Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Beleuchtungsvorrichtungen,
die insbesondere verwendet werden können, eine Anzeigetafel oder Ähnliches
zu beleuchten, oder außerdem als Lampen für Kraftfahrzeuge verwendet werden
können und von der Art sind, die wenigstens eine Lichtquelle, die angrenzend
an eine Seite der Anzeigetafel oder des transparenten Elements der Lampe angebracht
ist, und wenigstens eine an die Lichtquelle angrenzende Reflexionsfläche, zum
Reflektieren der von der Quelle auf eine zu beleuchtende Anzeigetafel oder in die
Richtung des transparenten Elements der Lampe ausgestrahlten Lichtstrahlen, umfasst.
Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist von US-A-4 929 866 bekannt.
Das Ziel dieser Erfindung ist, eine Vorrichtung des oben erwähnten
Typs zur Verfügung zu stellen, die, ausgehend von einer oder mehreren im Wesentlichen
punktförmigen Lichtquellen, helle und im Wesentlichen gleichmäßige
Beleuchtung der gesamten Oberfläche der Anzeigetafel oder des transparenten
Elements der Lampe ermöglicht.
Im Hinblick auf das Erreichen des oben erwähnten Zieles ist der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung, die die Eigenschaften
des Anspruchs 1 aufweist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform hat die oben erwähnte
Reflexionsfläche einen Abschnitt in einer zur Fläche der zu beleuchtenden
Anzeigetafel oder zum transparenten Element der Lampe vertikalen Fläche, der
ein erstes gekrümmtes Teilstück, das sich näher an der Lichtquelle
befindet, und dessen Wölbung der Quelle gegenüber liegt, und ein zweites
gekrümmtes Teilstück, das sich weiter entfernt von der Quelle befindet,
und dessen Rundhöhlung der Quelle gegenüber liegt.
Dank der oben erwähnten Wesensmerkmale kann die Beleuchtungsvorrichtung
nach der Erfindung helle und im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung
über die gesamte Oberfläche der Anzeigetafel oder des transparenten Elements
der Lampe erzeugen, selbst wenn es sich bei der Lichtquelle um eine punktförmige
Quelle handelt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, dass sich
die Reflexionsfläche dank ihrer oben beschriebenen Gestaltung nur entlang eines
Teilstücks der Seite der Anzeigetafel, an welches angrenzend die Quelle angebracht
ist, erstrecken kann, insofern werden die seitlichen Randbereiche der Anzeigetafel
beleuchtet, selbst wenn sich die Reflexionsfläche nicht entlang einer gesamten
Seite der Anzeigetafel erstreckt. Dieses Wesensmerkmal führt zu offensichtlichen
Vorteilen im Hinblick auf Einfachheit, Wirtschaftlichkeit, und verringerten Gesamtabmessungen
der Vorrichtung.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Quelle und
der zu beleuchtenden Anzeigetafel ein beugendes optisches Element angebracht, das
so konstruiert ist, dass es den auf die Anzeigetafel gerichteten Lichtstrahl in
horizontaler Richtung weiter verbreitert.
Weitere Wesensmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der unmittelbar folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, die ausschließlich mittels nicht einschränkender Beispiele
zur Verfügung gestellt werden und in denen gilt:
1 ist eine schematische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung
nach der Erfindung;
2 ist ein Querschnitt der Vorrichtung von
1 und zeigt auch ein Diagramm der Beleuchtungsstärke
auf der Oberfläche der Anzeigetafel, verbunden mit der Vorrichtung nach der
Erfindung;
3 ist eine Vorderansicht der Anzeigetafel von
1 und beinhaltet ein Diagramm der Beleuchtungsstärke
über die Anzeigetafel;
4 zeigt ein Diagramm der Beleuchtungsstärke der
Anzeigetafel bei der in 1 bis 3
veranschaulichten Lösung;
5 veranschaulicht eine Variante von 2;
6 ist eine Variante des Diagramms von 4
und bezieht sich auf die Beleuchtungsstärke, die mit der Vorrichtung von
5 erzielt werden kann;
7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, die sich auf die Verwendung als eine Lampe für ein Kraftfahrzeug
bezieht;
8 ist ein Diagramm, das das Profil eines beugenden
optischen Elements des in der Vorrichtung von 7 verwendeten
Typs darstellt; und
9 ist ein Diagramm, das das Muster der relativen Intensität
in den verschiedenen Beugungsgraden (und demzufolge in den verschiedenen Ablenkungswinkeln)
des optischen Elements, auf welches sich das Diagramm von 8
bezieht, zeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet die
Ziffer 1 im Gesamten eine Anzeigetafel jedes beliebigen Typs (zum Beispiel
eine Anzeigetafel für Werbezwecke oder eine Anzeigetafel für Verkehrszeichen),
die eine Unterseite oder Basis 2, zwei senkrecht stehende Seiten
3 und eine Oberseite 4, entlang derer eine Beleuchtungsvorrichtung
5 nach der Erfindung angebracht ist, aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine
oder mehr punktförmige Lichtquellen 6 (im veranschaulichten Beispiel
sind drei Lichtquellen vorhanden), deren jede zum Beispiel aus einer LED oder Laserlampe
besteht. Jeder Quelle 6 ist eine reflektierende Konstruktion
7 zugehörig. Im veranschaulichten Beispiel sind die drei den drei
Quellen 6 zugehörigen reflektierenden Konstruktionen 7 in
eine einzige Konstruktion integriert, wie man es deutlich in 1
sehen kann. Die jeder punktförmigen Quelle 6 zugehörige reflektierende
Konstruktion 7 hat, was man in 2 sehen kann,
ihren Querschnitt in einer zur Anzeigetafel 1 senkrechten vertikalen Ebene.
Der Schnitt hat ein Profil mit einem ersten Teilstück 8, das sich
näher an der Quelle 6 befindet und gekrümmt ist, wobei die Wölbung
der Anzeigetafel 1 gegenüber liegt, und ein zweites Teilstück
9, das gekrümmt ist, wobei die Rundhöhlung der Anzeigetafel
1 gegenüber liegt. Die oben beschriebene Geometrie ermöglicht
eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung der gesamten Oberfläche
der Anzeigetafel in der vertikalen Richtung, wie man deutlich im Diagramm im rechten
Teil von 2 sehen kann, das den Wert der Beleuchtungsstärke
1 über die Oberfläche der Anzeigetafel in der vertikalen Richtung
Y zeigt. Wie man sehen kann, ist die Verringerung der Beleuchtungsstärke im
äußersten oberen Teil und im äußersten unteren Teil der Anzeigetafel
1 auf einen sehr kleinen Bereich beschränkt, so dass die Beleuchtungsstärke
ihren Maximalwert Imax über einen wesentlichen Teil der Oberfläche
der Anzeigetafel beibehält.
Jede reflektierende Konstruktion 7 weist einen Abschnitt
mit einem gekrümmten, in Richtung der Anzeigetafel 1 konvexen Profil
auf, dies gilt ebenso für jede zur Anzeigetafel 1 parallele Abschnittsfläche.
Dank dieses Wesensmerkmals breiten sich die von der reflektierenden Konstruktion
7 reflektierten Strahlen in Richtung der zwei Seiten der Anzeigetafel aus,
wie in 3 deutlich veranschaulicht wird. Dies ermöglicht,
wie man in 3, die in ihrem oberen Teil ein Diagramm
beinhaltet, das die Veränderung der Beleuchtungsstärke in der X-Richtung
veranschaulicht, deutlich sehen kann, eine im Wesentlichen gleichmäßige
Beleuchtung in der jeder Quelle 6 zugehörigen horizontalen Richtung
der Oberfläche der Anzeigetafel. Wie man sehen kann, ist die Verringerung der
Beleuchtungsstärke an den jeder reflektierenden Konstruktion 7 zugehörigen
zwei Seiten des Teilstücks der Anzeigetafel auf einen außerordentlich
kleinen Bereich beschränkt, so dass die Beleuchtungsstärke ihren Maximalwert
Imax über ein vorherrschendes Teilstück der Oberfläche
der Anzeigetafel beibehält. Dank dieser Wesensmerkmale kann sich die reflektierende
Konstruktion 7 nur entlang eines zentralen Abschnitts der Oberseite des
Teilstücks der Anzeigetafel 1 erstrecken, dem die Quelle
6 zugehörig ist, wie sich klar aus 3 ergibt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet mit einer Konstruktion,
die einfach, kostengünstig und von geringer Größe ist, hoch effiziente
Beleuchtung der zu beleuchtenden Anzeigetafel, die von einer im Wesentlichen punktförmigen
Lichtquelle ausgeht.
Noch mehr ins Detail gehend, muss man berücksichtigen, dass die
Reflexionsfläche der Vorrichtung nach der Erfindung ebenso eine von der nur
beispielhaft in 2 veranschaulichten unterschiedliche
Gestaltung aufweisen kann. Grundsätzlich ist das der Erfindung zugrunde liegende
Prinzip, dass die Reflexionsfläche die von der Quelle ausgehenden und im jedem
elementaren Abschnitt der Reflexionsfläche gegenüber liegenden festen
Winkel aufgenommenen Lichtstrahlen auf die zu beleuchtende Anzeigetafel entlang
eines im Wesentlichen horizontalen Streifens reflektiert werden. Abschnitte der
Reflexionsfläche, die sich in unterschiedlichen vertikalen Positionen befinden,
haben einen horizontalen Lichtstrom-Streifen in einer unterschiedlichen vertikalen
Position zur Folge. Im Ganzen bewirkt die Reflexionsfläche einen Beleuchtungsstärken-Bereich
des in 4 veranschaulichten Typs. Dieser Bereich kann
jedoch, wie in 6 veranschaulicht, eine konstante vertikale
Breite erreichen, wenn die Vorrichtung der 5 gewählt
wird, bei der zwischen der reflektierenden Konstruktion 7 und der Anzeigetafel
1 ein beugendes optisches Element angebracht ist, das eine Gestaltung aufweist,
die geeignet ist, das Ergebnis, das man in 6 sehen
kann, zu erzielen.
8 der angefügten Zeichnungen veranschaulicht das
Profil eines binären beugenden optischen Elements für die Gestaltung des
Strahls in der horizontalen Richtung. Da es ein Periodensystem ist, wird nur das
Muster innerhalb einer Periode gezeigt. Im Diagramm erscheinen auf der Abszisse
die Werte des Quotienten d/&lgr;, wobei d die Periode des Beugungsgitters und
&lgr; die Wellenlänge der einfallenden Strahlung ist. Auf der Ordinate sind
die Werte des Phasenprofils &phgr; des binären Beugungsgitters mit
33 Beugungsgraden gegeben. 9 veranschaulicht
ein Diagramm, das die Stärke entsprechend den Beugungsgraden darstellt.
Schließlich zeigt 7 eine zweite
Ausführungsform, die der Anwendung als eine Lampe eines Kraftfahrzeugs entspricht.
In diesem Fall werden die von der Oberfläche 7 reflektierten Strahlen
zum transparenten Element 20 der Lampe gelenkt.
Natürlich können, wie in den anhängenden Ansprüchen
definiert, ohne Beeinträchtigung des Prinzips der Erfindung die Konstruktionsdetails
und die Ausführungsformen im Hinblick auf das hier nur beispielhaft Beschriebene
und Veranschaulichte sehr verschieden sein, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
