgeht, und zwar auf Kosten der benachbarten Reflexionsflächen. Dies führt dazu, dass beispielsweise jeweils kleinere und größere Reflexionsflächen alternieren.

Auf diese Weise wird erreicht, dass auch Retroreflexion bei sehr schräg einfallenden Lichtstrahlen, d.h. großen Winkelbereichen, gegeben ist, da die großen Reflexionsflächen, deren Abmessungen im Vergleich zur zugehörigen Lichteintrittsfläche zumindest in einer Richtung erheblich größer sind, auch bei extremen Winkeln das Licht reflektieren. Die kleinen Reflexionsflächen reflektieren demgegenüber in einem engeren Winkelbereich, jedoch in einem Bereich, in dem der Hauptteil des Lichtes einfällt. Bei den erfindungsgemäßen Retroreflektorplatten ist eine volle Auslegung sowohl der Lichteintrittsseite als auch der Reflexionsseite gewährleistet, so dass höchste Lichtwerte erzielt werden können.

Die Lichteintrittsseite ist vorzugsweise mit einzelnen, nebeneinander angeordneten, gekrümmten Lichteintrittsflächen voll ausgelegt. Dadurch ist sichergestellt, dass das gesamte, auf den Reflektor fallende Licht retroreflektiert werden kann, was nicht der Fall wäre, wenn zwischen den einzelnen Lichteintrittsflächen tote, d.h. optisch inaktive Bereiche vorliegen würden. Eine volle Flächenauslegung ist insbesondere mit Quadraten, Rechtecken, Parallelogrammen und Sechsecken möglich.

Jeder Lichteintrittsfläche ist eine Reflexionsfläche zugeordnet, wobei die optischen Achsen korrespondierender Flächen zusammenfallen.

Im Normalfall liegen die optischen Achsen senkrecht zur Reflektorplatte. Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise Bodenmarkierungen, kann es vorteilhaft sein, die optischen Achsen in einem Winkel zur Senkrechten auf der Reflektorplatte anzuordnen, um dadurch eine andersartige Reflexionscharakteristik zu erreichen.

Auch die Reflexionsseite der Platte weist vorzugsweise eine volle Flächenauslegung mit einzelnen, nebeneinanderliegenden Reflexionsflächen auf.

Vorzugsweise liegen zwei unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen vor. Bei voller Flächenauslegung ergibt sich dann im Normalfall, dass die beiden unterschiedlich ausgestalteten Reflexionsflächen zusammen im wesentlichen gleichen Inhalt wie die zwei zugehörigen Lichteintrittsflächen haben.

Die Lichteintrittsflächen und die Reflexionsflächen können gleiche Umrißform beispielsweise die Form von Sechsecken aufweisen. Es kommt jedoch auch eine unterschiedliche Umrißform in Betracht. Beispielsweise können die Lichteintrittsflächen Quadrate und die Reflexionsflächen Achtecke und Quadrate sein.

In vielen Fällen, beispielsweise bei Retroreflektoren, die im Straßenverkehr eingesetzt werden, wird eine optische Wirksamkeit in vorgegebenen Winkelberei- chen verlangt. Beispielsweise muß der Winkelbereich bezüglich der Horizontalebene sehr groß, kann jedoch in der Vertikalebene verhältnismäßig klein sein. Mit den erfindungsgemäßen Retroreflektorplatten können solche Forderungen auf beste und einfachste Weise erfüllt werden. Die Winkelbereiche, innerhalb derer der Reflektor optisch wirksam ist, sind in etwa proportional den Abmessungen der Reflexionsflächen. Durch die Änderung der Umrißform, in dem beispielsweise die Reflexionsflächen in Form langgezogener Sechsecke vorgesehen werden, ist es daher möglich Vorzugsbereiche
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Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Reflektorplatte von der Lichteintrittseite.

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Reflexionsplatte von Fig. 4 von der Reflexionsseite.

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 4 und

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Reflektorplatte.

Die in Fig. 1 gezeigte Retroreflektorplatte 1 trägt auf ihrer Vorderseite 3 Lichteintrittsflächen 4a, 4b in Form von Sechsecken.

Die Lichteintrittsflächen 4a, 4b können untereinander gleich sein oder aus Gründen, auf die nachstehend noch eingegangen wird, etwas unterschiedlich ausgestaltet sein.

Jeder Lichteintrittsfläche 4a, 4b ist eine Reflexionsfläche 5a, 5b zugeordnet, wobei die jeweiligen optischen Achsen 6, 7 zusammenfallen. (Die nicht sichtbaren Reflexionsflächen sind in Fig. 1 strichliert eingezeichnet). In Fig. 2 ist die Rückseite 2 der Retroreflektorplatte 1 mit den Reflexionsflächen 5a, 5b gezeigt, wobei der Flächeninhalt der Reflexionsflächen 5a erheblich größer ist als jener der Reflexionsflächen 5b.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1. Auf der Vorderseite 3 der Retroreflektorplatte 1 sind die Lichteintrittsflächen 4a, 4b und auf der Rückseite 2 die Reflexionsflächen 5a, 5b gezeigt. Die
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Dies ist in Fig. 7 gezeigt, wo eine Reflexionsfläche 5a als Stufenspiegel 12 ausgebildet ist.

Bei den in Fig. 2 gezeigten Reflexionsflächen sind die Reflexionsflächen 5a größer als die Reflexionsflächen 5b. Bei optisch gleichen Lichteintrittsflächen ergibt sich wegen der zugrundeliegenden Optik zwangsläufig zwischen den Reflektorflächen eine Stufe. Diese Stufe 11 ist in Fig. 7 gezeigt.

Diese Stufe läßt sich jedoch gewünschtenfalls vermeiden, indem die zugehörigen Lichteintrittsflächen mit kleinerem Krümmungsradius ausgebildet werden. Dies ist in Fig. 7 strichliert angedeutet.

Es ist auch möglich, den Krümmungsradius der Lichteintrittsflächen unverändert zu lassen aber die zugehörigen Lichteintrittsflächen vorstehen zu lassen. Die Scheitel der Lichteintrittsflächen sind dann nicht mehr in der gleichen Ebene.

Durch die erwähnte Änderung der Krümmungsradien jeder zweiten Lichteintrittsfläche ist das Schnittbild der Lichteintrittsflächen nicht mehr gleich, es liegen vielmehr unterschiedlich ausgestaltete Lichteintrittsflächen 4a und 4b vor.

Aus fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, die Ecken der gekrümmten Reflexionsflächen abzuflachen, wodurch das Einfallsverhalten lediglich in Extrembreichen beeinflusst wird. Die Vorteile hinsichtlich der Fertigung können jedoch diese unerhebliche Beeinträchtigung der Optik rechtfertigen.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Reflexionsplatten, bei denen zwei unterschiedliche Refle- xionsflächen 5a, 5b vorliegen. Es ist jedoch auch möglich, den Reflektor so auszugestalten, dass mehr als zwei, beispielsweise 4, unterschiedliche Reflexionsflächen gegeben sind.

Als durchsichtiges Material für die Retroreflektorplatte eignen sich insbesondere Kunststoffe wie Polymethylmethacrylat, Acrylgläser, Celluloseester, wie Celluloseacetat und Celluloseacetobutyrat, und Polystyrol. Es kommt ferner in Betracht, die Retroreflektorplatte aus einer Kunststofffolie auszubilden. Der Ausdruck >>Platte<< soll demgemäß hier auch Folien umfassen.

Die Dicke der Platte hängt im wesentlichen von der gewählten Teilung und der Krümmung der optischen Flächen ab. Vorzugsweise liegt die Plattendicke im Bereich von 2 bis 10 mm. Aus Kostengründen wird man die Platten möglichst dünn ausführen.

Die Unterteilung der Lichteintrittsseite des Reflektors in einzelne Lichteintrittsflächen kann in weiten Grenzen und in Abhängigkeit vom Brechungsindex des verwendeten Materials, der Plattendicke und der gewünschten Optik variiert werden.

Die gewählte Teilung bestimmt weitgehend die Höhe der gekrümmten Lichteintrittsflächen. Letztere liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 und 2 mm.

Die reflektierende Schicht 9 kann aus jedem geeigneten reflektierenden Material, insbesondere aufgebrachtem Silber oder Aluminium, bestehen. Es wird jedoch bevorzugt, die Reflexionsschicht in Form einer Aluminiumfolie vorzusehen.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Retroreflektorplatten besteht darin, dass in ein Formwerkzeug, beispielsweise ein Spritzgußwerkzeug, eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie, die ggf. mit transparentem Kunststoff beschichtet sein kann, eingelegt wird. Anschließend wird der Kunststoff zur Herstellung der Platte in das Formwerkzeug eingebracht. Bei erhöhter Temperatur erfolgt nun gleichzeitig die Ausformung der Kunststoffplatte einschließlich der Metallfolie und die Verbindung des eingebrachten Kunststoffes mit der Metallfolie.

Gemäß einem alternativen bevorzugten Verfahren können die Retroreflektorplatten, ausgehend von einem Kunststoffband mit eingelegter oder damit verbundener Metallfolie hergestellt werden. Dieses Band wird durch Wärmezufuhr verformbar gemacht und in einem geeigneten Formwerkzeug durch Prägen ausgeformt.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, aus transparentem Kunststoff mittels Spritzguß die Platten auszuformen und anschließend mit einer reflektierenden Schicht, beispielsweise durch Aufbringen von Aluminium im Hochvakuum, zu versehen.

Claims (15)

1. Retroreflektorplatte bestehend aus einer durchsichtigen Platte mit einer reflektierenden Rückseite, deren Vorderseite nebeneinander angeordnete, gekrümmte Lichteintrittsflächen und deren Rückseite nebeneinander angeordnete, gekrümmte Reflexionsflächen aufweist, und wobei die optische Achse jeder einzelnen Lichteintrittsfläche mit der optischen Achse einer jeweils zugehörigen Reflexionsfläche zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass bei senkrechter Parallelprojektion der Lichteintrittsflächen (4) bzw. der Reflexionsflächen (5a, 5b) auf die Plattenfläche als Grundrißebene die Grundrisse der Reflexionsflächen (5a, 5b) untereinander und im Vergleich zu den Lichteintrittsflächen (4) verschiedenen Flächeninhalt haben.

2. Retroreflektorplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei unterschiedlich ausgestaltete Reflexionsflächen (5a, 5b) aufweist.

3. Retroreflektorplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (3) von den Lichteintrittsflächen (4) im wesentlichen voll ausgelegt ist.

4. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (2) von den Reflexionsflächen (5) im wesentlichen voll ausgelegt ist.

5. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundrisse der zwei unterschiedlich ausgestalteten Reflexionsflächen (5a, 5b) zusammen im wesentlichen gleichen Flächeninhalt wie die Grundrisse der zwei zugehörigen Lichteintrittsflächen (4a, 4b) haben.

6. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie unterschiedlich ausgestaltete Lichteintrittsflächen (4a, 4b) mit unterschiedlichem Krümmungsradius aufweist.

7. Retroreflektorplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei unterschiedlich ausgestaltete Lichteintrittsflächen (4a, 4b) aufweist.

8. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsflächen (5) andere Umrißform als die Lichteintrittsflächen (4) aufweisen.

9. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Reflexionsflächen (5a, 5b) verschiedene Umrißform aufweisen.

10. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundrisse der Lichteintrittsflächen (4) eine sechseckige Umrißform aufweisen.

11. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen (7) in einem Winkel zur Senkrechten auf die Retroreflektorplatte (1) angeordnet sind.

12. Retroreflektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer durchsichtigen Kunststoffplatte oder Kunststofffolie besteht.

13. Verfahren zur Herstellung einer Retroreflektorplatte, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Formwerkzeug eine Metallfolie eingelegt wird, danach transparenter Kunststoff eingebracht wird und bei erhöhter Temperatur gleichzeitig die Ausformung der Reflektorplatte mit der Metallfolie und die Verbindung zwischen Kunststoff und Metallfolie erfolgt.

14. Verfahren zur Herstellung einer Retroreflektorplatte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Formwerkzeug eine mit transparentem Kunststoff beschichtete Metallfolie eingelegt wird, danach transparenter Kunststoff eingebracht wird und bei erhöhter Temperatur gleichzeitig die Ausformung der Reflektorplatte mit der Metallfolie und die Verbindung zwischen Kunststoff und beschichteter Metallfolie erfolgt.

15. Verfahren zur Herstellung einer Retroreflektorplatte, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffband mit integrierter Metallfolie durch Wärmezufuhr verformbar gemacht wird und durch Prägen ausgeformt wird.