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Beleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung eines
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Transparentes mit hoher Gleichmäßigkeit.
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Die Erfindung richtet sich auf eine optische Anordnung - die Beleuchtungsvorrichtung
- zur Hinterleuchtung von Transparenten.
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Derartige Transparente werden beispielsweise für die Werbung eingesetzt,
Ein anderer Anwendungsbereich ist die Sichtbarmachung von Informationen z.B. die
Sicherheitskennzeichnung durch Gebots-, Verbots-, Gefahren- und Rettungszeichen.
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Es kommt auch vor, daß Flächen möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet
erscheinen sollen, diese Flächen besitzen dann oft eine bestimmte Kontur, z.B.eines
Pfeiles zur Richtungsangabe.
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Es ist aber auch denkbar, daß derartige Flächen zur Betrachtung von
Dias benutzt werden.
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Der optische Aufbau derartiger hinterleuchteter Transparente ist üblicherweise
im Prinzip der folgende Das Transparent, welches die Information trägt, schließt
die Leuchte nach außen ab,Sie besteht aus lichtaufstreuendem, transparentem Material
und ist entweder opal eingefärbt oder aus klar durchsichtigem Material mit einer
lichtstreuenden Struktur.
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Die Beleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung dieser Transparente
besteht aus einer oder mehreren Lampen in Verbindung mit geeigneten Reflektoren,
die hinter der Lampe angeordnet sind.
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Die Reflektoren sind in vielen Fällen lediglich weiße, diffus aufstreuende
Flächen, vereinzelt auch gerichtet reflektierende Spiegel, z.B. Parabolspiegel.
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Oft, z.B. bei zweiseitig abstrahlenden Transparenten, bei denen jeweils
die gleichen Lampen zur Beleuchtung beider Transparente benutzt werden, entfällt
eine Reflektoroptik ganz.
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Lichtbrechende Optiken haben sich wegen des hohen Preises und zu großer
Abmessungen nicht in der Praxis eingebürgert.
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Als Lampen finden sich Je nach Anwendungsfall alle möglichen Typen.
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Vorzugsweise sind zu nennen Niederdruck- Leuchtstofflampen, Hochdruck
- Entladungslampen mit Leuchtstoffbeschichtung, sowie häufig auch Glühlampen. Ihr
Einsatz richtet sich nach den Erfordernissen von Abmessungen, Helligkeit, Wirtschaftlichkeit
usw.
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Die Lampen sollen , ev. in Verbindung mit den Reflektoren auf dem
Transparent eine genügend hohe und gleichmäßige Leuchtdichteverteilung erzeugen,
um die Auffälligkeit und Lesbarkeit zu gewährleisten.
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Unter Gleichmäßigkeit soll das Verhältnis der kleinsten Leichtdichte
Lmin zur größten Leuchtdichte L auf dem max noch unbeschrifteten Transparent bei
senkrechter Betrachtung verstanden werden.
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Ein Verhältnis von etwa g = 0,5 hat sich in der Praxis als ausreichend
erwiesen.
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Die Gleichmäßigkeit hängt zunächst von dem Streuvermögen des als Transparent
gewählten Materiales ab. Je stärker das Material aufstreut, desto größer ist die
Gleichmäßigkeit, die das Licht beimpaasieren des Transparentes erleidet.
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Weiterhin hägt die Gleichmäßigkeit sehr stark vom Abstand
der
Lampen zum Transparent und bei Vorhandensein mehrerer Lampen - auch vom Abstand
der Lampen untereinander ab, Bei Verwendung von röhrenförmigen Leuchtstofflampen
mit 38 mm Durchmesser gilt beispielsweise als Faustregel, daß der Abstend der Leuchtstofflampen
zueinander nicht größer werden darf als der Abstand zum Transparent. Bei Verwendung
der Leuchtstofflampen mit kleinerem Durchmesser von 26 mm muß der Abstand zum Transparent
noch vergrößert werden.
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Dies führt zu ungünstigen baulichen Verhältnissen, d.h.
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derartige Transparente bauen sehr hoch auf. Will man die Transparente
flacher bauen, so muß der Abstand der Lampen zueinander verringert werden, dies
führt aber zu einer oft wesentlichen Überbestückung der Transparente.
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Eine gewisse Verbesserung der Gleichmäßigkeit ergibt sich bei der
Verwendung geigneter Reflektoren, Sie bewirken eine Aufhellung der von der Lampe
weiter entfernten Zonen des Transparentes.
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Sie können jedoch nicht verhindern, daß die Lampe bei zu nahem Abstand
durch das Transparent als verschwommenes aber deutlich sichtbares helles Bild durchscheint.
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Ordnet man Blenden vor der Lampe an, so verschwindet zwar das helle
Bild, aber statt dessen erscheint durch die Abschattungswirkung der Blenden ein
dunkler Fleck.
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Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Beleuchtungsvorrichtung
zu schaffen, welche gegenüber der herkömmlichen Bauweise die Gleichmäßigkeit auf
dem Transparent verbessert, bzw. die es gestattet, die Lampen in geringerem Abstand
vom Transparent anzuordnen oder aber - eventuell auch gleichzeitig - den Abstand
der Lampen zueinander zu vergrößern, ohne daß damit eine Verringerung der Gleichmäßigkeit
verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße hinterleuchtete Transparent besitzt die gleichen
Bauelemente, also transparente, lichtauf -streuende Abschlußscheibe, Lampe (n),
sowie - wenn möglich - Reflektoren.
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Hinzu kommt ein Bauelement, das das helle Bild der durchscheinenden
Lampe in seiner Leuchtdichte so vermindert, daß die Lampe sich nicht mehr auf dem
Transparent abbildet. Gleichzeitig werdenaber durch das Bauelement keine oder nur
geringe Verluste an Lichtstrom, und damit an Wirkungsgrad der Bel euchtungsvorri
chtung bewirkt.
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Geht man davon aus, daß ein Transparent an jeder Stelle eine Mindestleuchtdichte
haben muß und das helle Bild der Lampe somit weit über dieser Leuchtdichte liegt,
so wird durch die erfinderische Maßnahme die Wirksamkeit der Beleuchtungsvorrichtung
sogar noch erhöht, wie im folgenden noch gezeigt wird.
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Das erfinderische Element besteht aus einer vor der Lampe, alsp zwischen
Lampe und Transparent aufgespannten Fläche, die etwa so groß oder kleiner ist, als
das helle - ohne diese Fläche durchscheinende - Bild der Lampe.
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Die aufgespannte.Fläche - im folgenden Hilfsoptik genanntist so gestaltet,
daß ein Teil des.von der Lampe auf sie treffende Lichtes reflektiert wird, und der
verbleibende Teil transmittiert wird.
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Das reflektierte Licht kann der Beleuchtung des Transparentes wieder
zugeführt werden, und erhöht so die Wirksamkeit der Beleuchtungsvorrichtung.
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Das transmittierte Licht ergibt ein in der Helligkeit vermindertes
eventuell nur noch stark verwischtes durchscheinendes Bild der Lampe, das jetzt
die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte auf dem Transparent nicht mehr stört.
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Die Hilfsoptik kann mit verschiedenen Materialien und Methoden verwirklicht
werden; zweckmäßigerweise muß nur darauf geachtet werden, daß möglichst wenig Licht
absorhiert wird.
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Beispielsweise kann die Hilfsoptik aus opal eingefärbtem transparentem
Material bestehen, oder aus - mit einer teilreflektierenden Schicht versehenem-
klar durchsichtigem Material.
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Beide Materialien wirken auf jedem Punkt ihrer Oberfläche als Lichtteiler.
Die opals Fläche streut zudem noch auf.
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Die Hilfsoptik kann aber auch benachberten eng zusammenliegenden Punkten
abwechselnd reflektierende und transmittierende Eigenschaften haben.
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So kann die Optik aus klar durchsichtfgem Material bestehen, mit so
strukturienter Oberfläche, daß ein teil als Rückstrahler wirkt -Ferner kann die
Hilfsoptik auch aus perforiertem Reflektormaterial bestehen.
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Weitere Ausführungsformen sind denkbar, wenn nur die gewünschten,
oben beschriebenen Eigenschaften erzeugt werden.
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Das Verhältnis von transmittiertem zu reflektiertem Licht kann, je
nach Erfordernissen, über die gesamte Fläche der Hilfsoptik unterschiedlich sein,
im allgemeinen reicht es aber aus, wenn das Verhältnis über die gesamte Fläche konstant
gehalten wird.
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Die Hilfsoptik ist immer zwischen Lampe und Transparent angebracht
und kann dort die verschiedensten Positionen einnehmen.
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Eine Möglichkeit besteht darin, die Hilfsoptik möglichst lampennah
z.B. direkt auf der Lampenoberfläche anzubringen, oder als Reflexschicht in der
Lampe anzuordnen.
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Wird dies beispielsweise bei Leuchtstofflampen durchgeführt, so erhöht
sich durch das reflektierte Licht die Leuchtdichte der verbleibenden Lampenoberfläche,
während das durchscheinende Bild der Lampe an Helligkeit verliert. Die Hilfsoptik
nimmt in diesem Fall etwas weniger als die halbe Lampenoberfläche ein, Eine zweite
Möglichkeit besteht darin, die Hilfsoptik di--rekt auf oder zumindest in der Nähe
der Innenseite des Transparentes anzubringen. Dies kann z.B. durch Siebdruck geschehen,
es ist aber auch möglich , dem Transparent von vorneherein eine entsprechende, teilweise
rückstrahlende Struktur zu geben.
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Nachteilig ist jedoch bei dieser Ausführung, daß bei einer
Blickrichtung,
die nicht senkrecht zum Transparent ist, sich das durchscheinende Bild der Lampe
in dem Maße wie sich die Blickrichtung verschiebt, ebenfalls verschiebt.
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Eine Abhilfe kann dadurch geschaffen werden, daß zwischen Transparent
und Lampe ein Raster eingefügt wird, dessen Kanäle senkrecht zum Transparent verlaufen
und dessen Wände diffus aufstreuend sind.
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Zweckmäßigerweise wird in diesen Fällen das Verhältnis von reflektiertem
zu transmittiertem Licht in Richtung der Randzonen der Hilfsoptik abnehmen.
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Schließlich gibt es noch die Möglichkeit, die Hilfsfläche frei in
dem Raum zwischen Lampe und Transparent anzuordnen. In diesem.Falle kann der Fläche
eine solche Form gegeben werden, daß das reflektierte Lampenlicht in Zusammenhang
mit dem hinter der Lampe angeordneten Reflektor ein Beitrag insbesondere zur Ausleuchtung
lampenferner Zonen leistet.
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Bei zweiseitig abstrahlenden Transparenten kann die Hilfsoptik auch
so gestaltet werden, daß sie direkt einen Beitrag zur Ausleuchtung des gegenüberliegenden
Transparentes leistet.
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Die folgenden Abbildungen und Ausführungsbeispiele sollen die Vorteile
der Erfindung verdeutlichen.
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Figur l zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse der Leuchtstofflampe
eines hinterleuchteten Transparentes mit Hilfsoptik direkt an der Lampe.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse der Leuchtstofflampe
eines hinterleuchteten Transparentes mit Hilfsoptik direkt auf der Rückseite des
Transparentes.
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Figur 3 zeigt den Schnitt durch ein zweiseitig abstrahlendes hinterleuchtetes
Transparent, das rotationssymmetrisch zur Achse A - A aufgebaut ist, und das speziell
geformte Hilfsoptiken im Raum zwischen Glühlampe und den Transparenten besitzt.
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Figur 4 zeigtdas Prinzip der Hilfsoptik in einem Schnitt quer zu ihrer
Fläche.
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Figur 5 zeigt das gleiche Prinzip an einem perforiertem Reflektor.
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In Figur 1 wird das Transparent l durch eine röhrenförmige Lechtstofflampe
3 in Verbindung mit dem parabolisch geformten Reflektor 2 bestrahlt, Ein Durchscheinen
der Lampe wird durch die Hilfsoptik 4 verhindert, welche ein Teil des Lampenlichtes
transmittieren läßt, während der verbleibende Teil reflektiert wird.
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Die Hilfsoptik ist direkt auf der Lampe angebracht und behindert so
den übrigen Strahlengang sehr wenig. Das durch die Hilfsoptik wieder in die Lampe
reflektierte Licht dient einer Verstärkung des von dem Reflektor 2 aufgefangenen
Lichtes.
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In Figur 2 wird wiederum das Transparent l durch eine Leuchtstofflampe
3 hinterleuchtet. Der Reflektor 2 ist lediglich ein im Inneren durch einen weißen
Belag diffus reflektierenden Kasten.
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Die Hilfsoptik 4 ist direkt auf der Innenseite des Transparentes angebracht.
In der Zeichnung ist angedeutet, daß in Lampennähe weniger Licht transmittiert wird
als in den Randzonen. Das reflektierte Licht fällt auf die diffus reflektierenden
Flächen 2 und dient wiederum zur Beleuchtung des Transparentes.
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Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt ein zweiseitig mit den Abschlußscheiben
l 1 und l r abstrahlendes Transparent. Die Glühlampe 3 ist in der Mitte zwischen
den Transparenten in die Fassung 5 eingeschraubt. Der Reflektor 2 dient der besseren
Ausleuchtung des Transparentes in Richtung senkrecht zu den Transprenten 1 r und
1 1 Die Hilfsoptik 4 ist im Raum zwischen Lampe und Transparent angebracht. Der
reflektierte Anteil des Lichtes wird zur Ausleuchtung des jeweils gegenüber liegenden
Transparentes benutzt, wie die typischen Strahlengänge I und II zeigen
Das
allgemeine Funktionsprinzip der Hilfsoptik wird in Figur 4 noch einmal erläutert.
Einauf die Hilfsoptik auftretendes Lichtbündel wird durch die Hilfsoptik geteilt
und gleichzeitig aufgespreizt.
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Das Strahlenbündel 8 wird reflektiert, während das Strahlenbündel
9 transmittiert wird.
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In der Figur 5 werden die Lichtstrahlen 6 und 7 nicht aufgespreizt,
sondern gerichtet reflektiert bzw. transmittiert. Während der Lichtstrahl 6 durch
die Perforationsöffnung der Hilfsoptik 4 durchgelassen wird - Lichtstrahl 9 - wird
der Lichtstrahl 7 reflektiert - Lichtstrahl 8