DE3941653A1

DE3941653A1 - Einrichtung zum ausleuchten einer flaeche

Info

Publication number: DE3941653A1
Application number: DE19893941653
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ing Rogge
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1989-12-16
Filing date: 1989-12-16
Publication date: 1991-06-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausleuchten einer Fläche entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist bekannt aus der DE-OS 34 06 901. Dort wird eine Einrichtung für wenigstens einen Teil einer auf einem Kartenträger aufliegenden Landkarte beschrieben, bei der in der Landkarte der Standort eines Fahrzeugs durch eine sich mit dem Standort verändernde Markierung angezeigt wird. Diese Einrichtung wird auf der Betrachtungsseite der Landkarte angeordnet und besteht aus einer Platte durchsichtigen Materials, deren große Flächen mit einem kleinen Winkel gegeneinander geneigt sind. Eine Lichtquelle ist an der größeren Front seite der Platte angeordnet.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei Einrichtungen nach dem Stand der Technik eine ungleichmäßige Lichtverteilung über die gesamte Fläche der Platte ergibt, außer dem wird nur etwa die Hälfte des eingekoppelten Lichts auf das zu beleuchtende Objekt geworfen, während die andere Hälfte als Streulicht auf der Betrachtungs seite austritt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Beleuchtung einer Fläche mit gleichmäßiger Lichtverteilung zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es ist relativ einfach, das Licht über die Breite einer keilförmigen Platte aus durchsichtigem Material zu verteilen, wenn z. B. viele kleine Lampen zur Verfügung stehen. Eine gleichmäßige Verteilung der Lampen über die Breite der ersten keilförmigen Platte und eventuell noch eine senkrechte Riffelung der Lichteintrittsfläche reichen aus.

Probleme treten bei der Lichtverteilung über die Länge der keilförmigen Platte auf. Wenn das Licht über die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte eingekoppelt wird, wird das unter der ersten keilförmigen Platte liegende Ob jekt ungleichmäßig beleuchtet. Während der der Lichtquelle zugewandte Teil des Objekts zu dunkel ist, ist der der Lichtquelle abgewandte Teil zu hell. Eine Verbesserung wird dadurch erreicht, daß man die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte mit mindestens einer über ihre Breite verlaufenden Kerbe versieht. Eine weitere Verbesserung der Lichtverteilung wird durch Aufrauhen oder Mattieren der Seitenflächen der Kerbe erzielt.

Der auf der Betrachtungsseite austretende Streulichtanteil kann durch eine zweite keilförmige Platte aus durchsichtigem Material und etwa gleich großem Keilwinkel wie die erste keilförmige Platte reduziert werden. Die zweite keil förmige Platte ist mit geringem Abstand zur ersten keilförmigen Platte auf der von der beleuchteten Fläche abgewandten Fläche angeordnet. Die zweite keil förmige Platte dient als Lichtfalle für das schräg einfallende Streulicht. In folge von Totalreflexion wird das Streulicht am Austritt gehindert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Lichtverteilung bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Beispiel einer ersten keilförmigen Platte mit einer auf der größeren Frontseite angeordneten Kerbe,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausführung mit zwei keilförmigen Platten,

Fig. 4 die Lichverteilung bei einer mit einer Kerbe versehenen ersten keil förmigen Platte,

Fig. 5 die Lichtverteilung bei einer mit einer Kerbe versehenen ersten keil förmigen Platte, wobei die Seitenflächen der Kerbe aufgerauht sind,

Fig. 6 verschiedene Ausführungsbeispiele der Kerbe.

Fig. 1 zeigt die Lichtverteilung einer Einrichtung nach dem Stand der Technik. Im Koordinatensystem ist auf der Ordinate die Lichtverteilung in Lux darge stellt. Unterhalb der Abszisse ist die erste keilförmige Platte 3 skizziert. Da die zweite keilförmige Platte 4, Fig. 3, nur als Lichtfalle dient und auf die gleichmäßige Lichtverteilung keinen Einfluß hat, wurde auf ihre Darstellung verzichtet. Der Grafik ist zu entnehmen, daß das unter der ersten keilförmigen Platte 3 liegende Objekt 9, Fig. 3, in der Nähe der Lichtquelle 1 schwach (ca. 10 Lux) und auf der der Lichtquelle 1 abgewandten Seite stark (ca. 90 Lux) beleuchtet wird.

Zur Verbesserung der Lichtverteilung wird an der größeren Frontseite der ersten keilförmigen Platte 3 mindestens eine über ihre Breite verlaufende Kerbe 2 vor gesehen, Fig. 2.

Man hat festgestellt, daß an der Einkoppelstelle gut gestreutes Licht zu einer gleichmäßigen Lichtverteilung führt. Besteht z. B. die erste keilförmige Platte 3 aus Plexiglas mit einer Brechzahl n = 1,49, und hat die Kerbe 2 einen spitzen Winkel α von 60°, dann fällt auch ein von der Lichtquelle 1 ausgesandter in etwa paralleler Lichtstrahl unter einen Winkel von 60° zum Einfallslot ein. Dieser Lichtstrahl wird zum Einfallslot hin gebrochen und dann von der Grenzfläche 10 unter einen Winkel, der größer als der Grenzwinkel für Totalreflexion (Plexi glas: 42°) ist, in die erste keilförmige Platte 3 reflektiert und schließlich nach mehreren Totalreflexionen wegen des kleiner werdenden Einfallswinkels ausgekoppelt.

Infolge dieser Lichtbrechung und weil das einfallende Licht nicht genau parallel ist, wird das Licht hinter der Kerbe 2 in alle Richtungen gestreut und von An fang an ausgekoppelt. Man erhält eine einigermaßen gleichmäßige Lichtauskoppelung.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung der Einrichtung mit den zwei keil förmigen Platten 3, 4 und der Kerbe 2. Durch die als Lichtfalle dienende zweite keilförmige Platte 4 aus durchsichtigem Material kann der auf der Betrachtungs seite 6 austretende Streulichtanteil reduziert werden. Die zweite keilförmige Platte 4 ist mit geringem Abstand 8 zur ersten keilförmigen Platte 3 angeordnet. Infolge von Totalreflexionen an der dem beleuchtenden Objekt 9 abgewandten Fläche 7 der zweiten keilförmigen Platte 4, wird das schräg einfallende Streu licht 5 am Austritt gehindert. Für eventuelle Nachtsichtbrillen-Verträglichkeit können Filter zwischen Lichtquelle 1 und der größeren Frontseite der ersten keil förmigen Platte 3 vorgesehen werden, die außerdem das Lesen der vielfarbigen Karten erlauben müssen.

Fig. 4 zeigt die Lichtverteilung bei einer mit einer Kerbe 2 versehenen ersten keilförmigen Platte 3.

Die Lichtverteilung hat im Mittelbereich der Platte 3 ein deutliches Maximum, welches allerdings mit dem Auge kaum wahrnehmbar ist. Auf der kleineren Front seite ist infolge der Kerbe 2 ein leichter Abfall der Helligkeit zu sehen, während bei der keilförmigen Platte 3 ohne Kerbe ein starker Anstieg auf der kleineren Frontseite zu sehen war (Fig. 1).

Durch Änderung des Keilwinkels α kann die Lichtverteilung optimiert werden. Es wurden Versuche mit einem Keilwinkel α von 60° und mit einem Keilwinkel α von 90° gemacht. Der 90°-Winkel brachte bessere Resultate. Die beste Lichtverteilung liegt sicherlich etwa in der Mitte zwischen diesen beiden Winkeln. Eine weitere Nivellierung der Lichtverteilung erhält man, wenn man die Oberflächen der Kerbe 2 in Längsrichtung aufrauht, d. h. wieder mit feinen Kerben versieht oder z. B. mit einem Entspiegelungslack mattiert.

Fig. 5 zeigt die Lichtverteilung der gleichen keilförmigen Platte 3 mit der gleichen Kerbe 2 wie in Fig. 4 dargestellt, nur wurden die Oberflächen der Kerbe 2 in Längsrichtung aufgerauht. Die hier gemessenen Helligkeitsunterschiede sind mit dem Auge nicht mehr wahrzunehmen.

Fig. 6 zeigt beispielweise Formen der Kerbe 2. Die Kerben 2 lassen sich in fast beliebiger Form realisieren. Eine bessere Lichtverteilung läßt sich auch durch eine jeweils große Zahl kleiner prismatischer oder runder Vertiefungen erreichen.

Claims

1. Einrichtung zum Ausleuchten einer Fläche, insbesondere zum Ausleuchten wenigstens eines Teils einer auf einem Kartenträger aufliegenden Karte, enthal tend eine erste keilförmige Platte aus durchsichtigem Material, wobei vor der größeren Frontseite eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte (3) mindes tens eine über ihre Breite verlaufende Kerbe (9) aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Kerbe (9) aufgerauht sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Kerbe (9) mattiert sind.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite keilförmige Platte (2) aus durchsichtigem Material und etwa gleich großem Keilwinkel mit geringem Abstand zu der von der beleuchteten Fläche abgewandten Fläche der ersten keilförmigen Platte (3) angeordnet ist.