DE102010014099A1

DE102010014099A1 - Leuchte mit Abdeckscheibe

Info

Publication number: DE102010014099A1
Application number: DE102010014099A
Authority: DE
Inventors: Katrin Schroll
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-10-13
Also published as: CN102947641B; EP2556290B1; CA2794549A1; WO2011124372A1; EP2556290A1; EP2556290B8; BR112012025348A2; JP2013524451A; CN102947641A; US20130114257A1; RU2012147234A; MX2012011587A; US9759401B2; JP5788966B2

Abstract

Leuchte, welche zumindest eine in einem Gehäuse mit zumindest einer Lichtaustrittsöffnung angeordnete Lichtquelle und zumindest einen Reflektor umfasst, der so geformt ist, dass das von der Lichtquelle kommende Licht in zumindest zwei Lichtbündel aufgeteilt wird, wobei die Lichtaustrittsöffnung zumindest teilweise mit einer Abdeckscheibe abgedeckt ist, die zwei Flächenabschnitte aufweist, auf welche die jeweils entsprechenden Lichtbündel auftreffen, wobei die Flächenabschnitte so geformt sind, dass der überwiegende Teil der jeweils auf einen Flächenabschnitt gerichteten Lichtbündel auf dem Flächenabschnitt unter einem Einfallswinkel auftrifft, der kleiner ist als 60°, um die Reflexionen an der Abdeckscheibe zu verringern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer Abdeckscheibe und insbesondere eine Außenleuchte, wie beispielsweise eine Straßen- oder Platzleuchte mit einer Abdeckscheibe.
Es ist bekannt, Leuchten mit einer Abdeckscheibe zum Schutz gegen Verschmutzungen oder Beschädigungen des Reflektors und der Lichtquelle zu versehen. Derartige Abdeckscheiben sind plan oder wannenförmig ausgebildet. Da von den Abdeckscheiben Streulicht ausgeht, ist es vorteilhaft, eine plane Abdeckscheibe in den Fällen zu verwenden, in welchen ein in den rückwärtigen Bereich der Leuchte ausgesandter Lichtanteil so gut wie möglich vermieden werden soll, um beispielsweise eine Beleuchtung von Fassaden zu vermeiden. Darüber hinaus bestehen in bestimmten Ländern Vorschriften und Normen, die eine Abstrahlung von Licht in den Himmel verbieten, die nur mit planen Abdeckscheiben erfüllt werden können. Wannenförmige Abdeckungen sind dann von Nachteil, da Streulicht von den von der Lichtaustrittöffnung der Leuchte vorstehenden Teilen der wannenförmigen Abdeckung in den rückwärtigen Bereich der Leuchte gestreut wird.
Andererseits haben plane Abdeckscheiben den Nachteil, dass unter einem flachen Winkel von der Lichtquelle auf die Lichtaustrittsebene der Leuchte treffende Strahlen von der Abdeckscheibe verstärkt in den Reflektor und in die Leuchte zurück reflektiert werden und nicht austreten können.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte mit einer Abdeckscheibe bereitzustellen, bei der Reflexionen von Licht der Lichtquelle der Leuchte an der Abdeckscheibe verringert sind und mit welchen eine Emission von 0% in den rückwärtigen Bereich der Leuchte oder den Himmel leichter erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchte mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Leuchte sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Leuchte umfasst zumindest eine in einem Gehäuse mit zumindest einer Lichtaustrittsöffnung angeordnete Lichtquelle und zumindest einen Reflektor, der so geformt ist, dass das von der Lichtquelle kommende Licht in zumindest zwei Lichtbündel aufgeteilt wird, wobei die Lichtaustrittsöffnung zumindest teilweise mit einer Abdeckscheibe abgedeckt ist, die zwei Flächenabschnitte aufweist, auf welchen die jeweils entsprechenden Lichtbündel auftreffen, wobei die Flächenabschnitte so geformt sind, dass der überwiegende Teil der jeweils auf einen Flächenabschnitt gerichteten Lichtbündel auf dem Flächenabschnitt unter einem Einfallswinkel auftrifft, der kleiner als 60° ist, um die Reflexionen an der Abdeckscheibe zu verringern.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchte sind die Reflexionen an der Abdeckscheibe verringert, da die Abdeckscheibe so geformt ist, dass ein möglichst großer Anteil des Lichts unter einem Einfallswinkel auf die Abdeckscheibe trifft, der mit einem geringen Reflexionsgrad verbunden ist und bei dem die Transmission von Licht durch die Abdeckscheibe möglichst hoch oder maximiert ist. Idealerweise ist die Abdeckscheibe so geformt, dass ihr Oberflächenverlauf genau der Winkelverteilung des von der Primäroptik der Leuchte kommenden Lichts folgt, so dass alle Strahlen des Lichts unter einem Winkel von 90° bzw. einem Einfallswinkel von 0° auf die Abdeckscheibe auftreffen. Als Einfallswinkel wird hierbei der Winkel zwischen der Flächennormalen auf der Oberfläche der Abdeckscheibe und der Richtung des einfallenden Lichts bezeichnet.
Darüber hinaus kann die Abdeckscheibe so ausgebildet sein, dass sie lediglich eine geringe Höhe über der Primäroptik der Leuchte aufweist, so dass möglichst wenig Licht in den rückwärtigen Bereich hinter dem Reflektor oder in den Himmel abgestrahlt wird. Die in den rückwärtigen Bereich der Leuchte hinter dem Reflektor abgestrahlte Licht kann zusätzlich durch einen Rand am Gehäuse der Leuchte verringert werden, der auch durch einen Gehäuseüberstand gebildet sein kann. Eine Emission von 0% in den rückwärtigen Bereich der Leuchte kann ferner erreicht werden, indem die Abdeckscheibe an keiner Stelle über den Rand des Gehäuses der Leuchte oder aus der durch den Rand des Gehäuses gebildeten Lichtaustrittsöffnung hervorsteht.
Die erfindungsgemäße Abdeckscheibe eignet sich besonders für Punktlichtquellen, wie beispielsweise LEDs, LED-Arrays oder OLEDs, und Reflektoren, die eine Mehrzahl von im Wesentlichen unabhängigen Lichtbündeln erzeugen und somit unterschiedliche Winkelbereiche bedienen. Jedoch können auch herkömmliche Lichtquellen, wie beispielsweise Hochdrucklampen verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Teil des auf dem Flächenabschnitt unter dem betreffenden Einfallswinkel auftreffenden Lichtbündels mehr als 75%, mehr als 90% oder mehr als 95% des auf den Flächenabschnitt gerichteten Lichtsttroms.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Flächenabschnitt so geformt, dass das darauf einfallende Lichtbündel mit einem Einfallswinkel von zumindest 45° oder weniger, zumindest 30° oder weniger, zumindest 20° oder weniger oder 10° oder weniger auftrifft. Als Einfallswinkel wird der Winkel zwischen der Flächennormalen auf dem Flächenabschnitt und der Richtung der einfallenden Licht bezeichnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Flächenabschnitt konvex oder konkav, gewölbt oder gekrümmt oder weist die Form einer Welle mit einem sich linear oder gebogen ersteckendem Scheitel auf. Als Wellenform wird insbesondere eine Form betrachtet, die sich im Querschnitt zwischen zwei Minima über ein Maximum oder zwischen zwei Maxima über ein dazwischen liegendes Minimum erstreckt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Flächenabschnitt im Querschnitt die Form einer Kurve mit einem Extremum auf, wobei die Kurve bezüglich des Extremums symmetrisch oder asymmetrisch ist. Ist die Kurve asymmetrisch, bedeutet dies, dass die Kurve auf der einen Seite des Extremums eine größere Steigung aufweist als auf der anderen Seite. Dadurch kann insbesondere unsymmetrischen Winkelverteilungen des Lichts in einem Lichtbündel Rechnung getragen werden. Das Extremum kann ein Maximum oder ein Minimum sein. Entsprechend hat der Flächenabschnitt eine konvexe oder konkave Form. In einer Aufsicht kann der Flächenabschnitt eine symmetrische, runde, elliptische, eckige, insbesondere rechteckige, quadratische, polygonale oder asymmetrische Form aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leuchte einen oder mehrere Reflektoren, die mehr als zwei Lichtbündel erzeugen, wobei die Abdeckscheibe eine der Zahl der Lichtbündel entsprechende Zahl von zugeordneten Flächenabschnitten aufweist. Die Flächenabschnitte können dieselbe Form aufweisen und können zusammen die gesamte Oberfläche der Abdeckscheibe bilden. Andererseits ist es auch denkbar zusätzlich zu den Flächenabschnitten ergänzende Flächenabschnitte vorzusehen, mit welchen die Flächenabschnitte zur gesamten Abdeckscheibe ergänzt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leuchte mehrere in einer Reihe angeordnete Reflektoren mit diesen jeweils zugeordneten Lichtquellen, wobei sich die von den Reflektoren kommenden Lichtbündel benachbarter Reflektoren überlagern. Abhängig von der Orientierung und der Form der Reflektoren können dabei verschiedene gewünschte Lichtstärkeverteilungskurven der Leuchte erzielt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Reflektor die Form einer gebogenen Röhre mit zwei Lichtaustrittsöffnungen an den Enden auf, wobei die Lichtquelle in der Mitte der Röhre angeordnet ist. Weitere Einzelheiten bezüglich eines Reflektors gemäß dieser Ausführungsform sind in der deutschen Patentanmeldung 10 2010 007 774.7 offenbart. Der Umfang dieser Offenbarung bezüglich des Reflektors wird in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung mit einbezogen. Der Reflektor weist insbesondere an den Enden der gebogenen Röhre trichterförmige Öffnungen auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lichtquelle eine oder mehrere LEDs, LED-Arrays oder OLEDs.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abdeckscheibe rechteckig oder rund ausgebildet und umfasst eine gewellte Form mit zwei oder mehr Wellenmaxima, die sich linear oder ringförmig, insbesondere rotationssymmetrisch erstrecken. Eine derartige Abdeckscheibe eignet sich insbesondere für eine Leuchte mit einem rechteckigen bzw. runden Gehäuse und entsprechenden linear oder ringförmig, insbesondere rotationssymmetrisch angeordneten Reflektoren zur Abdeckung einer entsprechenden Lichtaustrittsöffnung, wobei durch die in der Leuchte nebeneinander angeordneten Reflektoren der gewellten Form der Abdeckscheibe entsprechende Lichtbündel erzeugt werden. Die Lichtbündel können sich bei einer entsprechenden ringförmigen Anordnung der Reflektoren auch zu einem ringförmigen Lichtbündel überlagern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abdeckscheibe mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen oder antireflektierend behandelt. Dadurch kann der Reflexionsgrad der Licht an der Abdeckscheibe zusätzlich verringert werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung, in der
1 eine Leuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit einer Abdeckplatte im Querschnitt;
2 die Leuchte gemäß der in der 1 gezeigten Ausführungsform in einer Ansicht perspektivisch von unten zeigt; und
3 zwei Graphiken zeigt, die den Reflexionsgrad und die Transmission in Abhängigkeit vom Einfallswinkel auf eine transparente Fläche für senkrecht (3a) und parallel (3b) polarisiertes Licht zeigen.
Die erfindungsgemäße Leuchte wird anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1–3 beschrieben. Die Leuchte 1 gemäß der gezeigten Ausführungsform umfasst ein Gehäuse 1, an dessen Oberseite ein LED-Modul-Gehäuse 2 angeordnet ist. Am LED-Modul-Gehäuse 2 sind mehrere Reflektoren 4 nebeneinander befestigt.
Die röhrenförmig ausgebildeten Reflektoren 4 umfassen jeweils eine Röhre, die in Längsrichtung mittig eine Einschürung aufweist. Im Bereich der Einschnürung ist am LED-Modul-Gehäuse 2 eine Lichtquelle 3, die beispielsweise eine oder mehrere LEDs umfassen kann, angeordnet. Von der Einschnürung zu den ringförmigen Lichtaustrittsöffnungen 6 weitet sich die Röhre trichterförmig auf. Ein Anteil von wenigstens 10% des abgegebenen Gesamtlichtstroms der LEDs kann aus den Lichtaustrittsöffnungen 6 ohne Reflexion an der Reflektorfläche als Strahlenbündel austreten. Die Reflexionsfläche im Innern der Röhre ist teilweise oder vollständig facettiert.
Wie in weiteren Einzelheiten in der DE 10 2010 007 774 beschrieben ist, erzeugt dieser 3-Zonenreflektor” aufgrund seiner röhrenförmigen Ausbildung zwei Lichtbündel, die an den Lichtaustrittsöffnungen jedes Reflektors 4 austreten. Durch die Anordnung mehrerer Reflektoren parallel zueinander, überlagern sich die Lichtbündel, die aus den Lichtaustrittsöffnungen 6 austreten, die bezüglich der Längsachse der Leuchte auf derselben Seite angeordnet sind. Die unmittelbar unterhalb der Lichtquelle 3 ausgesandte Lichtstärke ist jedoch reduziert, da von der Lichtquelle 3 senkrecht nach unten ausgesandtes Licht auf den Reflektor 4 trifft und unter anderem seitlich unter einem flachen Winkel aus der jeweiligen Lichtaustrittsöffnung 6 austritt. Die Abstrahlungscharakteristik der Leuchte 1 ist so, dass ein wesentlicher Lichtanteil in Richtung der beiden Längsseiten der Leuchte 1 abgegeben wird. Dementsprechend tritt ein großer Lichtanteil unter einem flachen Winkel aus den Lichtaustrittsöffnungen 6 aus.
An der Unterseite des Gehäuses 1 ist eine Abdeckscheibe 5 angeordnet. Die Abdeckscheibe 5 kann aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein. Wie insbesondere in 1 zu erkennen ist, umfasst die Abdeckscheibe 5 zwei wellenförmige Flächenabschnitte 5a, 5b. Die Scheitel der Wellen der Flächenabschnitte 5a, 5b erstrecken sich parallel zur Längsseite der Leuchte 1, wie in 2 zu erkennen ist. Die beiden Flächenabschnitte 5a, 5b sind durch ein Wellental miteinander verbunden. Im Wellentat tritt, wie oben angegeben, relativ wenig Licht durch die Abdeckscheibe 5 hindurch, da die Lichtaustrittsöffnungen 6 des Reflektors 4 seitlich davon angeordnet sind. Aufgrund der gewölbten Oberfläche der beiden Flächenabschnitte 5a, 5b treffen unmittelbar von der Lichtquelle 3 kommende Strahlen und von der Reflektoroberfläche kommende Strahlen, die unter einem geringen Winkel aus den Lichtaustrittsöffnungen 6 der Leuchte austreten unter einem größeren Winkel auf der Abdeckscheibe 5 auf als bei einer planen, parallel zu den Lichtaustrittsöffnungen 6 orientierten Abdeckscheibe 5. Durch die Verkleinerung des Einfallswinkels Θ_i können Reflexionen an der Abdeckscheibe 5 gemäß der in den 3a und 3b dargestellten Abhängigkeit verringert werden.
Wie in 3 zu erkennen ist, nimmt für auf einer Abdeckscheibe 5 auftreffende Strahlen der Reflexionsgrad (R⊥ = senkrecht polarisiert, R_|| = parallel polarisiert) mit zunehmendem Einfallswinkel, d. h. zunehmendem Winkel zwischen der Flächennormalen und der Einfallsrichtung der Licht zu. Aufgrund der Wölbung der Abdeckscheibe 5 im Vergleich zu einer ebenen oder planen Abdeckscheibe kann jedoch der Reflexionsgrad reduziert werden.
Darüber hinaus umfasst die Abdeckscheibe 5 eine geringe Höhe, so dass der Anteil der auf die Rückseite der Leuchte 1 von der Abdeckscheibe 5 abgegebenen Streulichts gering bleibt.
An der gezeigten beispielhaften Leuchte können zahlreiche Modifizierungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann der Rand des Gehäuses der in 1 und 2 gezeigten Leuchte 1 in der Richtung quer zur Abdeckscheibe bis auf die Höhe der Scheitel der Wellen der Abdeckscheibe 5 verlängert sein, so dass die Abdeckscheibe 5 an keine Stelle über die durch den Rand der Abdeckscheibe 5 gebildete Lichtaustrittsöffnung der Leuchte 1 hervorsteht, um eine 0%- Emission in den rückwärtigen Bereich des Leuchte 1 oder den Himmel zu erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010007774 [0016, 0025]

Claims

Leuchte, welche zumindest eine in einem Gehäuse (1) mit zumindest einer Lichtaustrittsöffnung angeordnete Lichtquelle (3) und zumindest einen Reflektor (4) umfasst, der so geformt ist, dass das von der Lichtquelle (3) kommende Licht in zumindest zwei Lichtbündel aufgeteilt wird, wobei die Lichtaustrittsöffnung zumindest teilweise mit einer Abdeckscheibe (5) abgedeckt ist, die zwei Flächenabschnitte (5a, 5b) aufweist, auf welche die jeweils entsprechenden Lichtbündel auftreffen, wobei die Flächenabschnitte (5a, 5b) so geformt sind, dass der überwiegende Teil der jeweils auf einen Flächenabschnitt (5a, 5b) gerichteten Lichtbündel auf dem Flächenabschnitt (5a, 5b) unter einem Einfallswinkel auftrifft, der kleiner ist als 60°, um die Reflexionen an der Abdeckscheibe (5) zu verringern.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des auf einem der Flächenabschnitte (5a, 5b) unter dem Einfallswinkel auftreffenden Lichtbündels mehr als 75%, mehr als 90% oder mehr als 95% des auf den Flächenabschnitt (5a, 5b) gerichteten Lichtstroms umfasst.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (5a, 5b) so geformt ist, dass das darauf einfallende Lichtbündel unter einem Einfallswinkel von weniger als 45°, weniger als 30°, weniger als 20° oder weniger als 10° auftrifft.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (5a, 5b) konvex oder konkav gewölbt oder gekrümmt ist oder die Form einer Welle mit einem sich linear oder gebogen erstreckenden Scheitel aufweist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (5a, 5b) im Querschnitt die Form einer Kurve mit einem Extremum aufweist, wobei die Kurve bezüglich des Extremums asymmetrisch ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte einen oder mehrere Reflektoren (4) umfasst, die mehr als zwei Lichtbündel erzeugen und die Abdeckscheibe (5) eine der Zahl der Lichtbündel entsprechende Zahl von zugeordneten Flächenabschnitten aufweist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte mehrere in einer Reihe angeordnete Reflektoren (4) mit diesen jeweils zugeordneten Lichtquellen (3) aufweist, wobei sich die von den Reflektoren (4) kommenden Lichtbündel überlagern.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektor (4) die Form einer gebogenen Röhre mit zwei Lichtaustrittsöffnungen an den Enden aufweist, wobei eine Lichtquelle (3) in der Mitte der Röhre angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) eine LED, ein LED-Array oder eine OLED ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheibe (5) rechteckig oder rund ausgebildet ist und eine gewellte Form mit zwei oder mehr Wellenmaxima umfasst.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheibe (5) mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen ist oder antireflektierend behandelt ist.