DE102008009587A1

DE102008009587A1 - Dekorationsleuchte

Info

Publication number: DE102008009587A1
Application number: DE102008009587A
Authority: DE
Inventors: Frank Depiereux
Original assignee: Depiereux Frank Dr Ing
Current assignee: FIONEC GMBH, DE
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-16
Also published as: DE102008009587B4

Abstract

Es wird eine Dekorationsleuchte vorgestellt, die ein Gehäuse (3) und ein das Gehäuse (3) zumindest zum Teil ausfüllendes Medium aufweist, wobei das Medium Licht streuende Partikel enthält. Dabei sind die Art und die Konzentration der Licht streuenden Partikel derart gewählt, dass mit Blickrichtung quer zur Strahlrichtung eines das Medium durchlaufenden Laserstrahls (2) ein seitlich begrenzter Strahlverlauf sichtbar ist. Die optisch ansprechende Wirkung des Strahlverlaufs kann durch zahlreiche Varianten der Dekorationsleuchte verändert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dekorationsleuchte, umfassend ein Gehäuse, ein das Gehäuse zumindest zum Teil ausfüllendes Medium, wobei das Medium Licht streuende Partikel enthält, und mindestens eine, zur Emission eines gerichteten Lichtstrahls hergerichtete Lichtquelle, die so angeordnet ist, dass im Betrieb der Dekorationsleuchte der mindestens eine Lichtstrahl das Medium durchläuft.
Eine Dekorationsleuchte der vorgenannten Art ist aus der DE 203 17 705 U1 bekannt. Darin ist offenbart, die Leuchte, die aus einem Rohr oder einem Massivstab aus Glas, Kunstglas, Porzellan oder sonstigen durchscheinenden Materialien besteht, mit LEDs (Licht emittierende Dioden) zu betrieben. Die LEDs sind so angeordnet, dass sie über eine oder beide Stirnflächen das Rohr oder den Stab durchleuchten, wofür an den betroffenen Stirnflächen besondere Ausnehmungen zur Aufnahme der LEDs vorgesehen sind. Es soll dabei eine möglichst vollständige Längsausleuchtung des Rohrs oder Stabs erzielt werden. Hierfür kann vorgesehen sein, die Stab- oder Rohroberfläche zu bearbeiten, z. B. durch eine Aufrauung der Oberfläche, damit eine neonähnliche Lichtanmutung entsteht. Die Oberflächen können aber auch ganz oder teilweise mit Mustern versehen werden. Leuchtfarben verstärken die Lichtidentität durch Fluoreszenz. Es ist des Weiteren offenbart, das gleiche Ergebnis ohne Bearbeitung und daher mit glatter Oberfläche des Stabes oder des Rohres zu erzielen, indem Kunstgläser mit eingelagerten Partikeln das stirnseitig eingeleitete Licht auf die Oberfläche umlenken. Die bekannte Dekorationsleuchte stellt somit im Wesentlichen auf eine besondere Ausleuchtung der Stab- oder Rohroberfläche oder auf eine Ausleuchtung des gesamten Volumens ab mit neonähnlicher Lichtanmutung ab.
Aus der DE 20 2004 016 343 U1 ist eine dekorative Beleuchtungsvorrichtung bekannt, bei der sich in einem transparenten Gehäuse ein Fluid befindet, das durch einen im Gehäuse befindlichen Propeller angetrieben werden kann. Unter bestimmten Bedingungen erzeugt der Propeller Blasen im Fluid. Das Fluid wird durch an einer Stirnseite des Gehäuses angeordnete Lichtquellen beleuchtet, wobei das Licht an den Blasen in besonderer Weise reflektiert wird. Aufgrund der schnellen Bewegung der Blasen soll der Eindruck eines Schneegestöbers erreicht werden. Der Effekt kann mit im Fluid vorhandenen Schwimm- und/oder Reflektorkörpern verstärkt werden.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dekorationsleuchte mit einem neuartigen optischen Eindruck zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dekorationsleuchte der eingangs genannten Art, bei der die Art und Konzentration der Licht streuenden Partikel derart gewählt ist, dass mit Blickrichtung quer zur Strahlrichtung im Medium ein seitlich begrenzter Strahlverlauf des mindestens einen Lichtstrahls sichtbar ist.
Auf diese Weise kann der Betrachter den Verlauf des in seiner seitlichen Ausdehnung scharf oder diffus begrenzten Lichtstrahls innerhalb des Mediums betrachten, was je nach Ausgestaltung für den Betrachter einen faszinierenden Eindruck ergeben kann.
Das Medium kann aus einem festen oder hochviskosen transparenten Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff oder einem Harz, z. B. einem Gießharz bestehen. Das Medium kann aus einem Matrixmaterial bestehen, das zusätzliche Licht streuende Partikel aus einem anderen Material in einer feinen Verteilung und mit geringer Partikelgröße enthält. In Acryl- oder Epoxidharzen sind z. B. Streukörper aus Titaniumdioxid geeignet. Die ideale Partikelgröße hängt dabei von der verwendeten Lichtwellenlänge ab. Im Falle des Titaniumdioxids und einer Hauptwellenlänge Λ_H des eingesetzten Laserlichtes beträgt eine ideale Partikelgröße zwischen 0,4 × Λ_H und 0.5 × Λ_H. Alternativ kann das Medium aber auch aus einem homogenen Material bestehen, das selbst bereits Licht streuend ist, so dass die Licht streuenden Partikel also Bestandteil dieses Materials sind. Dem Streumedium kann auch eine geringe Menge Farbstoff zugesetzt werden, womit eine Einfärbung eines ansonsten transparenten Mediums erzeugt wird. Farbvariationen und Farbmischungen können den optischen Eindruck bereichern. Auch bei ausgeschalteter Dekorationsleuchte kann dies zum positiven Erscheinungsbild beitragen.
Die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte kann auch so ausgebildet sein, dass die mindestens eine Lichtquelle eine Laserlichtquelle ist. Laserlicht ist intensiv genug, um auch Lichtstrahlen mit geringem Querschnitt trotz gegebener Streuung über größere Strecken sichtbar zu gestalten. Alternativ können auch Leuchtdioden eingesetzt werden.
Es kann vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte so auszubilden, dass die räumliche Verteilung der Licht streuenden Partikel zeitlich konstant ist. Hier bieten sich feste oder hochviskose transparente oder teiltransparente Materialien, z. B. ein Glas oder ein Kunststoff, für das Medium an.
Des Weiteren kann vorgesehen werden, dass in der erfindungsgemäßen Dekorationsleuchte der zeitlich konstante Brechungsindex des Mediums räumlich variiert. Bei geeigneter Variation wird erreicht, dass der Lichtstrahl von einem geraden Verlauf abweicht und z. B. an scharfen Brechungsindexübergängen Knicke im Strahlverlauf erzeugt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte so auszubilden, dass die Variation des Brechungsindex in einer bestimmten Raumrichtung im Wesentlichen kontinuierlich steigt oder sinkt. Hierdurch werden Kurven innerhalb des Strahlverlaufs erreicht. Die Variation des Brechungsindexes kann in allen drei Raumrichtungen vorgesehen werden, so dass auch komplexe Strahlverläufe, z. B. in einer Schraubenform erreicht werden können.
Die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte kann auch so ausgebildet sein, dass mindestens ein zweites, zumindest zum Teil mit einem Medium gefülltes Gehäuse vorgesehen ist, das im Betrieb ebenfalls von dem mindestens einen Lichtstrahl oder mindestens einem weiteren separaten Lichtstrahl durchlaufen wird. Beide Gehäuse können unterschiedlich gestaltet aber auch mit unterschiedlichen Medien gefüllt sein. Dabei können benachbarte Gehäuse mit Abstand zueinander oder unmittelbar aneinander grenzend angeordnet sein. Insbesondere im letzteren Fall lassen sich bei schrägem Einfall des Lichtstrahls auf die Grenzfläche bei Unterschiedlen in den beteiligten Brechungsindizes Sprünge oder Knicke im Verlauf des Lichtstrahls erzeugen.
Die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte kann aber auch so ausgebildet sein, dass das Medium ein Fluid ist, beispielsweise destilliertes Wasser mit einer alkalischen, niedrigviskosen wässrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von ca. 20%.
Das Fluid kann auch selbst für das eingesetzte Licht streuend sein und/oder aus unterschiedlichen und nicht mischbaren Flüssigkeiten bestehen, so dass innerhalb des Gehäuses Grenzflächen entstehen, an denen der Lichtstrahl vollständig oder teilweise gebrochen oder reflektiert wird, wodurch zusätzliche optische Effekte erzeugt werden können. Das Fluid kann auch ein Gas, z. B. Luft, sein.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Licht streuenden Partikel zumindest zeitweise im Fluid schwebend (z. B. Staub oder Rauch in Luft) oder schwimmend sind.
Je nach Viskosität des Mediums und der Eigenschaften der Licht streuenden Partikel können sich die Partikel mehr oder weniger langsam relativ zu dem sie umgebenden Medium, z. B. aufgrund der Schwerkraft im Zusammenspiel mit einem Auftrieb, bewegen. Dabei sollte ein Absetzen der Licht streuenden Partikel, z. B. am Boden des Gehäuses, möglichst vermieden werden. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung einer chemisch und/oder durch Feststoffzugabe stabilisierten Dispersion erreicht werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte so auszubilden, dass Mittel zur Erzeugung einer Strömung im Fluid vorgesehen sind.
Hierzu kann z. B. ein Propeller innerhalb des Mediums eingesetzt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Strömung durch Einkopplung von Wärmeenergie in das Fluid zu erzeugen. Mittels der Wärmeeinkopplung kann eine Thermoströmung aufgebaut werden, die ein Absetzen der Licht streuenden Partikel verhindert. Die Strömung kann aber auch in gewünschter Weise zu einer zeitlichen Veränderung des Verlaufs des Lichtstrahls führen, z. B. indem mittels der Wärmeeinkopplung innerhalb des Mediums Bereiche unterschiedlicher Dichte und damit unterschiedlicher Brechungsindizes hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte kann auch so ausgebildet sein, dass Mittel zur Bewegung des Gehäuses oder im Falle mehrerer Gehäuse mindestens eines der Gehäuse vorgesehen sind. Die Gehäusebewegung kann ebenfalls zur Strömungserzeugung dienen, kann aber auch unabhängig von der Strömung auch bei festen Medien zu interessanten optischen Effekten führen.
Es kann vorteilhaft sein, die Dekorationsleuchte so auszubilden, das Mittel zur Veränderung des Strahlenverlaufs vorgesehen sind. Neben den bereits dargestellten Möglichkeiten zur Veränderung des Lichtstrahls können auch weitere Elemente, wie z. B. Spiegel, optische Linsen oder Blenden aller Art, wie z. B. Spalten, vorgesehen werden. Dabei können diese Mittel auch beweglich sein, wobei die Bewegung gezielt steuerbar oder aber zufällig erzeugt, z. B. durch Luftbewegung, sein kann.
Die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte kann auch so ausgebildet sein, dass der Lichtstrahl aufgefächert ist.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dekorationsleuchte so ausgebildet sein, dass das Gehäuse und das Medium aus gleichem Material gefertigt sind. Gerade in diesem Fall bietet es sich an, das Gehäuse und das darin befindliche Medium einstückig auszubilden.
Im Folgenden sind einige Ausbildungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dekorationsleuchte anhand der 1 bis 12 schematisch dargestellt. Jede der Figuren betrifft eine andere der gezeigten beispielhaften 12 Varianten.
1 zeigt eine Laserlichtquelle 1, deren Laserstrahl 2 ein Gehäuse 3 durchläuft, das mit einem transparenten Medium gefüllt ist. Eine Abschlusswand 4 ist nicht transparent, um den unkontrollierten Austritt des Laserstrahls 2 aus dem Gehäuse zu verhindern. Alle anderen Wände des Gehäuses 3 sind transparent und erlauben somit den Blick auf den Laserstrahl 2. Alternativ kann die Abschlusswand 4 ebenfalls transparent ausgebildet sein, z. B. dann, wenn der Laserstrahl 2 nach dem Austritt aus der Dekorationsleuchte 3 auf eine hier nicht dargestellte Wand oder Decke, z. B. die eines Zimmers, trifft und dort der auftreffende Laserstrahl 2 einen Lichtpunkt erzeugt, womit interessante optische Effekte erreicht werden können. Dies gilt in entsprechender Weise auch für alle weiteren hier dargestellten Varianten der Dekorationsleuchte, insbesondere für die mit bewegtem Laserstrahl 2.
Das im Gehäuse befindliche Medium hat die Eigenschaft, dass es den Laserstrahl 2 streut. Die Streuwirkung ist dabei so begrenzt, dass der Laserstrahl 2 mit einer seitlichen Begrenzung deutlich sichtbar bleibt. Beim Eintritt in das Medium ist der Laserstrahl 2 seitlich zunächst schart begrenzt. Aufgrund der Streuung wird die seitliche Begrenzung mit der Zeit diffuser. Die Dimensionen des Gehäuses, die Streueigenschaft des Mediums, sowie die Wellenlänge und die Intensität des eingesetzten Laserstrahls 2 sind so gewählt, dass zumindest im überwiegenden Teil des Gehäuses der Laserstrahl 2 als solcher erkennbar bleibt. Als Laserlichtquelle 1 kann z. B. eine Laserdiode mit einer Wellenlänge von 635 nm eingesetzt werden. Das Gehäuse 3 selbst kann vollmassiv sein und das Medium bilden und besteht z. B. aus einem Epoxydharz mit Titandioxyd als darin verteilte Streupartikel.
In den folgenden weiteren Beispielen einer Dekorationsleuchte werden für einander entsprechende Vorrichtungsbestandteile die gleichen Bezugsziffern, gegebenenfalls erweitert durch einen Buchstaben verwendet.
2 zeigt eine Dekorationsleuchte mit zwei voneinander getrennten Gehäusen 3a und 3b, wobei lediglich das im Verlauf des Laserstrahls 2 gesehen hintere Gehäuse 3b eine nicht transparente Abschlusswand 4 aufweist. Die beiden Gehäuse 3a und 3b können einander völlig entsprechen oder sich hinsichtlich des Materials des Streumediums und/oder der Art und Größe oder Dichte der Streupartikel voneinander unterscheiden.
3 zeigt eine Variante mit drei unmittelbar aneinander grenzenden Gehäusen 3a, 3b und 3c. Es kann sich allerdings dabei auch um ein Gesamtgehäuse handeln, innerhalb dessen drei Zonen bestehen, die sich in der Art des Streumediums und/oder der Art der Streupartikel und/oder der Dichte oder Dichteverteilung der Streumedien voneinander unterscheiden. In 3 ist der Einfall des Lichtstrahls 2 senkrecht zu einer Eintrittswand 5 sowie senkrecht zu den Trennflächen 6a und 6b dargestellt. Würde der Laserstrahl 2 in einem anderen Winkel als 90° zur Eintrittswand 5 und/oder zu den Trennflächen 6 verlaufen, könnte es aufgrund ggf. unterschiedlicher Brechungsindizes bei den Übergängen von der umgebenden Luft zum Gehäuse 3a und zwischen den jeweiligen Zonen zu Knicken im Strahlverlauf 2 führen. Dies kann zu einem optisch interessanten und ansprechenden Verlauf des Laserstrahls 2 führen.
In 4 ist ein Verlauf des Laserstrahls (2) mit einem von der Senkrechten abweichenden Winkel zur Eintrittswand 5 dargestellt. An einer unteren Wand 7 des Gehäuses 3 setzt aufgrund des gegebenen Verhältnisses der Brechungsindizes oder wegen einer speziellen Beschichtung der unteren Wand 7 eine Totalreflexion des Laserstrahls 2 ein. Die Strahlrichtung des Laserstrahls 2 könnte mit der Zeit variieren, so dass der Laserstrahl 2 nacheinander an verschiedenen Wänden des Gehäuses 3 reflektiert wird.
5 zeigt ein Beispiel der Dekorationsleuchte bei der innerhalb des Gehäuses 3 ein den Laserstrahl 2 reflektierendes Element 8 angeordnet ist.
6 zeigt eine Variante der Dekorationsleuchte, bei der ein verfahrbares Spiegelelement 9 vorgesehen ist, das dafür sorgt, dass der Laserstrahl 2 mit der Zeit variierende Eintrittspunkte an der Eintrittswand 5 aufweist.
7 zeigt eine zu 6 ähnliche Variante der Dekorationsleuchte. Hier wird jedoch anstelle eines verfahrbaren Spiegelelements ein rotierbares Spiegelelement 10 eingesetzt, dessen Rotationsachse im vorliegenden Beispiel senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Hierdurch vollzieht der reflektierte Laserstrahl 2 im Gehäuse 3 eine Schwenkbewegung. Die Bewegung des Spiegels 10 kann von einem hier nicht dargestellten Motor verursacht sein. Es ist aber auch möglich, das Spiegelelement 10 derart aufzuhängen, dass auch Luftbewegungen zu einer Bewegung des Spiegelelements 10 führen, wodurch der optische Eindruck der Dekorationsleuchte unmittelbar von den Umgebungsbedingungen beeinflusst wird.
8 zeigt eine weitere Variante der Dekorationsleuchte, bei der ein Spiegelelement 11 eingesetzt wird, das sich um eine zur Zeichnungsebene parallele Rotationsachse dreht. Die Neigung des Spiegelelements 11 ist so eingestellt, dass der Laserstrahl 2 nicht senkrecht durch die Eintrittswand 5 des Gehäuses 3 fällt. Hierdurch vollzieht der Laserstrahl 2 bei Rotation des Spiegelelements 11 eine komplexe Schwenkbewegung.
9 zeigt eine Variante der Dekorationsleuchte mit zwei Spiegelelementen 12 und 13. Dabei kann eines der beiden Spiegelelemente 12, 13 eine hier nicht dargestellte weitere Rotationsachse innerhalb der Zeichnungsebene aufweisen, so dass der Laserstrahl 2 ähnlich wie bei einem Scanner in zwei voneinander unabhängigen Raumrichtungen variiert werden kann.
10 zeigt eine Variante, in der der Laserstrahl mit einem gegenüber den vorherigen Beispielen vergrößerten Strahlfleck auf eine Fokussierlinse 14 geführt ist. Der Brennpunkt der Fokussierlinse befindet sich innerhalb des Gehäuses 3, so dass innerhalb des Gehäuses der Strahlverlauf die optische interessante Form eines Doppelkegels aufweist.
In der Variante einer Dekorationsleuchte gemäß 11 wird ebenfalls der Laserstrahl 2 nicht als scharfer punktförmiger Strahl sondern in einer bestimmten Raumrichtung aufgefächert auf das Gehäuse 3 gegeben. Hierfür wird ein nicht besondert dargestelltes Laserlinienmodul mit einer fest im Modul eingebauten Zylinderlinse verwendet.
12 schließlich zeigt eine Variante der Dekorationsleuchte mit zwei Laserlichtquellen 1a und 1b, die zueinander senkrecht durch zwei verschiedene Eintrittswände 5a und 5b in das Gehäuse 3 eintreten. Dementsprechend sind auch zwei Abschlusswände 4a und 4b vorgesehen.

1: Laserlichtquelle
2: Laserstrahl
3: Gehäuse
4: Abschlusswand
5: Eintrittswand
6: Trennfläche
7: untere Wand
8: reflektierendes Element
9: verfahrbares Spiegelelement
10 bis 13: rotierbares Spiegelelement
14: Fokussierlinse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20317705 U1 [0002]
- DE 202004016343 U1 [0003]

Claims

Dekorationsleuchte, umfassend a) ein Gehäuse (3), b) ein das Gehäuse (3) zumindest zum Teil ausfüllendes Medium, wobei das Medium Licht streuende Partikel enthält, und c) mindestens eine, zur Emission eines gerichteten Lichtstrahls (2) hergerichtete Lichtquelle (1), die so angeordnet ist, dass im Betrieb der Dekorationsleuchte der mindestens eine Lichtstrahl (2) das Medium durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Art und Konzentration der Licht streuenden Partikel derart gewählt ist, dass mit Blickrichtung quer zur Strahlrichtung im Medium ein seitlich begrenzter Strahlverlauf des mindestens einen Lichtstrahls (2) sichtbar ist.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (1) eine Laserlichtquelle ist.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (1) mindestens eine LED umfasst.
Dekorationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Verteilung der Licht streuenden Partikel zeitlich konstant ist.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitlich konstante Brechungsindex des Mediums räumlich variiert.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des Brechungsindex in einer bestimmten Raumrichtung im Wesentlichen kontinuierlich steigt oder sinkt.
Dekorationsleichte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites, zumindest zum Teil mit einem Medium gefülltes Gehäuse (3) vorgesehen ist, das im Betrieb ebenfalls von dem mindestens einen Lichtstrahl (2) oder mindestens einem weiteren separaten Lichtstrahl (2) durchlaufen wird.
Dekorationsleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium ein Fluid ist.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht streuenden Partikel zumindest zeitweise im Fluid schwebend oder schwimmend sind.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung einer Strömung im Fluid vorgesehen sind.
Dekorationsleuchte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung einer Strömung Mittel zur mittelbaren oder unmittelbaren Einkopplung von Wärmeenergie in das Fluid umfassen.
Dekorationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bewegung des Gehäuses oder im Falle mehrerer Gehäuse mindestens eines der Gehäuse vorgesehen sind.
Dekorationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (8–14) zur Veränderung des Strahlenverlaufs vorgesehen sind.
Dekorationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (2) aufgefächert ist.
Dekorationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) und das Medium aus gleichem Material gefertigt sind.
Dekorationsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) und das darin befindliche Medium einstückig sind.