DE3208162A1

DE3208162A1 - Flaechige beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3208162A1
Application number: DE19823208162
Authority: DE
Inventors: Wilfried Hehr; Gunter Nagel; Harry Weissgerber
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1981-03-28
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1982-10-07

Description

Flächi ge Bel euchtungsei nric'htung
Die Erfindung betrifft eine flächige.Auflicht-Beleuchtungseinrichtung enthaltend eine Platte au's lichtdurchlässigem Material, deren beide sich gegenüber liegenden, großen Oberflächen etwas gegeneinander geneigt si-nd und bei der an Seitenflächen Licht'eingekoppelt wird.
Eine derartige großflächige Beleuchtungseinrichtung ist aus der DE-OS 28 27 573 bekannt. Diese besteht aus einer keilförmagen, lichtdurchlässigen Platte, in die an einer Seitenfläche Licht eingekoppelt wird. Aus einer der großen Oberflächen soll das Licht homogen verteilt austreten, so daß die fl-ächige Lichtquelle, z.B. als Beleuchtung von Flüssigkristall Displays .verwendet werden kann. Um dies zu erreichen, ist die große' Oberfl'äche, aus der das Licht nicht austreten soll mit einer Schicht durchsichtigem Materials mit gegenüber dem Keilmaterial geringerem Brechungsindex versehen und auf dieser Schicht ist eine diffus reflektierende Pigmentschicht aufgebracht.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Äuflichtsystem zum Betrachten von flächigen, undurchsichtigen Gegenständen, z.B. Landkarten oder Frontplatten von Geräten zu schaffen, wobei die von dem Auflichtsystem erfaßte Fläche gleichmäßig ausgeleuchtet sein soll und die Einrichtung weitgehend.blendfrei arbeiten soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Ausbildung gelöst.
Die Platte könnte von zwei sich gegenüberliegenden Seiten her gesehen keilförmig abnehmend ausgebildet sein und im Mitte bereich zur Vermeidung einer Stoßstelle gerundete Übergangsbereiche aufweisen. Vorzugsweise ist die z.B. aus Plexigias bestehende Platte an einer Seite plan ausgebildet, und die andere Oberfläche stellt einen Teil eines Zylindermantels (mit großem Durchmesser) dar, d.h. sie ist in einer Ausdehnungsrichtung konkav ausgebildet.
Es kann von optischem Vorteil sein, wenn man die plane Seite der Platte zu dem zu beleuchteten Objekt zeigen läßt.
Diese konkave Ausbildung kann man .z.B. dadurch herstellen, daß man eine plane Platte durch Biegeträfte in eine Form verbiegt, in der ihre Oberflächen Teile von zwei konzentrischein Zylindermänteln darstellen und dann die außen liegende Oberfläche plan schlei.ft. Nach Entlastung von den aufge.brachten Biegekräften geht die Platte wieder in ihren Ursprungszustand zurück, jedoch stellt nun die zuvor plangeschl iffene Oberfläche eine konkav verlaufende Oberfläche dar.
Gemäß einem weiteren Vorschlag zur Herstellung wird wieder von einer planparallelen Platte ausgeganoen und wenigstens eine große Oberfläche wird mit einem Fräser großen Durchmessers (etwa gleich der P.lattenbreite) bearbeitet, wobei die Drehachse des Fräsers bei der Bearbeitung um einen Winkel von einigen wenigen Graden mehr- oder weniger als 90° gegen die Achse des Zylinders geneigt ist, von dessen Oberfläche die konkave Fläche ein Teil bilden soll; Um den Wirkungsgrad des Auflichtsystems zu erhöhen, kann man alle Seitenflächen, auch die, die nicht zur Lichteinkopplung dienen, ausschließlich polieren, um ein Aufheben der Totalreflexion an diesen Flächen zu vermeiden. Dad.urch können Lichtstrahlen, die aufgrund der Total reflexion an diesen Flächen reflektiert werden, weiter zur Ausleuchtung genutzt werden.
Gemäß einem anderen Vorschlag werden die Seiterflächen mit einer gut reflektierenden, Schicht versehen.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Die Figur 1 der Zeichnung zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine durchsichtige, rechteckige Platte ist mit 1 bezeichnet, deren eine plane Oberfläche mit 2 und die andere einen Teile eines Zylindermantels (mit großem Durchmesser) darstellende konkave Oberfläche mit 3. An den beiden Seitenflächen 4 und 5 sind mehrere Lichtquellen in Form kleiner Lämpchen angeordnet; z.B. können vier Lampen, die in der Nähe der Ecken der Platte angebracht. sind, vorpesehen sein.
Das zu betrachtende Objekt, z.B. eine Landkarte, wird unter die Platte 1. gelegt und in Blickrichtung des Pfeils 8 durch die Platte i hindurch betrachtet.
Da. die sich gegenüb.erl ie'genden Flächen 2 un(l 3 unter einem bestimmten Winkel a zueinander verlaufen, erfährt ein in die Plexiglasplatte eingekoppelter Lichstrahl eine bestimmte Aufsteilung, d.h., der Totalreflexionswinkel nähert sich mit je- der Totalreflexion dem Grenzwinkelbereich. Wird der Grenzwinkelbereich überschritten, so verläßt der Lichtstahl 10 die Plexiglasplatte und trifft auf die zu beleuchtende Fläche auf, sofern der Lichtstrahl aus der Fläche 3.austritt. Verläßt der Lichtstrahl dagegen an der Fläche 2 die Plexiglasplatte, so wirkt sich dieser auf den Betrachter nicht störend aus, da die austretenden Lichtstrahlen 9 nicht auf ihn gerichtet sind, sondern unter einem sehr flachen Winkel ß ver-.
laufen.
Die Platte kann z.B. 5 mm stark sein. Bei einer Fläche von 20 x 20 cm kommt eine gute Ausleuchtung zustande.
Durch Abschrägen der Seitenflächen 4/5 in die das Licht ein gekoppelt wird, läßt sich in einem gewissen Bereich das Verhältnis von wirksamer Lichtstrahlung zu unwirksamer Lichtstrahlung einstellen. Durch diese Abschrägung muß die Plattengröße in Betrachtungsrichtung (Pfeil 8) gesehen, abnehmen-.
Der, Winkel γ sollte dabei in einem Bereich von 60-80° lieaen.
Wenn man Totalreflexion an den Seitenflächen erzielen will, ist'darauf zu achten, daß sich an diesen Sei.tenflächen eine Schicht eines Materials kleineren Brechu,ngsindexos als der der Platte anschließt. Erst hieran anschließend sollte die Lichtabschirmung erfolgen. Die in Fig. 1 dargestellte Platte kann gemäß einem der oben erläuterten Verfahren hergestellt sein. Bei der Herstellung mit Hilfe eines Fräsers liegt dessen Drechachse in der durch den Pfeil 8 gehenden, senkrecht zur Zeichenebene l.iegenden und auch die'Achse des Zylinders beinhaltenden) Ebene und ist um wenige.Winkelgrade (z.B. < 5°) gegenüber der Richtung des Pfeiles 8 geneigt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2a und 2b, von denen die Fig. 2a eine Aufsicht und Fig. 2b einen Schnitt zeigt, ist die Platte 20 im wesentl.ichen aus zwei Keilen 20a und 20b sowie zur Vermeidung einer Sto ßstel 1 e im Mittenbereich aus einem abgerundeten Bereich 20c und zwei Randbereiche gleicher Plattendicke 21a und 21b gebildet. In, diese sind hier von der einen Seite her sechs Lampen 22 in Bohrungen eingelassen.
Auf die Randbereiche ist eine reflektierende Schicht 23 aufgetragen. Hierüber liegt dann eine absorbierende Verkleidung 24 um direkte Strahlung zum Auge des in die Richtung des Pfeils 25 schauenden Betrachters zu vermeiden. Die-zu beleuchtende Karte 26 liegt hier auf der "kontaven Seite" der Platte 20, sodaß man die plane Oberfläche z.E. als Schr.eibunterlage benutzen kann. Günstig ist es dabei, die Platte 20 in einem gewissen Abstand a von dem zu beleuchten-.
den Objekt (Karte 23) zu halten, der z.B. 0,5 1.5 cm betragen kann. Es gibt abhängig von der Ausbildung ein Beleuchtunasmaximum in einem bestimmten Abstand.

Claims

Patentansprüche 1. Flächige Auflichtbeleuchtungseinrichtung. enthaltend eine Platte aus lichtdurchlässigem Material deren beide sich gegenüberliegenden, großen Oberflächen etwas gegeneinander geneigt sind -und bei der an Seitenflächen Licht einaekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1,20) in Plattenausdehnungsrichtung von zwei sich gegenüberliegenden Seiten (14,5; 21a und 5) zur Mitte hin in.ihrer Dicke auf eine minimale Dicke etwa in der Mitte (20c) abnehmend ausoebildet ist.
2. Beleuchtungseinri-chtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine große Oberfläche (2) plan ist und die andere, große Oberfläche (3-i einen Teil einer Zylinderoberfläche (konkav) biidet.
3. Beleuchtungsei.nrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer einseitig planen Platte (1) diese plane Seite dem zu beleuchtenden Objekt zugewandt ist (Fig. 1).
4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu-r Lichteinkopplung dienenden Seitenflächen (4, 5) abgeschrägt sind.
5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteinkopplung an den gegenüberliegenden Seiten (4, 5, 21a und b), von denen aus die Dicke abnimmt, erfolgt.
6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge.

kennzeichnet, daß an den gegenüberliegenden Seiten (4, 5; 21a und b) Lampen (22) in die Platte (1; 20) eingelassen sind.
7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lampen aufnehmende Bereiche (21a und b) mit einer gut reflektierenden Schicht (23) überzogen sind.
8. Bel euchtun cisei nr'ichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lampen (22) aufnehmenden Bereiche (21a und b) zumindest in Richtung des Betrachters abgedeckt (24) sind.
9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche durch Verbiegen der Platte (1) zu einem Teil einer Zylinderoberfläche. Planschleifen der dann außen liegende Oberfläche (3) und danach erfolgende.r Wegnahme der Biegekräfte hergestellt ist.
10. Beleuchtungseinrichtung nach'Anspruch 2, da dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche (3) durch Bearbeiten einer großen Oberfläche der Platte (1) mittels eines Fräsers großen Durchmessers hergestellt ist, wobei die Drehachse des Fräzers hierbei um einige Grade weniger oder mehr als 90° gegenüber der Achse des Zylinders geneigt ist, von dem die entstehende konkave Fläche (3) einen Teil der Oberfläche bildet.
11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1 20) in einem geringen Abstand (in der Größenanordnung 1 cm) vom zu beleuchtenden Objekt angeordnet, ist.