DE4240680C2 - Aus einer Vielzahl von Mikrotripeln bestehende Rückstrahlerfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückstrahlerfläche, die aus einer Vielzahl von Mikrotripeln besteht.

Tripelreflektoren finden als Rückstrahler im Straßenverkehr, an Kraftfahrzeugen und in der Optoelektronik in vielen Ausführungsformen Anwendung. Die GB-Patentschriften 269 760 und 1 211 027 beschreiben die Werkzeuge zur Herstellung eines besonders leistungsfähigen Tripelreflektors in Würfelform.

Es zeigte sich aber, daß dieser würfelförmige Tripel bei seitlich einstrahlendem Licht drei Vorzugsrichtungen besitzt, so daß die Reflexion zum Beispiel im Straßenverkehr zu den Seiten des Rückstrahlers je nach Position um die Rotationsachse der Tripel ungleichmäßig ist.

Man hat dies durch Aufteilen der Tripelflächen zu beseitigen versucht, indem man die Teilflächen mit Tripeln wechselnder Position ausgerüstet hat. Dabei entstanden naturgemäß große nichtreflektierende Flächen zwischen den einzelnen Teilflächen. Es wurde also das eigentlich leistungsfähige Tripelsystem durch Aufteilung in Teilflächen in der Gesamtheit seiner Reflexionsleistung erheblich vermindert.

Bei weitwinkliger Betrachtung fielen dann zum Beispiel die Hälfte der Tripelflächen aus. Von dem Rückstrahler war zum Beispiel bei zwei Tripelflächen, die durch eine Scheitellinie miteinander verbunden sind, plötzlich nur noch der halbe Reflektor sichtbar.

Bei der Bildung großer Rückstrahlerflächen trat das gleiche auf, daß die herstellungsbedingten, in der Größe also beschränkten Teilflächen große nichtreflektierende Zwischenräume bildeten. Ein Grund, warum man weitgehend bis heute auf großflächige Schilder mit Rückstrahlerflächen aus dem eigentlich leistungsfähigstem würfelförmigen Tripelsystem verzichtet hat. Eine nahtlose Großfläche zu bilden, war nicht möglich.

Die US-PS 4 202 600 betrifft einen Reflektor, bei dem die Würfelecken alle die gleiche Ausrichtung haben. Zwar ist bei der Pyramidendarstellung eine Verdrehung der Würfel zu erkennen, hierbei handelt es sich aber um nur einen einzigen Drehwinkel, d. h. die statistische Verteilung der verschiedenen Drehwinkel der Würfel über die gesamte Reflektorfläche ist bei der vorbekannten Anordnung nicht möglich.

Die US-PS 2 676 518 betrifft einen kreisförmigen Rückstrahler, bei dem einzelne kreissegmentförmige Bereiche mit Mikrotripeln besetzt sind, die aus jeweils drei aneinander angrenzenden, quadratischen Flächen einer Würfelecke gebildet werden. Die einzelnen Mikrotripel sind aber in bezug auf das Flächensegment nicht gedreht, sondern die über die Fläche verschiedene Ausrichtung der Mikrotripel ergibt sich durch Versetzung des jeweilig gleichen Segments um 60°.

Die DE-PS 21 59 950 schlug vor, die Rückstrahler entsprechend dem Tripelmuster komplementär miteinander zu verzahnen. In der technischen Praxis zeigte sich aber, daß zwar die Übergänge von einer Teilfläche zur anderen kleiner waren, tatsächlich aber die Leistung der Tripel an den Rändern geringer war als in der Mitte der Teilflächen, bedingt durch die Fertigungstechnik einzelner Rückstrahler ohne Rand. Zudem mußten die vielen randlosen Rückstrahler insgesamt zwischen Glasplatten eingeschlossen werden, um die Tripel vor Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen. Ein unwirtschaftliches Verfahren, das durch die Glasplatten gewaltige Gewichtsprobleme und neue Größenbeschränkungen ergab.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine großflächige retroreflektierende Rückstrahlerfläche zu schaffen, die auch bei Beleuchtung unter verschiedenen Winkeln eine hohe, für den Betrachter gleichmäßige Retroreflektivität aufweist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Rückstrahlerfläche gemäß dem Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Die Rückstrahlerfläche gemäß der Erfindung weist den besonderen Vorteil auf, daß aus ihr beispielsweise Schilder für den Straßenverkehr hergestellt werden können, die infolge ihrer Struktur auch bei Beleuchtung unter verschiedenen Winkeln eine hohe, für den Betrachter gleichmäßige Retroreflektivität aufweist.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rückstrahlerfläche dar.

Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel bevorzugter Ausführungsformen die Rückstrahlerfläche gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen würfelförmigen Mikrotripel 1 von vorn gesehen. Die rechteckigen Flächen 5, 6 und 7 stehen so zueinander, daß einfallendes Licht umgelenkt und damit retroreflektiert wird. Der Querschnitt des Mikrotripels in der Papierebene ist ein Sechseck. Der höchste Punkt des Mikrotripels ist der Punkt 8. Der tiefste Punkt des Mikrotripels ist 9.

Fig. 2 zeigt den Mikrotripel 2, der durch Drehung des Mikrotripels 1 um 60° im Uhrzeigersinn um die durch den Punkt 9 verlaufende, senkrecht aus der Papierebene herauszeigende Drehachse entsteht.

Fig. 3 zeigt den Mikrotripel 3, der durch Drehung des Mikrotripels 1 um 30° im Uhrzeigersinn um die durch den Punkt 9 verlaufende Rotationsachse entsteht.

Fig. 4 zeigt den Mikrotripel 4, der durch Drehung des Mikrotripels 1 um 90° im Uhrzeigersinn um die Rotationsachse durch den Punkt 9 entsteht.

Da jeder Mikrotripel drei weitwinklige Richtungen hat, in die auch die Kanten des Mikrotripels nach außen zeigen, kann also durch beliebige Kombination mehrerer Mikrotripel 1, 2, 3 und/oder 4 die Gesamtzahl aller Richtungen erhöht werden. Werden zwei dieser Mikrotripelorientierungen kombiniert, ergibt dies sechs Richtungen, werden alle vier dargestellten Mikrotripelpositionen kombiniert, ergeben sich zwölf Richtungen. Durch weitere Einführung von Mikrotripeln in anderen Drehpositionen läßt sich die Zahl der Gesamtmenge der weitwinklig erreichbaren Richtungen beliebig vergrößern. Für die Praxis, zum Beispiel im Straßenverkehr, sind sechs Richtungen bereits ausreichend.

Will man zum Beispiel nur eine Weitwinkligkeit in einem Kreisbogen von zum Beispiel 180° erreichen, positioniert man die Mikrotripel entsprechend, so daß nur der gewünschte Kreisbogen weitwinklig beleuchtet wird.

Fig. 5 zeigt die Anordnung zweier Mikrotripelorientierungen in Teilflächen zu einer geschlossenen Reflexfläche. Die sich regelmäßig wiederholende Teilfläche 11 ist aus Mikrotripeln l der Drehposition nach Fig. 1 gebildet. Ebenso ist die sich regelmäßig wiederholende Teilfläche 12 von Mikrotripeln der Drehposition 2 nach Fig. 2 gebildet. Die Teilflächen sind praktisch nahtlos aneinandergefügt 10. Die Teilflächen sind also geschlossene Gruppen mit Mikrotripeln gleicher Drehorientierung. Die gesamte dargestellte Mikrotripel-Reflexfläche hat insgesamt sechs weitwinklige Richtungen. Wird diese Fläche weitwinklig beleuchtet und dabei bewegt, werden, je nach Lichteinfall und Beobachtungswinkel, entweder alle Teilflächen oder nur die Hälfte aller Teilflächen aufleuchten.

Wenn nur die Hälfte der Teilflächen leuchtet, ist die Reflexleistung um 50% vermindert. Früher wurde bei Rückstrahlern mit Tripeln von 4 mm Durchmesser und Teilfeldgrößen von zum Beispiel 20 mm bei diesem Musterbeispiel ein Hell/Dunkel-Schachbrettmuster erkennbar, das für Schilderflächen störend und ungeeignet ist.

Beim Durchmesser eines Mikrotripels handelt es sich um die Diagonale des Sechseckes, das sich bei der Projektion des Würfels auf eine Ecke ergibt.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mikrotripeln, die im Durchmesser deutlich kleiner als 0,8 mm betragen, und durch die Beschränkung der Teilfeldgröße der Mikrotripel werden die bei den ungünstigen Beleuchtungspartikeln nicht-leuchtenden Gruppen zu Punkten zwischen leuchtenden Punkten. Diesen Unterschied zwischen den leuchtenden und nicht-leuchtenden Punkten kann das Auge des Beobachters nicht mehr auflösen. Dabei kann die Teilfeldgröße dem Verwendungszweck und der Entfernung zum Beobachter entsprechend gewählt werden.

Ein zweiter Vorteil der anmeldungsgemäßen Ausbildung beruht darauf, daß Mikrotripel in Würfelform wesentlich lichtstärker sind als Mikroprismen in Pyramidenform oder herkömmliche Rückstrahler mit würfelförmigen Tripeldurchmessern von gewöhnlich 2 mm bis 4 mm. Dieser mit der Verkleinerung der Dimensionen von würfelförmigen Mikrotripeln verbundene Vorteil wird durch die höhere Schliff- oder Schneidgenauigkeit erzielt, die das vom Anmelder im deutschen Patent 42 36799 beschriebene Verfahren ermöglicht.

Diese höhere Lichtreflexleistung nutzt die erfindungsgemäße Anordnung. Wenn das Auge des Beobachters den plötzlichen Ausfall von einzelnen Teilfeldern nicht beobachten kann, weil diese zu klein für das Auge sind, so bleibt nur die Beobachtung der Reduzierung der Lichtreflexleistung der Reflexfläche in ihrer Gesamtheit. Hier aber geht der Erfinder davon aus, daß die Reduzierung der Reflexleistung um 50% kaum noch vom menschlichen Auge zu beobachten ist. Das menschliche Auge erkennt nämlich viel besser Kontraste als absolute Lichtquantitäten. Verliert also die Mikrotripel-Reflexfläche durch plötzlichen Ausfall von 50% aller Teilflächen an reflektierter Lichtmenge, so bleibt dies eine quantitative Größe der Lichtmenge. Dem Auge fehlt der Vergleich gegenüber der vollreflektierenden Gesamtfläche zur Kontrastbeurteilung.

Noch mehr gemindert wird der Ausfall von Reflexleistung, weil die Lichtmenge bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mikrotripeln besonders hoch ist. Eine Reduzierung um 50% würde sich bei einfachen Mikropyramiden wesentlich deutlicher, und damit störender, beobachten lassen, da die Pyramidensysteme wesentlich geringere Lichtreflexleistung besitzen. Mit dem Sinken des Ausgangsparameters "Lichtstärke" kann das Auge die Licht-Quantitäten besser berechnen, indem es den Kontrast gegenüber einer völlig dunklen Fläche beurteilt. Beispiel: Die Zigarettenglut sieht man meilenweit in der Nacht, bei Dämmerung bedarf es aber starker Scheinwerfer, um gesehen zu werden.

Eine weitere Minderung der Beobachtbarkeit von Helligkeitsunterschieden durch Ausfall von Reflexteilflächen wird durch die Auswahl weiterer Mikrotripelpositionen erreicht.

Fig. 6 zeigt den Ausschnitt einer Mikrotripel-Reflexfläche, bei der vier Drehpositionen des würfelförmigen Mikrotripels verwendet werden. Das Teilfeld 11 besteht aus Mikrotripeln 1 nach Fig. 1, das Teilfeld 12 aus Mikrotripeln 2 nach Fig. 2, das Teilfeld 13 aus Mikrotripeln 3 nach Fig. 3 und das Teilfeld 14 aus Mikrotripeln 4 nach Fig. 4. Die Teilflächen sind zum Teil an der Trennungslinie 10 ineinander verzahnt. Zum Teil sind zwischen den Teilflächen Freiräume 15. In diesem Beispiel sind vier Drehpositionen von Mikrotripeln 1, 2, 3 und 4 verwendet worden. Somit hat die Gesamtfläche, wenn sich die Teilflächen nach allen Seiten wiederholen, zwölf weitwinklige Richtungen. Der Ausfall von reflektierender Fläche wird auf 25% gemindert, weil, je nach Beobachtungsrichtung, immer nur eine Gruppenart ausfällt.

Geht man in diesem Beispiel davon aus, daß der verwendete Durchmesser der Mikrotripel 0,1 mm betrage, so hätte die dargestellte Gesamtfläche der Fig. 6 nur ca. 3,84 mm². Bei dieser Berechnung wurde davon ausgegangen, daß die Fläche eines Tripels 0,064 mm² beträgt. In Wirklichkeit sind es aber genau 0,64925 mm², so daß eigentlich von einer Fläche von 0,65 mm² bei Aufrundung ausgegangen werden müßte. Diese aus sechs fast punktförmigen Teilflächen strukturierte Mikrotripel- Reflexfläche wäre auf einem Verkehrsschild über der den Fahrbahnen einer Autobahn weder bei Tag noch bei Nacht in der Veränderung der Reflexleistung zu beobachten, es sei denn, man bewegt sich außerhalb des Grenzwinkels, so daß keine Retroreflexion möglich wäre.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel mit vier Teilflächen 11, 12, 13 und 14 der bereits beschriebenen Mikrotripel 1, 2, 3, 4, wobei Teilflächen von Mikrotripeln andere Teilflächen umfließen und/oder mehrere Teilflächen eine Teilfläche einschließen. Durch solche Strukturierungen können reflektierende Flächen, zum Beispiel Folien auf Schildern, so ausgebildet werden, daß sie auch bei Tageslicht und sehr naher Betrachtung in ihrer Teilflächenstruktur vom menschlichen Auge nicht aufgelöst werden können.

Claims (13)

1. Aus einer Vielzahl von Mikrotripeln bestehende Rückstrahlerfläche, bei der

• - die einzelnen Mikrotripel (1, 2, 3, 4) jeweils aus drei aneinander angrenzenden quadratischen Flächen (5, 6, 7) einer Würfelecke gebildet werden und die Projektionsfläche der einzelnen Mikrotripel (1, 2, 3, 4) auf die Rückstrahlerfläche jeweils ein gleichseitiges Sechseck bildet, dessen Diagonale eine Länge von 0,002 mm bis 0,8 mm aufweist,
• - jeweils eine Mehrzahl benachbarter Mikrotripel (1, 2, 3, 4) eine einheitliche Drehorientierung zu der von der Raumdiagonalen der Würfelecke gebildeten Drehachse aufweisen und Teilflächen (11, 12, 13, 14) mit Mikrotripeln gleicher Drehorientierung bilden, wobei die Teilflächen (11, 12, 13, 14) jeweils einen Durchmesser von weniger als 7 mm haben,
• - eine Mehrzahl derartiger Teilflächen (11, 12, 13, 14) mit jeweils unterschiedlicher Drehorientierung der Mikrotripel (1, 2, 3, 4) benachbart zueinander angeordnet sind, und bei der
• - eine Vielzahl derartiger Flächenbereiche aus mehreren jeweils benachbarten Teilflächen (11, 12, 13, 14) die gesamte Rückstrahlerfläche bilden.

2. Rückstrahlerfläche nach Anspruch 1, bei der die Teilflächen (11, 12, 13, 14) zur Lichtquelle hin ausgerichtet und/oder mit einer Winkelabweichung von bis zu 30° zur Lichtquelle hin ausgerichtet sind.

3. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Teilflächen (11, 12, 13, 14) relativ zueinander so angeordnet sind, daß sie zusammen eine gewölbte oder eine geneigte Oberfläche oder einen Raumkörper bilden.

4. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Mikrotripel (1, 2, 3, 4) benachbarter Teilflächen (11, 12, 13, 14) relativ zueinander um 5°, 7,5°, 15°, 30°, 45°, 60°, 90° oder 180° um ihre Drehachse gedreht sind.

5. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Teilflächen (11, 12, 13, 14) so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen kein Zwischenraum verbleibt.

6. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Teilflächen (11, 12, 13, 14) in regelmäßigen, sich wiederholenden Strukturen (Fig. 5, Fig. 6) und/oder in unregelmäßigen, sich nicht wiederholenden Strukturen (Fig. 7) angeordnet sind.

7. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Rückstrahlerfläche eine aufwickelbare Folie, ein Bogen oder ein Etikett ist.

8. Rückstrahlerfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Rückstrahlerfläche ein Formkörper, eine Platte oder ein Schnitt- oder Stanzteil einer Platte oder eines Formkörpers ist.

9. Rückstrahlerfläche nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die retroreflektierenden Flächen aus transparentem Kunststoff oder Glas bestehen.

10. Rückstrahlerfläche nach Anspruch 9, bei der die retroreflektierenden Flächen auf der Rückseite der Rückstrahlerfläche angeordnet sind.

11. Rückstrahlerfläche nach Anspruch 10, bei der die retroreflektierenden Flächen verspiegelt sind.

12. Rückstrahlerfläche nach Anspruch 10 oder 11, bei der die mit den retroreflektierenden Flächen versehene Rückseite der Rückstrahlerfläche mit einem Kasten oder einer Abdeckfolie luft- und wasserdicht verschweißt oder verklebt ist.

13. Rückstrahlerfläche nach Anspruch 12, bei der die Schweiß- oder Klebenähte zwischen der Rückseite der Rückstrahlerfläche und der Abdeckfolie den Trennlinien (10) zwischen den Teilbereichen (11, 12, 13, 14) folgen.