DE69122075T2

DE69122075T2 - Dünne Plattenleuchte

Info

Publication number: DE69122075T2
Application number: DE69122075T
Authority: DE
Inventors: Jeffery R Parker; David J Pristash
Original assignee: Lumitex Inc
Current assignee: Rambus International Ltd
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: EP0495273B1; ATE142763T1; EP0495273A1; DE69122075D1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen, wie angegeben, eine dünne Tafelbeleuchtungsanordnung mit einem festen transparenten Tafelteil zum Führen von Licht und Austrittsmitteln, um zu bewirken, daß das durch das Tafelteil geführte Licht entlang dessen Lange emittiert wird.
Tafelbeleuchtungsanordnungen sind allgemein bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch zahlreiche unterschiedliche Tafelbeleuchtungsanordnungen, die weniger kostspielig herzustellen sind und/oder für eine bessere Steuerung der Lichtausgabe von der Tafel sorgen. Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine wirksamere Übertragung von Licht aus einer Lichtquelle zu einer das Licht emittierenden Tafel dar.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. 0 359 450 offenbart eine Tafelbeleuchtungsanordnung mit einer oder mehreren Schichten aus gewebten Lichtleitern, die an getrennten Stellen entlang der Länge dieser Lichtleiter Krümmungen besitzen, damit Licht von dort emittiert werden kann.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. 0 242 308 offenbart eine Tafelbeleuchtungsanordnung mit einem festen, transparenten Tafelteil, das eine größere Querschnittsbreite als Dicke und Vertiefungen oder Rillen auf der vorderen und der hinteren Oberfläche aufweist, um zu bewirken, daß geführtes Licht von den Oberflächen entlang der Länge der Tafel emittiert wird.
Nach der Erfindung ist eine Tafelbeleuchtungsanordnung mit einem festen, transparenten Tafelteil vorgesehen, das eine größere Querschnittsbreite als Dicke und eine obere und untere Oberfläche und eine Eingangskante sowie Verformungen und Unregelmäßigkeiten aufweist, um zu bewirken, daß geführtes Licht aus einer der genannten Oberflächen entlang der Länge des Tafelteils emittiert wird, gekennzeichnet durch Übergangsmittel zum Empfang von fokussiertem Licht von einer Lichtquelle und zum Übertragen des fokussierten Lichts zu der Eingangskante zur Leitung durch das Tafelteil, wobei die Ubergangsmittel eine Eingangsfläche an einem so geformten Ende, daß eine Lichtquelle leicht hierauffokussiert werden kann, und eine Ausgangsfläche an einem anderen Ende, dessen Form im wesentlichen der Form der Eingangskante des Tafelteils entspricht, und das damit verbunden ist, enthalten.
Die Erfindung wird aus den folgenden Beschreibungen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen weiter deutlich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht der einen Form einer dünnen Tafelbeleuchtungsanordnung entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 2 eine schematische, aufgebrochene Perspektivansicht einer festen, transparenten, lichtemittierenden Streifentafel entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 3 eine vergrößerte, aufgebrochene, seitliche Schnittansicht der Streifentafel der Fig. 2, die schematisch darstellt, wie Lichtstrahlen durch eine solche Tafel übertragen und daraus emittiert werden;
Fig. 4 bis 6 die Perspektivansichten von verschiedenen anderen festen, transparenten, lichtemittierenden Tafeln entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 7 die seitliche Schnittansicht einer weiteren Form der festen, transparenten lichtemittierenden Tafel entsprechend dieser Erfindung, die Lichtstrahlen schematisch zeigt, die an den gegenüberliegenden Enden der Tafel eintreten und daraus emittiert werden;
Fig. 8 eine schematische seitliche Schnittansicht einer weiteren Form der dünnen Tafelbeleuchtungsanordnung entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 9 eine Draufsicht der dünnen Tafelbeleuchtungsanordnung der Fig. 8;
Fig. 10 die Draufsicht einer noch weiteren Form der dünnen Tafelbeleuchtungsanordnung entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 11 bis 14 schematische Längsschnitte von mehreren Formen fester, transparenter lichtemittierender Tafeln entsprechend dieser Erfindung;
Fig. 15 die Draufsicht einer Form einer Übergangsvorrichtung entsprechend dieser Erfindung zum Umwandeln einer leicht fokussierten Querschnittsform des Lichts in die Form einer Tafeleintrittsoberfläche;
Fig. 16 bis 19 schematische Perspektivansichten verschiedener anderer Formen von Übergangsvorrichtungen entsprechend dieser Erfindung; und
Fig. 20 bis 22 schematische Perspektivansichten von mehreren unterschiedlichen Formen von Tafeln, die entsprechend dieser Erfindung konstruiert sind.
Mit ausführlichem Bezug jetzt auf die zeichnungen und zu Anfang auf die Fig. 1 ist eine Form einer dünnen Tafelbeleuchtungsanordnung entsprechend dieser Erfindung schematisch dargestellt, die eine feste, transparente, lichtemittierende Tafel 2 und eine Lichtquelle 3 enthält, die Licht erzeugt und in einem vorbestimmten Muster auf eine Übergangsvorrichtung 5 fokussiert, die verwendet wird, um den Übergang von der Zielform der Lichtquelle 3 zur Form der Eingangskante 4 der lichtemittierenden Tafel herzustellen. Das von der Lichtquelle 3 zu der lichtemittierenden Tafel 2 übertragene Licht kann wie gewünscht entlang der Länge dieser Tafel emittiert werden, um zur Einrichtung einer bestimmten Anwendung eine gewünschte Verteilung des Lichtausgangs herzustellen.
Es kann die Lichtquelle 3 eines beliebigen geeigneten Typs, zum Beispiel einschließlich eines der im US-Patent 4 897 771 offenbarten Typen, verwendet werden. Die Lichtquelle 3 schließt eine Strahlungsquelle 8 wie beispielsweise eine Bogenlampe, Glühlampe, eine am Ende mit einer Linse versehene Lampe, eine LED oder Leuchtstoffröhre oder dergleichen ein, und kann einen Kollektor 9 besitzen, der das von der Strahlungsquelle 8 ausgetretene Licht bündelt und es gleichförmig auf das Eingangsende 10 der Übergangsvorrichtung 5 mit vorbestimmten Strahlenwinkeln fokussiert, um eine bestimmte Anwendung einzurichten. Damit die dünne Tafelbeleuchtungsanordnung 1 der vorliegenden Erfindung wirksam arbeitet, müssen die Lichtquelle 3, die Übergangsvorrichtung 5 und die lichtemittierende Tafel 2 so konstruiert sein, daß sie sowohl zueinander als auch zu der besonderen Anwendung passen. Es sollte jedoch verständlich sein, daß die Lichtquelle 3, die Übergangsvorrichtung 5 und die lichtemittie rende Tafel 2, falls erwünscht, ebenfalls getrennt verwendet werden können.
Die lichtemittierende Tafel 2 enthält einen festen, transparenten oder lichtdurchlässigen, aus Glas, Kunststoff oder einem anderen geeigneten transparenten oder lichtdurchlässigen Werkstoff hergestellten Wellenleiter 15 mit Unterbrechungen 16 auf zumindest einer Seite 17, die beispielsweise durch Schneiden, Gußformen, Beschichten, Formgeben oder durch anderweitig bewirkte mechanische, chemische oder andere Verformungen in deren äußerer Fläche 18 ausgebildet sind. Wenn diese Unterbrechungen 16 durch die in die Eingangskante 4 der Tafel eintretenden Lichtstrahlen getroffen werden, bewirken sie, daß einige der Lichtstrahlen den inneren kritischen Winkel überschreiten und von der Tafel emittiert werden. Die Größe des von der Tafel emittierten Lichts wird vom Typ, der Form, Tiefe und Frequenz der Unterbrechungen 16 abhängig sein. Zum Beispiel wird es bei oberflächlicher Betrachtung einen gleichförmigeren Lichtaustritt von der Oberfläche 18 geben, wenn diese in abnehmend beabstandeten Zwischenräumen mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 3 mechanisch verformt ist. Außerdem können solche Unterbrechungen 16 entlang der Länge der Tafel 2 in Tiefe und Form variieren, um eine erwünschte Verteilung des Lichtaustritts zu erzeugen.
Auf der Seite 21 der Tafel 2, die der Seite 17 mit den darin enthaltenen Unterbrechungen 16 gegenüberliegt, kann ein Rückstrahlungsreflektor 20 vorgesehen werden. In gleicher Art und Weise kann an der Endkante 23, die der Eingangskante 4 gegenüberliegt, ein Endreflektor 22 vorgesehen werden, um die Größe des von diesen Oberflächen austretenden Lichts auf ein Mindestmaß zu bringen.
Eine weitere lichtemittierende Tafel 24 entsprechend dieser Erfindung ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt, die ein dünnes, lichtleitendes Band oder eine dünne Folie 25 aufweist, die in einer Wellenform mit vorbestimmtem Muster gekrümmt ist. Obwohl die Abmessungen der Tafel 24 variieren können, kann sie zum Beispiel ungefähr 0,020 Zoll (0,05 cm) dick sein und eine Gesamthöhe von etwa 0,040 Zoll (0,1 cm) sowie eine beliebige gewünschte Breite oder Länge in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung haben. Eine solche Tafel 24 kann auf jede Art und Weise, zum Beispiel durch Vakuumformgebung oder Spritzgießen hergestellt sein. Während des Formvorgangs wird das Band oder die dünne Folie 25 in einem vorbestimmten Muster gekrümmt, wobei die Anzahl von Ausbuchtungen 26 pro Längeneinheit, der wirksame Krümmungsradius, die Tafeldicke, der Brechungsindex und die innere Strahlverteilung den Lichtaustritt und die Leistung der Tafel bestimmen.
Wenn der Wellenleiter 25 gekrümmt ist, werden bestimmte Lichtstrahlen, die vorher im Inneren reflektiert wurden, emittiert, wenn die Krümmungen unterhalb eines kritischen Radius liegen. Der kritische Radius ist derjenige Radius der Krümmung, bei dem diese Lichtstrahlen zuerst beginnen, emittiert zu werden. Indem diese Krümmungen 26 mehr oder weniger betont gestaltet werden, kann der Anteil von emittiertem Licht für eine vorgegebene Eintrittsstrahlverteilung gesteuert werden.
Wie es in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, wo bestimmte Lichtstrahlen auf einer Krümmungsfläche 26 der Tafel 24 auftreffen, überschreiten diese den inneren kritischen Winkel und werden emittiert. Falls es erwünscht ist, kann eine Seite der Tafel 24 mit einem Rückstrahlungsreflektor 27 versehen sein, der das von dieser Seite emittierte Licht zurück durch die Tafel in Richtung einer Anwendung reflektiert, wie es in Phantomlinien in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Darüber hinaus können ausgewählte lichtemittierende Bereiche 28 der Tafel 24 mit einer transparenten Schicht 29 beschichtet sein, die eine andere Brechzahl als das lichtleitende Band oder die dünne Folie 25 haben, um Anderungen in der Dämpfung des Lichts zu bewirken, das von der Tafel 24 emittiert wird, wie es ferner in Phantomlinien in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine weitere Form einer lichtemittierenden Tafel 30 entsprechend dieser Erfindung mit einem dem Wellenleiter 15 in der Fig. 1 ähnlichen festen, transparenten Wellenleiter 31, der aber eine prismatische Oberfläche 32 auf einer Seite 33 besitzt, die durch einen Rückstrahlungsreflektor 34 bedeckt ist. Folglich werden die emittierten Lichtstrahlen vom Rückstrahlungsreflektor 34 durch die Tafel und von der anderen Seite 36 der Tafel zurück reflektiert wie es in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, wenn die prismatische Oberfläche 32 durch die an der Eingangsendkante 35 des Wellenleiters 31 eintretenden Lichtstrahlen überstrichen wird, was bewirkt, daß sie den inneren kritischen Winkel überschreiten und emittiert werden. Die Winkel und/oder Tiefe dieser prismatischen Oberflächen 32 können entlang der Länge der Tafel 30 verändert werden, um einen gleichförmigen oder anderen erwünschten Lichtaustritt von der anderen Seite 36 der Tafel zu erzeugen.
In der Fig. 4 sind die in die Tafel 30 durch eine Endkante 35 eintretenden Lichtstrahlen dargestellt, die normalerweise senkrecht zu den Prismenkanten 37 verläuft. Außerdem ist ein Endreflektor 38 an der Endkante 39 der Tafel gegenüber der Eingangsendkante 35 dargestellt. Falls es erwünscht ist, kann jedoch bewirkt werden, daß von beiden Endkanten 35, 39 Lichtstrahlen in die Tafel 30 eintreten, wobei in diesem Falle der Endreflektor 38 weggelassen werden würde.
Die Fig. 5 stellt eine weitere Form einer lichtemittierenden Tafel 40 entsprechend dieser Erfindung dar, die eine feste, transparente, prismatische, dünne Folie 41 mit Verformungen 42 aufweist, die entlang der Oberseite der Prismenkanten 43 geschnitten, gegossen oder anderweitig ausgebildet sind. Obwohl die Verformungen 42 so dargestellt sind, als hätten sie normalerweise eine dreieckige Form, können sie eine beliebige gewünschte Form besitzen, die das Emittieren von Licht bewirkt, und können entlang der Länge der Prismenkanten 43 in Tiefe und Form variieren, um eine erwünschte Lichtaustrittsverteilung zu erzeugen. In diesem Ausführungsbeispiel wird bewirkt, daß die Lichtstrahlen in die Tafel 40 von einer oder von beiden Seitenkanten 44, 45 in einer Richtung eintreten, die im allgemeinen parallel zu den Prismenkanten 43 verläuft.
Alternativ dazu können Lichtstreuungsflächen 46 entlang der Oberkanten 47 der prismatischen Oberflächen 48 einer lichtemittierenden Tafel 49 mit einer prismatischen, dünnen Folie ausgebildet sein wie es in der Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Diese Lichtstreuungsflächen 46 können in Tiefe und/oder Breite entlang der Länge der Tafel 49 variieren und eine aufgerauhte, linsenförmige oder prismatische Oberfläche oder dergleichen aufweisen, die aus zahlreichen Oberflächenverformungen besteht. Eine aufgerauhte Oberfläche kann zum Beispiel durch Schleifen, Besanden, Schneiden mit einem Laser oder durch Walzen hergestellt werden. Außerdem können beide der in den Fig. 5 und 6 dargestellten lichtemittierenden Tafeln 40 und 49 prismatische Oberflächen eher sowohl auf der oberen Fläche als auch auf der unteren Fläche als auf nur einer Oberfläche besitzen, wie es dargestellt ist, und die eine oder die andere der oberen oder unteren Flächen kann mit einem Rückstrahlungsreflektor versehen sein, der dem in der Fig. 4 gezeigten Rückstrahlungsreflektor 34 ähnlich ist, um emittiertes Licht durch die Tafel in Richtung einer speziellen Anwendung umzulenken.
Die Fig. 7 stellt eine weitere Form einer lichtemittierenden Tafel 50 entsprechend dieser Erfindung schematisch dar, die ebenfalls eine feste, transparente, prismatische, dünne Folie 51 aufweist, die auf einer Seite eine prismatische Oberfläche 52 und auf der anderen Seite einen Rückstrahlungsreflektor 53 besitzt, und die der in der Fig. 1 gezeigten lichtemittierenden Tafel 2 ähnlich ist. Die Lichtstrahlen können veranlaßt werden, in die Tafel 50 senkrecht zu den Prismenkanten 54 des Wellenleiters von einer oder beiden Endkanten 55, 56 der Tafel einzutreten und werden im Inneren reflektiert, bis sie auf eine Verformung auftreffen (in diesem Falle eine Kante 54 der prismatischen Flächen 52 der Tafel), was bewirkt, daß die Lichtstrahlen emittiert werden. Die Größe, Form und Tiefe der Verformungen 52 des Wellenleiters können entlang der Länge der Tafel verändert werden, um eine erwünschte Verteilung des Lichtaustritts zu erzeugen. Es kann ebenfalls ein Rückstrahlungsreflektor 53 auf der Unterseite der Tafel 50 vorgesehen werden, um Licht zurück durch die Tafel umzulenken.
Außerdem enthält die Tafel 50 eine zweite prismatische, dünne Folie 60, die in enger Nähe zur prismatischen Oberfläche 52 der Tafel angeordnet ist, um die Winkelemission des Lichts in Richtung einer besonderen Anwendung zu verschieben. Die zweite prismatische, dünne Folie 60 kann von der ersten prismatischen, dünnen Folie oder dem Wellenleiter 51 durch einen mit Luft oder Epoxidharz gefüllten Spalt 61 getrennt werden. Wenn der Wellenleiter 51 und die zweite prismatische, dünne Folie 60 mit Epoxidharz zusammengeklebt sind, muß das Epoxidharz 61 transparent sein und einen geeigneten Brechungsindex aufweisen. Außerdem können anstelle der einzelnen prismatischen, dünnen Folie 60 mehrfache prismatische, dünne Folien verwendet werden oder die prismatische, dünne Folie 60 kann durch einen lichtstreuenden Körper oder ein linsenförmiges Objektiv oder dergleichen ersetzt werden.
Weitere Beispiele dünner Tafelbeleuchtungsanordnungen entsprechend dieser Erfindung sind in den Fig. 8 bis 10 schematisch dargestellt. Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte dünne Tafelbeleuchtungsanordnung enthält eine lichtemittierende Tafel 62 und eine Übergangsvorrichtung 63 zum Übertragen von Licht aus einer auf ihre Eingangsoberfläche 65 fokussierten Lichtquelle 64 zu der Eingangsfläche der Tafel (Endkante) 66. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die lichtemittierende Tafel 62 eine laminierte Struktur einschließlich eines festen, transparenten Wellenleiters 67 und ein Austrittsmittel 68, die beispielsweise durch eine Klebstoffschicht 69 oder dergleichen miteinander verbunden sind. Von der Ubergangsvorrichtung 63 in den Wellenleiter 67 eintretendes Licht wird im Inneren reflektiert, bis es auf die Schnittstelle 70 zwischen Wellenleiter und Austrittsmittel auftrifft und wird von dem Austrittsmittel 68 in Richtung einer speziellen Anwendung emittiert. Der Brechungsindex der Klebstoffschicht 69 kann relativ zu den Brechungsindexen des Wellenleiters 67 und Austrittsmittels 68 variiert werden, um einen gewünschten Lichtaustritt zu erzeugen. Falls es erwünscht ist, kann das Austrittsmittel 68 mit dem Wellenleiter 67 in anderer Art und Weise als Klebstoff wie beispielsweise Klammern, Befestigen, Warmsiegeln und Warmkleben und dergleichen verbunden werden. Das Austrittsmittel 68 kann außerdem aus einer oder mehreren Beschichtungen bestehen, die direkt auf ausgewählte Bereiche der oberen und der unteren Fläche des Wellenleiters 67 aufgebracht sind. Diese Beschichtungen können in der Frequenz, dem Brechungsindex, der Farbe und/oder der Form entlang der Länge der Tafel 62 variieren. Außerdem können Reflektoren 71 sowohl an der Endkante 72 des Wellenleiters 67 gegenüber der Eingangskante 66 als auch an den Seitenkanten vorgesehen sein, um das Licht zurück in den Wellenleiter zu reflektieren. Außerdem kann ein Rückstrahlungsreflektor 73 auf der Unterseite 74 des Wellenleiters vorgesehen sein, um das Licht zurück durch den Wellenleiter zu reflektieren.
Die dünne Tafelbeleuchtungsanordnung 75 der Fig. 10 enthält auch eine feste, transparente, lichtemittierende Tafel 76, die aber zahlreiche Lichtaustrittsbereiche 77, 78, 79 mit verschiedenen Formen und zahlreichen Übergangsvorrichtungen 80, 81 zum Übertragen von Licht aus mehreren Lichtquellen 82, 83 zu den unterschiedlichen Tafeleingangskanten 84, 85 aufweist. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 sind zwei derartige Übergangsvorrichtungen 80, 81 mit zwei Tafeleingangskanten 84, 85 verbunden dargestellt, die sich im wesentlichen senkrecht zueinander befinden. Die Seiten und die Rückseite der Tafel 76 können reflektierende Beschichtungen 86 darauf aufweisen.
Jeder Ausgangsbereich 77 bis 79 enthält Verformungen 87, die zum Beispiel durch Gießen, maschinelles Bearbeiten, Stanzen, Ätzen, Abschleifen oder Schneiden durch Laser oder dergleichen hergestellt sind, um zu bewirken, daß Licht daraus emittiert wird. Das Muster des Lichtaustritts oder die Gleichförmigkeit des Lichtaustritts von diesen Austrittsbereichen 77 bis 79 kann durch Veränderung der Form, Tiefe und Frequenz der Verformungen 87 relativ zur Verteilung des Eintrittslichtstrahls gesteuert werden. Zum Beispiel können die verschiedenen Lichtaustrittsbereiche 77 bis 79 der Tafel 76 durch Verwendung eines Lasers in unterschiedliche Formen und Verformungsniveaus geätzt, aufgerauht oder geschnitten werden, indem die Leistung, Stellung und Schneidgeschwindigkeit des Lasers variiert werden.
Die Fig. 11 bis 14 veranschaulichen schematisch feste, transparente, lichtemittierende Tafeln mit unterschiedlich ausgebildeten Lichtaustrittsbereichen. Die Fig. 11 zeigt eine Tafel 90 mit einem Lichteintritt an nur einer Endkante 91 und einen typischen Lichtstrahlverlauf. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Tafel 90 auf der unteren Fläche 93 einen Rückstrahlungsreflektor 92 sowie einen Endreflektor 94 an der Endkante 95 gegenüber der Eingangsendkante 91 und einen verformten Lichtaustrittsbereich 96, dessen Tiefe entlang der Länge der Tafel von der Eingangsendkante 91 zu der gegenüberliegenden Endkante 95 hin fortschreitend abnimmt.
Die Fig. 12 zeigt eine Tafel 100 mit einem Lichteintritt an den gegenüberliegenden Endkanten 101 und 102 und einem verformten Austrittsbereich 103, der in der Tiefe von den beiden Eingangsendkanten 101, 102 zur Mitte der Tafellänge hin fortschreitend abnimmt. Die Fig. 13 stellt eine Tafel 104 mit einem Lichteintritt an nur einer Endkante 105 und einen verformten Lichtaustrittsbereich 106 auf der unteren Fläche 107 dar, dessen Tiefe von der Eingangsendkante 105 zur gegenüberliegenden Endkante 108 fortschreitend abnimmt. Außerdem ist ein Rückstrahlreflektor 109 dargestellt, der auf der unteren Fläche 107 der Tafel 104 angebracht ist, um das Licht umzulenken, das von dem Lichtaustrittsbereich 106 zurück durch die Tafel und aus der oberen Fläche 110 emittiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann entweder ein Luftspalt oder ein transparentes Füllmaterial 111 mit geeignetem Brechungsindex den Rückstrahlungsreflektor 109 von der Tafel 104 trennen.
Die in Fig. 14 gezeigte Tafel 115 ist der Tafel 104 von Fig. 13 mit der Ausnahme ähnlich, daß der Rückstrahlungsreflektor 116 der Fig. 14 auf dem verformten Lichtaustrittsbereich 117 direkt aufgetragen ist und die Tiefe der Tafel im wesentlichen über die gesamte Länge gleichmäßig ist.
In jedem Beispiel können die Lichteintrittsflächen (Endkante oder Seitenkante) der lichtemittierenden Tafeln linsenförmig oder kegelig sein, um die Verteilung des Eintrittslichtstrahls zu verändern. Derartige Lichteintrittsflächen können auch mit e einem Antireflexbelag oder einer dünnen Folie beschichtet sein, die die numerische Apertur der Tafel ändert. Die numerische Apertur ist der Sinus des Scheitelwinkels des größten Strahlenbündels der Eintrittsstrahlen, die in ein optisches System eintreten können oder ein Element, das mit dem Brechungsindex des Mediums multipliziert wird, in welchem der Scheitel des Strahlenbündels angeordnet ist. Darüber hinaus können die Lichteintrittsflächen, die Grundfläche und/oder obere Fläche der Tafeln beschichtet sein, um bestimmte Lichtfrequenzen zu reflektieren oder zu absorbieren.
Aus dem vorhergehenden wird deutlich, daß der Wellenleiter das Licht in einer Richtung begrenzt und lenkt, die durch seine Grenzen bestimmt ist, wogegen das Austrittsmittel bewirkt, daß Licht aus dem Wellenleiter emittiert wird. Beispiele von Wellenleitern, die in den dünnen Tafelbeleuchtungsanordnungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Glasscheiben, dünne Folien aus Kunststoff, mit einer Flussigkeit gefüllte transparente Einfasungen sowie Kristalle und dergleichen ein. Außerdem schließen Beispiele von Austrittsmitteln, die in den dünnen Tafelbeleuchtunganordnungen verwendet werden können, prismatische, dünne Folien, lichtstreuende Körper, linsenförmige Objektive, Auflagen und andere Systeme oder Werkstoffe ein, die ein überschreiten des inneren kritischen Winkels veranlassen, was seinerseits bewirkt, daß Licht emittiert wird.
Als nächstes sind mit Bezug auf die Fig. 15 bis 19 unterschiedliche Formen von Übergangsvorrichtungen zur Verwendung für die übertragung des Lichts von einer entfernten Stelle zu den lichtemittierenden Tafeln der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie es zuvor angegeben ist, besteht der Zweck von derartigen Übergangsvorrichtungen darin, das auf ihre Eintrittsoberfläche oder Oberflächen fokussierte Licht zu einer lichtemittierenden Tafel durch die Umwandlung einer verhältnismäßig leicht fokussierten Querschnittsform des Lichts in die Form der Eintrittsoberfläche der Tafel zu übertragen. Die in der Fig. 15 dargestellte Übergangsvorrichtung 120 weist eine Vielzahl Lichtleiter 121 mit einem runden oder anders geformten Verbindungsteil 122 an dem einen Ende auf 1 an welchem eine Lichtquelle leicht fokussiert wird, und ein rechteckiges oder anders geformtes Verbindungsteil 123 an dem anderen Ende, das in der Form im wesentlichen der Eintrittsoberfläche der Tafel entspricht. Die Lichtleiter 121 können aus Glas oder einem geeigneten transparenten Plastwerkstoff hergestellt werden und durch lockeres Verweben von Kreuzfäden 125 (Füllfäden) zwischen den Lichtleitern 121 als bandähnliches Kabel 124 ausgebildet sein, das wie ein Kabelbaum funktioniert, ohne eine Krümmung der Lichtleiter in dem Grade zu bewirken, der für den Lichtaustritt von der Übergangsvorrichtung 120 notwendig ist. Vorzugsweise sind die Lichtleiterlitzen 121 der beiden Verbindungsteile 122, 123 kodiert, um eine höhere Gleichförmigkeit im Ausgang der Übergangsvorrichtung zu erzeugen. Darüber hinaus sind die Enden der Verbindungsteile 122, 123 wünschenswerterweise hochglanzpoliert, um Verluste auf ein Mindestmaß zu bringen und können beschichtet sein, um bestimmte Wellenlängen des Lichts zu reflektieren oder zu absorbieren.
Anstelle der Verwendung von Lichtleitern in der Übergangsvorrichtung kann diese aus einem festen, transparenten Werkstoff wie beispielsweise Glas, Kunststoff oder dergleichen hergestellt sein, die an einem Ende eine Eintrittsfläche mit einer Querschnittsform besitzt, auf die eine Lichtquelle beispielsweise rund oder quadratisch leicht fokussiert wird, und am anderen Ende eine Austrittsfläche hat, die die Form der Eintrittsfläche der Tafel hat. Die Fig. 16 zeigt eine solche feste, transparente Ubergangsvorrichtung 125 mit einer im wesentlichen rechteckigen Eintrittsfläche 126 an dem einen Ende und einer im wesentlichen rechteckigen Austrittsfläche 127 an dem anderen Ende, wogegen die Fig. 17 eine weitere feste, transparente Übergangsvorrichtung 130 darstellt, die an dem einen Ende eine runde Eintrittsfläche 131 und an dem anderen Ende eine im wesentlichen rechteckige Austrittsfläche 132 besitzt. Die Fig. 18 zeigt außerdem eine feste, transparente Übergangsvorrichtung 135 mit zahlreichen Eintrittsflächen 136 (oder Austrittsflächen) an dem eine Ende und einer einzigen Austrittsfläche 137 (oder Eintrittsfläche) an dem anderen Ende. Die Fig. 19 stellt eine weitere feste&sub1; transparente Übergangsvorrichtung 140 mit einer Linse 141 an der Eintrittsoberfläche 142 dar, die so geformt ist, daß sie das Licht sogar über ihre Austrittsoberfläche 143 streut. In gleicher Weise können sowohl die Austrittsfläche der festen Übergangsvorrichtungen als auch die Eintrittsfläche der lichtemittierenden Tafeln linsenförmig oder kegelig sein, um die Verteilung der Eintrittslichtstrahlen zu verändern.
Obwohl die jeweiligen Eintrittsflächen und Austrittsflächen der verschiedenen Übergangsvorrichtungen als quadratisch, rund oder rechteckig dargestellt sind, können sie elliptisch sein oder eine beliebige andere Form haben, die für die Anpassung einer besonderen Anwendung notwendig ist. Darüber hinaus können zahlreiche Lichtquellen mit einer einzelnen Tafel oder mehrere Tafeln mit einer einzelnen Lichtquelle verwendet werden, indem die Übergangsvorrichtung mit mehreren, zu einem einzelnen Ausgangsverbindungsteil führenden Eintrittsverbindungsteilen oder einem einzelnen Eingangsverbindungsteil versehen ist, das zu zahlreichen Ausgangsverbindungsteilen führt wie es in der Fig. 18 schematisch dargestellt ist. Ferner können Filter zwischen der Lichtquelle und der Tafel oder Übergangsvorrichtung angeordnet sein, um bestimmte Wellenlängen des Lichts zu reflektieren oder zu absorbieren. Außerdem kann ein beweglicher oder rotierender Filter verwendet werden, um Farbwirkungen zu erzeugen.
Obwohl die verschiedenen festen, transparenten Übergangsvorrichtungen von den lichtemittierenden Tafeln getrennt dargestellt sind, wird es richtig einzuschätzen sein, daß derartige Übergangsvorrichtungen als ganzer Teil der Tafeln ausgebildet sein können.
Wie es deutlich wird, können die hier offenbarten verschiedenen dünnen Tafelbeleuchtungsanordnungen für eine große Anzahl unterschiedlicher Anwendungen, einschließlich zum Beispiel einer allgemeinen Beleuchtung, einer phototherapeutischen Behandlung und der Strahlungsaushärtung von Klebstoffen und Epoxidharzen und dergleichen verwendet werden. Typische allgemeine Beleuchtungsanwendungen umfassen das Rückleuchten von Flüssigkristallanzeigen sowie Leuchtbilder oder dergleichen, die Arbeitsbeleuchtung, Maschinenbeleuchtung und Sicherheitsbeleuchtung sowohl für kommerzielle und industrielle Anwendungen als auch für Kraftfahrzeuganwendungen, die explosionsgeschützte Beleuchtung, Unterwasser-Beleuchtung, Anzeigebeleuchtung sowie Infrarotheizung und dergleichen. Eine phototherapeutische Behandlung schließt solche Anwendungen ein wie Bräunungslampen, die Phototherapie der das Neugeborene betreffenden Hyperbilirubinämie, die Lichtchemotherapie, die Photosynthese von Pflanzen und so weiter. Außerdem kann die Strahlungsaushärtung von Klebstoffen und Epoxidharzen in einer breiten Variation von Anwendungen einschließlich in der Luft- und Raumfahrt, bei der Herstellung von Schaltkreisen, elektronischen und optischen Bauteilen verwendet werden, um nur einige wenige zu nennen.
Um die Verwendung solcher dünner Tafelbeleuchtungsanordnungen für die Phototherapie zu erleichtern, können die Tafeln in Form eines Kissens, Gurtes, Kragens, einer Decke, eines Riemens oder in einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein. Die Fig. 20 veranschaulicht schematisch eine zur phototherapeutischen Behandlung von Kleinkindern verwendete dünne Tafelbeleuchtungsanordnung 145 entsprechend dieser Erfindung, die eine feste, transparente, lichtemittierende Tafel 146 in Form eines Kissens und eine Lichtquelle 147 enthält, die zum Beispiel konstruiert ist, um eine ausreichende Strahlung in Spektralbereichen zu emittieren, welche die Pegel des Bilirubins im Blutplasma senken. Die Lichtquelle 147 kann auch ausgelegt sein, um den Austritt von Infrarotstrahlung und ultravioletter Strahlung zu reduzieren, die für das Kleinkind schädlich sein kann. Außerdem kann eine solche Lichtquelle ausgelegt sein, um zur genauen Prüfung der Hautfarbe eines Kleinkindes eine ausreichende Beleuchtungsstärke und Farbwiedergabe bereitzustellen. Eine Übergangsvorrichtung 148 entsprechend dieser Erfindung überträgt das Licht von der Lichtquelle 147 zu der lichtemittierenden Tafel 146 in der zuvor beschriebenen Art und Weise.
Obwohl die lichtemittierende Tafel 146 in der Fig. 20 flach dargestellt ist, wird es richtig einzuschätzen sein, daß die Tafel bogenförmig oder anderweitig geformt sein kann, um Licht in einer gewünschten Art und Weise oder auf eine spezielle Örtlichkeit zu emittieren. Die Fig. 21 stellt eine lichtemittierende Tafel 150 schematisch dar, die so gekrümmt oder geformt ist, daß sie für eine spezielle Anwendung paßt. Die Fig. 22 zeigt auch eine weitere lichtemittierende Tafel 151 entsprechend dieser Erfindung in Form eines Kanals 152, der eine untere Wand 153, voneinander beabstandete Seitenwände 154 und eine offene Oberseite 155 besitzt, mit Verformungen 156 entlang der Innenlänge der unteren Wand 153 und der Seitenwände 154, um zu bewirken, daß Licht nach innen emittiert wird. Der Kanal 152 kann beim Bezugszeichen 157 zwischen seiner Länge gekrümmt oder gebogen sein, wobei der Krümmungsradius, um den herum das Licht verläuft, genügend groß ist, so daß Licht nicht emittiert wird. An den äußeren Flächen der Tafel kann außerdem eine reflektierende Oberfläche 158 aufgebracht werden, um das sich im Inneren befindliche Licht zurück durch die Tafelunter seite 153 und die Seitenwände 154 in Richtung einer speziellen Anwendung umzulenken.

Claims

1. Tafelbeleuchtungsanordnung mit einem festen transparenten Tafelteil (2,24,30,40,49,50,62,76, 90,100,104,115), das eine größere Querschnittsbreite als Dicke und eine obere und untere Oberfläche und eine Eingangskante hat sowie Verformungen oder Unregelmäßigkeiten (16,24,32,42,46, 54,70,87,96,103,106,117), um zu bewirken, daß geführtes Licht aus einer der besagten Oberflächen entlang der Länge des Tafelteils emittiert wird, gekennzeichnet durch Übergangsmittel (5, 120,125,130,135,140) zum Empfang fokussierten Lichts von einer Lichtquelle und Übertragen des fokussierten Lichts zu der Eingangskante für die Leitung durch das Tafelteil, wobei die übergangsmittel eine Eingangsfläche (10,65,122,126, 131,136,141) an einem so geformten Ende, daß eine Lichtquelle leicht hierauf fokussiert werden kann, und eine Ausgangsfläche (123,127,132, 137,143) an einem anderen Ende, dessen Form im wesentlichen der Form der Eingangskante des Tafelteils entspricht, und das damit verbunden ist, enthalten.

2. Anordnung nach Anspruch 11 weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Tafelteil (24) in einer Wellenform mit vorbestimmtem Muster gebildet ist mit gegenüberliegend zugewandten Bogen (26), die sich im allgemeinen quer über die gesamte Breite des Tafelteils (24) erstrecken in gegenseitigen Abständen entlang der axialen Länge des Tafelteils (24), welche bewirken, daß von dem Tafelteil (24) geleitetet Licht von den Bogen emittiert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch eine Beschichtung (29) auf dem Tafelteil (24) mit einem Brechungsindex, der die Dämpfung des von dem Tafelteil (24) emittierten Lichts ändert.

4. Anordnung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsmittel ein festes transparentes Teil (125,130,135,140) aufweisen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsmittel (135) mehrere Eingangsflächen (136) enthalten für den Empfang von fokussiertem Licht von mehreren Lichtquellen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch mehrere feste transparente Tafelteile, wobei die Übergangsmittel (135) mehrere Ausgangsflächen (136) enthalten zum Übertragen von fokussiertem Licht zu den mehreren Tafelteilen.

7. Anordnung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine prismatische Oberfläche (32, 46,52,60) auf einer der Oberflächen des Tafelteils.