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DE10256179A1 - lighting arrangement - Google Patents

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Jürgen WIDMANN
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für ein Display (2) mit wenigstens einem Licht emittierenden Element (3). Ein Lichtleiter (4) ist hinter dem Display (2) angeordnet und weist eine Ein- und Auskoppelfläche auf, die zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Auskoppelfläche ein Vielfaches der Einkoppelfläche beträgt und der Lichtleiter (4) das Licht zwischen Ein- und Auskoppelfläche umlenkt.The invention relates to a lighting arrangement for a display (2) with at least one light-emitting element (3). A light guide (4) is arranged behind the display (2) and has a coupling and decoupling surface which are arranged parallel to one another, the coupling out surface being a multiple of the coupling surface and the light guide (4) deflecting the light between the coupling and decoupling surface ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für ein Display mit wenigstens einem Licht emittierenden Element.The invention relates to a lighting arrangement for a Display with at least one light-emitting element.

Derartige Beleuchtungsanordnungen, bei denen als Licht emittierendes Element in der Regel Leuchtdioden (LED) eingesetzt werden, sind beispielsweise als Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkeitskristall-Anzeigen (LCD) bekannt. Üblicherweise werden hierzu die LEDs über die gesamte auszuleuchtende Fläche verteilt, um eine möglichst gleichmäßige Leuchtstärke und homogene Leuchtdichteverteilung zu gewährleisten.Such lighting arrangements, in which light-emitting diodes are generally used as the light-emitting element (LED) are used, for example, as backlighting for liquid crystal displays (LCD) known. Usually will the LEDs above the entire area to be illuminated distributed to one if possible uniform luminosity and to ensure homogeneous luminance distribution.

Bei der in 1 gezeigten Anordnung ist schematisch die Draufsicht einer Beleuchtungsanordnung gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Beleuchtungsanordnung umfaßt ein Gehäuse 1 mit einer integrierten transparenten Streuscheibe 9. Um eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche eines Displays 2 zu erreichen, sind auf einer hier nicht dargestellten Leiterplatte Leuchtdioden 3 matrixförmig unterhalb der Streuscheibe 9 und des Displays 2 verteilt. Die Größe der Leiterplatte richtet sich aufgrund der notwendigen Verteilung nach der zu hinterleuchtenden Fläche des Displays 2 und entspricht in etwa der Größe der Fläche des Displays 2. Der Nachteil einer solchen Beleuchtungsanordnung ist der hohe schaltungstechnische Aufwand sowie die Verwendung einer großen Anzahl an diskreten Bauelementen. Hiermit sind hohe Herstellungskosten und eine große Bestückungsfläche auf der Leiterbahn und somit eine beidseitige Bestückung der Leiterplatte verbunden.At the in 1 shown arrangement is shown schematically the top view of a lighting arrangement according to the prior art. The lighting arrangement comprises a housing 1 with an integrated transparent lens 9 , For uniform illumination of the surface of a display 2 To achieve, LEDs are shown on a circuit board, not shown 3 in a matrix below the lens 9 and the display 2 distributed. Due to the necessary distribution, the size of the circuit board depends on the area of the display to be backlit 2 and corresponds approximately to the size of the area of the display 2 , The disadvantage of such a lighting arrangement is the high circuit complexity and the use of a large number of discrete components. This is associated with high manufacturing costs and a large assembly area on the conductor track and thus assembly on both sides of the circuit board.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsanordnung vorzuschlagen, die einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau besitzt.The present invention lies based on the task of proposing a lighting arrangement, which has a simpler and less expensive structure.

Die Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task is done by a lighting arrangement solved with the features of claim 1. Other configurations the invention emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist bei der Beleuchtungsanordnung ein Lichtleiter vorgesehen, der eine Ein- und Auskoppelfläche aufweist, wobei die Auskoppelfläche ein Vielfaches der Einkoppelfläche beträgt und der Lichtleiter das Licht zwischen der Ein- und Auskoppelfkäche umlenkt.According to the invention in the lighting arrangement a light guide is provided which has a coupling and decoupling surface, where the decoupling surface a multiple of the coupling area is and the light guide deflects the light between the coupling and decoupling surfaces.

In vorteilhafter Weise ist hierbei die Leiterplatte, auf der die Licht emittierenden Elemente angeordnet sind, parallel zum Display angeordnet. Der Lichtleiter übernimmt dabei die Funktion der Lichtführung, wobei das Licht über die dem Display zugewandte Auskoppelfläche abgegeben wird. Die Ein- und Auskoppelfläche sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet.This is advantageous the circuit board on which the light emitting elements are arranged are arranged parallel to the display. The light guide takes over the function of the light guidance, being the light over the decoupling surface facing the display is released. The inputs and outcoupling are preferably arranged parallel to one another.

Die Auskoppelfläche des Lichtleiters ist an der Oberfläche aufgerauht, um eine homogene Ausleuchtung der Beleuchtungsfläche zu erzielen.The coupling surface of the light guide is on the surface roughened to achieve homogeneous illumination of the lighting surface.

Die das Licht emittierenden Elemente sind in vorteilhafter Weise auf einer Leiterplatte nur auf einer der Größe der Einkoppelfläche des Lichtleiters entsprechenden Fläche angeordnet, wobei die Leiterplatte parallel zum Display montiert ist. Vorzugsweise werden als Licht emittierende Elemente High-Optical-Power-LEDs verwendet, welche gegenüber herkömmlichen LEDs deutlich heller sind.The light emitting elements are advantageously on a circuit board only on one of the Size of the coupling area of the Light guide corresponding area arranged, the circuit board mounted parallel to the display is. High-optical power LEDs are preferably used as light-emitting elements used which opposite usual LEDs are significantly brighter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtleiter unterhalb des Displays keilförmig ausgebildet und weist seitlich des Displays eine zur Einkoppelfläche abgewinkelte Ausbildung auf, die mit einer schrägen Außenseite versehen ist. Trifft das Licht der LEDs auf diese schräge Außenseite auf, wird es in den keilförmigen Teil des Lichtleiters umgelenkt, so daß das Licht an der Auskoppelfläche austritt. Diese Um leitung ermöglicht eine gezielte Beleuchtung der gesamten Fläche. Aufgrund der Verwendung der High-Optical-Power-LEDs kann die Fläche in der geforderten Leuchtstärke ausgeleuchtet werden.According to a preferred embodiment the light guide below the display is wedge-shaped and has a design angled to the coupling surface to the side of the display on that with an oblique outside is provided. Strikes the light of the LEDs on this sloping outside on, it becomes in the wedge-shaped Part of the light guide deflected so that the light emerges at the decoupling surface. This enables um targeted lighting of the entire area. Because of the use of the high-optical power LEDs, the area can be illuminated with the required luminosity.

Dadurch, daß die Beleuchtungsanordnung ein Gehäuse aufweist, welches einstückig aus Kunststoff mit dem Lichtleiter, insbesondere im Zwei-Komponenten Spritzguß-Verfahren hergestellt ist, ergibt sich ein besonderer Kostenvorteil bei der Herstellung. Die Verwendung der High-Optical-Power-LEDs sowie die Reduzierung der Anzahl der benötigten LEDs ermöglichen eine Reduzierung der benötigten Platinenfläche und somit eine Bauteilkostenreduzierung.The fact that the lighting arrangement casing which is in one piece made of plastic with the light guide, especially in two-component Injection molding process is produced, there is a special cost advantage at Production. The use of the high-optical power LEDs as well Reduction in the number of LEDs required enable a reduction in the board area required and thus a reduction in component costs.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Gleiche oder sich entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention is explained below of the embodiments shown in the figures. Same or corresponding elements in different figures are included provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 eine Draufsicht einer Beleuchtungsanordnung gemäß dem Stand der Technik und 1 a plan view of a lighting arrangement according to the prior art and

2 ein Ausführungsbeispiel als Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung. 2 an embodiment as a sectional view of a lighting arrangement according to the invention.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung in einer Querschnittsdarstellung. Die Anordnung umfaßt ein Kunststoffgehäuse 1 mit einem Lichtleiter 4, in dem Licht von Licht emittierenden Elementen, vorzugsweise High-Optical-Power-LEDs, eingespeist wird. Eine LED 3 ist auf einer Leiterplatte 6 montiert, die eine Schaltungsanordnung zur Versorgung der Leuchtdiode 3 aufweist. Der Lichtleiter 4 besteht aus einem transparenten Material, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmetacrylat. Der Lichtleiter 4 ist unterhalb eines Displays 2 angeordnet und weist eine Ein- und Auskop pelfläche auf, wobei die Auskoppelfläche ein Vielfaches der Einkoppelfläche beträgt. Die Einkoppelfläche des Lichtleiters ist parallel zur Auskoppelfläche des Lichtleiters angeordnet. Sie ist jedoch nicht direkt unterhalb des Displays 2 angeordnet, sondern befindet sich in einem seitlichen Bereich des Gehäuses 1. Der Lichtleiter 4 ist dergestalt ausgebildet, daß das in die Einkoppelfläche des Lichtleiters eingespeiste Licht auf eine schräge Außenwand 5 des Lichtleiters 4 auftrifft und in eine um 90° abgewinkelte keilförmige Ausbildung des Lichtleiters 4 umgelenkt wird und dort an der Auskoppelstelle austritt, wobei sich die keilförmige Ausbildung des Lichtleiters 4 an der der schrägen Aussenwand 5 entgegengesetzten Seite des Lichtleiters 4 verjüngt. 2 shows a lighting arrangement according to the invention in a cross-sectional view. The arrangement comprises a plastic housing 1 with an optical fiber 4 , in which light from light-emitting elements, preferably high-optical power LEDs, is fed. An LED 3 is on a circuit board 6 mounted a circuit arrangement for supplying the light emitting diode 3 having. The light guide 4 consists of a transparent material, for example polycarbonate or polymethyl methacrylate. The light guide 4 is below a display 2 arranged and has a Einkop and Auskop pelfläche, the decoupling surface a multiple the coupling area is. The coupling surface of the light guide is arranged parallel to the coupling surface of the light guide. However, it is not directly below the display 2 arranged, but is located in a lateral region of the housing 1 , The light guide 4 is designed in such a way that the light fed into the coupling surface of the light guide onto an inclined outer wall 5 of the light guide 4 strikes and in a 90 ° angled wedge-shaped design of the light guide 4 is deflected and exits at the decoupling point, the wedge-shaped design of the light guide 4 on the sloping outer wall 5 opposite side of the light guide 4 rejuvenated.

Der Umlenkwinkel kann beliebig sein, so daß je nach technischer Anforderung die Einspeisung des Lichts nicht parallel zur Beleuchtungsfläche des Displays 2 erfolgen muß. Somit kann das Licht bei einem solchen Lichtleiter 4 von dem Licht emittierenden Element so eingespeist werden, daß es an einer bestimmten Stelle des Lichtleiters wieder austritt, da das Licht mehrfach innerhalb des Lichtleiters an den Außenseiten reflektiert wird. Aufgrund der geometrischen Form des Lichtleiters kann somit festgelegt werden, an welcher Stelle ein in einem bestimmten Winkel eingespeistes Licht an der Auskoppelstelle wieder austritt.The deflection angle can be arbitrary, so that, depending on the technical requirements, the light is not fed in parallel to the illumination surface of the display 2 must be done. Thus, the light in such a light guide 4 be fed in by the light-emitting element in such a way that it emerges again at a specific point on the light guide, since the light is reflected several times within the light guide on the outer sides. On the basis of the geometric shape of the light guide, it can thus be determined at which point a light that is fed in at a certain angle emerges again at the decoupling point.

Die Lichtführung aufgrund der Form des Lichtleiters kann somit optimal erfolgen, so daß bei minimaler Einkoppelfläche ein Maximum an Licht für die Beleuchtung erzielt werden kann.The light guide due to the shape of the light guide can thus be optimal, so that with a minimal coupling area Maximum light for the Lighting can be achieved.

Aus Kostengründen ist das Kunststoffgehäuse einstückig mit dem Lichtleiter und vorzugsweise als Zwei-Komponenten Spritzguß hergestellt.For cost reasons, the plastic housing is in one piece the light guide and preferably manufactured as a two-component injection molding.

Das Display 2 wird auf der dem Betrachter zugewandten Seite durch eine Frontblende 8 begrenzt.the display 2 is on the side facing the viewer through a front panel 8th limited.

Insbesondere finden diese Beleuchtungsanordnungen Verwendung in einem Kraftfahrzeug.In particular, they find lighting arrangements Use in a motor vehicle.

11
Gehäusecasing
22
Displaydisplay
33
LEDLED
44
Lichtleiteroptical fiber
55
Außenfläche des LichtleitersOuter surface of the optical fiber
66
Leiterplattecircuit board
77
Rückwandrear wall
88th
Frontblendefront panel
99
Streuscheibediffuser

Claims (7)

Beleuchtungsanordnung für ein Display mit wenigstens einem Licht emittierenden Element (3), dadurch gekennzeichnet, daß – ein Lichtleiter (4) hinter dem Display (2) angeordnet ist, – der Lichtleiter (4) eine Ein- und Auskoppelfläche aufweist, – die Auskoppelfläche ein Vielfaches der Einkoppelfläche beträgt und – der Lichtleiter (4) das Licht zwischen Ein- und Auskoppelfläche umlenkt.Lighting arrangement for a display with at least one light-emitting element ( 3 ), characterized in that - an optical fiber ( 4 ) behind the display ( 2 ) is arranged, - the light guide ( 4 ) has a coupling-in and coupling-out area, - the coupling-out area is a multiple of the coupling-in area and - the light guide ( 4 ) redirects the light between the coupling and decoupling surfaces. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht emittierende Element (3) auf einer Leiterplatte angeordnet ist und die Leiterplatte parallel zum Display (2) angeordnet ist.Lighting arrangement according to claim 1, characterized in that the light-emitting element ( 3 ) is arranged on a circuit board and the circuit board parallel to the display ( 2 ) is arranged. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht emittierende Element (3) eine High-Optical-Power LED ist.Lighting arrangement according to claim 2, characterized in that the light-emitting element ( 3 ) is a high-optical power LED. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (4) keilförmig ausgebildet ist und eine zur Einkoppelfläche gerichtete schräge Außenseite (5) aufweist, auf die das Licht des Licht emittierenden Elementes (3) auftrifft.Lighting arrangement according to claim 1, characterized in that the light guide ( 4 ) is wedge-shaped and has an inclined outside facing the coupling surface ( 5 ) onto which the light of the light-emitting element ( 3 ) hits. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskoppelfläche des Lichtleiters (4) aufgerauht ist, zur Erzielung einer homogenen Ausleuchtung der Beleuchtungsfläche des Displays (2).Lighting arrangement according to claim 1 or 4, characterized in that the coupling-out surface of the light guide ( 4 ) is roughened to achieve homogeneous illumination of the illumination surface of the display ( 2 ). Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beleuchtungsanordnung ein Gehäuse (1) aufweist und das Gehäuse (1) einstückig aus Kunststoff mit dem Lichtleiter (4) hergestellt ist.Lighting arrangement according to claim 1, characterized in that this lighting arrangement comprises a housing ( 1 ) and the housing ( 1 ) in one piece from plastic with the light guide ( 4 ) is manufactured. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit dem Lichtleiter (4) als Zwei-Komponenten Spritzteil ausgebildet ist.Lighting arrangement according to claim 6, characterized in that the housing ( 1 ) with the light guide ( 4 ) is designed as a two-component molded part.
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