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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versehen einer
Oberfläche, insbesondere einer optischen Oberfläche
mit Facetten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren,
mit dessen Hilfe die Reflexionsfläche eines Reflektors
bzw. allgemein eine lichtlenkende oder lichtleitende Oberfläche
mit Facetten versehen werden kann.
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Es
ist bekannt, die Oberfläche eines Reflektors, der zur Lenkung
oder Bündelung der Lichtabgabe einer Lichtquelle genutzt
wird, mit Facetten zu versehen. Der Einsatz derartiger Facetten
führt dazu, dass die Lichtlenkung verbessert werden kann
und sich andererseits ein angenehmes Erscheinungsbild ergibt. Derartige
Facetten werden bspw. oftmals bei Reflektoren von so genannten Downlights
eingesetzt.
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In
der Vergangenheit wurden in erster Linie die Oberflächen
von Reflektoren, die aus geometrischer Sicht verhältnismäßig
einfach gestaltet waren, mit Facetten versehen. Grund hierfür
ist, dass dieses so genannte Facettieren relativ aufwendig durchzuführen
ist. Die Problematik hierbei besteht allerdings weniger in der abschließenden
Herstellung des Reflektors sondern in der ursprünglichen
Gestaltung. Eine Möglichkeit einen topfförmigen
Reflektor mit Facetten zu versehen, ist bspw. aus der
EP 0 780 626 B1 der Anmelderin
bekannt. Es zeigt sich, dass der rechnerische Aufwand zum Beschreiben
einer facettierten Reflektoroberfläche auch bei verhältnismäßig einfachen
geometrischen Strukturen bereits sehr aufwendig ist.
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Die
zuvor geschilderten Schwierigkeiten kommen jedoch insbesondere dann
zum Tragen, wenn die Form des Reflektors komplexer wird. Insbesondere
Reflektorflächen, welche eine sogenannte Freiformfläche
darstellen, also nicht in einfacher Weise durch eine mathematische
Beziehung beschrieben werden können, können nur
mit einem großen Aufwand mit Facetten versehen werden.
In der Vergangenheit wurden hierzu nahezu ausschließlich Dreiecksfacetten
genutzt, da diese die Möglichkeit bieten, vollflächig
auf Freiformflächen angeordnet zu werden. Das Erscheinungsbild
einer mit Dreiecksfacetten versehenen optischen Oberfläche
ist allerdings eher weniger ansprechend. Ferner sind hierbei auch
die Möglichkeiten zur Beeinflussung der optischen Wirkung
des gesamten Reflektors beschränkt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
eine neuartige Möglichkeit anzugeben, Oberflächen,
insbesondere optische Oberflächen mit Facetten zu versehen.
Dabei soll insbesondere auch die Möglichkeit bestehen, Freiformflächen
zu facettieren.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem
Gedanken, die Facetten selbst als Freiformflächen zu gestalten.
Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, in verhältnismäßig
einfacher Weise auch komplexere Oberflächen mit Facetten
zu versehen. Ferner ergeben sich hierbei völlig freie Gestaltungsmöglichkeiten
für die Facetten, was zur Folge hat, dass im Falle einer
optischen Oberfläche, die Bestandteil eines lichtleitenden
oder lichtlenkenden Elements ist, die durch die Facetten erzielte
Streuwirkung der optischen Oberfläche individuell entsprechend
den Wünschen eingestellt werden kann. Letztendlich wird
in verhältnismäßig einfacher Weise die
Möglichkeit eröffnet, Oberflächen mit
Facetten zu versehen.
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Ein
Verfahren zum Facettieren einer Oberfläche besteht dabei
vorzugsweise aus mehreren Schritten, wobei zunächst die
Oberfläche definiert wird, anschließend die Eckpunkte
der einzelnen Facetten festgelegt werden und schließlich
die einzelnen Facetten mit Hilfe von Freiformflächen gestaltet werden.
Zum Gestalten der Freiformflächen werden zunächst
die Eckpunkte einer Facette mit frei wählbaren geometrischen
Kurven, insbesondere durch eine Strecke oder eine Freiformkurve
miteinander verbunden. Anschließend wird die Facettenfläche
selbst gestaltet. Dabei kann die Anzahl der Eckpunkte aller Facetten
gleich sein. Darüber hinaus besteht allerdings selbstverständlich
auch die Möglichkeit, die Anzahl der Eckpunkte zu variieren.
Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, lediglich Facetten
mit drei Eckpunkten einzusetzen.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert werden. Es zeigen:
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1 als
Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Deckeneinbauleuchte
mit einem Reflektor, dessen Reflexionsfläche mit Facetten versehen
ist;
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2 die
einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Facettieren einer Oberfläche; und
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3 bis 5 schematische
Darstellungen zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen
Vorgehensweise.
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1 zeigt
als Anwendungsbeispiel für die vorliegende Erfindung eine
Deckeneinbauleuchte
1 in Form eines so genannten Downlights,
welche einen die Grundform der Leuchte
1 definierenden,
topfförmigen und zu seiner Öffnung hin leicht
divergierenden äußeren Reflektor
2 aufweist,
der im Schnitt quadratisch ausgebildet ist. Im hinteren Bereich
des äußeren Reflektors
2 sind im Wesentlichen
parallel zur Rückwand des Reflektors
2 Lichtquellen
in Form von Kompakt-Leuchtstofflampen
3 derart angeordnet,
dass eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des äußeren
Reflektors
2 erzielt wird. Weiterhin ist eine zentrale
Lichtquelle
4 vorgesehen, deren Licht über einen
zusätzlichen inneren Reflektor
5 abgestrahlt wird.
Eine Leuchte dieser Art ist bspw. aus der
DE 299 06 717 U1 der Anmelderin
bekannt.
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Die
lichttechnischen Eigenschaften des äußeren Reflektors 2 sowie
das gesamte Erscheinungsbild der Leuchte 1 werden dadurch
verbessert, dass die Reflexionsfläche des Reflektors 2 wie
angedeutet mit Facetten 10 versehen ist. Im Gegensatz zu einer
vollkommen glatt gestalteten Reflexionsfläche gestatten
es die Facetten 10, einzelne Teilbereiche des Reflektors 2 wahrzunehmen,
was zu einem ansprechenderem Erscheinungsbild führt. Ferner
kann mit Hilfe der Facetten 10 die Lichtsteuerung gezielter beeinflusst
werden, so dass die Lichtabgabe des Downlights 1 individuell
eingestellt werden kann.
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Das
Versehen des Reflektors 2 der in 1 dargestellten
Leuchte 1 mit Facetten 10 ist noch verhältnismäßig
einfach durchzuführen, da hier der Reflektor 2 eine
nichtkomplexe Struktur aufweist. Ungleich schwieriger war es allerdings
bislang, komplexere Oberflächen mit Facetten zu versehen.
Allenfalls der Einsatz von dreieckförmigen Facetten eröffnete
bislang die Möglichkeit, auch geometrisch komplexere Strukturen,
insbesondere sog. Freiformflächen mit Facetten zu versehen.
Zur Lösung dieses Problems wird nunmehr nachfolgend ein
neuartiges Verfahren zum Facettieren einer optischen Oberfläche
beschrieben, welches auf dem Gedanken beruht, die Facetten selbst
als Freiformflächen zu gestalten.
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Der
prinzipielle Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist in 2 dargestellt, wobei das Verfahren im Wesentlichen
in drei Abschnitte unterteilt werden kann. In einem ersten Schritt
S1 wird zunächst die Gestalt der Reflektorfläche
definiert. Hierbei kann es sich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1 um
eine verhältnismäßig einfache geometrische
Form handeln. Die Erfindung ist allerdings keinesfalls auf derartig
einfache Formen beschränkt sondern zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, dass sie auch auf komplexere Formen angewandt werden
kann. Insbesondere kann die Reflektorfläche selbst auch
eine Freiformfläche darstellen.
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3 zeigt
als Beispiel eine Flächenform, welche nicht in einfacher
Weise durch eine mathematische Formel oder Beziehung beschrieben
werden kann. Stattdessen handelt es sich hierbei um eine so genannte
Freiformfläche, deren Struktur durch einzelne Punkte 11 beschrieben
wird, welche Orte der Oberfläche 15 darstellen. Üblicherweise
werden derartige Freiformflächen in einem CAD-System definiert,
welches die Möglichkeit eröffnet, Flächen
in nahezu beliebiger Form zu beschreiben.
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Der
zweite Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht nunmehr darin, dass die im ersten Schritt S1 definierte
Fläche 15 unterteilt wird. Genau genommen wird
hierbei – wie in 4 schematisch dargestellt – die
Oberfläche 15 mit einem Netz 12 überspannt,
wobei hierdurch die Eckpunkte 13 der späteren
Facetten festgelegt werden. Bei dem in 4 dargestellten
Beispiel wurden ausschließlich Facetten mit vier Eckpunkten
verwendet, grundsätzlich besteht allerdings die Möglichkeit,
die Anzahl der Eckpunkte der einzelnen Facetten beliebig zu wählen.
Dabei kann die Anzahl der Eckpunkte auch auf der Oberfläche
selbst variieren, dass heißt, bei dem dargestellten Beispiel
könnten z. B. viereckige Facetten mit fünfeckigen
Facetten kombiniert werden, um letztendlich die gesamte Oberfläche 15 zu überziehen.
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In
dem abschließenden Schritt S3 werden schließlich
die einzelnen Facetten 14 ausmodeliert, wobei hierfür
wiederum Freiformflächen eingesetzt werden. Das Ausmodelieren
der einzelnen Facetten 14 erfolgt dadurch, dass zunächst
jeweils für die Seitenlinien 16 gewünschte
Krümmungen eingestellt werden bzw. allgemein die Eckpunkte
einer Facette 14 mit einer frei wählbaren geometrischen
Kurve, insbesondere durch eine Strecke oder eine Freiformkurve miteinander
verbunden werden. Auch für die Oberfläche 17 der
Facette 14 selbst wird abschließend eine gewünschte
Form bzw. Krümmung gewählt. Wiederum erfolgt das
Erstellen der einzelnen Facetten 14 vorzugsweise durch
Unterstützung eines CAD-Systems. Auf diesen wird nunmehr
für jede einzelne Facette 14 eine gewünschte
Freiformfläche eingestellt, so dass abschließend
die gesamte Reflektoroberfläche 15 mit Facetten 14 versehen
ist.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, dass beliebige optische Flächen in verhältnismäßig
einfacher Weise mit Facetten versehen werden können. Dadurch,
dass für die Facetten selbst Freiformflächen verwendet
werden, besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit,
die Streuwirkung der insgesamt resultierenden Oberfläche
beliebig einzustellen. Dies ist deshalb möglich, da die Steuerwirkung
insbesondere auch von der Krümmung der einzelnen Facetten
abhängig ist. Das Verfahren bietet hierbei maximale Freiheiten,
so dass schließlich nicht nur eine optisch ansprechende Oberfläche
erzielt wird sondern auch hervorragende lichttechnische Eigenschaften
erhalten werden.
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Ferner
ist das erfindungsgemäße Verfahren auch nicht
auf lichtlenkende Elemente wie Reflexionsflächen beschränkt
sondern kann grundsätzlich bei optischen Oberflächen,
beispielsweise auch bei lichtleitenden Elementen, insbesondere bei
Glasprismen, zum Einsatz kommen. Bei derartigen optischen Oberflächen
kommen die positiven Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Verfahrens besonders zum Tragen. Allerdings können grundsätzlich
Oberflächen beliebiger Art mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren gestaltet werden, um diesen ein ansprechendes Erscheinungsbild
zu verleihen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0780626
B1 [0003]
- - DE 29906717 U1 [0013]