DE20122010U1

DE20122010U1 - Beleuchtbare Vorrichtung

Info

Publication number: DE20122010U1
Application number: DE20122010U
Authority: DE
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2011-12-19

Abstract

Beleuchtbare Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle und einer der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs) besteht, die ein farbiges im wesentlichen monochromatisches Licht aussenden und die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung bei der Wellenlänge des relativen Energiemaximums der Leuchtdiode eine Transmission (DIN 5036) von mindestens 35 % und eine Reflexion (DIN 5036) von mindestens 15 % aufweist.

Description

Beleuchtbare Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine beleuchtbare Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle aus einer oder mehreren Leuchtdioden und einer der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff.
Stand der Technik
Beleuchtbare Vorrichtungen, z. B. für Werbetafeln, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle und der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff sind im Prinzip A2 bekannt (s. z. B. JP 61159440 ). In der Regel werden als Lichtquellen Glühlampen oder Leuchtstoffröhren verwendet, die eine gute Leuchtkraft aufweisen und ein breites Lichtspektrum abstrahlen. Aufgrund des breiten Lichtspektrums erscheinen entsprechende eingefärbte Kunststoffabdeckungen in unbeleuchteten Zustand, also z. B. im Tageslicht, im gleichen Farbeindruck, der auch bei Hinterleuchtung mittels der genannten Lichtquellen wahrgenommen werden kann.
Leuchtdioden sind im Vergleich zu Lichtquellen wie Glühlampen oder Leuchtstoffröhren von deutlich geringerer Leuchtkraft. Farbige Leuchtdioden sind jedoch trotzdem bei Dunkelheit sehr gut wahrnehmbar, da sie ein nahezu monochromatisches Licht abstrahlen, das in jeweiligen Wellenlängenbereich wiederum relativ intensiv ist. Entsprechende farbige Leuchtdioden sind von mehreren Herstellern z. B. in den Farben rot, grün, blau und gelb verfügbar.
Einfärbungen und Einfärbeverfahren für Kunststoffe wie z. B. Polymethylmethacrylat sind hinlänglich bekannt z. B. aus EP-A 130 576.
Aufgabe und Lösung
Es wurde als Aufgabe gesehen, eine Alternative zu den bekannten beleuchtbaren Vorrichtung bereitzustellen, bei denen eingefärbte Abdeckungen aus Kunststoff mittels Glühlampen oder Leuchtstoffröhren durchleuchtet werden. Insbesondere soll die Vorrichtung optisch in etwa den gleichen Farbeindruck bei Auflicht, also z. B. bei Tageslicht, wie auch bei Durchleuchtung ermöglichen. Die Vorrichtung soll geringere Bautiefen als die bisher bekannten Vorrichtungen ermöglichen und sich durch geringeren Stromverbrauch auszeichnen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine
beleuchtbare Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle und einer der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lichtquelle aus einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs) besteht, die ein farbiges im wesentlichen monochromatisches Licht aussenden und die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung bei der Wellenlänge des relativen Energiemaximums der Leuchtdiode eine Transmission (DIN 5036) von mindestens 35 % und eine Reflexion (DIN 5036) von mindestens 15 aufweist.
Die Erfindung beruht darauf, die Transmission und die Remission von der lichtstreuenden Abdeckung aus Kunststoff, so an das monochromatische Licht der verwendeten LED anzupassen, daß im Auflicht als auch im Durchlicht nahezu derselbe Farbeindruck erhalten werden kann. Entsprechende Werbe- oder Hinweistafeln erscheinen sowohl bei Tag als auch im hinterleuchteten Zustand optisch annähernd gleich.
Durch diese Anpassung wird die Verwendung farbiger bzw. monochromatisches Licht aussendender LEDs für den genannten Zweck ermöglicht. Die erfindungsgemäßen beleuchtbaren Vorrichtung benötigen geringere Bautiefen, da LEDs kleiner sind als entsprechende Glühlampen oder Leuchtstoffröhren. Auch lassen sich komplizierte Formgebungen leichter realisieren. Der Stromverbrauch ist geringer, bei nahezu gleicher Wahrnehmbarkeit im hinterleuchteten Zustand. Da LEDs mit Niederspannungen betrieben werden können ist auch die elektrische Sicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen als höher anzusehen bzw. leichter zu gewährleisten. Der Wartungsaufwand ist ebenfalls geringer, da LEDs in der Regel weniger oft ausgetauscht werden müssen.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Figuren erläutert, ohne jedoch auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu sein.
1/2:
Transmission/Remissionsspektrum einer eingefärbten lichtstreuenden Kunststoffscheibe (Grün 1, Beispielserie 1) mit Eignung als Abdeckung für eine mit einer grün leuchtenden LED beleuchtbaren erfindungsgemäßen Vorrichtung.

T: Transmissionsspektrum
R: Remissionsspektrum
LED: relative Energiekurve der grünen LED mit relativem Energiemaximum bei etwa 520 nm

2/2:
Darstellung der Normfarbtafel mit einem Beispiel für die Abstimmung bzw. Ermittlung geeigneter Farborte der Transmission und der Remission von Kunststoffabdeckungen mit Eignung für eine bestimmte farbige LED. Die geeigneten Farborte liegen im Teil des sich ergebenen Rechteck der innerhalb der Normfarbtafel liegt.

LED: Farbort der LED
U: Unbuntpunkt (x/y = 0,33/0,33)
A: maximaler Farbort-Abstand (0,2 Einheiten) vom Farbort der LED aus auf der Geraden durch U und LED
B: maximaler Farbort-Abstand (0,05-Einheiten) beidseitig im rechten Winkelzur Geraden durch U und LED.
T: Farbort der Transmission der Abdeckung
R: Farbort der Reflexion der Abdeckung.

Ausführung der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtbare Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle und einer der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff.
Die Lichtquelle besteht aus einer oder mehreren bzw. einer Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs), die ein farbiges im wesentlichen monochromatisches Licht aussenden. Gegebenenfalls können auch LEDs unterschiedlicher Farbe gleichzeitig verwendet werden.
Die Farbe der LED hängt dabei von der Wellenlänge ihres relativen Energiemaximums ab. Dieses relative Energiemaximum kann z. B. spektralphotometrisch ermittelt werden und in einem Wellenlängen-Spektrum eingezeichnet werden. Man kann die Lichtquelle z. B. in eine Ulbricht'sche Kugel (s. DIN 5036) einbringen und das austretende Licht vermessen. Der höchste Punkt (Peak) der Kurve kennzeichnet dabei die Wellenlänge des relativen Energiemaximums.
Die Zahl der LEDs hängt von der Größe der Vorrichtung, der Leuchtkraft der verwendeten LEDs und der insgesamt gewünschten Helligkeit der Vorrichtung in durchleuchteten Zustand ab. LEDs sind z. B als Module von je 4 LEDs in einer Halterung erhältlich, von denen gegebenenfalls eine Vielzahl in die Vorrichtung eingebaut werden kann.
Leuchtdioden (LEDs),
Geeignete LEDs sind z. B. rote, blaue, gelbe oder grüne LEDs.
Eine rote LED hat ein relatives Energiemaximum im Bereich von etwa 610 bis 640 nm.
Die rote LED (Osram LM03-B-A) hat z. B. ein relatives Energiemaximum bei etwa 620 nm.
Eine blaue LED hat ein relatives Energiemaximum im Bereich von etwa 440 bis 500 nm.
Die blaue LED (Osram LM03-B-B) hat z. B ein Energiemaximum bei etwa 460 nm.
Die blaue LED (ESS Blau) hat z. B ein Energiemaximum bei etwa 475 nm.
Eine gelbe LED hat ein relatives Energiemaximum im Bereich von etwa 570 bis 610 nm.
Die gelbe LED (Osram LM03-B-Y) hat z. B ein Energiemaximum bei etwa 590 nm.
Eine grüne LED hat ein relatives Energiemaximum im Bereich von etwa 500 bis 540 nm.
Die grüne LED (Osram LM03-B-T) hat z. B ein Energiemaximum bei etwa 520 nm.
Lichtstreuende Abdeckung aus Kunststoff
Die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung aus Kunststoff weist bei der Wellenlänge des relativen Energiemaximums der Leuchtdiode eine Transmission (DIN 5036, s. Teile 1 und 3) von mindestens 35 %, bevorzugt mindestens 38 %, besonders bevorzugt mindestens 41 % und eine Reflexion (DIN 5036, Teile 1 und 3, Reflexion bzw. Remission) von mindestens 15 %, bevorzugt mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 30 % auf.
Insbesondere kann die Transmission einer, einer gelben LED zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 60 betragen. Die entsprechende Reflexion kann bei mindestens 25 %, bevorzugt mindestens 30 % liegen.
Insbesondere kann die Transmission einer, einer roten LED zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 45 betragen. Die entsprechende Reflexion kann bei mindestens 22 %, bevorzugt mindestens 45 % liegen.
Insbesondere kann die Transmission einer, einer grünen LED zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 42 betragen. Die entsprechende Reflexion kann bei mindestens 18 %, bevorzugt mindestens 20 % liegen.
Insbesondere kann die Transmission einer, einer blauen LED zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 42 betragen. Die entsprechende Reflexion kann bei mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 22 % liegen.
Für den Fall , daß LEDs unterschiedlicher Farbe gleichzeitig verwendet werden, um Mischfarben zu erreichen, z. B. gelbe und grüne LEDs ergeben einen gelbgrünen Farbeindruck, soll die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung aus Kunststoff zumindest bei der Wellenlänge des relativen Energiemaximums einer der verwendeten Leuchtdioden, also z. B. der gelben oder der grünen LED, die oben geforderten Transmissions- und Reflexions-Werte aufweisen.
Die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung besteht aus einem Kunststoff, der ein Kunststoff ist, der im nicht eingefärbten Zustand und ohne Streumittel transparent ist, bzw. einen Transmissionsgrad (DIN 5036, s. Teile 1 und 3 / D65) von mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 70, besonders bevorzugt von 75 bis 92 % aufweist. Mit Streumittel aber ohne Farbmittel kann der Transmissionsgrad günstigerweise mindestens 40 %, besonders bevorzugt mindestens 50 % betragen.
Geeignete Kunststoffe sind z. B. Polymethylmethacrylat-Kunststoff, schlagzäh modifiziertes Polymethylmethacrylat, Polycarbonat-Kunststoff, Polystyrol-Kunststoff, Styrol-Acryl-Nitril-Kunststoff, Polyethylentherephthalat-Kunststoff, glykolmodifizierten Polyethylentherephthalat-Kunststoff, Polyvinylchlorid-Kunststoff, transparente Polyolefin-Kunststoff, Acrylnitril-Butadien-Stryrol (ABS)-Kunststoff oder Mischungen (Blends) verschiedener thermoplastischer Kunststoffe.
Wegen ihrer hohen Witterungsbeständigkeit sind insbesondere für Außenanwendungen Polymethylmethacrylat-Kunststoffe aus gegossenem oder extrudiertem Polymethylmethacrylat, z. B. mit einem Methylmethacrylat-Anteil von 85 bis 100 Gew.-%, bevorzugt. Gegebenenfalls können bis 15 Gew.-% geeignete Comonomere wie z. B. Ester der Methacrylsäure (z. B. Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat), Ester der Acrylsäure (z. B. Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Hexylacrylat, Cyclohexylacrylat) oder Styrol und Styrolderivate, wie beispielsweise ?-Methylstyrol oder p-Methylstyrol mit polymerisiert werden bzw. im Polymerisat enthalten sein .
Das Lichtstreuvermögen der Abdeckung kann, gemessen nach DIN 5036, bevorzugt einen Wert von mindestens 0,5, besonders bevorzugt von mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7 aufweisen. Je besser das Lichtstreuvermögen, umso geringere Abstände LEDs von der Abdeckung und damit verbundene Bautiefen der Vorrichtung können realisiert werden.
Als Lichtstreumittel können z. B. BaSO₄, Polystyrol oder Lichtstreuperlen aus einem vernetztem Kunststoff eingesetzt werden.
BaSO₄ oder Polystyrol sind bevorzugt und werden bevorzugt in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Gew.-% in den Kunststoff eingebracht.
Lichtstreuperlen aus einem vernetztem Kunststoff werden bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% in den Kunststoff eingebracht.
Die Anforderung nach einer hohen Transmission bei hoher Lichtstreuung ist eine schwierig zu realisierende Anforderung. Ein hohes Streuvermögen wird durch Titandioxid erreicht. Da dieses Farbmittel aber einen großen Teil des Lichtes reflektiert, werden nur geringe Lichtdurchlässigkeiten möglich.
Günstiger sind farblose Streupigmente, die im Brechungsindex bis etwa 0,2 vom Brechungsindex des Acrylglases abweichen. Geeignet sind zum Beispiel Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumtrihydroxid, Magnesiumhydroxid, Bariumsulfat usw.
Ebenso können Polymere, die im geeigneten Brechungsindexbereich liegen, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann im Monomeren Methylmethacrylat Polystyrol gelöst werden, das dann während der Polymerisation ausfällt und zu einem Material mit guter Lichtstreuung führt. Es können aber auch vernetzte Polymerteilchen hinzugefügt werden, z.B. Polymerperlen aus vernetztem Polystyrol oder vernetzte Copolymere aus Methylmethacrylat mit Phenyl(meth)acrylat oder Benzyl(meth)acrylat.
Herstellung eingefärbter lichtstreuende Abdeckung aus Kunststoff
Streumittel und Farbmittel können dem Kunststoff bei der Herstellung durch Polymerisation im polymerisierbaren Gemisch oder während thermoplastischer Verarbeitung im Schmelzezustand, z. B. mittels Extrusion oder Spritzguß, in an sich bekannter Weise zugesetzt bzw. eingearbeitet werden. Neben der Plattenform können auch beliebige Profile, wie Rohre, Stäbe usw. gefertigt werden.
Auf diese Weise können z. B. Kunststoffplatten, z. B. mit einer Dicke von z. B. 0,5 bis 10, bevorzugt 1 bis 5 mm erhalten werden, die als Abdeckungen für erfindungsgemäße beleuchtbare Vorrichtungen mit rechteckigen Kästen, Rahmen oder Halterung verwendet werden können. Entsprechende Stücke können je nach Bedarf auch durch Schneiden, Fräsen, Sägen oder sonstige Bearbeitung in praktisch beliebige Formen überführt und angepaßt werden.
Vorrichtung
Die Vorrichtung kann so gestaltet sein, daß die LEDs und die lichtstreuende Abdeckung einander in einem Abstand von 3 bis 12, bevorzugt 4 bis 10 cm zugeordnet sind. In diesem Abstand wird eine gute Ausleuchtung erreicht. Bei zu geringem Abstand wird die Position der LED in Form eines hellen Flecks sichtbar. Bei zu großem Abstand nimmt die Helligkeit zu stark ab.
Die LEDs können sich z. B. in einem Kasten oder Rahmen befinden, der von der lichtstreuenden Abdeckung abgedeckt wird. Die Abdeckung kann mit einer informationstragenden Schicht, z. B. einer Folie, versehen werden oder selbst bereits die Form einer Information aufweisen, z. B. in Buchstaben- oder Zahlenform.
Farbmittel
Als Farbmittel eignen sich für die Zwecke der Erfindung bevorzugt organische Farbmittel, da diese sowohl im Auflicht , wie im Durchlicht hohe Brillanz und Leuchtkraft besitzen. Um das Acrylglas gegen die Einflüsse von Licht- und Wetter zu schützen, können noch Lichtschutzmittel, UV-Absorber, Antioxidantien usw. hinzugefügt werden.
Als Farbmittel kommen in Kunststoff insbesondere lösliche Farbstoffe oder organische Pigmente aber auch weniger bevorzugt unlösliche anorganische Farbpigmente in Frage. Zu nennen sind beispielhaft:
Für gelbe Einfärbungen: Pyrazolon-Gelb und Perinon Orange bzw. Mischungen daraus.
Für rote Einfärbungen: Mischungen aus Pyrazolon-Gelb und Antrachinonrot oder Naphtol AS und DPP-Rot bzw. Mischungen daraus.
Für grüne Einfärbungen: Mischungen aus Cu-Phtalocyanin-Grün und Pyrazolon-Gelb.
Für blaue Einfärbungen: Anthrachinon-Blau und Ultramarin-Blau bzw. Mischungen daraus.
Farborte
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß je näher die Farborte der Transmission und der Remission der eingefärbten Abdeckung am Farbort der LED liegen, die Übereinstimmung des Farbeindrucks bei Auflicht und bei Durchleuchtung umso besser sein sollte. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Übereinstimmung einer Einfärbung mit einem vorgegebenen LED-Farbort praktisch nur näherungsweise realisierbar ist. Im allgemeinen können Abweichungen, die auf oder nahe der Geraden liegen, die durch den Unbuntpunkt (x/y = 0,33/0,33) und den Farbort der LED verläuft, eher toleriert werden als Abweichungen, die zwar gleich groß sind, aber weiter abseits von der beschriebenen Geraden entfernt liegen.
Es ist anzustreben, daß die Farborte möglichst am Rande der Farbnormtafel lokalisiert sind, da die farbliche Brillianz hier am höchstens ist. Dies ergibt sich auch dadurch, daß die Farborte der LEDs aufgrund des monochromatischen Lichts ebenfalls am Rand oder nahe am Rand der Normfarbtafel liegen. Es ist zu beachten, daß die tatsächlich feststellbaren (gemessenen) Farborte jedoch auch von den theoretisch zu erwartenden Farborten abweichen können.
In vielen Fällen können entsprechende Einfärbungen nicht mit einem Farbmittel allein erreicht werden. Bei Mischungen ist darauf zu achten, daß die Einzelkomponenten nicht zu weit auf der Farbnormtafel voneinander entfernt liegen, da der Mischfarbton dann eine zu geringe Brillianz aufweisen kann.
Die Farborte der Transmission und der Remission der eingefärbten Abdeckung aus Kunststoff bezogen auf die Normfarbtafel sollen bevorzugt in einem Bereich liegen, der bezogen auf eine Gerade, die durch den Unbuntpunkt (x/y = 0,33/0,33) und den Farbort der LED verläuft, nicht mehr als 0,2 x/y-Einheiten, bevorzugt nicht mehr als 0,1 x/y Einheiten vom Farbort der LED in Richtung der Geraden und nicht mehr als 0,05 x/y, bevorzugt nicht mehr als 0,03 x/y Einheiten rechtwinklig zu beiden Seiten der Geraden entfernt liegen (siehe auch 2/2).
Zur Messung von Farborten stehen dem Fachmann handelsübliche Meßgeräte zur Verfügung.
Vorrichtung für gelb (bzw. gelb-grüne) Beleuchtung
Die verwendeten LEDs können z. B. ein gelbes (bzw. gelb-grünes) Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,5/0,5 +/- 0,02 aufweisen.
Der Kunststoff der Abdeckung kann in diesem Fall mit einem Gemisch aus 0,075 bis 0,09, bevorzugt 0,081 bis 0,084 Gew.-% Pyrazolon-Gelb und 0,002 bis 0,004, bevorzugt 0,0028 bis 0,0032 Gew.-% Perinon Orange eingefärbt werden.
Es ist günstig, diese Einfärbung mit BaSO₄ als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Vorrichtung für rote Beleuchtung
Die verwendeten LEDs können z. B. rotes Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,67/0,33 +/- 0,02 aufweisen.
Der Kunststoff der Abdeckung kann in diesem Fall mit einem Gemisch aus 0,13 bis 0,17, bevorzugt 0,14 bis 0,16 Gew.-% Pyrazolon-Gelb und 0,01 bis 0,03, bevorzugt 0,17 bis 0,23 Gew.-% Antrachinonrot eingefärbt werden.
Es ist günstig, diese Einfärbung mit Polystyrol als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Der Kunststoff der Abdeckung kann auch mit einem Gemisch aus 0,055 bis 0,07, bevorzugt 0,061 bis 0,064 Gew.-% Naphtol AS (2-Hydroxy-3-Naphthoesäureanilid) und 0,005 bis 0,015, bevorzugt 0,008 bis 0,012 Gew.-% DPP-Rot (Dipyrrolopyrrol-Rot) eingefärbt werden.
Es ist günstig diese Einfärbung mit BaSO₄ als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Vorrichtung für grüne Beleuchtung
Die verwendeten LEDs können z. B. ein grünes Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,16/0,73 +/- 0,02 aufweisen.
Der Kunststoff der Abdeckung kann in diesem Fall mit einem Gemisch aus 0,01 bis 0,025, bevorzugt 0,013 bis 0,017 Gew.-% Cu-Phtalocyanin-Grün und 0,025 bis 0,045, bevorzugt 0,028 bis 0,032 Gew.-% Pyrazolon-Gelb eingefärbt sein.
Es ist günstig diese Einfärbung mit BaSO₄ oder Polystyrol als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Vorrichtung für blaue Beleuchtung
Die verwendeten LEDs können z. B. ein blaues Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,14/0,06 +/- 0,02 aufweisen.
Der Kunststoff der Abdeckung kann in diesem Fall mit einem Gemisch aus 0,005 bis 0,01, bevorzugt 0,006 bis 0,008 Gew.-% Anthrachinon-Blau und 0,05 bis 0,1, bevorzugt 0,07 bis 0,08 Gew.-% Ultramarin-Blau eingefärbt sein.
Es ist günstig, diese Einfärbung mit BaSO₄ als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Der Kunststoff der Abdeckung kann auch mit 0,007 bis 0,013, bevorzugt 0,009 bis 0,011 Gew.-% Anthrachinon-Blau eingefärbt sein.
Es ist günstig, diese Einfärbung mit Polystyrol als Streumittel in einer Menge von 1,9 bis 2,1 Gew.-% zu kombinieren.
Verwendungen
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die beschriebenen streumittelhaltigen, eingefärbten Kunststoffelemente als Abdeckung als auch farbige LEDs als Lichtquelle verwendet.
BEISPIELE
Beispiele Serie 1: Rot 1, Gelb 1, Blau 1, Grün 1
In 1000 Teilen Methylmethacrylat werden

0,5 Teile t-Butylperpivalat und
20 Teile Polystyrol gelöst (z.B. der BASF).

Dazu werden die Farbstoffe nach Tab. 1 zugegeben, unter intensivem Rühren gelöst, in eine mit 3mm dicken Schnur distanzierten Silikatglaskammer gefüllt und im Wasserbad bei 45°C etwa 16 Stunden lang polymerisiert. Die Endpolymerisation erfolgt im Temperschrank bei 115°C für etwa 4 Stunden.
Beispiele Serie 2: Rot 2, Gelb 2, Blau 2, Grün 2
In 1000 Teilen präpolymerem Metylmethacrylat-Sirup (Viskosität ca. 1000 cP) werden
1 Teil 2,2"-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril) gelöst.
In diesen Ansatz gibt man eine Farbpaste bestehend aus

3 Teilen eines löslichen Polymetylmethacrylatharzes,
20 Teilen Bariumsulfat und den Farbmitteln nach Tab. 2, die in
30 Teilen Methylmethacrylat mit einem schnelllaufenden Dispergator (Rotor/Stator-Prinzip) dispergiert wird, hinzu

Der Ansatz wird intensiv gerührt, in eine mit 3mm dicken Schnur distanzierten Silikatglaskammer gefüllt und im Wasserbad bei 45°C etwa 16 Stunden lang polymerisiert. Die Endpolymerisation erfolgt im Temperschrank bei 115°C für etwa 4 Stunden.
Tab. 1: Farbstoffe Serie 1
Angaben: in Gew.%
Tab. 2: Farbmittel Serie 2
Angaben: in Gew.%
Ergebnisse:
In einem weißlackierten, oben offenen Blechkasten der Maße 90 x 470 mm und 100mm Höhe sind am Innenboden jeweils 32 Leuchtdioden, z.B. von OSRAM (8 Module a'4 LED's) angebracht (Es gibt von vielen Herstellern Standard-LED's, die zueinander einen vergleichbaren Farbton haben). Mit einem Netzteil wird bei einer Betriebsspannung von 10V der zulässige Betriebsstrom von je nach Type zwischen 320 – 400mA eingestellt.
Die oben beschriebenen Muster werden auf diesen Kasten aufgelegt und farblich beurteilt. Die Auflichtprüfung (Tagwirkung) erfolgt durch Beleuchtung mit einer Tageslichtlampe mit 150 W (D65 nach DIN 6173, Güteklasse 1, z.B.
von Siemens) in einem Abstand von ca. 60cm von oben. Die LED's sind dabei abgeschaltet. Die Durchlichtprüfung erfolgt in einem abgedunkelten Raum bei eingeschalteten LED's nach obiger Betriebsangabe. Die Farbmessungen werden mit dem Farbmessgerät Chroma-Meter CS-100 von Minolta durchgeführt. Dieses Gerät lässt berührungslose Messungen von Lichtquellen und Objektfarben zu. Der Abstand Probe/Gerät beträgt 1 m. Die Leuchtdichte Y in Cd/m² wird dabei auch mit diesem Gerät gemessen.
Die Ergebnisse der Farbmessungen und Leuchtdichten sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 4 zeigt zum Vergleich entsprechende Farbmessungen und Leuchtdichten von handelsüblichen Abdeckungen aus Polymethylmethacrylat mit Standardeinfärbungen, die nicht speziell auf die LEDs abgestimmt sind.
Tab. 3
Farbkoordinaten x,y und Leuchtdichte Y in Cd/m2 bei LED Hinterleuchtung bei erfindungsgemäßen Einfärbungen.
Tab. 4
Vergleichsmessungen mit handelsüblichen Kunststoffabdeckungen
*– Produktbezeichnungen des Herstellers, Röhm GmbH & Co. KG, D-64293 Darmstadt.
Die Ergebnisse (Tab. 3) zeigen, daß mit den nach obiger Vorgehensweise hergestellten farbigen Acrylgläsern, gegenüber den Einfärbungen, die dem Stand der Technik entsprechen (Tab. 4), deutlich größere Leuchtdichten (Helligkeiten) bei LED- Hinterleuchtung erreicht werden. Gleichzeitig ist die Lichtstreuung so gut, daß bei einem Abstand von nur 40mm zur LED, eine gleichmäßige Ausleuchtung erreicht wird.
Tabelle 5:
Messungen an Vergleichsproben gemäß den Beispielen der Serien 1 und 2, jedoch ohne Farbmittel aber mit dem angegebenen Streumittel in den angegebenen Mengen (Polystyrol bzw. Bariumsulfat) zeigen ein Streuvermögen > 0,5 bei einem Transmissionsgrad > 40 %.
Zum Vergleich: Mit einer entsprechenden Weißeinfärbung mit Titandioxid kann ein sehr gutes Streuvermögen von ca. 0,90 erreicht werden. Der Transmissionsgrad liegt dann jedoch lediglich um die 20 – 30 %. Dadurch wirken diese Sorten im Durchlicht sehr dunkel und sind in der Regel für die Zwecke der Erfindung nicht geeignet.
Werden die Farbkoordinaten nach Tab.3 in die Normfarbtafel (s. z. B. DIN 5033 oder entsprechende Standard-Literatur) eingetragen, ist ersichtlich, daß die Werte (und damit die Farbtöne) in den von der Erfindung geforderten Grenzen nahe der Linie der farbtongleichen Wellenlänge (Linie zwischen Unbuntpunkt und Farbort der jeweiligen LED-Farbe) liegen. Bei der visuellen Prüfung ist die gute Übereinstimmung des Farbtones bei Auf- und Durchlicht erkennbar.
An der Transmissionskurve nach 1/2 für grüne LEDs ist zu erkennen, daß die Maxima der Transmission und der Reflexion der Einfärbung Grün 1 (Serie 1) mit der Wellenlänge des relativen Energiemaximums der LED recht gut übereinstimmen. Die Transmissionswerte liegen in diesen Bereichen deutlich über den geforderten 30%, die Reflexionswerte liegen über den geforderten 15 %.

Claims

Beleuchtbare Vorrichtung, bestehend im wesentlichen aus einer Lichtquelle und einer der Lichtquelle zugeordneten lichtstreuenden Abdeckung aus eingefärbten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs) besteht, die ein farbiges im wesentlichen monochromatisches Licht aussenden und die zugeordnete lichtstreuende Abdeckung bei der Wellenlänge des relativen Energiemaximums der Leuchtdiode eine Transmission (DIN 5036) von mindestens 35 % und eine Reflexion (DIN 5036) von mindestens 15 % aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs und die lichtstreuende Abdeckung einander in einem Abstand von 3 bis 12 cm zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtstreuende Abdeckung aus einem gegossenem oder extrudierten Polymethylmethacrylat-Kunststoff besteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung ein Lichtstreuvermögen gemessen nach DIN 5036 von mindestens 0,5 aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtstreumittel BaSO₄, Polystyrol oder Lichtstreuperlen aus einem vernetztem Kunststoff enthalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Streumittel BaSO₄ oder Polystyrol in einer Menge von 1,5 bis 2,5 Gew.-% enthalten sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die LEDs in einem Kasten oder Rahmen befinden, der von der lichtstreuenden Abdeckung abgedeckt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farborte der Transmission und der Remission der eingefärbten Abdeckung aus Kunststoff bezogen auf die Normfarbtafel in einem Bereich liegen, der bezogen auf eine Gerade, die durch den Unbuntpunkt (x/y = 0,33/0,33) und den Farbort der LED verläuft, nicht mehr als 0,2 x/y-Einheiten vom Farbort der LED in Richtung der Geraden und nicht mehr als 0,05 x/y Einheiten rechtwinklig zu beiden Seiten der Geraden entfernt liegen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs gelbes Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,5/0,5 +/- 0,02 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,075 bis 0,09 Gew.-% Pyrazolon-Gelb und 0,002 bis 0,004 Gew.-% Perinon Orange eingefärbt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs rotes Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,67/0,33 +/- 0,02 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,13 bis 0,17 Gew.-% Pyrazolon-Gelb und 0,01 bis 0,03 Gew.-% Antrachinonrot eingefärbt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,055 bis 0,07 Gew.-% Naphtol AS und 0,005 bis 0,015 Gew.-% DPP-Rot eingefärbt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs grünes Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,16/0,73 +/- 0,02 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,01 bis 0,025 Gew.-% Cu-Phtalocyanin-Grün und 0,025 bis 0,045 Gew.-% Pyrazolon-Gelb eingefärbt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs blaues Licht abstrahlen und einen Farbort im Bereich der Koordinaten x/y = 0,14/0,06 +/- 0,02 aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,05 bis 0,1 Gew.-% Ultramarin-Blau und 0,005 bis 0,01 Gew.-% Anthrachinon-Blau eingefärbt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Abdeckung mit 0,007 bis 0,013 Gew.-% Anthrachinon-Blau eingefärbt ist.