DE102010048125A1

DE102010048125A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010048125A1
Application number: DE102010048125A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-04-12
Also published as: EP2439443A2; EP2439443B1; EP2439443A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer vorzugsweise flächig ausgebildeten Trägerstruktur, an der eine Vielzahl von Kristallen befestigt sind, die bei Bestrahlung durch eine Lichtquelle Lichtstrahlen in den zu beleuchtenden Raum abstrahlen. Erfindungsgemäß sind die Kristalle jeweils auf ihrer von dem zu beleuchtenden Raum abgewandten Rückseite mit einer reflektierenden Oberflächenbeschichtung versehen. Die reflektierende Oberflächenbeschichtung auf der Rückseite der Kristalle lässt die Kristalle gezielt in eine Richtung leuchten, so dass nicht nur bei im ausgeleuchteten Raum befindlichen Personen der Eindruck des Funkelns der Kristalle ensteht, sondern auch die Beleuchtungswirkung an sich und die im Raum erzielte vertikale Beleuchtungsstärke deutlich erhöht wird, ohne daß angestrahlte Betrachter davon geblendet wären. In Weiterbildung der Erfindung sind die Kristalle mit ihren Hauptachsen zumindest näherungsweise einheitlich ausgerichtet, insbesondere derart, dass die Kristalle alle schwerpunktmäßig in den auszuleuchtenden Raum strahlen. Um eine hohe Dynamik der Beleuchtungssituation für einen bewegten Beobachter zu erreichen, sind die Kristalle gleichwohl vorteilhafterweise zueinander verdreht bzw. mit unterschiedlichen Drehwinkeln angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer vorzugsweise flächig ausgebildeten Trägerstruktur, an der eine Vielzahl von Kristallen befestigt sind, die bei Bestrahlung durch eine Lichtquelle Lichtstrahlen in den zu beleuchtenden Raum abstrahlen.
Die Beleuchtungstechnik sieht sich seit jeher mit dem Problem konfrontiert, dass im Raum nicht nur ausreichende (und in den Normen vorgegebene) horizontale Beleuchtungsstärken erzeugt werden müssen, sondern dass auch vertikale Beleuchtungsstärken erzeugt werden müssen. Dazu wäre optimal, wenn die Lichtquellen (Leuchten) auch horizontal abstrahlen würden, dem steht aber entgegen, dass die horizontale Richtung gleichzeitig die bevorzugte Blickrichtung der sich im Raum befindlichen Personen ist, d. h. dass horizontale Strahlung starke (und nicht zulässige) Blendung erzeugen würde. Die Frage ist also, wie kann man zur Erzeugung einer hohen Vertikalbeleuchtungsstärke horizontal strahlen, ohne dabei die Personen, die in diese Richtung blicken, zu blenden. Noch einfacher gesagt: Wie kann man Personen frontal ins Gesicht strahlen, ohne sie zu blenden.
An einer Trägerstruktur angebrachte Kristalle sind bereits in Form von sog. Kristallvorhängen bekannt, die als Raumteiler eingesetzt werden und mit einer Beleuchtungsquelle angestrahlt werden, so dass die Kristalle das Licht reflektieren und leuchtend bzw. schimmernd hervortreten. Die Kristalle sind hierbei nach Art einer Glasperlenkette an dünnen, nahezu unsichtbaren Fäden aufgereiht, so dass durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Fäden ein Kristallvorhang entsteht.
Der Term „Kristall” meint dabei und auch im Kontext der vorliegenden Erfindung nicht zwangsweise im physikalischen Sinne kristallin ausgebildete Körper, sondern kann auch amorph ausgebildete Körper meinen, die lediglich nach Art von Bergkristallen geformt sind. Insbesondere können Kristalle im Sinne der vorliegenden Erfindung auch Kristallglaskörper umfassen bzw. aus transparentem, ggf. farbigem Glas bestehen, das Metalloxide oder -ionen als Zusätze enthalten kann. Beispielsweise kann solches Glas aus Bleioxid, Bariumoxid, Kaliumoxid oder Zinkoxid bestehen bzw. in substantiellem Umfang enthalten.
Bei den bislang bekannten Kristallvorhängen fehlt es an den vorgenannten ausreichenden Beleuchtungsstärken gänzlich und es dienen die Kristalle jedoch mehr der optischen Verzierung denn tatsächlich der Beleuchtung des vor dem Kristallvorhang befindlichen Raumes, der von den Kristallen her nicht nennenswert beleuchtet wird. Die Kristalle erzeugen dabei keine geordnete Beleuchtung mit ausreichend hohen Beleuchtungsstärken in vertikalen Ebenen und erfüllen keine nennenswerte Raumbeleuchtungsfunktion, sondern sind lediglich Dekoration. Es wird keine dynamische Lichtsituation erzeugt, die die Kristalle für sich daran vorbeibewegende Personen leuchten und funkeln lässt, so dass die optische Wirkung sowohl was die erzeugte Raum- und Lichtatmosphäre als auch die technische Funktion der Raumaufhellung anbelangt unbefriedigend war.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere sollen die bestrahlten Kristalle in dem auszuleuchtenden Raum eine ausreichend hohe vertikale Beleuchtungsstärke bewirken, ohne in dem Raum befindliche Personen zu blenden, und eine dabei deutliche Raumausleuchtung mit brillantem Licht mit funkelndem Ambiente für sich bewegende Betrachter erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um von den Kristallen brillantes Licht mit ausreichend hohen Leuchtdichten gezielt in den zu beleuchtenden Raum zu strahlen, wird vorgeschlagen, die auf der Trägerstruktur aufgebrachten Kristalle rückseitig reflektierend auszubilden, so dass das Licht gezielt in den zu beleuchtenden Raum geworfen wird. Erfindungsgemäß sind die Kristalle jeweils auf ihrer von dem zu beleuchtenden Raum abgewandten Rückseite mit einer reflektierenden Oberflächenbeschichtung versehen. Die einseitige Oberflächenbeschichtung der Kristalle verhindert den Lichtaustritt aus den Kristallen in für die Raumbeleuchtung unwirksame Richtungen, so dass das Licht, mit dem die Kristalle bestrahlt werden, höchst effizient in den zu beleuchtenden Raum geworfen wird und die Kristalle wie punktförmige Lichtquellen wirken.
Diesem Ansatz liegt die Überlegung zugrunde, daß eine hohe Vertikalbeleuchtungsstärke mit horizontalem Strahlen, ohne dabei die Personen, die in diese Richtung blicken, zu blenden, unter anderem dadurch erreicht werden kann, indem kleine Lichtpunkte mit sehr hoher Leuchtdichte (L > 10 Millionen cd/m²) in einem sehr kleinen Raumwinkelbereich (Raumwinkel Ω < 0,05 steradiant, bevorzugt sogar unter 0,01 steradiant) so strahlen, dass der Beobachter bei leichten räumlichen Bewegungen (z. Bsp. Veränderung der Kopfposition) ein wechselndes, dynamisches Glitzerpunktefeld wahrnimmt. Bewegt sich das Auge relativ zum Vorhang, dann ,blinken' die einzelnen Kristall-Punkte abwechselnd kurz auf. Damit durch diese frontale horizontale Strahlung möglichst keine Blendung bzw. Störung oder Einschränkung der visuellen Leistungsfähigkeit erfolgt, wird vorgesehen, daß diese Glitzerpunkt, bzw. Kristalle eine gewisse Größe nicht überschreiten und einen gewissen Mindestabstand haben. Zusätzlich wird durch diese enge Strahlung der einzelnen Lichtpunkte bzw. Kristalle für den bewegten Beobachter diese Dynamik (,Aufblitzen') erreicht.
Würde man vergleichsweise lediglich die Lichtstärke der die Kristalle bestrahlenden Lichtquelle erhöhen, würde nicht derselbe Effekt erzielt, sondern vielmehr durch eine starke Erhöhung des Streulichts eine diffuse Atmosphäre geschaffen und die Blendwirkung erhöht werden. Die reflektierende Oberflächenbeschichtung auf der Rückseite der Kristalle lässt die Kristalle gezielt in eine Richtung leuchten, so dass nicht nur die Beleuchtungswirkung an sich und die im Raum erzielte Helligkeit deutlich erhöht wird, sondern bei im ausgeleuchteten Raum befindlichen Personen der Eindruck des Funkelns der Kristalle um ein Vielfaches erhöht wird. Die Beleuchtungssituation erhält hierbei eine hohe Dynamik, da eine sich im ausgeleuchteten Raum bewegende Person bei auch nur leichter Bewegung relativ zur Kristallstruktur immer wieder Lichtblitze von anderen Kristallen treffen, so dass das Funkeln der Kristalle dynamisch über die Fläche der Kristallwand wandert.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Kristalle mit ihren Hauptachsen zumindest näherungsweise einheitlich bzw. parallel zueinander ausgerichtet, insbesondere derart, dass die Kristalle alle schwerpunktmäßig in den auszuleuchtenden Raum strahlen. Die genannten Kristalle besitzen jeweils eine Hauptachse, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene erstreckt, in der der jeweilige Kristall seinen maximalen Umfang und/oder maximalen Durchmesser besitzt. Mit dieser Hauptachse sind die Kristalle in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung im Wesentlichen senkrecht zu der von der Trägerstruktur definierten Fläche und/oder parallel zueinander ausgerichtet. Durch eine solche einheitliche Ausrichtung der Kristalle wird die Leuchtkraft der Kristalle ggf. auch ohne Reflexionsbeschichtung auf der Rückseite zum auszuleuchtenden Raum hin deutlich verbessert. Insbesondere können die Kristalle mit den genannten Hauptachsen liegend, parallel zueinander und senkrecht zu der zu beleuchtenden Ebene ausgerichtet sein, in der die gewünschten hohen vertikalen Lichtstärken erreicht werden sollen.
Um eine hohe Dynamik der Beleuchtungssituation zu erreichen, sind die Kristalle gleichwohl vorteilhafterweise zueinander verdreht bzw. mit unterschiedlichen Drehwinkeln angeordnet. Vorteilhafterweise besitzen die Kristalle Facettenflächen, die durch Verdrehen der Kristalle, insbesondere um die vorgenannte Hauptachse, zu verschiedenen Richtungen hin ausgerichtet sind, d. h. überführt man verschiedene Kristalle durch Verschiebung ineinander, kommen die Facettenflächen durch die verdrehte Anordnung der Kristalle nicht zur Deckung miteinander. Ist beispielsweise ein erster Kristall mit seiner nach oben hin orientierten Facettenfläche exakt in Richtung 12 Uhr ausgerichtet, ist ein zweiter Kristall mit seiner nach oben ausgerichteten Facettenfläche nach 1 Uhr hin ausgerichtet, während ein dritter Kristall mit seiner nach oben gerichteten Facettenfläche nach 11 Uhr gerichtet ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bilden die Kristalle einen flachgedrückten Korpus, dessen Erstreckung in einer Richtung senkrecht zu der Fläche der Trägerstruktur kleiner ist als seine Erstreckung parallel bzw. tangential zur Fläche der Trägerstruktur. Insbesondere können die Kristalle mit einer Flachseite zur Wand hin bzw. zu der Fläche der Trägerstruktur hin liegend angeordnet sein.
Die Kristalle können hierbei mehr oder weniger flachgedrückt ausgebildet sein. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung beträgt die Höhe der Kristalle in Richtung senkrecht zur Wand bzw. senkrecht zur Fläche der Trägerstruktur vorzugsweise etwa 1/4 bis 3/4, vorzugsweise etwa 1/3 der maximalen Breite bzw. des maximalen Durchmessers der Kristalle parallel zur Fläche der Trägerstruktur.
Um eine für sich bewegende Personen besonders dynamische Lichtsituation zu erreichen und hierfür in vielerlei verschiedene Richtungen Lichtstrahlen mit geringem Öffnungswinkel abzugeben, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Rückseite der Kristalle anders konturiert ist als die Vorderseite der Kristalle. Werden die Kristalle von der zumindest einen Lichtquelle so bestrahlt, dass das eingestrahlte Licht auf der Vorderseite der Kristalle in deren Korpus eintritt, kommt es einerseits an den Grenzflächen der Vorderseite sowie an den verspiegelten Rückseiten der Kristalle zu Lichtablenkung, so dass mit unterschiedlich konturierten Vorder- und Rückseiten mit einer nur begrenzten Anzahl von Facetten eine große Anzahl an unterschiedlich gerichteten Lichtstrahlen wieder abgegeben werden kann.
Vorteilhafterweise sind sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Kristalle mit einer Facettenkontur versehen, wobei die Facettenflächen auf der Rückseite vorzugsweise unter einem flacheren Winkel zur Grundfläche der Facettenkontur geneigt sind als die Facettenflächen auf der Vorderseite der Kristalle. Die Facettenflächen der Rückseite können in Weiterbildung der Erfindung unter einem Winkel von 10°–35°, vorzugsweise 15°–30° und insbesondere etwa 20°–25° zur Grundfläche der Facettenkontur geneigt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Facettenflächen der Vorderseite unter einem Winkel von 20°–60°, vorzugsweise 25°–50° und insbesondere etwa 30°–45° zur Grundfläche der facettierten Kontur geneigt sein. Die genannte Grundfläche der facettierten Kontur erstreckt sich vorteilhafterweise senkrecht zu der zuvor genannten Hauptachse der Kristalle, mit der die genannten Kristalle im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der Trägerstruktur ausgerichtet sind.
Alternativ oder zusätzlich zu der genannten flacheren Neigung der Facettenflächen auf der Rückseite kann eine unterschiedliche Konturierung von Vorder- und Rückseite auch dadurch erreicht werden, dass die Facettenflächen auf zumindest einer Seite der Kristalle, insbesondere auf deren Vorderseite unter verschiedenen Winkeln gegenüber der genannten Grundfläche geneigt sind. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung variiert die Neigung der verschiedenen Facettenflächen auf der Vorderseite der Kristalle zwischen 30° und 50°, d. h. eine erste Facettenfläche ist unter einem kleinen Winkel von beispielsweise 32° zur Grundfläche geneigt, während eine zweite Facettenfläche unter einem mittleren Winkel von beispielsweise 38° zur genannten Grundfläche geneigt und eine dritte Facettenfläche unter einem größeren Neigungswinkel von beispielsweise 44° zur Grundfläche geneigt ist. Dementsprechend bildet die mit unterschiedlich geneigten Facettenflächen versehene Seite des Kristalls eine unregelmäßige Pyramide, während die andere Seite der Kristalle mit gleich geneigten Facettenflächen eine regelmäßige Pyramide bildet.
Insbesondere ist die Rückseite in Form einer regelmäßigen Pyramide ausgebildet, während die Vorderseite der Kristalle in Form einer unregelmäßigen Pyramide ausgebildet ist.
Um brillantes Licht abzugeben, sind die Kristalle vorteilhafterweise derart ausgebildet und/oder im Zusammenspiel mit der Lichtquelle derart angeordnet, dass die von den Kristallen abgestrahlten Lichtstrahlen einen Öffnungswinkel von weniger als 5°, vorzugsweise von maximal 1,5° besitzen, so dass die abgestrahlten Lichtstrahlen als Licht, das aus einer Richtung kommt, wahrgenommen wird und entsprechende Brillanz vermittelt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden zur Bestrahlung der Kristalle punktförmige Lichtquellen beispielsweise in Form von LEDs verwendet, wodurch im Vergleich zu nicht punktförmigen Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtröhren eine deutlich höhere Brillanz oder überhaupt erst Brillanz des von den Kristallen abgegebenen Lichts erzielt werden kann. Die genannten punktförmigen Lichtquellen können hierbei in einer oder mehreren Reihen, die im Wesentlichen parallel zur Fläche der Trägerstruktur verläuft/verlaufen, nebeneinander angeordnet sein, wobei die punktförmigen Lichtquellen entlang der Reihe gleichmäßig verteilt oder auch in Wolken bzw. gruppenförmigen Zusammenrottungen, die dann zusammen eine Reihe bilden, angeordnet sein können. Ist die Kristalltapete auf einer Wand angebracht, können die punktförmigen Lichtquellen in einer Reihe oder in mehreren Reihen parallel zu der Wand an der Decke oder am Boden oder einer benachbarten Wand, oder an entsprechenden Haltevorrichtungen, die wandparallel verlaufen, angeordnet sein. Insbesondere kann zumindest eine Reihe von punktförmigen Lichtquellen an der Decke angeordnet sein, wenn das Kristallfeld als Wandbeschichtung oder -abdeckung angebracht ist.
Vorteilhafterweise sind die Lichtquellen hierbei relativ zum Kristallfeld derart angeordnet, dass die Bestrahlung des Kristallfelds unter einem sehr flachen Winkel erfolgt, der vorzugsweise weniger als 30° zu der Fläche, in der die Kristalle angeordnet sind, beträgt. Durch eine solchermaßen flache Bestrahlung der Kristallwand können stärkere Streuungs- und Dispersionseffekte vermieden werden und die Kristalle brillant zum Leuchten gebracht werden. Das Kristallfeld bildet eine Leuchte, die mit einer großen Vielzahl von punktförmigen Abstrahlquellen brillantes Licht abgibt und in dem zu beleuchtenden Raum eine Vertikalbeleuchtung mit hoher Beleuchtungsstärke schafft und viele Glitzerpunkte ohne Blendung bildet.
Die Kristalle können vorteilhafterweise relativ klein ausgebildet sein, vorzugsweise einen maximalen Durchmesser von weniger als 20 mm, weiter vorzugsweise weniger als 10 mm besitzen. Die Anordnungsdichte der Kristalle und deren Positionierung relativ zueinander kann hierbei unterschiedlich gewählt sein, ist vorteilhafterweise jedoch relativ hoch bzw. derart gewählt, daß an dem nicht transparenten Matrixmaterial der Trägerstruktur keine größeren Streueffekte verursacht wird. In Weiterbildung der Erfindung kann – bei Betrachtung der Kristallanordnung von der Lichtquelle her bzw. Blickrichtung von der Lichtquelle her – mehr als 2/3, weiter vorzugsweise mehr als 3/4 der sichtbaren, d. h. in der genannten Richtung projezierten Fläche mit Kristallen bedeckt sein. Die Kristalle können hierbei in einem gleichmäßigen Raster oder auch in einer unregelmäßigen, wolkenartigen Verteilung auf der Trägerstruktur angeordnet sein, wobei vorteilhafterweise die Kristalle derart zueinander versetzt sind, dass sie nicht im Schatten anderer Kristalle liegen, wenn die Bestrahlung in der genannten Weise unter flachen Einstrahlwinkeln vorgenommen wird. Insbesondere können die Kristalle in – von der Lichtquelle aus betrachtet – hintereinander liegenden Reihen so versetzt angeordnet sein, dass ein Kristall in der von der Lichtquelle weiter beabstandeten Reihe zwischen zwei Kristallen der benachbarten, näher zur Lichtquelle liegenden Reihe angeordnet ist.
In Weiterbildung der Erfindung bilden die Kristalle Mittel zur Lichtpunktzerlegung. An jedem Aufpunkt der zu beleuchtenden Fläche trifft Licht auf, das von Leuchtflächen der Kristallanordnung stammt, die einzeln und getrennt wahrnehmbar sind und eine gewisse Größe nicht überschreiten. Durch eine derartige Lichtpunktzerlegung wird erreicht, dass die Blendwirkung der Leuchte in alle Richtungen, vor allem aber im Strahlungsbereich und bei Blickrichtungen entgegen der Strahlungshauptachse, stark reduziert wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jeder Aufpunkt der zu beleuchtenden Fläche von zumindest 25, vorzugsweise mindestens 50 und vorteilhafterweise mehr als 100 separat wahrnehmbaren Lichtpunkten her beleuchtet ist.
Dabei können die genannten Kristalle vorteilhafterweise derart ausgebildet sein, dass die in Blickrichtung projizierte Größtabmessung D jeder separat wahrnehmbaren Leuchtfläche an der Leuchte durch folgende Beziehung definiert ist: D ≤ 2·a·tan(x/2), wobei a der Betrachtungsabstand, also der Abstand des Aufpunktes von den jeweiligen Leuchtflächen in Metern gemessen ist und für den am Aufpunkt durch die Teillichtbündel der Leuchtfläche gebildeten Öffnungswinkel x gilt: x = (–1/g·ln[(K – B)/(K – 1)] – s wobei der Öffnungswinkel x in Winkelminuten (mit 1 Winkelminute = 1/60 Grad mit 360 Grad = Kreis) angegeben ist und für die Parameter g, K, B und s die Ungleichungen 0,5 ≤ g ≤ 0,9 6 ≤ K ≤ 9 1 ≤ B < 5,8 0 ≤ s ≤ 0,3 gelten und ferner der in Blickrichtung projizierte Mindestabstand benachbarter Leuchtflächen durch die Beziehung definiert ist: b = 2·a·tan(y/2), wobei a der Betrachtungsabstand in Metern gemessen ist und y ≥ 10 Winkelminuten ist, wobei y der durch die benachbarten Teillichtbündel zweier Leuchtflächen gebildete Öffnungswinkel ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1: eine schematische, perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, die die Anordnung der Kristalltapete an einer vertikalen Wand und die dieser zugeordnete Anordnung von LED-Strahlern an der Decke zeigt,
2: eine schematische Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung aus 1 parallel zu der Wand, an der das Kristallfeld angeordnet ist, so dass die Ansicht die geometrische Anordnung der Lichtquellen relativ zur Positionierung des Kristallfelds zeigt,
3: eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung der Anordnung der Lichtquellen in einem Deckenkanal,
4: eine vergrößerte, ausschnittsweise Seitenansicht der Trägerstruktur und der darauf angeordneten Kristalle, die die Ausrichtung der Kristalle mit ihren Hauptachsen senkrecht zur Fläche der Trägerstruktur zeigt,
5: eine perspektivische Ansicht eines Kristalls, die schräg von oben dessen Vorderseite zeigt, die zum zu beleuchtenden Raum hin ausgeleuchtet ist und unterschiedlich geneigte Facettenflächen besitzt und eine unregelmäßige Pyramide bildet,
6: eine schematische Darstellung der Geometrie der Facetten des Kristalls aus 5,
7: eine Seitenansicht des Kristalls aus den 5 und 6 in einer Blickrichtung parallel zur Fläche der Trägerstruktur, und
8: eine schematische Darstellung der Lichtpunktzerlegung der Kristalltapete.
Die in 1 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst eine als Leuchte dienende Kristalltapete 13, die in der gezeichneten Ausführung an einer vertikalen Wand eines Raumes angebracht ist. Die genannte Kristalltapete 13 umfasst ein Kristallfeld umfassend eine Vielzahl von Kristallen 3, die auf einer Trägerstruktur 2 aufgebracht und daran befestigt sind, vgl. 4. Die genannte Trägerstruktur 2 kann hierbei ein festes Paneel bilden, kann jedoch auch wie bei einer echten Tapete aus einem biegsamen Folien- bzw. Papierträger bestehen. Gegebenenfalls können auch weiche Matrixstoffe wie beispielsweise eine dünne Gummimatte Verwendung finden, auf der die Kristalle 3 aufgebracht und/oder in leichte Vertiefungen eingebettet sein können. Alternativ können die Kristalle auch auf Schnüren, Drähten oder Bändern aufgereiht sein oder es können Gitterstrukturen als Trägerstruktur Verwendung finden. Die Trägerstruktur kann – muß es aber nicht – als durchgängige oder zusammenhängende Fläche ausgebildet sein, oder kann auch eine Vielzahl separater Halteelemente umfassen.
In der gezeichneten Ausführung ist die Trägerstruktur 2 und das darauf aufgebrachte Kristallfeld eben, d. h. die Kristalle 3 sind alle in einer Ebene angeordnet, wobei die von der der Trägerstruktur 3 definierte Fläche jedoch auch von der ebenen Form abweichen kann, beispielsweise um auf einer bogenförmig gekrümmten Wand oder auf einer Säule oder dergleichen aufgebracht zu werden. Die Trägerstruktur 2 kann auch ohne Anpassung an die dahinter liegende Gebäudewand, Decke oder dergleichen eine von der ebenen Form abweichende Konturierung besitzen, beispielsweise eine reliefartige Freiformfläche, um besondere Beleuchtungseffekte zu erzielen. Vorteilhafterweise sind die Kristalle 3 jedoch in einer kontinuierlichen, stetig geformten Fläche angeordnet, so dass es innerhalb des Kristallfelds keine Sprünge oder Verwerfungen gibt.
Die Kristalle 3 sind hierbei in einer gleichmäßigen oder wolkenförmigen Verteilung über die Fläche angeordnet, wie dies 1 zeigt. Die Besatzdichte und -verteilung ist hierbei in Weiterbildung der Erfindung vorteilhafterweise derart getroffen, dass bei Blickrichtung von den Lichtquellen 7 her mindestens 50% der von dort zu sehenden, vom Kristallfeld bedeckten Wandfläche, d. h. bei einem in Projektion von der Lichtquelle her zu sehenden beispielsweise 1 m² großen Wandstück – das tatsächlich, d. h. bei Blickrichtung senkrecht darauf sehr viel größer ist – ist vorzugsweise mindestens 0,5 m² der in Projektion zu sehenden Fläche mit Kristallen bedeckt. Vorteilhafterweise kann ein deutlich höherer Besatzgrad gewählt werden.
Wie die 1 und 2 zeigen, wird die Kristalltapete 13 von punktförmigen Lichtquellen 7 bspw. in Form von LEDs bestrahlt, die an der bzw. in der Decke 6 relativ nahe an der Wand 5 angeordnet sind, auf der die Kristalltapete 13 aufgebracht ist. Die Lichtquellen 7 bilden dabei vorteilhafterweise kleine Lichtpunkte mit Leuchtdichten L sehr viel größer als 10⁶ cd/m². Insbesondere sind die genannten Lichtquellen 7 hierbei in der gezeichneten Ausführungsform in einer Reihe verteilt angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu der genannten Wand 5 und damit parallel zu der von der Trägerstruktur 2 definierten Fläche erstreckt. Die Anordnung und Beabstandung der Lichtquellen 7 ist hierbei vorteilhafterweise derart getroffen, dass die Fläche des Kristallfelds unter einem Winkel von weniger als 30° bestrahlt wird, d. h. das von den Lichtquellen 7 kommende Licht fällt von oben her auf das Kristallfeld, wobei der Winkel zur Fläche des genannten Kristallfelds in der gezeichneten Ausführung zwischen 15° und 25° beträgt, vgl. 2. Die Aufweitung des von den Lichtquellen 7 her kommenden Lichtkegels ist so getroffen, dass das gesamte Kristallfeld bestrahlt wird, vgl. 2, wobei in der gezeichneten Ausführung und den dort vorgesehenen Wandhöhen und der Höhe des Kristallfelds eine Kegelaufweitung von 13° vorgesehen ist. Vorteilhafterweise wird die Anordnung der Lichtquellen 7 – beispielsweise durch Näher-Heranrücken an die zu bestrahlende Wand 5 – so getroffen, dass die Aufweitung des Lichtkegels weniger als 25°, vorzugsweise weniger als 20° beträgt.
Die auf der Trägerstruktur 2 angeordneten Kristalle sind in den 4–7 näher gezeigt. Die genannten Kristalle 3 sind hierbei jeweils mit einer flachgedrückten Formgebung versehen, wobei sie mit jeweils einer Flachseite auf der Trägerstruktur 2 aufliegen, vgl. 4. Wie 7 zeigt, sind die Kristalle 3 hierbei derart geformt, dass eine maximale Breite bzw. ein maximaler Durchmesser b der Kristalle 3 etwa 4/3 bis 8/3 der Höhe h der Kristalle beträgt. Die Anordnung der Kristalle 3 ist hierbei derart getroffen, dass sich das genannte Höhenmaß h im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der Trägerstruktur 2 und das genannte Breiten- bzw. Durchmessermaß b in einer Ebene parallel zur Fläche der Trägerstruktur 2 erstreckt.
Die Kristalle 3 erstrecken sich also jeweils mit einer Hauptachse 11, die senkrecht auf die Ebene steht, in der die Kristalle 3 ihre maximale Ausdehnung b besitzen, im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der Trägerstruktur 2, wobei vorteilhafterweise alle Kristalle 3 parallel zueinander ausgerichtet sind.
Vorteilhafterweise sind die Kristalle 3 jedoch gegeneinander verdreht. Die rotatorische Stellung der Kristalle 3 bezüglich der genannten Hauptachse 11 ist verschieden derart, dass die Facetten mehrere Kristalle 3 nicht dieselben Orientierungen besitzen, sondern relativ zueinander jeweils einen Winkelversatz besitzen. Die Drehwinkel der Kristalle 3 um die genannte Hauptachse 11 variieren hierbei in großer Vielzahl, d. h. es sind vorteilhafterweise nicht nur zwei oder drei verschiedene Drehpositionen für die Vielzahl an Kristallen vorgesehen, sondern eine große Vielzahl, so dass eine große Varianz der Flächenausrichtungen erreicht wird.
Wie die 5–7 zeigen, sind die Rückseite 8 und auch die Vorderseite 9 der Kristalle 3 jeweils mit einer facettierten Konturierung versehen. Die Schrägflächen sind hierbei derart angeordnet, dass die Vorder- und Rückseiten 8 und 9 jeweils Pyramidenform besitzen, wobei die Rückseite 8 eine gleichmäßige Pyramide bildet, während die Vorderseite 9 eine ungleichmäßige Pyramide bildet. Die genannte ungleichmäßige Pyramide kommt hierbei dadurch zustande, dass die Schrägflächen auf der Vorderseite 9 der Kristalle 3 unterschiedliche Neigungswinkel besitzen. In der gezeichneten Ausführung nach 6 variieren die Neigungsflächen der Facetten der Vorderseite 9 von 32° über 35°, 38° und 41° bis zu 44°.
Die Rückseite 8 ist mit Schrägflächen versehen, die alle dieselbe Neigung besitzen, wobei die genannte Neigung in der gezeichneten Ausführung 22° beträgt.
Die genannte Neigung der Schrägflächen wird hierbei gegenüber der Grundfläche der jeweiligen facettierten Konturierung gemessen, wobei die genannte Grundfläche die Fläche ist, in der die Kristalle 3 ihre maximale Ausdehnung besitzen und/oder die parallel zu der Fläche der Trägerstruktur 3 angeordnet ist.
Die genannte Rückseite 8 der Kristalle 3 ist mit einer reflektierenden Oberflächenbeschichtung 10 versehen, während die Vorderseite 9 ohne Oberflächenbeschichtung ausgebildet ist und mit klaren, brechenden Oberflächen versehen ist. Die genannte Oberflächenbeschichtung 10 auf der Rückseite 8 der Kristalle 3 kann eine Verspiegelung beispielsweise durch eine geeignete Bedampfung, beispielsweise eine Aluminiumbedampfung, sein.
Die Anordnung der LEDs nebst den Kristallen bewirken dabei eine Lichtpunktzerlegung, die einerseits eine kontrastreiche Wahrnehmung der ausleuchteten Bereiche und andererseits eine weitgehende Blendungsfreiheit ermöglicht. Dabei wird jeder Aufpunkt im ausgeleuchteten Raum von mehreren separat wahrnehmbaren Lichtpunkten beleuchtet. Die Anordnung der LEDs und der Kristalle ist dabei derart getroffen, dass sie der in 8 dargestellten Beziehung genügt, wonach die von den Ausgangsflächen der Kristalle 3 gebildeten Lichtpunkte hinsichtlich Größe und Anordnung den Anforderungen an eine sinnvolle Lichtpunktzerlegung genügen. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größtabmessung D jedes Lichtpunkts durch folgende Beziehung definiert ist: D ≤ 2·a·tan(x/2), wobei a der Betrachtungsabstand, also der Abstand des Aufpunktes von den jeweiligen Leuchtflächen in Metern gemessen ist und für den am Aufpunkt durch die Teillichtbündel der Leuchtfläche gebildeten Öffnungswinkel x gilt: x = (–1/g·ln[(K – B)/(K – 1)] – s wobei der Öffnungswinkel x in Winkelminuten (mit 1 Winkelminute = 1/60 Grad mit 360 Grad = Kreis) angegeben ist und für die Parameter g, K, B und s die Ungleichungen 0,5 ≤ g ≤ 0,9 6 ≤ K ≤ 9 1 ≤ B < 5,8 0 ≤ s ≤ 0,3 gelten und ferner der Mindestabstand benachbarter Leuchtflächen durch die Beziehung definiert ist: b = 2·a·tan(y/2), wobei a der Betrachtungsabstand in Metern gemessen ist und y ≥ 10 Winkelminuten ist, wobei y der durch die benachbarten Teillichtbündel zweier Leuchtflächen gebildete Öffnungswinkel ist.
Dabei sind die vorgenannten Parameter B und K ausreichend ungleich voneinander. Vorteilhafterweise wird der Parameter B in Abhängigkeit von der im Betrachtungsabstand a festzulegenden, dort die Blendwirkung beeinflussenden Beleuchtungsstärke gewählt, wobei vorzugsweise der Parameter B ≤ 5, insbesondere B ≤ 4 ist.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung mit einer vorzugsweise eben ausgebildeten Trägerstruktur (2), an der eine Vielzahl von Kristallen (3) befestigt sind, die bei Bestrahlung durch eine Lichtquelle (7) Lichtstrahlen in den zu beleuchtenden Raum abstrahlen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristalle (3) auf ihrer von dem zu beleuchtenden Raum (4) abgewandten Rückseite (8) mit einer reflektierenden Oberflächenbeschichtung (10) versehen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, wobei die Kristalle (3) jeweils eine Hauptachse (11) besitzen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene (12) erstreckt, in der der jeweilige Kristall (3) seinen maximalen Umfang und/oder seinen maximalen Durchmesser besitzt, und wobei die Kristalle (3) mit ihren Hauptachsen (11) im Wesentlichen parallel zueinander und/oder im Wesentlichen senkrecht zu der von der Trägerstruktur (2) definierten Fläche ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) in unterschiedlichen Drehwinkeln angeordnet sind derart, dass Facettenflächen verschiedener Kristalle zu verschiedenen Richtungen hin ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) einen jeweils flachgedrückten Korpus bilden, der mit einer Flachseite auf der von der Trägerstruktur (2) definierten Ebene liegend angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) jeweils eine Breite (b) besitzen, die etwa 4/3 bis 8/3 der Höhe (h) der Kristalle (3) beträgt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von dem auszuleuchtenden Raum (4) abgewandte Rückseite (8) der Kristalle (3) gegenüber der dem auszuleuchtenden Raum (4) zugewandten Vorderseite (9) der Kristalle (3) eine unterschiedliche Konturierung besitzt.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Rückseite (8) der Kristalle (3) eine facettierte Kontur besitzt, deren Facettenflächen unter einem flacheren Winkel geneigt sind als die Facettenflächen der ebenfalls facettierten Kontur der Vorderseite (9).
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Facettenflächen der Rückseite (8) unter einem Winkel von 10° bis 35°, vorzugsweise 15° bis 30°, insbesondere etwa 20° bis 25° zur Grundfläche der facettierten Kontur geneigt und/oder die Facettenflächen der Vorderseite (9) unter einem Winkel von 20° bis 60°, vorzugsweise 25° bis 50°, insbesondere 30° bis 45° zur Grundfläche der facettierten Kontur geneigt sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Rückseite (8) und der Vorderseite (9) der Kristalle (3) dieselbe Anzahl an Facettenflächen vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jeweils 3–10, weiter vorzugsweise 4–6 und insbesondere 5 Facettenflächen auf jeder Seite vorgesehen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vom auszuleuchtenden Raum (4) abgewandte Rückseite (8) der Kristalle (3) die Form einer regelmäßigen Pyramide und/oder die dem auszuleuchtenden Raum (4) zugewandte Vorderseite (9) der Kristalle (3) die Form einer unregelmäßigen Pyramide besitzt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die dem auszuleuchtenden Raum (4) zugewandte Vorderseite (9) der Kristalle (3) unterschiedlich geneigte Facettenflächen besitzt, deren Neigung gegenüber der Grundfläche der facettierten Kontur vorzugsweise im Bereich von 30° bis 50° variiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) und/oder die Lichtquelle (7) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die von den Kristallen (3) abgestrahlten Lichtstrahlen einen Öffnungswinkel von weniger als 2 × 5°, vorzugsweise kleiner als 2 × 20° besitzen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) einen maximalen Durchmesser von weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm besitzen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Lichtquelle (7) eine Mehrzahl von punktförmigen Lichtquellen, insbesondere in Form von LEDs, mit einer Leuchtdichte L >> 10⁶ cd/m² vorgesehen sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die punktförmigen Lichtquellen in einer oder mehreren Reihen, die im Wesentlichen parallel zur Fläche der Trägerstruktur (2) verläuft/verlaufen, nebeneinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Lichtquelle (7) zur Bestrahlung der Kristalle (3) derart angeordnet ist, dass die Kristalle (3) unter einem Winkel von weniger als 30°, vorzugsweise weniger als 20°, zu der Fläche, in der die Kristalle (3) angeordnet sind und/oder die von der Trägerstruktur (2) definiert wird, bestrahlbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristalle (3) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie eine Lichtpunktzerlegungsvorrichtung bilden.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Aufpunkt der zu beleuchtenden Fläche von zumindest 25, vorzugsweise mindestens 50, insbesondere mehr als 100, separat wahrnehmbaren Lichtpunkten her beleuchtet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Größtabmessung D eines jeden separat wahrnehmbaren Lichtpunkts der Leuchte folgender Beziehung genügt: D ≤ 2 × a × tan(x/2), wobei a der Betrachtungsabstand, also der Abstand des Aufpunktes von den jeweiligen Leuchtflächen in Metern gemessen ist und für den am Aufpunkt durch die Teillichtbündel der Leuchtfläche gebildeten Öffnungswinkel x gilt: x = (–1/g × ln[(K – b)/(K – 1)] – s wobei der Öffnungswinkel x in Bogenminuten angegeben ist und für die Parameter g, K, B und s die Ungleichungen 0,5 ≤ g ≤ 0,9 6 ≤ K ≤ 9 1 ≤ B ≤ 5,8 0 ≤ s ≤ 0,3 gelten und ferner der Mindestabstand benachbarter Leuchtflächen durch die Beziehung definiert ist: b = 2 × a × tan(y/2), wobei a der Betrachtungsabstand in Metern gemessen ist und y ≥ 10 Winkelminuten ist, wobei y der durch die benachbarten Teillichtbündel zweier Leuchtflächen gebildete Öffnungswinkel ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerstruktur (2) mit den daran befestigten Kristallen (3) als Tapete ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerstruktur (2) von einem lichtundurchlässigen Paneel oder Matrixmaterial gebildet ist, auf dem oder in dem die Kristalle angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägerstruktur von einem Seilsystem umfassend mehrere, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Seilstücke gebildet ist.