DE3529803A1 - Anzeigelampe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Anzeigelampen.

Anzeigelampen emittieren beim Betrieb sichtbares Licht, jedoch daneben meistens auch eine Komponente im nahen Infrarot-Bereich. Dies ist ein den bekannten Vorrichtungen inhärentes Merkmal. Für einige Anwendungen sollten ideale Anzeigelampen sichtbares Licht mit hoher Energie, jedoch keine Strahlung im nahen Infrarot-Spektralbereich abgeben.

Der Bedarf nach derartigen Anzeigelampen nahm zu, da die Verwendung von empfindlichen Nachtsichtgeräten anstieg, die dem Benutzer die Beobachtung von Objekten in der Dunkelheit erlauben. Derartige Geräte sind in der Lage, von diesen Objekten emittierte oder reflektierte Strahlung im nahen Infrarot-Bereich mit niedrigem Strahlungspegel zu erfassen, und ermöglichen es daher, in der Dunkelheit zu "sehen". Im allgemeinen sind Nachtsichtgeräte im Spektralbereich von 600 bis 900 Nanometer, dem Rot-/nahen Infrarot-Bereich/empfindlich.

In der Nähe von Nachtsichtgeräten und bei den meisten anderen elektronischen Vorrichtungen verwendete Anzeigelampen arbeiten mit Licht emittierenden Dioden oder Leucht-Dioden (im folgenden auch als "LED" bezeichnet). Die Ausgabe von Leucht-Dioden liegt in einem relativ schmalen Spektralbereich, dem Bereich von 40 Nanometer; sie emittieren jedoch auch Energie im naher. Infrarot-Bereich. Die im nahen Infrarot-Bereich emittierten Energiepegel reichen im allgemeinen aus, die ■ Nachtsichtgeräte zu "blenden". Das ist darauf zurückzuführen, daß die Leucht-Dioden die Nachtsichtgeräte mit erheblich höheren Energiepegeln im nahen Infrarot-Bereich überfluten können als die mit diesen Geräten beobachteten Objekte.

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Während es einerseits offensichtlich wichtig ist, die Strahlung im nahen Infrarot-Bereich von der Lampe auf ein Minimum zu reduzieren, ist es andererseits auch wichtig, die Ausgabe der Anzeigelampe im sichtbaren Energiebereich auf einem mögliehst hohen Pegel zu halten.

Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin
zu sehen, eine Anzeigelampe zu schaffen, mit der die dem
Stand der Technik anhaftenden Nachteile zumindest teilweise
überwunden werden.

Eine speziellere Aufgabe liegt darin, die oben genannten Probleme mit einer Anzeigelampe zu lösen, deren Emission im wesentlichen frei von Strahlung im nahen Infrarot-Spektralbe— reich ist, während sie gleichzeitig einen hohen Pegel sichtbaren Lichts liefert.

Zur Lösung der oben genannten Aufgeiben umfaßt eine erfindungsgemäße Anzeigelampe eine Lichtquelle, eine erste Filtereinrichtung, die vor der Lichtquelle liegt, urn von dieser ausgehende unerwünschte Strahlung im nahen Infrarot-Bereich abzuweisen, und eine zweite Filtereinrichtung, die auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite der ersten Filtereinrichtung liegt, um aus dem externen Umlicht und dem von der
ersten Filtereinrichtung reflektierten externen Umlicht Strahlung mit bestimmten unerwünschten sichtbaren Wellenlängen zu absorbieren.

Die Lichtquelle ist vorzugsweise eine Leucht-Diode. Nach

einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Filtereinrichtung ein auf einem Glassubstrat hergestelltes Dünnfilm-Interferenzfilter. Die zweite Filtereinrichtung weist
ein Neutralfilter und/oder ein zirkulär polarisierendes FiI-ter auf, das zwischen dem Betrachter und dem Interferenzfilter liegt. Das Interferenzfilter kann auf einer Fläche des
Neutralglasfilters oder des zirkulär polarisierenden Filters

hergestellt werden, wobei das Interferenzfilter auf der dem Betrachter abgewandten Glasfläche liegt, und das Glas als Linse für die Lichtquelle wirkt.

Die zweite Filtereinrichtung kann alternativ ein Absorptionsfilter aufweisen, das für eine grüne Lampe beispielsweise nur im Grünbereich des Spektrums lichtdurchlSse'ι ist

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Anzeigelampe einen Schichtaufbau aus einer Klarglaslinse, einem Neutralfilter und einem auf einem separaten Glassubstrat hergesteliten Interferenzfilter auf. Das Neutralfilter kann wahlweise auch durch ein Absorptionsfilter ersetzt werden.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Interferenzfilter auf einem Glassubstrat hergestellt und auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle angebracht.

Um die Gefahr der Emission von ungefiltertem Licht auszuschalten, sind vorzugsweise alle Flächen der Lichtquelle, von denen aus Strahlung emittiert werden könnte, die nicht durch die Filtereinrichtungen tritt, sowie die inneren Gehäuseflächen geschwärzt.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigelampe? Fig. 1a eine schematische Darstellung des Betriebs der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Anzeigelampe; und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform.

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Die in Fig. 1 dargestellte Anzeigelampe umfaßt eine LED 10, ein Gehäuse 16 und ein Neutralglasfilter 12, dessen eine Fläche mit einem Infrarot-Sperrfilter 14 beschichtet ist. Das Infrarot-Sperrfilter 14 liegt vor der Licht emittierenden Fläche der LED 10. Das Filter 14 filtert die unerwünschte Infrarot-Energie heraus? es neigt jedoch nachteilig dazu, auch die Abgabe sichtbaren Lichts zu schwächen. Um diese Schwächung auf ein Minimum zu verringern, wird als Infrarot-Filter 14 vorzugsweise ein Dünnfilm-Interferenzfilter verwendet. Das erlaubt einen sehr schnellen übergang von der Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich zur Undurchlässigkeit im Infrarot-Bereich. Obwohl das dargestellte Interferenzfilter auf einem Glassubstrat hergestellt ist, ist es auch möglich, andere Substrate, wie z.B. Saphir, zu verwenden.

Ein Kachteil des Interferenzfilter liegt darin, daß es eine hohe Reflektivität im roten oder orange/roten Spektralbereich aufweist, insbesondere wenn die Infrarot-Undurchlässigkeit im Bereich von 600 bis 650 Nanometer beginnen soll. Die alleinige Anwendung eines derartigen Filters in einer Anzeigelampe kann eine scheinbare EIN-Anzeige liefern., wenn die Lampe im hellen Sonnenlicht Anwendung finden soll. Aus diesem Grund wird das Neutralfilter 12 verwendet, um den Wert der Reflexion vom Infrarot-Sperrfilter 14 zu verringern.

Der Betrieb der Anordnung nach Fig. Fig. 1a dargestellt.

1 ist schematisch in

Mit Bezugsziffer 30 ist das von der Lichtquelle 32 (LED 10) auf das IR-Filter 14 fallende Licht bezeichnet. Ein Teil 30a dieses Lichts, der dem unerwünschten IR entspricht, wird von dem IR-Filter zurück in die grobe Richtung der Lichtquelle reflektiert. Der übrige Teil 30b, der dem gewünschten sichtbaren Licht entspricht, tritt durch das IR-Filter. Er wird ■ jedoch durch das Neutralfilter um einen bestimmten Betrag

geschwächt, bevor er als sichtbares Licht 30c austritt.

Andererseits tritt auf die Frontfläche des Neutralfilters einfallende Ümgebungsbeleuchtung 34 in das Filter 12 ein, wird durch dieses Neutralfilter geschwächt, durch das IR-Filter reflektiert, durch das Neutralfilter 12 erneut geschwächt und tritt als Komponente 34a wieder aus.

Zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Bauelementen kann ein zirkulär polarisierendes Filter Anwendung finden, das zwischen dem Betrachter und dem Infrarot-Sperrfilter liegt, um die Reflexion weiter zu verringern.

Alternativ kann ein Farb-Absorptionsfilter aus Glas oder einem Kunststoffilm das Interferenzfilter, und ein weiteres · Absorptionsfilter das Neutralfilter ersetzen. Ein Absorptionsfilter für eine grüne Lampe hat beispielsweise eine hohe Durchlässigkeit im grünen Bereich und eine niedrige Durchlässigkeit im unerwünschten rot-orangen/roten Bereich.

Fig. 2 zeigt eine Anzeigelampe mit einem Schichtaufbau aus einer separaten Klarglaslinse 18, einem Neutralfilter 20 und einem Infrarot-Sperrfilter 22, das auf einem getrennten Glassubstrat hergestellt ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann das Neutralfilter durch ein Absorptionsfilter ersetzt, oder das Infrarot-Sperrfilter auf das Glassubstrat des Neutralfilters aufgebracht werden.

Fig. 3 zeigt eine Anzeigelampe mit einem Neutralfilter 24, das einen Glas/Neutralfilter-Schichtaufbau aufweist und als die Lampenlinse dient. Ein auf ein Glassubstrat 28 aufgebrachtes Infrarot-Sperrfilter 26 ist an der Frontfläche einer LED 30 angebracht, die so geformt ist, daß sie das Filter aufnimmt.

Für alle Konfigurationen der Anzeigelampe ist es wesentlich, sicherzustellen, daß die gesamte von der Lichtquelle emittierte Energie entweder auf das Infrarot-Sperrfilter fällt, oder daß sie nicht von der Anzeigeeinrichtung emittiert werden kann. LEDs sind dafür besonders geeignet, da der Licht emittierende Oberflächenbereich relativ klein ist, wodurch es verhältnismäßig einfach ist, sicherzustellen, daß die gesamte emittierte Energie durch das Infrarot-Sperrfilter tritt. Im Falle von Interferenz-Infrarot-Sperrfiltern werden die ReflexionsCharakteristika optimiert, wenn der Lichtquellen-Einfall normal zum Filter erfolgt. Bei einer LED kann dies verhältnismäßig leicht durch eine einfache Linsenanordnung erreicht werden.

Um die Gefahr der Emission von ungefiltertem Licht auszuschließen, werden vorzugsweise alle Flächen der LED geschwärzt, von denen aus eine Emission von Strahlung erfolgen könnte, die nicht durch das lR-Sperrfilter tritt.

Weiterhin werden vorzugsweise alle Innenflächen der Anzeigeeinrichtung geschwärzt, die kein gefiltertes Licht emittieren, um die Möglichkeit einer scheinbaren EIN-Anzeige bei hellem Licht zu verringern.

Obwohl in den bevorzugten Ausführungsbeispielen als Lichtquelle LEDs verwendet wurden, können auch andere Quellen Anwendung finden, wie z.B. Glühlampen. Weiterhin können neben Linsen aus Glas auch andere Materialien Anwendung finden, wie z.B. Saphir und Quarzglas.

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Claims (9)

OXLEY DEVELOPMENTS COMPANY, LTD. DEA-27286 20. August 1985 Anzeigelampe 1o

1. Anzeigelampe mit einer Lichtquelle (10) und einem vor dieser Lichtquelle angeordneten Lichtfilter, gekennzeichnet durch eine erste FiItereinrichtung (14), die vor der Lichtquelle (10) liegt und von der Lichtquelle ausgehende unerwünschte Strahlung im nahen Inf rarotrBereich abweist, und eine zweite Filtereinrichtung (12), die auf der der Lichtquelle abgewandten Seite der ersten Filtereinrichtung (14) liegt und Strahlung mit bestimmten unerwünschten Wellenlängen im sichtbaren Bereich aus dem externen Umlicht (34) und dem von der ersten Filtereinrichtung (14) reflektierten externen Umlicht absorbiert.

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2. Anzeigelampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filtereinrichtung (14) ein auf einem Glassubstrat hergestelltes Dünnfilm-Interferenzfilter ist.

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3. Anzeigelampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Filtereinrichtung (12) ein Neutralfilter aufweist.

4. Anzeigelampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Filtereinrichtung (12) ein zirkulär polarisierendes Filter aufweist.

5. Anzeigelampe nach Anspruch 3 oder 4, soweit diese von Anspruch 2 abhängig sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das Dünnfilm-Interferenzfilter (14) auf der der Lichtquelle (30) zugewandten Glasfläche des Neutralglasfilters (24) oder des zirkulär polarisierenden Filters hergestellt ist, wobei das Glas als eine Linse für die Lichtquelle

2ο wirkt.

6. Anzeigelampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die zweite Fxltereinrichtung (12) ein Absorptxonsfilter aufweist.

7. Anzeigelampe nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Schichtaufbau aus einer Klarglaslinse (18), einem als zweite Filtereinrichtung dienenden Neutralfilter (20) oder Absorptxonsfilter und einem auf einem separaten Glassubstrat hergestelltes/ als erste Filtereinrichtung dienenden Interferenzfilter (22).

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8. Anzeigelampe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fxltereinrichtung ein Dünnfilm-Interferenzfilter (26) aufweist, das auf einem Glassubstrat (28) hergestellt und auf der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle

(30) angebracht ist«

9 - Anzeigelampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß alle inneren Oberflächen der Lampe, durch die keine Lichtemission erfolgen muß, geschwärzt sind.