DE29704118U1 - Light guiding element with light guide lighting device - Google Patents
Light guiding element with light guide lighting deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der kantenbeieuchteten Lichtleitelemente.The invention relates to the field of edge-illuminated light-guiding elements.
Stand der TechnikState of the art
Lichtleitelemente sind z. B. aus EP-A 533 301, aus EP-A 371 073 oder aus DE-U 93 00 991 bekannt. EP-A 656 548 beschreibt kantenbeleuchtete Lichtleitelemente in Form einer Kunststoffplatte, bestehend aus einem Matrixkunststoff A und darin homogen verteilten Streupartikeln aus einem Polymerisat B. Mittels der Streupartikel läßt sich eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung erzielen. Derartige Kunststoffplatten, die vorwiegend aus Polymethylmethacrylat als Hauptkomponente bestehen, werden im Gießverfahren hergestellt.Light-guiding elements are known, for example, from EP-A 533 301, from EP-A 371 073 or from DE-U 93 00 991. EP-A 656 548 describes edge-lit light-guiding elements in the form of a plastic plate, consisting of a matrix plastic A and scattering particles made of a polymer B distributed homogeneously therein. A particularly uniform illumination can be achieved using the scattering particles. Such plastic plates, which mainly consist of polymethyl methacrylate as the main component, are manufactured using a casting process.
Aufgabe und LösungTask and solution
Bei der Beleuchtung von Lichtleitelementen, insbesondere von Elementen relativ geringer Dicke, besteht grundsätzlich das Problem, daß bei der Beleuchtung mit konventioneilen Lichtquellen schon wegen der Wärmeentwicklung der Lampen ein Abstand von einigen Millimeter zum Kunststoffmaterial eingehalten werden muß. Dies kann dazu führen, daß unerwünschterweise Lichthöfe oder Schatten an der Lichteintrittsstelle enstehen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Anordnung zu finden, die eine gleichmäßige Ausleuchtung auch von Lichtleitelementen geringer Dicke ermöglichen, bei der störende Schatten oder Lichthöfe praktisch nicht mehr auftreten. Die Aufgabe wird gelöst durch ein kantenbeleuchtetes Lichtleitelement (1) aus einem Matrixkunstoff und darin homogen verteilten Streupartikeln in Kombination mit einer Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Lichtleiterbeleuchtungseinrichtung bestehend aus Lampe und Lichtleitkabel (2) verwendet wird, wobei das Lichtleitelement (1) und das der Lampe abgewandte Ende des Lichtleitkabels (2) einen engen optischen Kontakt aufweisen.When illuminating light-guiding elements, in particular elements of relatively small thickness, there is the fundamental problem that when illuminating with conventional light sources, a distance of a few millimeters from the plastic material must be maintained due to the heat generated by the lamps. This can lead to undesirable halos or shadows appearing at the point where the light enters. The object of the present invention was to find an arrangement that enables uniform illumination even of light-guiding elements of small thickness, in which disturbing shadows or halos practically no longer occur. The object is achieved by an edge-lit light-guiding element (1) made of a matrix plastic and scattering particles homogeneously distributed therein in combination with a light source, characterized in that a light-guide lighting device consisting of a lamp and light-guide cable (2) is used as the light source, the light-guiding element (1) and the end of the light-guide cable (2) facing away from the lamp having close optical contact.
Wesentlich ist die Verwendung einer Lichtleiterbeieuchtungseinrichtung als Lichtquelle. Diese besteht aus Lampe und Lichtleitkabel. Da das Lichtleitkabel über seine Länge die Infrarotstrahlung der eigentlichen Lichtquelle herausfiitert, geht von dem der Lampe abgewandten Ende im wesentlichen nur sichtbare und kurzwellig infrarote Strahlung aus, die das Lichtleitelement nicht oder nur kaum erwärmen kann. Das Ende des Lichtleitkabels ist praktisch kalt. Es kann daher näher als eine konventionelle Lichtquelle an das Lichtleitelement herangeführt werden, wodurch ein enger optischer Kontakt möglich wird, der eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung, frei von Schatten oder Überstrahlungen ermöglicht.It is essential to use a fiber optic lighting device as a light source. This consists of a lamp and a fiber optic cable. Since the fiber optic cable filters out the infrared radiation from the actual light source over its length, the end facing away from the lamp essentially only emits visible and short-wave infrared radiation, which cannot or can only barely heat the fiber optic element. The end of the fiber optic cable is practically cold. It can therefore be brought closer to the fiber optic element than a conventional light source, which enables close optical contact, which enables particularly uniform illumination, free of shadows or overexposure.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Figuren erläutert, ist aber nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.The invention is explained by the following figures, but is not limited to the embodiments shown.
Anordnung des Lichtleitkabels und des Lichtleitelements im AusschnittArrangement of the light guide cable and the light guide element in the cutout
a) : Das Ende des Lichtleitkabels (2) befindet sich dicht über dem Lichtleiteiement (1).a) : The end of the light guide cable (2) is located just above the light guide element (1).
b): Das Ende des Lichtleitkabels (2) befindet sich in einer Bohrung des Lichtleitelements (1).b): The end of the light guide cable (2) is located in a hole in the light guide element (1).
Anordnung des Lichtleitkabels (2) bei einem Lichtleiteiement (1) in Form eines gleichseitigen Prismas in der Schrägansicht. Der Pfeil symbolisiert die Drehachse. Das Ende des Lichtleitkabels (2) befindet sich dicht über von Spiegelfoiie (3) freigelassenen Lichteintrittsstelle (4).Arrangement of the light guide cable (2) in a light guide element (1) in the form of an equilateral prism in an oblique view. The arrow symbolizes the axis of rotation. The end of the light guide cable (2) is located just above the light entry point (4) left free by the mirror film (3).
• *• *
Ausführung der ErfindungImplementation of the invention
Das erfindungsgemäße Lichtleitelement besteht aus einem Lichtleiteiement aus einem Matrixkunstoff und darin homogen verteilten Streupartikeln und einer Lichtquelle, die eine Lichtleiterbeleuchtungseinrichtung ist.The light guide element according to the invention consists of a light guide element made of a matrix plastic and scattering particles homogeneously distributed therein and a light source which is a light guide lighting device.
Das Lichtleitelement besteht aus einem Matrixkunststoff und darin homogen verteilten Streupartikeln, wie z. B. in der EP-A 0 656 548 beschrieben. Es kann sich dabei um eine Polymethylmethacrylat-Matrix handeln, in die vernetzte Kunststoffperlen eingelagert sind, welche Polymeren mit aromatischen Monomerresten, z. B. Styryl- oder Benzylmethacrylat-Reste, aufweisen. Derartige Lichtleitelemente sind z. B. in Plattenform unter der Bezeichnung PLEXIGLAS® GS 1001 im Handel erhältlich.The light-guiding element consists of a matrix plastic and scattering particles distributed homogeneously therein, as described, for example, in EP-A 0 656 548. This can be a polymethyl methacrylate matrix in which cross-linked plastic beads are embedded, which contain polymers with aromatic monomer residues, e.g. styryl or benzyl methacrylate residues. Such light-guiding elements are commercially available, for example, in sheet form under the name PLEXIGLAS® GS 1001.
Die Lichtleitelemente können ein- oder mehrteilig sein. Bei mehrteiligen Lichtleitelementen ist darauf zu achten, daß die Ränder der im Handel erhältlichen Platten meist nicht völlig eben sind und vorzugsweise nachgearbeitet werden sollten. Die aneinanderzusetzenden Teile werden dabei so geschnitten, so daß möglichst absolut ebene Stoßstellen entstehen. Dazu kommt z. B. das Diamantfräsverfahren oder ein Schneiden mittels eines speziellen Sägeblatts, wie es in der DE-A 44 434 beschrieben ist, zum Einsatz.The light guide elements can be made of one or more parts. With light guide elements made of several parts, it is important to note that the edges of the commercially available panels are usually not completely flat and should preferably be reworked. The parts to be joined together are cut in such a way that the joints are as flat as possible. For example, the diamond milling process or cutting using a special saw blade, as described in DE-A 44 434, is used.
Die glatten Kanten können sowohl bei ein- als auch bei mehrteiligen Lichtleitelementen vorteilhafterweise mit einer verspiegelten Folie (3) überzogen werden. Zweckmäßig ist hier z. B. der Einsatz eines spiegelnd beschichteten Klebebands (in Fig. 2 als Spiegelfolie (3) bezeichnet), wie z. B. Scotch Polyester Tape® 850 Silber. Hierbei muß die Lichteintrittsstelle natürlich freigelassen werden.The smooth edges of both single and multi-part light guide elements can advantageously be covered with a mirrored film (3). It is advisable to use a mirror-coated adhesive tape (referred to as mirror film (3) in Fig. 2), such as Scotch Polyester Tape® 850 Silver. The point where the light enters must of course be left free.
Mehrteilige Lichtleitelemente können mittels Befestigungselementen so montiert werden, daß ein Verrutschen gegeneinander vermieden wird. Dies kann durch einen Rahmen geschehen oder durch das Einsetzen von Paßstiften. Die Stoßstelien sollen möglichst keinerlei Zwischenräume ausweisen. Die Beleuchtung kann von einer oder mehreren Kanten der Teile erfolgen, dabei muß pro Teil wenigstens ein Ende eines Lichtleitkabels in geringem Abstand, z. B. von wenigen mm, bevorzugt höchstens 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm, vorteilhaft mittig, über einer Kante angebracht werden, so daß ein enger optischer Kontakt entsteht.Multi-part light guide elements can be mounted using fastening elements in such a way that they do not slip against each other. This can be done using a frame or by inserting dowel pins. The joints should have as few gaps as possible. The lighting can be provided from one or more edges of the parts, whereby at least one end of a light guide cable per part must be attached at a short distance, e.g. a few mm, preferably no more than 2 mm, in particular less than 1 mm, advantageously in the middle, over an edge so that close optical contact is created.
Es ist zweckmäßig nicht beleuchtete Kanten mit verspiegelter Folie abzukleben. Vor dem Lichtleiteiement kann ein lichtstreuender Informationsträger angebracht werden. Dabei kann es sich z. B. um ein Plakat handeln, das zum Schutz gegen äußere Einflüsse mit einer transparenten Scheibe abgedeckt werden kann.It is advisable to cover non-illuminated edges with mirrored foil. A light-scattering information carrier can be attached in front of the light guide element. This could be a poster, for example, which can be covered with a transparent pane to protect against external influences.
Als Lichtquelle können handelsübliche Lichtleiterbeleuchtungseinrichtungen bestehend aus Lichtleitkabel und Lampe verwendet werden. Die Lichtleitkabel bestehen dabei meist aus kunststoffummantelten Glasfaserbündeln, die an ihrem einem Ende beleuchtet werden. Die Infrarotstrahlung der Lampe wird auf dem Weg durch das Lichtleitkabel weitgehend absorbiert, so daß das andere, der Lampe abgewandte, Ende des Lichtleitkabels nicht oder nur geringfügig Wärme ausstrahlt. An einer Lampe können auch mehrere Lichtleitkabel angeschlossen sein.Commercially available fiber optic lighting devices consisting of a fiber optic cable and a lamp can be used as a light source. The fiber optic cables usually consist of plastic-coated fiber optic bundles that are illuminated at one end. The infrared radiation from the lamp is largely absorbed on its way through the fiber optic cable, so that the other end of the fiber optic cable facing away from the lamp emits little or no heat. Several fiber optic cables can also be connected to one lamp.
Es versteht sich, daß in der Peripherie des Lichtleitelements noch weitere Elemente, wie Halterungen, Blenden, Ständer und/oder Elektromotoren bei beweglichen Elementen etc., angeordnet sein können. In der Regel bietet es sich an, die Lichtleiterbeleuchtungseinrichtung, also die Lichtleitkabel und die Lampe für den Betrachter verborgen, z. B. hinterIt goes without saying that further elements, such as brackets, panels, stands and/or electric motors for moving elements, etc., can be arranged in the periphery of the light guide element. As a rule, it is advisable to conceal the light guide lighting device, i.e. the light guide cables and the lamp, from the viewer, e.g. behind
Das Ende des Lichtleitkabels kann, bei entsprechender Fixierung von Lichtleitkabel und Kante, dicht, z. B. in einem Abstand von weniger als 1 mm, über der vorteilhafterweise diamantgefrästen Kante stehen (s. Fig. 1a) oder auch in eine Vertiefung des Lichtleitelements eingebracht werden (s. Fig 1b). Die Vertiefung kann ein Bohrloch von z. B. 10 mm Tiefe und einem etwas größeren Durchmesser als demjenigen des Lichtleitkabels sein. Um störende Reflexe an den Riefen und der Spitze des Bohrlochs zu vermeiden und um den aus dem Lichtleitkabel (Lichtleiterbündel) austretenden Lichtstrom voll auszunutzen, ist ein möglichst enger optischer und gegebenenfalls auch mechanischer Kontakt mit dem Lichtleitelement von Vorteil. Dieser ist bei stationären, nicht beweglichen Lichtleitelementen einfach zu erhalten, indem man das Lichtleitelement und das Ende des Lichtleitkabels mit einem geeigneten Klebstoff fest oder wieder lösbar verbindet, wobei Blasen im Klebstoff vermieden werden sollten. Zweckmäßig ist die Verwendung von mit Glas und Acrylglas verträglichen Klebstoffen, wie etwa farblosen Silikonkautschuken oder Klebstoffen auf Polymethylmethacrylat-Basis.The end of the light guide cable can, if the light guide cable and edge are fixed accordingly, be positioned close to the advantageously diamond-milled edge, e.g. at a distance of less than 1 mm (see Fig. 1a) or can also be inserted into a recess in the light guide element (see Fig. 1b). The recess can be a drill hole e.g. 10 mm deep and with a slightly larger diameter than that of the light guide cable. In order to avoid disturbing reflections on the grooves and the tip of the drill hole and to fully utilize the light flux emerging from the light guide cable (light guide bundle), it is advantageous to have as close optical and, if necessary, mechanical contact with the light guide element as possible. This is easy to achieve with stationary, non-movable light guide elements by firmly or detachably connecting the light guide element and the end of the light guide cable with a suitable adhesive, whereby bubbles in the adhesive should be avoided. It is advisable to use adhesives that are compatible with glass and acrylic glass, such as colourless silicone rubber or polymethyl methacrylate-based adhesives.
Bei beweglichen Lichtleitelementen, z. B. einer um eine Achse drehbaren lichtleitenden Kunststoffplatte, ist eine zentrale Lichtstromeinspeisung vorteilhaft. Die Platte kann dazu z. B. auf einem Ständer stehend durch Kugellager geeigneten Durchmessers drehbar gelagert sein. Eine langsame Drehbewegung kann mittels eines Elektromotors bewerkstelligt werden. Das Lichtleitkabel kann in der Drehachse der Kunststoffplatte dicht über der Kante oder in einer axialen Bohrung des Lichtleitelements enden. Die Platte kann dann bei fixiertem Lichtleitkabel gedreht und gleichzeitig beleuchtet werden. Um auch hier störende Reflexe am Übergang Lichtleiter zu Acrylglaspiatte zu vermeiden, ist es zweckmäßig, das vom Lichtleiter nicht ausgefüllte Volumen im axialen Bohrloch mit einer nur langsam verdampfenden, nicht verharzenden, farblosen Flüssigkeit zu füllen. Geeignet istz. B. Silikonöl.For movable light guide elements, e.g. a light-conducting plastic plate that can be rotated around an axis, a central luminous flux feed is advantageous. The plate can be mounted on a stand, for example, and can be rotatably supported by ball bearings of a suitable diameter. A slow rotary movement can be achieved using an electric motor. The light guide cable can end in the axis of rotation of the plastic plate just above the edge or in an axial hole in the light guide element. The plate can then be rotated with the light guide cable fixed and illuminated at the same time. In order to avoid disturbing reflections at the transition between the light guide and the acrylic glass plate, it is advisable to fill the volume in the axial hole not filled by the light guide with a slowly evaporating, non-resinifying, colorless liquid. Silicone oil, for example, is suitable.
Eine weitere Anwendungsmögüchkeit ist die sogenannte Prismenanordnung. Hierbei handelt es sich um eine Anordnung, die aus mehreren länglichen Lichtleitelementen (Prismen) mit der Grundfläche eines gleichseitigen Dreiecks besteht. Diese sind drehbar so nebeneinander angeordnet, das jeweils die länglichen Flächen der Dreieckskörper gemeinsam eine zusammengesetzte aber optisch scheinbar einheitliche Informations- oder Werbefläche bilden können. Da die Prismen drei Seiten aufweisen, können durch synchrones Drehen der Prismen um 120 Grad nacheinander drei Informationen gezeigt werden. Bei konventioneller Beleuchtung kommt es bei der Drehbewegung in der Regel zu einer Überstrahlung. Die Drehbewegung ist dann auch bei Dunkelheit unerwünschterweise sichtbar. Beleuchtet man die Prismen jedoch erfindungsgemäß mit einer Lichtleiterbeieuchtungseinrichtung, so daß die Enden der Lichtleitkabel jeweils in geringem Abstand, z. B. weniger als 1 mm, vorzugsweise über der Mitte der vorderen, zu beleuchtenden Dreiecksseite der Primen stehen (s. Fig. 2), so erlischt die Beleuchtung im Moment bei der Drehbewegung des Lichtleitelements für den Betrachter scheinbar, da sich das Lichtleitelement aus dem Focus der des Endes des Lichtleitkabels bewegt, wodurch der enge optische Kontakt unterbrochen wird.Another possible application is the so-called prism arrangement. This is an arrangement that consists of several elongated light guide elements (prisms) with the base of an equilateral triangle. These are arranged next to each other in such a way that the elongated surfaces of the triangular bodies together form a composite but optically apparently uniform information or advertising surface. Since the prisms have three sides, three pieces of information can be shown one after the other by synchronously rotating the prisms by 120 degrees. With conventional lighting, the rotational movement usually results in overexposure. The rotational movement is then undesirably visible even in the dark. However, if the prisms are illuminated according to the invention with a fiber optic lighting device so that the ends of the fiber optic cables are each a short distance apart, e.g. B. less than 1 mm, preferably above the middle of the front triangular side of the primes to be illuminated (see Fig. 2), the illumination appears to go out for the observer at the moment of rotation of the light guide element, since the light guide element moves out of the focus of the end of the light guide cable, thereby interrupting the close optical contact.
Die unerwünschte Überstrahlung bleibt aus. Bei Dunkelheit wird die Drehbewegung kaum noch wahrgenommen. Man beobachtet lediglich ein Verlöschen und Aufleuchten der Informationen bei einem Wechsel der Prismenseiten durch die Drehbewegung. Ein z. B. aus 10 Prismen bestehendes Lichtleitelement kann durch eine einzige Lichtquelle, von der 10 Lichtleitkabel ausgehen, beleuchtet werden. Die Lichtleiterbeleuchtungseinrichtung wird bevorzugt für den Betrachter verborgen, z. B. hinter den Prismen oder hinter einer Blende, angeordnet.There is no unwanted overexposure. In the dark, the rotation is barely noticeable. All that is observed is that the information goes out and lights up when the prism sides change due to the rotation. For example, a light guide element consisting of 10 prisms can be illuminated by a single light source from which 10 light guide cables extend. The light guide lighting device is preferably hidden from the viewer, e.g. behind the prisms or behind a panel.
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Cited By (2)
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| WO2001061676A1 (en) * | 2000-02-18 | 2001-08-23 | Spicon Industries Pty Ltd | Improved lighting display system |
| CN108758431A (en) * | 2018-05-14 | 2018-11-06 | 仲杏英 | Dynamic LED wall lamp |
-
1997
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970612 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20010103 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ROEHM GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: ROEHM GMBH, 64293 DARMSTADT, DE Effective date: 20010521 |