DE29713114U1 - Lichtleiter mit Vorwärtsstreuung - Google Patents
Lichtleiter mit VorwärtsstreuungInfo
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Description
X 545 Ma
Lichtleiter mit Vorwärtsstreuung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtleiter mit Vorwärtsstreuung mit den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffs
von Anspruch 1 und Anspruch 5. Ein solcher Lichtleiter ist aus der EP 0 656 548 A2 bekannt.
Dem bekannten Lichtleiter der EP 0 656 548 A2 liegt das Bestreben zugrunde, eine Oberflächenstrukturierung an der
Lichtaustrittsfläche zu vermeiden, die als herstellungsmäßig aufwendig empfunden wird. Dabei wird insbesondere als eine
derartige unerwünschte Oberflächenstrukturierung auch eine Aufrauhung in Betracht gezogen, wie sie beispielsweise die
beiden DE-GM 93 00 991 und 89 13 036 und die EP-A 533 301 beschreiben.
Der bekannte Lichtleiter der EP 0 656 548 A2 wird unter Vermeidung der unerwünschten Oberflächenstrukturierungen
in Formen plattenförmig gegossen. Das Licht wird an mindestens einer Kante der Platte eingeleitet, wobei mindestens
eine Flachseite der Platte als Lichtaustrittsfläche dient. Zum Zwecke einer gleichmäßigen Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche
werden in das transparente Trägermaterial des Lichtleiters ebenfalls transparente Streupartikel mit etwas
vom Trägermaterial verschiedener Brechzahl eingelagert, die, bezogen auf das Trägermaterial, vorzugsweise 0,02 bis 0,5
Gew% ausmachen sollen, wobei allgemein als Obergrenze des Gewichtsprozentanteils
der Streupartikel am Trägermaterial 1 Gew% angegeben ist. Höhere Gewichtsanteile der Streupartikel
werden speziell im Vergleich mit der EP-A 342 283 oder der EP-A 269 324 schon deshalb als nachteilig angesehen, weil sie
die Lichttransmission erheblich reduzieren und eine starke
Trübung verursachen. Bekanntlich nimmt dabei die Lichtstreuung an den Streupartikeln stark mit der Wellenlänge ab, so
daß sich bei höheren Gewichtsanteilen von Streupartikeln im Trägermaterial eine merkliche Farbänderung des der Lichtaustrittsflache
von der Innenseite des Lichtleiters aus zugeführten Lichts in Abhängigkeit vom Abstand von der Lichtquelle
ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Aufbau des Lichtleiters anzugeben, der mindestens
für bestimmte Anwendungsfälle dem Lichtleiter nach der EP 0 656 548 A2 überlegen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 5 gelöst, wobei insbesondere
die Kennzeichnungsmerkmale von Anspruch 5 auch als bevorzugte Realisierungen von Anspruch 1 dienen können.
Nach der Erfindung werden an sich bekannte Mittel neuartig kombiniert. So wird eine Farbverschiebung innerhalb
des Lichtleiters in Abhängigkeit vom Abstand zur Lichtquelle aufgrund höherer Gewichtsanteile der Streupartikel am Trägermaterial
bewußt in Kauf genommen. Es hat sich dabei gezeigt, daß eine solche Farbverschiebung durch angepaßte Rauhheit der
Lichtaustrittsfläche für praktische Fälle völlig ausreichend kompensiert werden kann. Eine solche Rauhheit bietet darüber
hinaus den Vorteil, daß die Lichtaustrittsfläche weniger empfindlich als eine glatte Fläche gegen Verkratzen oder auch
Verschmutzung durch Oberflächenkontamination mit z.B. fettiger Haut einer Person ist. Als besonders wirkungsvoll erweist
sich der erfindungsgemäße Lichtleiter dann, wenn seine Dimensionen relativ klein sind. Die Erfindung eröffnet dabei geradezu
neue Anwendungsfälle einer gleichmäßigen Hintergrundbeleuchtung von Informationsflächen, wie beispielsweise Fahrplänen,
Praxisschildern, Namensschildern, Hausnummern, kleinen Hinweis- und Informationsschildern, LCD-Anzeigen und LCD-Bildschirmen.
Das schließt nicht aus, die erfindungsgemäßen Lichtleiter auch in größeren Anwendungsfällen von Straßenschildern
bis zu Werbeflächen einzusetzen.
Die Ansprüche 2 und 3 betreffen bevorzugte Gewichtsanteile der Streupartikel in bezug auf das Trägermaterial,
die deutlich oberhalb der Obergrenze gemäß der EP 0 548 A2 liegen.
Im Gegensatz zur EP 0 656 548 A2 wird für den Lichtleiter ferner die Ausbildung als extrudiertes Formstück bevorzugt. Abgesehen von größerer Maßhaltigkeit wird dabei insbesondere auch der Lösungsweg der Erfindung gemäß Anspruch 5 realisierbar, die rauhe Oberfläche im Wege des Extrusions-Verfahrens unter Ausnutzung der natürlichen Schwundeigenschaften des Trägermaterials selbsttätig zu gewinnen, ohne dabei für die rauhe Oberflächenstrukturierung noch einer aufwendigen Nacharbeitung zu bedürfen, wie dies in der EP 0 656 548 A2 für derartige rauhe Strukturen noch als notwendig unterstellt wird. Diese selbsttätige Einstellung der rauhen Struktur der Lichtaustrittsfläche kann man nach Austritt aus dem Extrusionsmundstück unter Vermeidung einer nachglättenden Kalandrierung erreichen. Diese Art einer Oberflächenprofilierung an der Lichtaustrittsfläche des als extrudiertes Formstück gebildeten Lichtleiters wird auch unabhängig von den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 3 als erfinderische Gestaltung eines Lichtleiters angesehen, wobei jedoch die Einbeziehung einiger oder aller Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 bevorzugt ist.
Im Gegensatz zur EP 0 656 548 A2 wird für den Lichtleiter ferner die Ausbildung als extrudiertes Formstück bevorzugt. Abgesehen von größerer Maßhaltigkeit wird dabei insbesondere auch der Lösungsweg der Erfindung gemäß Anspruch 5 realisierbar, die rauhe Oberfläche im Wege des Extrusions-Verfahrens unter Ausnutzung der natürlichen Schwundeigenschaften des Trägermaterials selbsttätig zu gewinnen, ohne dabei für die rauhe Oberflächenstrukturierung noch einer aufwendigen Nacharbeitung zu bedürfen, wie dies in der EP 0 656 548 A2 für derartige rauhe Strukturen noch als notwendig unterstellt wird. Diese selbsttätige Einstellung der rauhen Struktur der Lichtaustrittsfläche kann man nach Austritt aus dem Extrusionsmundstück unter Vermeidung einer nachglättenden Kalandrierung erreichen. Diese Art einer Oberflächenprofilierung an der Lichtaustrittsfläche des als extrudiertes Formstück gebildeten Lichtleiters wird auch unabhängig von den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 3 als erfinderische Gestaltung eines Lichtleiters angesehen, wobei jedoch die Einbeziehung einiger oder aller Merkmale der Ansprüche 1 bis 4 bevorzugt ist.
Wie bisher üblich, haben bevorzugt auch bei dem erfindungsgemäßen Lichtleiter die Streupartikel eine kugelige
Form, welche für die Vorwärtsstreuung als zweckmäßig erscheint und zugleich in kontrollierter Weise Lichtanteile
über die Lichtaustrittsfläche verteilt.
Gemäß den Ansprüchen 6 bis 9 werden im Rahmen der Erfindung bevorzugt Streupartikel relativ großen Durchmessers
eingesetzt. Vergleichsweise sieht die EP 0 656 548 A2 Durchmesser im Bereich von 2 bis 20 &mgr;&tgr;&agr; vor.
Auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Lichtleiters können für das Trägermaterial sowie die Streupartikel bekannte
Materialien und Strukturen der Streupartikel einge-
setzt werden. So beschreibt die EP 0 656 548 A2 als Trägermaterial
bereits ein Acrylglas, für das Anspruch 11 im Rahmen der Erfindung bevorzugte mögliche Ersatzstoffe angibt. Als
Material der Streupartikel Polystyrol oder Butylacrylat zu verwenden ist beispielsweise aus der EP 0 269 324 A2, Seite
3, erster vollständiger Absatz, bekannt. Phenylmethacrylat als Material der Streupartikel ist in der DE 42 16 341 Al angegeben.
Das Material der Streupartikel jeweils von einer an das Trägermaterial angeglichenen und jeweils in sich vernetzten
Schale zu umgeben ist beispielsweise aus der EP-A 269 A2 in Verbindung mit der EP-A 342 283 Al an sich bekannt. Man
erhält dabei unter anderem den Vorteil, bei der an sich wünschenswerten Verwendung von Polystyrol als Material der
Streupartikel dieses Material durch Anordnung als Kernmaterial in einer Schutzhülle gegen Alterung schützen zu können.
Hierbei kann man in bevorzugter Weise für den Fall der Verwendung eines Acrylglases als Trägermaterial Streupartikel
einsetzen, deren kugelige Hülle von in sich vernetztem Acrylglas gebildet ist und jeweils einen Kern aus Polystyrol umschließt,
wobei der Kern die eigentliche Streufunktion der Streupartikel übernimmt.
Die Ansprüche 14 bis 24 betreffen an die Struktur des erfindungsgemäßen Lichtleiters speziell angepaßte oder
anpaßbare anwendungstechnische Weiterbildungen. So nutzt An-Spruch
14 die erfindungsgemäß vorgesehene rauhe Struktur der
Lichtaustrittsfläche in weiterer Funktion als luftbeaufschlagte Stützfläche für eine auf der rauhen Struktur aufgelagerte
beleuchtete Diffuserschicht aus. Diese Diffuserschicht kann selbst als eigenständige Leuchtfläche dienen,
z.B. als Hinweis- oder Richtungsschild oder aus anderen Gründen beleuchtetes Bauelement, z.B. Bodenelement, Wandelement
oder Deckenelement, oder eine Informationsträgerschicht sein, z.B. bei Fahrplänen, Praxisschildern, Namensschildern oder
Hausnummern.
Zum Anspruch 22 sei ergänzend vermerkt, daß die Einpassung einer Lichtquelle in eine Ausnehmung im lichtein-
leitenden Rand eines plattenförmigen Lichtleiters an sich beispielsweise aus der DE-GM 89 13 036.7 bekannt ist.
Als besonders bevorzugt wird ferner die im Anspruch 23 eröffnete Möglichkeit angesehen, das Lichtaustrittsfenster
einer Leuchtdiodenlichtleiste unmittelbar und bündig an die Lichteinleitungsstelle anzuschließen, vorzugsweise durch Verklebung
oder Verschweißung. Leuchtdioden sind quasi monochromatische Lichtquellen, die sowieso bei der Vorwärtsstreuung
keiner Veränderung einer Farbverteilung unterliegen. Im Sinne von Anspruch 22 kann man einen vergleichbaren Effekt sogar
bei unmittelbarem Anschluß einer Leuchtdiode oder einer Leuchtdiodenanordnung an den Lichtleiter in einer Aussparung
der Lichteinleitungsstelle erreichen, ohne noch ein zwischengeschaltetes Lichtaustrittsfenster einer Leuchtdiodenlichtleiste
zwingend zu benötigen. Mit einer derartigen Konstruktionsweise einer originären Verbindung einer Leuchtdiode oder
einer Leuchtdiodenanordnung mit dem Lichtleiter erhält man für sich eine Flächenleuchte als ein anschlußfertiges handelsfähiges
Gebilde.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher
erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Lichtleiters mit an
seinen beiden Flachseiten und an seinem Rand anschließbaren bzw. angeschlossenen Ergänzungsteilen.
Der plattenförmige Lichtleiter 2 besteht aus einem
Trägermaterial, z.B. aus einem farblosen Acrylglas (PMMA). In diesem Acrylglas sind kugelige Streupartikel 4 homogen eingelagert,
die im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Lichtaustrittsfläche 6 etwas in gleichmäßiger enger Flächenverteilung
hervortreten und die dargestellte Rauhheit der Lichtaustrittsfläche 6 bilden.
Die hervortretenden Streupartikel 4 an der Lichtaustrittsfläche
6 dienen dabei zugleich als luftbeaufschlagte Stützfläche für eine aufgelagerte beleuchtete Diffuser-
schicht, die hier eine Informationsträgerschicht 8 ist.
Auf der der Lichtaustrittsfläche 6 abgewandten Flachseite des plattenförmigen Lichtleiters 2 ist eine gleiche
Struktur wie die beschriebene der Lichtaustrittsfläche vorgesehen, die hier als luftbeaufschlagte Stützfläche für
eine Reflektorplatte 10 dient. Alternativ kann man auch die Reflektorplatte 10 durch eine zweite Informationsträgerschicht
8 ersetzen.
An einem, in der Abbildung oberen, Rand der plattenförmigen
Lichtleiterplatte 2 erstreckt sich über dessen ganzen Länge - oder abweichend von der Abbildung auch nur
über einer geringere Länge - eine Leuchtdiodenlichtleiste. Dargestellt ist dabei eine Leuchtdiodenanordnung 12 auf einem
gemeinsamen Leiterstreifen (SMD-LED - Surface Mounted Device-Light Emitting Diods), die mit einem Stromzuführkabel 14 versehen
ist. Die Leuchtdiodenanordnung 12 ist dabei zwischen einem farblosen transparenten Lichtaustrittsfenster 16 und
einem stark reflektierenden U-Profil 18 angeordnet und als eigenständige Leuchtdiodenlichtleiste ausgebildet und gegen
äußere Einflüsse geschützt. Das Lichtaustrittsfenster 16 ist dabei zweckmäßig auf den Rand des plattenförmigen Lichtleiters
2 unmittelbar mittels eines transparenten Klebstreifens aufgeklebt oder direkt mit diesem Rand verschweißt. Dieser
Rand dient dabei als Lichteinleitungsstelle 22 in den Lichtleiter 2.
Auf dem der beschriebenen Leuchtdiodenlichtleiste abgewandten Rand des plattenförmigen Lichtleiters 2 ist, wie
aus der Abbildung unten ersichtlich, eine gleiche Leuchtdiodenlichtleiste in entsprechender Weise montiert. An ihre
Stelle kann auch ein Abschluß durch eine Reflektorschicht treten.
Das ganze beschriebene Gebilde ist durch einen den Umfang des plattenförmigen Lichtleiters 2 gegen äußere Einflüsse
schützenden Profilrahmen mit nach innen weisendem U-Profil-Rahmen 20 umgeben.
Claims (24)
1. Lichtleiter (2) mit Vorwärtsstreuung, der mindestens eine Lichteinleitungsstelle (22) und mindestens eine
gleichmäßig auszuleuchtende größere Lichtaustrittsfläche (6) aufweist, deren Hauptrichtungen normal zueinander orientiert
sind,
wobei der Lichtleiter (2) ein absorptionsarmes transparentes Trägermaterial mit eingelagerten absorptionsarmen,
transparenten und insbesondere in sich vernetzten Streupartikeln (4) mit vom Trägermaterial verschiedener Brechzahl
aufweist,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Streupartikel (4) im Lichtleiter (2) mehr als 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trägermaterial, ausmachen
und
. daß die Lichtaustrittsfläche (6) eine rauhe Struktur aufweist.
2. Lichtleiter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streupartikel (4) höchstens 5,0 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Trägermaterial, ausmachen.
3. Lichtleiter (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streupartikel (4) im Lichtleiter (2) 1,1
bis 3,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1,2 bis 1,5 Gewichts-
prozent, bezogen auf das Trägermaterial, ausmachen. 4. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (2) ein extrudiertes Formstück ist.
5. Lichtleiter (2) mit Vorwärtsstreuung, der mindestens eine Lichteinleitungsstelle (22) und mindestens eine
gleichmäßig auszuleuchtende größere Lichtaustrittsfläche (6)
aufweist, deren Hauptrichtungen etwa normal zueinander orientiert sind, wobei der Lichtleiter (2) ein absorptionsarmes
transparentes Trägermaterial mit eingelagerten absorptionsarmen, transparenten und insbesondere in sich vernetzten Streupartikeln
(4) mit vom Trägermaterial verschiedener Brechzahl aufweist, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine rauhe Struktur der Lichtaustrittsfläche (6) von aus der nachbearbeitungsfreien Oberfläche eines extrudierten
Formstücks teilweise hervorragenden Streupartikeln (4) gebildet ist.
6. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streupartikel (4) kugelig
sind.
7. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streupartikel (4) einen mittleren
Durchmesser von mehr als 20 &mgr;&idiagr;&eegr; haben.
8. Lichtleiter (2) nach Anspruch 7, dadurch gekenn-
zeichnet, daß die Streupartikel (4) einen mittleren Durchmesser von höchstens 75 &mgr;&pgr;&igr; haben.
9. Lichtleiter (2) nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streupartikel (4) einen mittleren
Durchmesser im Bereich von 25 bis 50 &mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise bei
30 &mgr;&pgr;&igr;, haben.
10. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Acrylglas
(PMMA) ist.
11. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Polyethy-
lenterephthalat (PET) oder ein Copolymer davon (PETG) ist.
12. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Streupartikel (4) ein Polystyrol (PS), ein Phenylmethacrylat oder ein
Butylacrylat ist.
13. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Streupartikel
(4) jeweils von einer an das Trägermaterial angeglichenen und vorzugsweise in sich vernetzten Schale umgeben ist.
14. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die rauhe Struktur der Lichtaustrittsfläche
(6) als luftbeaufschlagte Stützfläche für eine beleuchtete Diffusorschicht vorgesehen ist.
15. Lichtleiter (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorschicht eine Informationsträgerschicht
(8) ist.
16. Lichtleiter (2) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusorschicht eine Leuchtfläche
bildet.
17. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er als ebene oder gebogene Platte
ausgebildet ist, in deren Kantenbereich die jeweilige Lichteinleitungsstelle (22) und in deren Flachseitenbereich die
jeweilige Lichtaustrittsfläche (6) vorgesehen ist.
18. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er als geradliniges oder gekrümmtes
Stabprofil ausgebildet ist, in dessen Stirnbereich die jeweilige Lichteinleitungsstelle (22) und in dessen Umfangsseitenbereich
die jeweilige Lichtaustrittsfläche (6) vorgesehen ist.
19. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Lichtaustrittsfläche
(6) eine Erstreckungsweite, gerechnet von der Lichteinleitungsstelle (22) aus, im Bereich von 5 bis 50 cm, vorzugsweise
20 bis 35 cm, hat.
20. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Lichteinleitungsstelle
(22) eine in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse (16,18) eingeschlossene Lichtquelle (12) angeschlossen ist,
wobei das Gehäuse mindestens gegenüber der Lichteinleitungsstelle (22) transparent (16) ist.
21. Lichtleiter (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12) als Leuchtdiodenlichtleiste
(12,14,18,22) ausgebildet ist, die unmittelbar an die Lichteinleitungsstelle (22) angeschlossen ist, wobei deren
Gehäuse von der Lichteinleitungsstelle (22) und einer aufgesetzten
Kappe (18) gebildet ist.
22. Lichtleiter (2) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiodenanordnung
(12) ist, die in einer Aussparung der Lichteinleitungsstelle (22) mindestens teilweise eingesetzt ist.
23. Lichtleiter (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Leuchtdiodenlichtleiste
(12,14,16,18) ist, deren Leuchtdiodenanordnung (12) in einem eigenen Gehäuse (16,18) mit Lichtaustrittsfenster (16) , vorzugsweise
dem gleichen Material wie das Trägermaterial, eingeschlossen ist und deren Lichtaustrittsfenster (16) an die
Lichteinleitungsstelle (22) angesetzt, angelegt oder befestigt ist, vorzugsweise über ein lichtabsorptionsarmes Bindemittel
oder Zwischenglied angeklebt oder angeschweißt ist.
24. Lichtleiter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine feuchtigkeitsdichte Abdeckeinrichtung
für den Bereich der Lichtaustrittsfläche (6).
Priority Applications (1)
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| DE29713114U DE29713114U1 (de) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | Lichtleiter mit Vorwärtsstreuung |
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| DE29713114U DE29713114U1 (de) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | Lichtleiter mit Vorwärtsstreuung |
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