DE3123369C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter, wobei der Lichtleiter aus einem trans­ parenten Material besteht, in den von einer Lichtquelle Lichtstrahlen einleit­ bar sind, und dessen eine Begrenzungsfläche als Lichtauskopplungs­ fläche dient, wobei die von der Lichtquelle eingeleiteten Licht­ strahlen an einer als Reflexionsfläche dienenden Begrenzungsfläche des Lichtleiters zur Lichtauskopplungsfläche hin umleitbar sind, und die Reflexionsfläche von der Lichtquelle ausgehend zumindest in dem der Lichtquelle entfernteren Bereich eine Krümmung nach einer etwa quadratisch anwachsenden Funktion besitzt.

Eine derartige, mit einer Reflexionsfläche ausgebildete Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter ist aus der DE-PS 6 50 253 bekannt. Durch die Wölbung der Reflexions­ fläche nach einer etwa quadratisch ansteigenden Funktion wird dabei erreicht, daß die von der Lichtquelle entfernteren Bereiche der be­ leuchteten Oberfläche mit der gleichen Lichtintensität strahlen wie die der Lichtquelle nahen Bereiche.

Durch diese Ausbildung ist nur ein langgestreckter aber nicht ein flächiger Lichtleiter gleichmäßig ausleuchtbar.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter zu schaffen, bei der an allen Stellen einer Begrenzungsfläche des Lichtleiters das Licht mit gleicher Intensität und gleicher Richtung ausstrahlt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reflexions­ fläche von einer Mehrzahl Umlenkflächen gebildet ist, wobei jede Umlenkfläche die Lichtquelle äquidistant umschließt und die Umlenk­ flächen unter etwa gleichem Winkel gegenüber den Lichtstrahlen geneigt sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist die Reflexionsfläche in viele Umlenkflächen aufgelöst, die die von der Lichtquelle auf sie auftreffenden Lichtstrahlen parallel zueinander in die gleiche Richtung gerichtet zur Lichtauskopplungsfläche weiterleiten. Da die Umlenk­ flächen in ihrer Anordnung sich der Wölbung anlehnen, wird der mit zu­ nehmender Entfernung von der Lichtquelle ansteigende Lichtverlust ausge­ glichen und so die gleiche Leuchtintensität in allen Bereichen der flächigen Begrenzungsfläche und in alle Richtungen ausgehend von der Lichtquelle erzielt. Es werden somit mit einem einzigen leicht und billig herstellbaren Bauteil zwei Funktionen gleichzeitig erfüllt, was auch zu geringen Baugrößen der Aggregate führt, in die der Lichtleiter eingebaut wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung können die Umlenk­ flächen die der Lichtquelle zugewandten Flanken von an der Refexions­ fläche ausgebildeten Kerben sein.

Die Ebenen der einander benachbarten Umlenkflächen können gleichen Abstand zueinander besitzen. Um die Umlenkflächen in dem von der Licht­ quelle entfernten Bereich der dort stärker gekrümmten Reflexions­ fläche besser annähern zu können, können aber auch die Abstände der einander benachbarten Ebenen der Umlenkflächen bei den der Lichtquelle entfernteren Umlenkflächen größer sein als bei den der Lichtquelle näheren Umlenkflächen.

Um einen reflektierenden Belag oder eine Verspiegelung der Umlenkflächen entbehrlich zu machen, können die Umlenkflächen unter einem eine Totalreflexion bewirkenden Winkel gegenüber den Lichtstrahlen geneigt sein. Ansonsten müssen die Umlenkflächen reflektierend ausgebildet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann der Lichtleiter mit seiner als Lichtauskopplungsfläche dienenden Begrenzungsfläche an der einem Betrachter abgewandten Seite einer Flüssigkristallzelle angeordnet sein. Diese Ausbildung ermöglicht eine gleichmäßige Beleuch­ tung der Flüssigkristallzelle in all ihren Bereichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter in der Seitenansicht,

Fig. 3 eine Flüssigkristallzelle mit einer Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter im Querschnitt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lichtleiter 1 und 1′ besitzen eine Reflexionsfläche 2 und 2′, die von einer Licht­ quelle 3 ausgehend nach einer quadratisch anwachsenden Funk­ tion gewölbt ist. Die Reflexionsfläche 2, 2′ ist aus einer Vielzahl von Umlenkflächen 4 zusammengesetzt, die unter glei­ chem Winkel 5 gegenüber den Lichtstrahlen 6 geneigt sind, wel­ che von der Lichtquelle 3 seitlich in den Lichtleiter 1, 1′ eintreten.

Jede Umlenkfläche 4 erstreckt sich quer zu den Lichtstrahlen 6 mit gleichem Abstand von der Lichtquelle 3, was bei der im we­ sentlichen punktförmigen Lichtquelle 3 bedeutet, daß die Um­ lenkflächen 4 zur Lichtquelle 3 in einem konzentrischen Bogen angeordnet sind.

Von den Umlenkflächen 4 werden die Lichtstrahlen 6 parallel zueinander zu einer zu beleuchtenden Begrenzungsfläche 7 des Lichtleiters 1, 1′ umgelenkt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind dazu die Umlenk­ flächen 4 verspiegelt. Sie können aber auch mit einem Reflektor versehen sein. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 nicht erforderlich, da hier der Winkel 5 eine Größe besitzt, die die Bedingungen für eine Totalreflexion erfüllt.

Durch die Wölbung der Reflexionsfläche 2, 2′ nach einer qua­ dratisch anwachsenden Funktion werden in dem der Lichtquelle 3 entfernteren Bereich des Lichtleiters 1, 1′ eine größere An­ zahl Lichtstrahlen 6 der Begrenzungsfläche 7 zugeleitet als in dem der Lichtquelle 3 näheren Bereich. Dadurch wird die mit zu­ nehmender Entfernung des Lichtstrahles 6 von der Lichtquelle 3 abnehmende Lichtintensität kompensiert und ein Beleuchten der Begrenzungsfläche 7 mit gleichmäßiger Leuchtkraft an allen Stel­ len der Begrenzungsfläche 7 erreicht.

In Fig. 1 sind die mit gleichem Abstand zueinander angeord­ neten Umlenkflächen 4 durch die der Lichtquelle 3 zugewandten Flanken von an der Reflexionsfläche 2 ausgebildeten Kerben 8 gebildet.

In Fig. 2 sind die ebenfalls mit gleichem Abstand zueinander angeordneten Umlenkflächen 4 durch die Verbindungsflächen von Stufen der stufenartig ausgebildeten Reflexionsfläche 2′ ge­ bildet.

Diese zweite Ausbildungsmöglichkeit hat den Vorteil, daß sie be­ sonders günstig als Spritzgußteil hergestellt werden kann.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Lichtleiter 1 an der einem Betrachter 9 bzw. 10 abgewandten Seite eine Flüssigkristallzel­ le 11 angeordnet. Die Reflexionsfläche 2 des Lichtleiters 1 ist entsprechend der Fig. 1 oder 2 auch mit Umlenkflächen 4 versehen. Diese sind aber nicht zeichnerisch dargestellt.

Auf der dem Betrachter 9 bzw. 10 zugewandten Seite besitzt die Flüssigkristallzelle 11 eine transparente Deckplatte 12. Die zwischen Deckplatte 12 und Lichtleiter 1 gebildete Kammer ist mit einem transparenten nematischen Flüssigkristallmaterial 13 gefüllt.

Dadurch, daß die Lichtstrahlen 6 vom Lichtleiter 1 gerichtet durch die Flüssigkristallzelle 11 hindurchtreten, erscheint die Fläche der Deckplatte 12 für den Betrachter 10 mit Ausnah­ me des angesteuerten Bereichs 14 des Flüssigkristallmaterials 13 hell.

Für den Betrachter 9 ist dies genau umgekehrt. Er sieht die Deckplatte 12 dunkel mit einem helleuchtenden Bereich 14.

Dies geschieht dadurch, daß die gerichtet auf den angesteuer­ ten Bereich 14 auftreffenden Lichtstrahlen 6 in diesem als Diffusor wirkenden Bereich 14 diffus nach außen gestrahlt wer­ den. Eine derartig ausgebildete Flüssigkristallzelle 13 hat den Vorteil, daß der Beobachter 9 konturenscharfe helle Zeichen in einem gleichmäßig dunklen Umfeld sieht.

Claims (7)

1. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter, wobei der Lichtleiter aus einem transparenten Material besteht, in den von einer Lichtquelle Lichtstrahlen einleitbar sind, und dessen eine Begrenzungs­ fläche als Lichtauskopplungsfläche dient, wobei die von der Lichtquelle eingeleiteten Lichtstrahlen an einer als Reflexionsfläche dienenden Begrenzungsfläche des Licht­ leiters zur Lichtauskopplungsfläche hin umleitbar sind, und die Reflexions­ fläche von der Lichtquelle ausgehend zumindest in dem der Lichtquelle entfernteren Bereich eine Krümmung nach einer etwa quadratisch an­ wachsenden Funktion besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexions­ fläche (2, 2′) von einer Mehrzahl Umlenkflächen (4) gebildet ist, wobei jede Umlenkfläche (4) die Lichtquelle (3) äquidistant umschließt und die Umlenkflächen (4) unter etwa gleichem Winkel (5) gegenüber den Licht­ strahlen (6) geneigt sind.

2. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk­ flächen (4) die der Lichtquelle (3) zugewandten Flanken von an der Reflexionsfläche (2) ausgebildeten Kerben (8) sind.

3. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der einander benachbarten Umlenkflächen (4) gleichen Abstand zu einander besitzen.

4. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der einander benachbarten Ebenen der Umlenkflächen (4) bei den der Lichtquelle (3) entfernteren Umlenkflächen (4) größer sind als bei den der Lichtquelle (3) näheren Umlenkflächen (4).

5. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umlenkflächen (4) unter einem eine Totalreflexion bewirkenden Winkel (5) gegenüber den Lichtstrahlen (6) geneigt sind.

6. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkflächen (4) reflektierend ausgebildet sind.

7. Beleuchtungsvorrichtung mittels Lichtleiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (1) mit seiner als Lichtaus­ kopplungsfläche dienenden Begrenzungsfläche (7) an der einem Be­ trachter (9) abgewandten Seite einer Flüssigkristallzelle (11) ange­ ordnet ist.