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Die vorliegende Erfindung betrifft Anzeigetafeln mit
Leuchtelementen wie beispielsweise Leuchtdioden.
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Ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Anzeigetafeln
ist ihre mangelhafte Sichtbarkeit bei Aufstellung in
einer sehr stark beleuchteten Umgebung, beispielweise im
Fall von Tafeln im Freien bei starkem Sonnenschein.
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In diesem Fall erreicht nämlich die Beleuchtung durch
die Sonne nicht selten 10.000 bis 50.000 Lux, d. h. 1
bis 5 Lumen pro Quadratzentimeter.
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Nimmt man etwa als Beispiel eine Anzeigetafel mit einer
Mosaikstruktur von Leuchtdiodenmatrizen oder -leisten,
die jeweils in der Lage sind, einen Lichtstrom von
einigen Hundertstel Lumen auf Fenster abzugeben, die
eine Fläche in der Größenordnung eines
Quadratzentimeters haben, die von einem Hintergrund umgeben sind,
vor dem in geringem Abstand vor den Leuchtdioden eine
Maske mit Löchern zum Durchlassen des von diesen
ausgesandten Lichtes angeordnet ist und die überall sonst
vollkommen schwarz sein soll, so stellt man fest, daß
das Leuchten der leuchtenden Bereiche, die den Löchern
in der Maske entsprechen und vom Leuchten der Dioden
verursacht wird (also einige Hundertstel Lumen pro
Quadratzentimeter) nicht das durch das Umgebungslicht
erzeugte (30 bis 200 Millilumen in den schwarzen
Bereichen, da es schwierig ist, dort die Reflexion auf
weniger als 3 oder 4 % zu reduzieren) überwiegt.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird üblicherweise vor
der durchlöcherten Maske (auf seiten des Betrachters)
ein Filter angeordnet, im allgemeinen bestehend aus
einer Platte aus Kunststoff in derselben Farbe, wie die
Strahlung der Leuchtelemente; auf diese Weise wird das
von den Leuchtelementen ausgesandte Licht zum größten
Teil zum Betrachter durchgelassen, während die vom
Umgebungslicht herrührende Strahlung abgesehen von der der
Farbe des Filters entsprechenden nicht auf die
Anzeigefläche durchgelassen wird, was die Beleuchtung durch
dieses Umgebungslicht verringert.
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Es ist jedoch zu beachten, daß die Leuchtdioden, die man
immer mehr zu verwenden neigt, im gelb-orangen Spektrum
strahlen, für das das menschliche Auge eine gute
Empfindlichkeit aufweist, so daß die Anzeige in den
üblichen Fällen möglichst gut lesbar ist,
Spektralbereich, der auch von der Sonnenstrahlung privilegiert
wird, was dazu führt, daß in diesem Spektralbereich der
Filter (der auch gelb-orange ist) relativ wenig wirksam
ist und jedenfalls in der Praxis nicht erlaubt, die
Lesbarkeit der Tafel erheblich zu erhöhen.
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Herkömmlicherweise hat man zur weiteren Erhöhung der
Lesbarkeit versucht, die Leistung der Leuchtdioden (oder
der anderen verwendeten Leuchtelemente) zu vergrößern.
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Man ist jedoch damit mit technischen Schwierigkeiten
konfrontiert, die zu überwinden immer schwieriger wird.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesem Nachteil
abzuhelfen, und betrifft zu diesem Zweck eine Anzeigetafel mit
Leuchtelementen, wie einzelnen Leuchtdioden oder Gruppen
von Leuchtdioden, oder ähnlichem, die Licht in einem
bestimmten Farbspektrum aussenden, in der vor der ganzen
Fläche, über die Abstrahlungsfenster der Leuchtelemente
mit Abstand voneinander verteilt sind, ein Filter
derselben Farbe, wie der der von den Leuchtelementen
ausgesandten Strahlung, angeordnet ist, Anzeigetafel,
dadurch gekennzeichnet, daß sie vor den Zwischenräumen
zwischen den genannten Leuchtelementen einen Filter in
der zu der des genannten Filters, der vor der ganzen
Fläche, über die die Fenster der Leuchtelemente verteilt
sind, komplementären Farbe trägt.
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Durch den vor den Zwischenräumen zwischen den
Leuchtelementen eventuell anstelle der üblichen durchbrochenen
Maske angeordneten Filter in Komplementärfarbe wird die
Lesbarkeit der Tabelle erheblich erhöht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung einer vorgezogenen
Ausführungsform der Erfindung hervorgehen, die als nicht
einschränkendes Beispiel angegeben wird und in den
beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigen:
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- Fig. 1 schematisch den Aufbau einer bekannten Tafel,
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- Fig. 2 schematisch den Aufbau einer
erfindungsgemäßen Tafel,
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- Fig. 3 die Kurve der Transmission in Abhängigkeit
von der Wellenlänge von Orangefiltern, wie sie in
bekannten Tafeln angewendet werden,
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- Fig. 4 die Kurve der Transmission in Abhängigkeit
von der Wellenlänge von Filtern in der zu der der
Filter der Fig. 3 komplementären Farbe, und
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- Fig. 5 die Kurve der Transmission entsprechend der
kombinierten Verwendung eines Filters der Fig. 3 und
eines Filters der Fig. 4.
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Die in Fig. 1 dargestellte Anzeigetafel umfaßt eine
gedruckte Schaltung 1, auf der die Leuchtelemente 2
angebracht sind, in diesem Fall Leuchtdioden, die mit
einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Der
Wellenlängenbereich, in dem die Leuchtdioden strahlen,
ist hier der Spektralbereich des Orangen. Vor der
gedruckten Schaltung 1 ist eine Maske 3 angeordnet, die
den Leuchtdioden gegenüber Löcher aufweist; auf diese
Weise deckt die Maske auf der ganzen Fläche, über die
die Abstrahlungsfenster der Leuchtelemente verteilt
sind, die Zwischenräume zwischen den Dioden und nur
diese Zwischenräume gegen die einfallenden Strahlen I
des Umgebungslichtes ab. Ein Filter 4 in der Farbe der
von den Dioden ausgesandten Strahlen und im allgemeinen
entspiegelt, ist ebenfalls vor der gesamten gedruckten
Schaltung angeordnet; auf diese Weise werden theoretisch
alle Bestandteile des Umgebungslichtes, außer in diesem
Fall Orange, von dem Raum zwischen diesem Filter und der
Maske ferngehalten.
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Die Kurve der Transmission derartiger Filter (hier
eigentlich eher Orange-Rot) in Abhängigkeit von der
Wellenlänge, ist in Fig. 3 dargestellt. Jedenfalls ist
festzustellen, daß bei der Wellenlänge 580 nm ein guter
Filter (hier mit A bezeichnet) mehr als 80% des Lichtes
durchläßt, während er weniger als 5% bei 530 nm
durchläßt, wohingegen der andere Filter (hier mit B
bezeichnet) weniger wirksam ist; im vorliegenden Fall sind
diese Filter im gesamten sichtbaren Spektrum ab dem
Gelben im Fall des leistungsfähigeren und dem Orangen im
Fall des anderen nahe ihrer maximalen Transmission.
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Mit dem ersten Filter A werden bei 580 nm ungefähr 80%
des orangen Lichtes, das die Dioden aussenden, zum
Betrachter durchgelassen, während bei einem
Reflexionsvermögen der Maske von 3 bis 4% diese 2,4 bis 3,2% des
orangen Umgebungslichtes reflektiert und der bis zum
Betrachter reflektierte Strahl ungefähr 1,9 bis 2,6%
dieses Lichtes enthält (reflektierter Strahl R).
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Erfindungsgemäß (Fig. 2) ist vor einer gedruckten
Schaltung 1 ein Filter 5 angeordnet, dessen Farbe zu der
eines Filters 4 komplementär ist und der den
Leuchtdioden 2 gegenüber Löcher aufweist (gleiche Elemente sind
in den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet); auf diese Weise deckt der Filter 5 in
Komplementärfarbe (hier Blau) auf der ganzen Fläche, über die
die Abstrahlungsfenster der Leuchtelemente verteilt
sind, die Zwischenräume zwischen den Dioden ab, läßt den
von diesen ausgehenden Lichtstrahlen jedoch freien
Durchgang. Wie aus den folgenden Erklärungen
verständlich werden wird, ist dieser Filter viel wirksamer, als
eine Maske, da sein Reflexionskoeffizient sehr klein
ist, und ebenso sein Transmissionskoeffizient.
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Die Kurve der Transmission derartiger Blaufilter ist in
Fig. 4 dargestellt. Wie zu erkennen, ist die
Transmission dieser Filter bei der dem Gelben entsprechenden
Wellenlänge und über einen großen Spektralbereich
darüber hinaus sehr gering. Beispielsweise weist ein
erster Filter (mit C bezeichnet) einen "Peak" der
Transmission im Blauen (ungefähr bei 450 nm) auf, einen sehr
geringen Transmissionskoeffizienten zwischen 530 nm und
680 nm, um bis ungefähr 750 nm (Rot nahe der Grenze
zwischen Rot und Infrarot) eine ständig wachsende
Transmission aufzuweisen. Ein anderer Filter (mit D
bezeichnet) weist im Blauen einen viel gedämpfteren Peak der
Transmission auf mit einem breiteren "Fuß", der
Spektralbereich mit sehr geringer Transmission ist jedoch
viel enger; hingegen bleibt die Transmission im Roten
und Infraroten gering. Man könnte also dazu neigen,
diesen letzten Filter in Kombination mit einem
Orangefilter zu verwenden, da seine Transmission fast überall
gering oder sogar sehr gering ist.
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Man stellt jedoch fest, daß in Wahrheit der Blaufilter C
besser geeignet ist, da seine Transmission genau in dem
Bereich sehr gering ist, wo der Orangefilter A (der das
Licht der Dioden fast vollständig durchläßt)
"durchlässig" ist, abgesehen vom Bereich ab 680 nm.
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Durch die Kombination dieser beiden Filter A und C
(deren Störreflexion auf einfache Weise sehr gering
gehalten werden kann, gegebenenfalls durch eine
Entspiegelung) im Zwischenraum zwischen den Dioden ergibt sich
also, daß die Transmission des Umgebungslichtes
(einfallender Strahl I) im Bereich der gedruckten Schaltung
bereits geringer ist, als die Transmission im Bereich
der Maske im Fall herkömmlicher Tafeln (weniger, als ein
Zehntel unterhalb von 430 nm und oberhalb 500 nm bis
680 nm, nur die Hälfte bei ungefähr 450 nm, mit einem
Übergangsbereich zwischen 430 nm und 450 nm und 450 nm
und 500 nm), was aufgrund des Maßstabes aus der
resultierenden Kurve der Fig. 5 nicht hervorgeht.
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Vergleicht man diese Ergebnisse mit denen, die mit einer
schwarzen Maske erreicht werden, mag der Unterschied
dennoch relativ unbedeutend erscheinen.
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Wichtig ist jedoch eigentlich nicht die Menge des
Umgebungslichtes, die in den Raum zwischen den Dioden
gelangt, sondern die dessen, das auf die Netzhaut des
Betrachters gelangt, nachdem es zweimal das Filtersystem
durchquert hat, einmal auf dem Hinweg und einmal auf dem
Rückweg (reflektierter Strahl R).
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Daraus ergibt sich, daß die Abschwächung durch das
Filtersystem das Quadrat der oben genannten Abschwächung
ist: Das Licht, das unter der Annahme einer Reflexion
von 100% an der gedruckten Schaltung zum Betrachter
gelangt, beträgt also weniger als ein Hundertstel
unterhalb 430 nm und oberhalb 500 nm bis 680 nm, und nur ein
Viertel bei ungefähr 450 nm, mit einem Übergangsbereich
zwischen 430 nm und 450 nm und zwischen 450 nm und
500 nm; da es einfach ist, durch eine geeignete
Beschichtung zu erreichen, daß die Reflexion im Bereich
der gedruckten Schaltung in der Größenordnung von 20%
liegt, vergrößern sich die Abschwächungsraten auf mehr
als 500 unter 430 nm und über 500 nm bis 680 nm bzw. 20
bei ungefähr 450 nm, was jetzt sehr vorteilhaft ist
gegenüber dem Fall, in dem lediglich zweimal ein
Orangefilter vor bzw. nach Reflexion an einer schwarzen Maske
durchquert wird, die 3 bis 4% des einfallenden Lichtes
reflektiert.
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Das Ersetzen der schwarzen Maske durch einen Filter in
der zu der Farbe der Abstrahlung der Dioden
komplementären Farbe entspricht also zusammengefaßt dem Ersetzen
des Reflexionskoeffizienten dieser Maske durch das
Produkt aus dem Quadrat des Transmissionskoeffizienten
des Komplementärfilters mit dem Reflexionskoeffizienten
der gedruckten Schaltung, abgesehen von der
Störreflexion an der Vorderseite des Filters.
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Darüber hinaus stört der sehr geringe Peak der
Transmission (in Fig. 5 ist er nicht erkennbar) dieses
Komplementärfilters bei ungefähr 450 nm nicht, da er
einerseits sehr schmal ist und daher nicht einer bedeutenden
Beleuchtung entspricht und andererseits im Blauen liegt,
der zu der Farbe der Abstrahlung der Dioden
komplementären Farbe. Die Tatsache, daß die Abschwächung jenseits
680 nm nicht sehr groß ist, ist ebenfalls nicht sehr
bedeutend, da das Sonnenspektrum während der sehr hellen
Stunden des Tages nur sehr wenig Licht in diesem
Spektralbereich enthält.
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Auf jeden Fall ist in der Praxis die erwartete
erhebliche Verbesserung deutlich feststellbar.
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Im Einzelnen handelt es sich bei dem Material, aus dem
die Filter bestehen, um einen unter dem Namen PLEXIGLAS
gehandelten Kunststoff, wobei die Orange-Rotfilter die
Bezeichnungen 478g01 (A), bzw. 466g33 (B) tragen und die
Blaufilter die Bezeichnungen 627g01 (C) und 648g01 (D).
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Es ist natürlich möglich, das Ergebnis dadurch weiter zu
verbessern, daß die Maske nicht durch den zusätzlichen
Filter ersetzt wird, sondern der Filter zwischen die
Maske und den Filter gleicher Farbe, wie die Abstrahlung
der Dioden, eingefügt wird.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben
beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt
und andere Formen könnten vorgesehen werden, ohne ihren
Rahmen zu verlassen, insbesondere für andere
Abstrahlungsfarben, als Orange, und mit anderen Elementen, als
Leuchtdioden, beispielsweise Entladungsröhren, wie
Neonröhren und unter dem Namen "Nixie" bekannten Röhren; es
ist ebenfalls festzustellen, daß, obgleich im Beispiel
Elemente in Form einzelner Leuchtdioden beschrieben
wurden, die Leuchtelemente, vor denen der
Komplementärfilter eine Öffnung aufweist, auch aus Gruppen von
Dioden (oder von Entladungsröhren oder ähnlichem)
eventuell unterschiedlicher Farben, die gemischt werden
sollen (grüne und rote Dioden beispielsweise) bestehen
können.