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Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes.
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Leuchten zur deckenseitigen Anbringung sind bekannt und werden von der Anmelderin seit geraumer Zeit entwickelt und vertrieben.
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Zur Erzielung eines Maximums an Sehkomfort ist es darüber hinaus bekannt, die sogenannte Darklight-Technik einzusetzen. Hierbei wird in Anpassung an die räumliche Ausdehnung der Lichtquelle ein Reflektor mit einer besonderen Kontur versehen.
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Mit der Kontur wird erreicht, dass Licht nur in einen bestimmten auszuleuchtenden Raumbereich hineinfällt, nicht jedoch in einen Raumbereich, der als Abschirmungsraum bezeichenbar ist. Sämtliche direkten und indirekten Lichtanteile werden nur in den auszuleuchtenden Raumwinkelbereich des Gebäuderaumes hinein geworfen. Innerhalb des Abschirmungsraumes ist die Leuchte praktisch nicht sichtbar. Insbesondere kann eine in dem Abschirmungsraum befindliche Person weder unmittelbar die Lichtquelle noch ein Spiegelbild der Lichtquelle in den einsehbaren Reflektorabschnitten erkennen.
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Bewegt sich die Person aus dem Abschirmungsraum heraus in den ausgeleuchteten Bereich des Gebäuderaumes, so wird bei Überschreitung dieser Grenze für die Person zugleich unmittelbar die Lichtquelle, als auch ein gegebenenfalls verzerrtes Spiegelbild der Lichtquelle in dem Reflektor sichtbar.
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Eine solche Reflektorausbildung ist grundsätzlich gewünscht, um bei effizienter Beleuchtung hohen Sehkomfort zu erreichen.
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Die theoretischen Grundlagen, die die Berechnung einer Kontur eines Darklightreflektors erlauben, sind beispielsweise in der
US 3,098,612 beschrieben, deren Inhalt hiermit vollumfänglich, auch zum Zwecke der späteren Bezugnahme nur auf einzelne Merkmale, in den Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung mit einbezogen wird.
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Die erfindungsgemäße Leuchte dient zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes, wobei unter Gebäuderaum auch ein beispielsweise von einer Gebäudedecke überdachter oder teilweise überdachter Außenraum verstanden wird.
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Die erfindungsgemäße Leuchte kann in bestimmten Anwendungsfällen auch auf einer anderen Weise beabstandet von einer Bodenfläche angeordnet werden, beispielsweise abgehängt oder auf einer Mastleuchte angeordnet.
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Des Weiteren geht aus der
DE 196 32 665 A1 der Anmelderin eine Reflektorleuchte hervor, die einen Darklight-Reflektor aufweist.
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Ausgehend von der zuletzt in Bezug genommenen Leuchte besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bekannte Leuchte derartig weiterzubilden, dass bei hohem Sehkomfort eine weiter verbesserte effiziente Beleuchtung möglich wird.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, eine Leuchte mit einem besonderen Aufbau und einer besonderen Geometrie bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Leuchte weist wenigstens eine LED auf, die eine Lichtemissionsfläche enthält. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine herkömmliche LED mit einer Abschlusslinse oder Kuppe aus Silikon, Glas oder Kunststoff handeln, oder um eine LED, mit einer im Wesentlichen ebenen Lichtemissionsfläche.
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Der LED ist ein von der LED gesondertes Diffusorelement zugeordnet. Dieses weist eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche auf.
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Die Lichteintrittsfläche ist im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet, und stellt auf diese Weise eine Art Höhlung bereit. Die Lichteintrittsfläche ist vorzugsweise konkav gewölbt. Die Lichteintrittsfläche überdeckt die Lichtemissionsfläche der LED vollständig. Zur Erzielung einer vollständigen Überdeckung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird es als ausreichend angesehen, wenn die Lichteintrittsfläche des Diffusorelementes die Lichtemissionsfläche zumindest überwiegend überdeckt, vorteilhaft im Wesentlichen vollständig überdeckt, und, insbesondere nahezu vollständig überdeckt.
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Die Lichtaustrittsfläche des Diffusorelementes ist konvex gewölbt ausgebildet. Als Wölbung wird dabei eine geometrische Form bezeichnet, die einen stetigen oder im Wesentlichen stetigen, gekrümmten Oberflächenverlauf bei Betrachtung eines Querschnittes aufweist. Die Lichtaustrittsfläche kann entlang eines Radius gekrümmt sein, oder eine gekrümmte Linie ausbilden, die entlang zahlreicher unterschiedlicher Krümmungsradien gekrümmt ist.
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Die gewölbte Lichtaustrittsfläche ragt in einen Innenraum eines in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes nachfolgend angeordneten Reflektors hinein oder ragt an dessen Innenraum an. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist der Reflektor als Darklight-Reflektor ausgebildet.
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Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, das von der LED emittierte Licht vollständig einzufangen und nachfolgend, durch Anordnung des Diffusors, zu vergleichmäßigen.
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Sodann wird dieses vergleichmäßigte Licht in den Reflektor hinein eingestrahlt.
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Der Reflektor kann beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Er weist vorzugsweise eine Ringform derart auf, dass der Reflektor die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte im Wesentlichen ringförmig umgibt.
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Sofern gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Reflektor von einem Darklight-Reflektor bereitgestellt ist, wird auf diese Weise das Prinzip der Darklight-Technik für Leuchten nutzbar gemacht, die eine oder mehrere LED's als Lichtquelle nutzen. Dabei hat sich herausgestellt, dass sich auch bei der Verwendung von LED's als Lichtquelle überraschende Vorteile ergeben können. Die Erfindung erkennt insbesondere, dass die Darklight-Technik auch für punktförmige Lichtquellen, wie sie von LED's bereitgestellt werden, angepasst werden kann. Hierbei ist das besonders ausgebildete Diffusorelement von erheblichem Vorteil.
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Die Darklight-Technologie wurde lediglich für solche Lichtquellen entwickelt und angewendet, die von einer Punktlichtquelle erheblich abweichen. Insbesondere wurde die Darklight-Technik ausschließlich entwickelt für Lichtquellen mit unregelmäßigen Oberflächenkonturen, die eine räumliche Erstreckung aufweisen, die in der Größenordnung der räumlichen Erstreckung der Leuchte liegt (Vgl. Anspruch 1 der
US 3098612 ).
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Die Erfindung bietet nun erstmalig die Möglichkeit, die für nicht punktförmige Lichtquellen entwickelten Ansätze und Zielsetzungen bei Verwendung von im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen einzusetzen.
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Hierzu bedurfte es eines gewissen Kunstgriffes bei der Berechnung der Kontur eines Darklight-Reflektors: So wurde nunmehr nicht unmittelbar die Lichtemissionsfläche einer LED als geometrische Bezugsfläche für die Berechnung der Strahlengänge angenommen, sondern die Lichtaustrittsfläche des Diffusorelementes.
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Schließlich ergibt sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Leuchte mit einem Darklight-Reflektor, der gegenüber herkömmlichen Darklight-Reflektoren eine erhebliche Miniaturisierung erfahren hat. Hierzu bedurfte es erheblicher fertigungstechnischer Anstrengungen.
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Die erfindungsgemäße Leuchte kann als Downlight, insbesondere als Einbauleuchte oder als Aufbauleuchte, oder alternativ auch Pendelleuchte ausgebildet sein. Sie ist entweder unmittelbar an einer Decke eines Gebäuderaumes festgelegt, oder mittelbar, z. B. im Falle einer Pendelleuchte unter Zuhilfenahme elektrischer Zuleitungen oder Halteseilen.
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Die erfindungsgemäße Leuchte dient zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes, wobei unter einem Gebäuderaum im Sinne der Erfindung auch ein beispielsweise von einer Gebäudedecke überdachter oder teilweise überdachter Außenraum verstanden wird.
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Die erfindungsgemäße Leuchte kann in bestimmten Anwendungsfällen auch auf einer anderen Weise beabstandet von einer Bodenfläche angeordnet werden, beispielsweise an Seilen oder Tragkonstruktionen, abgehängt, oder auf einer Mastleuchte angeordnet.
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Die LED kann eine oder gegebenenfalls auch mehrere Lichtemissionsflächen aufweisen. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine LED mit einem kuppenförmigen, z. B. aus Silikon oder Glas bestehenden Element mit einer gewölbten, beispielsweise einer sphärischen oder asphärischen, Lichtemissionsfläche. Im Zuge der Weiterentwicklung von LED's kommen aber auch LED's mit planen Lichtemissionsflächen für den Einsatz der Erfindung in Betracht. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird die plane Lichtemissionsfläche als Bezugsfläche für die Berechnung der Kontur des Darklight-Reflektors angenommen.
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Die LED kann Bestandteil einer LED-Anordnung sein, die mehrere LED's aufweist. Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei denen die Leuchte eine LED-Anordnung mit mehreren LED's aufweist, sind insoweit auch mehrere Lichtemissionsflächen vorgesehen. Hier ist es besonders vorteilhaft, wenn das der jeweiligen LED-Anordnung zugeordnete Diffusorelement mit seiner Lichteintrittsfläche die mehreren Lichtemissionsflächen der mehreren LED's gemeinsam übergreift. Anders ausgedrückt kann mit jeweils einem Diffusorelement auch eine Mehrzahl von LED's, bzw. eine Mehrzahl von Lichtemissionsflächen verschiedener LED's gemeinsam übergriffen werden.
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Der bei der erfindungsgemäßen Leuchte eingesetzte Reflektor, insbesondere Darklight-Reflektor, kann rotationssymmetrisch um eine optische Achse der Leuchte, oder um eine durch die LED oder die LED-Anordnung vorgegebene optische Achse herum, ausgebildet sein. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass der Reflektor rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Darklight-Reflektor auch nach Art einer offenen Schale ausgebildet sein und vier Seitenwandbereiche aufweisen, die eine im Wesentlichen quadratische Grundfläche umgeben. In jedem Falle umgibt der Reflektor die Lichtemissionsfläche ringförmig.
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Bei der Berechnung der Kontur des Darklight-Reflektors ist entsprechend der Lehre des vorgenannten Dokumentes
US 3,098,612 dafür zu sorgen, dass jede Extremtangente, also die jeweils von einem Punkt der Lichtemissionsfläche ausgehende, flachste (bezüglich einer Horizontalebene), anzulegende Tangente von dem Reflektor unter einem Winkel abgestrahlt wird, der bezüglich der optischen Achse nicht größer sein darf, als ein vorgegebener Maximalwinkel.
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Dieser Maximalwinkel αmax berechnet sich zu αmax = 90° – Abschirmungswinkel. Der Abschirmungswinkel ist derjenige Winkel, der den Abschirmungsraum definiert.
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Es wird an dieser Stelle allerdings noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Prinzip der Erfindung auch Reflektoren mit umfasst, die nicht zwingend als Darklight-Reflektoren ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leuchte mehrere Reflektoren und eine der Zahl der Reflektoren entsprechende Zahl an Diffusorelementen auf. Anders ausgedrückt, ist jedem Reflektor ein eigenes Diffusorelement zugeordnet. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ist auch dann von Bedeutung, wenn die Reflektoren als Darklight-Reflektoren ausgebildet sind. In diesem Falle ist jedem Darklight-Reflektor ein eigenes Diffusorelement zugeordnet.
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Es besteht in diesem Zusammenhang auch die Möglichkeit, eine der Zahl der Reflektoren entsprechende Zahl an Diffusorelementen vorzusehen, wobei jedes Diffusorelement die Lichtemissionsfläche oder mehreren Lichtemissionflächen jeweils einer LED-Anordnung überdeckt. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, beispielsweise Multichip-LED's einzusetzen, und jeder Multichip-LED ein eigenes Diffusorelement zuzuordnen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Reflektoren von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt. Dies ermöglicht bei einfacher Konstruktion eine effiziente Bauweise.
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Gleichermaßen besteht gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, dass auch mehrere Diffusorelemente von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind. Dies bietet gleichermaßen die Möglichkeit einer einfachen Konstruktion und einer effizienten Bauweise.
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Die LED kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Bestandteil einer LED-Anordnung sein, die mehrere LED's aufweist. Dies ermöglicht den Einsatz der zuvor erwähnten Multichip-LED's, so dass auf herkömmliche Leuchtmittel, die kommerziell erhältlich sind, zurückgegriffen werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung überdeckt die Lichteintrittsfläche des Diffusorelementes mehrere Lichtemissionsflächen mehrerer LED's einer LED-Anordnung gemeinsam. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bauweise und Konstruktion.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die LED durch eine Anordnung einer Mehrfach-LED bereitgestellt. Dies ermöglicht einen Rückgriff auf kommerziell erhältliche Leuchtmittel.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere LED-Anordnungen vorgesehen, wobei jeder LED-Anordnung ein Reflektor, insbesondere ein Darklight-Reflektor, zugeordnet ist. Dies ermöglicht eine Konstruktion von Leuchten nahezu beliebiger Skalierbarkeit.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere LED's vorgesehen, wobei jeder LED ein Reflektor und ein Diffusorelement zugeordnet ist. Dies ermöglicht auch die Konstruktion groß dimensionierter und skalierbarer Leuchten, die große Lichtstärken generieren können.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Reflektoren oder mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen oder mehrere Diffusorelemente zur Bildung einer langgestreckt ausgebildeten Leuchte entlang einer Geraden angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bauweise einer Langfeldleuchte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Reflektoren oder mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen oder mehrere Diffusorelemente entlang einem Zeilen und Spalten enthaltenen Raster angeordnet. Dies ermöglicht bei einfacher Konstruktion die Erzielung einer Leuchte, die ein großflächiges lichtemittierendes Volumen aufweist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Lichtpfad des von der LED emittierten Lichtes hinter dem Darklight-Reflektor ein zusätzlicher Reflektor angeordnet. Dieser zusätzliche Reflektor dient vorteilhafterweise der Beeinflussung der Lichtverteilung. Er kann beispielsweise zur Erzielung einer eng abstrahlenden oder einer breit abstrahlenden Lichtverteilung eingesetzt werden. Insoweit kann auch durch Austausch dieses Reflektors die Lichtverteilung geändert werden. Dies ermöglicht eine modulare Bauweise der Leuchte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte, und insbesondere ein darin angeordnetes Abschlussglas, von einer freien Randkante des Reflektors, insbesondere einer Randkante des Darklight-Reflektors, und einem Abstand A beabstandet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bauweise der erfindungsgemäßen Leuchte und die Erzielung eines ästhetischen Gesamteindruckes der dem Gesamteindruck von Leuchten nahekommt, die herkömmliche Leuchtmittel verwenden.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche, sowie anhand der nachfolgend anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in einer teilgeschnittenen, schematischen Ansicht, wobei die Leuchte als Einbauleuchte eingebaut in eine Decke eines Raumes dargestellt ist, und die Pfeile einige exemplarische Lichtstrahlen, ausgehend von dem Diffusorelement, veranschaulichen,
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2 die Leuchte der 1 in einer nicht maßstäblichen, schematischen Schnittansicht, wobei zusätzlich der auszuleuchtende Boden des Gebäuderaumes dargestellt ist, sowie im auszuleuchtenden Bereich eine erste Person und mit dem Oberkörper im abgeschirmten Bereich eine weitere Person,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte, bei der eine Vielzahl von LED's und eine Vielzahl von Darklight-Reflektoren in linearer Anordnung vorgesehen sind,
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4 die Leuchte der 3 in einer schematischen Schnittansicht etwa gemäß Schnittlinie IV-IV in 3, wobei ein zusätzlicher Reflektor ersichtlich ist,
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5 die Leuchte der 3 in einer Gesamtdarstellung unter Veranschaulichung des Abschirmungswinkels,
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6 die Leuchte der 5 in einer schematischen Gesamtdarstellung, ähnlich der Darstellung der 2,
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7 eine perspektivische, schematische Unteransicht der Leuchte der 6,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte mit einer Vielzahl von LED's, die zur Ausbildung eines Rasters entlang von Zeilen und Spalten angeordnet sind,
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9 die Leuchte der 8 in einer Unteransicht,
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10 die Leuchte der 9 etwa entlang Schnittlinie X-X in 9,
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11 die Leuchte der 10 etwa entlang Schnittlinie XI-XI in einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht,
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12 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte, bei der ein geändertes Diffusorelement vorgesehen ist, und
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13 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte mit einem wiederum geänderten Diffusorelement.
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Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diesbezüglich sei angemerkt, dass der Übersichtlichkeit halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente, auch soweit sie zu unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gehören, der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen, teilweise auch unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet sind.
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Der nachfolgenden Figurenbeschreibung sei des Weiteren vorausgeschickt, dass die dort dargestellten Ausführungsbeispiele der 1 bis 11 Reflektoren zeigen, die als Darklight-Reflektoren ausgebildet sind, da hier das Prinzip der Erfindung in einem besonders vorteilhaften Maße zum Einsatz kommen kann. Von der Erfindung sind allerdings auch solche, zum Teil nicht dargestellte Ausführungsbeispiele umfasst, bei denen die verwendeten Reflektoren nicht als Darklight-Reflektoren, sondern als herkömmliche Reflektoren ausgebildet sind.
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Die in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit 10 bezeichnete Leuchte wird zunächst anhand des Ausführungsbeispiels der 1 näher erläutert.
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1 zeigt in einer sehr schematischen, teilgeschnittenen Ansicht eine Leuchte 10, die als Downlight und zum Einbau in eine Höhlung 17 in einer Decke 11 eines Gebäuderaumes 12 ausgebildet ist.
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Die Leuchte 10 dient, wie am besten aus 2 ersichtlich, der Ausleuchtung eines auszuleuchtenden Raumbereiches 23, und mithin einer Ausleuchtung einer Bodenfläche 13. Alternativ können in 2 nicht dargestellte, auf dem Boden 13 angeordnete Gegenstände, wie beispielsweise Warenauslagen, auszuleuchten sein.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen nicht maßstäblich zu verstehen sind, sondern lediglich die Funktionen und Prinzipien der Erfindung darstellen sollen. So ist insbesondere in 2 die Leuchte 10 unverhältnismäßig groß dargestellt.
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Ausweislich 1 ist die Leuchte mit einer LED 14 oder einer LED-Anordnung 14 ausgestattet. Als LED-Anordnung wird wenigstens eine LED verstanden. Eine LED-Anordnung kann auch mehrere LED's, insbesondere eine Multichip-LED umfassen.
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Zu der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden die Begriffe LED oder LED-Anordnung synonym füreinander verwandt. Jedes der dargestellten Ausführungsbeispiele kann an Stelle der jeweils beschriebenen einen LED auch mehrere LED's oder an Stelle der beschriebenen mehreren LED's jeweils auch nur eine LED an der bezeichneten Position aufweisen.
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Die LED 14 oder die LED-Anordnung 14 kann, wie das Ausführungsbeispiel der 1 deutlich macht, mit einer sphärischen Kuppe 37, z. B. aus Silikon oder Glas ausgestattet sein, so dass sich eine insgesamt sphärisch gewölbte Lichtemissionsfläche 15 ergibt. Die Kuppe, die insgesamt mit 37 bezeichnet ist, kann bei anderen Ausführungsbeispielen (s. z. B. 5) auch entfallen. In 4 ist lediglich beispielhaft eine LED 14 oder eine LED-Anordnung 14 gezeigt, deren Lichtemissionsfläche 15 nicht von einer sphärischen Oberfläche bereitgestellt ist, sondern von einer im Wesentlichen plan ausgebildeten Fläche.
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Von wesentlicher Bedeutung ist allerdings, dass zwischen der Lichtemissionsfläche 15 der LED 14 oder der LED-Anordnung 14 und der Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40 ein zumindest geringer Abstand besteht.
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Dieser Abstand ist bei dem Ausführungsbeispiel der 4 deutlich erkennbar. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist zwischen der Außenseite 44 der Kuppe 37 und der Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40 ebenfalls ein nicht dargestellter Abstand vorhanden.
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Die Lichtemissionsfläche 15 kann im Prinzip jede beliebige geometrische Kontur aufweisen und beispielsweise auch asphärisch gewölbt, ausgebildet sein.
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Die Leuchte 10 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel der 1 einen Darklight-Reflektor 16. Dieser kann beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein, insbesondere derart, dass er sich um eine optische Achse OA der Leuchte herum erstreckt.
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Bei zahlreichen Ausführungsbeispielen kann der Darklight-Reflektor 16 allerdings auch aus mehreren Segmenten gebildet sein.
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Hierzu sei beispielsweise verwiesen auf das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte 10 gemäß 9, bei dem eine Vielzahl von Darklight-Reflektoren 16, der Zahl der LED's 14 oder der Zahl der LED-Anordnungen 14 entsprechend, vorgesehen ist, und jeder Darklight-Reflektor 16 aus mehreren Segmenten gebildet ist. Beispielhaft wird dies anhand des Darklight-Reflektors 16i dargestellt, der aus vier Teilsegmenten 16u, 16v, 16w und 16x gebildet ist, die eine quadratförmige Grundfläche umgeben, in deren Mittelpunkt die LED 14i zentral positioniert ist.
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Das an sich bekannte Prinzip der Darklight-Technologie wird später noch detaillierter erläutert.
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Die erfindungsgemäße Leuchte 10 umfasst ein lediglich schematisch angedeutetes Gehäuse 18, welches durch zwei schematisch angedeutete elektrische Zuleitungen 19a, 19b, durchgriffen ist. Die Zuleitungen dienen der Versorgung der Leuchte 10 mit Betriebsspannung, bzw. ggf. auch der Übermittlung von Steuersignalen. Die Zahl der Zuleitungen ist beliebig.
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Die Leuchte 10 umfasst darüber hinaus vorteilhaft eine Platine 32, auf der die LED 14 positioniert ist. Schließlich kann, der Platine 32 benachbart, ein Kühlkörper 33 vorgesehen sein, der die von den LED's 14 generierte Wärme abführt.
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In dem Innenraum 20 des Reflektors ist im Lichtweg zwischen der Lichtemissionsfläche 15 der LED 14 und dem Reflektor 16, ein Diffusorelement 40 angeordnet. Das Diffusorelement weist eine konkav gekrümmte Innenfläche 41 auf, die als Lichteintrittsfläche bezeichenbar ist, und eine konvex gekrümmte Lichtaustrittsfläche 42.
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Die Lichteintrittsfläche 41 überdeckt die Lichtemissionsfläche 15 der LED 14 im Wesentlichen vollständig. Hierdurch können die Lichtverluste minimiert werden.
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Die Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40 ist von der Lichtemissionsfläche 15 der LED beabstandet. Für den Fall, dass die LED, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 durch die schraffierte Kuppe 37 angedeutet, mit einem gewölbten Linsenkörper aus Glas, Silikon oder Kunststoff versehen ist, ist auch die Außenfläche 44 der Kuppe 37 von der Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40, was 1 nicht erkennen lässt, beabstandet. Jedenfalls ist eine solche Beabstandung für die Lichtverteilung vorteilhaft.
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2 zeigt in geringfügiger Abweichung zu der Darstellung der 1 die Kuppe 37 nicht. Hier ist eine plan gehaltene Lichtemissionsfläche 15 der LED 14 gezeigt, die deutlich von der Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40 beabstandet ist. Eine punkt- oder linienförmige Berührung, wie im Bereich der Ränder der Lichtemissionsfläche 15 schematisch dargestellt, ist allerdings nicht von Nachteil.
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Lediglich zur Klarstellung sei angemerkt, dass bei solchen LED's 14, die eine sphärische Kuppe 37 oder ein vergleichbares Linsenelement aufweisen, die Lichtemissionsfläche 15 der LED unmittelbar von der Austrittsfläche 44 dieses Linsenelementes 37 bereitgestellt sein kann.
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Das Diffusorelement 40 überdeckt mit seiner Lichteintrittsfläche 41 die Lichtemissionsfläche 15 vorteilhafterweise zu nahezu 100%, oder nahezu vollständig, um das gesamte oder nahezu gesamte von der LED 14 emittierte Licht einzufangen. Die Lichteintrittsfläche 41 kann dabei auch mehrere Lichtemissionsflächen 15, mehrere LED's, oder eine LED-Anordnung mit mehreren LED's, z. B. einer Multichip-LED, gemeinsam überspannen oder überdecken.
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Durch diese Maßnahme kann das gesamte Licht eingefangen werden und ohne Lichtverluste in den Reflektor 16 eingekoppelt werden.
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Das Diffusorelement 40 kann mit einer besonderen Oberflächenstruktur ausgestattet sein. Je nach Wahl des Materials des Diffusorelementes 40 kann z. B. die Lichtaustrittsfläche 42 mit einer geeigneten Oberflächenstruktur versehen sein, um zu der gewünschten Vergleichmäßigung des Lichtes beizutragen. Bei aus Glas bestehenden Diffusorelementen 40 kann beispielsweise durch Sandstrahlung der Fläche 42 oder durch Ätzung eine entsprechende Rauhigkeit der Fläche 42 erzielt werden. Bei aus Kunststoff oder anderem geeigneten Materialien bestehenden Diffusorelementen kann eine entsprechende Oberflächenrauhigkeit, z. B. auch durch entsprechende Ausprägungen in der Werkzeugform erreicht werden.
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Es besteht die Möglichkeit, dass sowohl die Lichteintrittsfläche 41, als auch die Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes 40 oder alternativ nur eine der beiden Flächen 41, 42 mit einer entsprechenden Strukturierung ausgestattet ist. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, das Diffusorelement 40 selbst auf Grund einer geeigneten Materialwahl, z. B. durch Einschlüsse von Streukörpern, derartig auszugestalten, dass eine Vergleichmäßigung des Lichtes zur Erzielung eines diffusiven Lichtes erreicht werden kann.
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Ausgehend von der Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes verlassen die Leuchte 10 direkte und indirekte Lichtanteile. Als direkte Lichtanteile werden ausweislich der beispielhaft dargestellten Lichtpfeile in 1 (gekennzeichnet mit 21a, 21b und 21c), diejenigen Lichtanteile bezeichnet, die die Leuchte 10 verlassen.
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Des Weiteren sind indirekte Lichtanteile (beispielhaft veranschaulicht durch die Lichtpfeile 21d, 21e, 21f) vorhanden, die die Leuchte 10 erst nach Reflektion an dem Darklight-Reflektor 16 verlassen.
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Die Besonderheit des Strahlenganges der 1 zeigt, dass besondere Extremstrahlen 21d, 21e, 21f die Leuchte 10 als paralleles Lichtstrahlenbündel verlassen. Dabei ist auf Grund der besonderen Konstruktion des Darklight-Reflektors 16 sichergestellt, dass in dem Abschirmungsraum 22 hinein weder direkte noch indirekte Lichtanteile hineinfallen können. Nur der auszuleuchtende Raumbereich 23 wird mit Licht bestrahlt.
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Die Konstruktion des Darklight-Reflektors 16 folgt dabei dem geometrischen Prinzip, wonach die jeweils flachsten Tangentenstrahlen, also die von einem Punkt der Lichtaustrittsfläche 42 ausgehenden Strahlen, die unter dem flachsten Winkel, d. h. der Horizontalen am stärksten angenähert, als Randstrahl von dem Reflektor 16 so reflektiert werden, dass die Lichtemissionsrichtung dieses Lichtstrahls (z. B. 21d) aus der Leuchte 10 heraus im Wesentlichen parallel zu der den Abschirmungswinkel α begrenzenden Randkante RK ist.
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Der Abschirmungswinkel α beträgt bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 7 etwa 30°.
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In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass der Abschirmungswinkel, der sich allein auf Grund der Position des Diffusorelementes 40 und der unteren Reflektorkante 39 ergibt, bei dem Darklight-Reflektor 16 zugleich dem Abblendungswinkel entspricht. Der Abblendungswinkel ist der Winkel, der durch die geometrische Ausbildung des Reflektors 16 entsteht, wobei der Reflektor dafür sorgt, dass in den von dem Abblendungswinkel abgeschirmten Raumbereich 22 hinein in Folge von Reflektion keine Lichtstrahlen einfallen.
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2 verdeutlicht anhand der beiden Personen 24a und 24b das Abstrahlverhalten der Leuchte. Der Oberkörper der innerhalb des Abschirmungsraumes 22 befindlichen Person 24b wird weder von direktem noch von indirekten Lichtanteilen beaufschlagt. Erst wenn die Person 24b die Raumsektorgrenze RK überschreitet und in den auszuleuchtenden Raumbereich 23 gelangt, kann der Benutzer zugleich direkte, als auch in dem Darklight-Reflektor 16 gespiegelte indirekte Lichtanteile erkennen.
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Ausweislich des alternativen Ausführungsbeispiels der 3 ist bei einer Variante der Erfindung eine Reihenanordnung mehrerer LED's oder LED-Anordnungen 14a, 14b, 14c vorgesehen. Diese Leuchte 10 ist im Prinzip beliebig skalierbar.
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Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass jeder LED 14 bzw. jeder LED-Anordnung 14 ein eigener Darklight-Reflektor 16 zugeordnet ist.
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5 verdeutlicht, dass eine solche linear ausgebildete Leuchte, gleichermaßen wie bei der Leuchte der 1 und 2, einen Abschirmungsraum 22 und einen auszuleuchtenden Raumbereich 23 in der gewünschten Weise mit Licht beaufschlagt, bzw. nicht beaufschlagt.
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Bei der Variante der 4 ist die LED 14 ebenfalls nicht mit einer sphärischen Kuppe versehen, sondern weist eine plane Lichtemissionsfläche 15 auf.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 7 ist die linear ausgebildete Leuchte mit einem Leuchtengehäuse 26 ausgestattet, das ein im Wesentlichen wannenförmiges Oberteil 38a und ein im Wesentlichen wannenförmiges Unterteil 38b bereitstellt. Während das Oberteil 38a z. B. zur Aufnahme nicht dargestellter Spannungsversorgungsleitungen dienen kann, ist das Unterteil 38b als Leuchtmittelaufnahmeraum ausgebildet. 4 lässt erkennen, dass sich in Hauptlichtabstrahlrichtung des Darklight-Reflektors 16 hinter dem Darklight-Reflektor 16 noch ein weiterer zusätzlicher Reflektor 25 befindet. Dieser dient beispielsweise dazu, eine eng abstrahlende oder alternativ eine breit abstrahlende Lichtverteilung zu ermöglichen.
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Das Unterteil 38b kann ein clipsbares Deckelelement 27 aufnehmen. Das Deckelelement 27 kann dabei ein transparentes Abschlussglas 34 bereitstellen. Das Abschlussglas 34 kann z. B. auch den in Lichtabstrahlrichtung vordersten Randbereich des Zusatzreflektors 25 mechanisch halten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 8 bis 11 besteht eine Besonderheit darin, dass eine Vielzahl von LED's oder LED-Anordnungen 14 entlang von Zeilen 35a, 35b, 35c und entlang von Spalten 36a, 36b, 36c angeordnet sind. Es bildet sich auf diese Weise ein Raster von LED's 14 oder LED-Anordnungen 14.
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Die Ansichten der 8 und 9 lassen das LED-Raster nicht erkennen. Hier ist allerdings das Raster der Diffusorelemente 40 ersichtlich. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, mehrere Diffusorelemente 40a, 40b, 40c, bzw. vorteilhaft sämtliche Diffusorelemente 40 einer Leuchte 10, von einem gemeinsamen Bauteil bereitzustellen.
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Eine Vielzahl von Darklight-Reflektoren 16 ist gleichermaßen entlang von Zeilen 35a, 35b, 35c, sowie entlang von Spalten 36a, 36b, 36c angeordnet.
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Dies bietet die Möglichkeit, jeder LED, bzw. jeder LED-Anordnung 14 ein eigenes Diffusorelement 40 und/oder einen eigenen Darklight-Reflektor 16 zuzuordnen.
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Von einer wesentlichen Besonderheit ist dabei, dass die in Lichtaustrittsrichtung vordersten Randkanten 39 der Darklight-Reflektoren 16 von der Lichtaustrittsöffnung 43 der Leuchte, oder von einem Abschlussglas 34 der Leuchte, unter einem Abstand A beabstandet sind.
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Dieser Abstand ist größer als die Höhe H des Darklight-Reflektors 16 und beträgt vorteilhafter Weise mehr als das 1,5-fache der Höhe H, und weiter vorteilhaft ein Mehrfaches der Höhe H des Darklight-Reflektors 16.
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Dem Betrachter der Leuchte 10 der Ausführungsbeispiele der 8 bis 12 bietet sich insoweit ein ästhetisches Gesamtbild, welches dadurch geprägt ist, dass die LED's, ähnlich wie dies bei Leuchten mit herkömmlichen Leuchtmitteln der Fall war, bezüglich der Lichtaustrittsöffnung 43 der Leuchte nach innen hin versetzt erscheinen.
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Von Bedeutung ist, dass die zahlreichen „Miniaturhaften”-Darklight-Reflektoren 16 sowie auch die „Miniaturhaften”-Diffusorelemente 40 bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 7, bzw. 8 bis 11 vorteilhaft von einem gemeinsamen Bauteil gebildet sein können. Hierdurch wird eine besonders einfache Fertigung und Konstruktion möglich.
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Von besonderer Bedeutung ist bei den Ausführungsbeispielen, bei denen mehrere Reflektoren 16 vorgesehen sind, dass deren jeweiligen, der Lichtaustrittsöffnung 43 der Leuchte 10 nahen Randkanten 39 entlang einer gemeinsamen Ebene E angeordnet sein können. Diese Ebene E kann relativ zu der Lichtaustrittsöffnung 43 der Leuchte 10 nach innen versetzt sein. Der Abstand A zwischen der Ebene E und der Lichtaustrittsebene 43 kann auch bei Ausführungsbeispielen der Erfindung, die mit herkömmlichen Reflektoren, also solchen Reflektoren, die ohne das Darklight-Prinzip auskommen, mindestens das 1,5-fache der Höhe H des Reflektors 16, vorteilhafterweise ein Mehrfaches der Höhe H betragen.
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Im Folgenden sollen noch zwei weitere Ausführungsbeispiele, die in den 12 und 13 dargestellt sind, erläutert werden. Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass hier wiederum Leuchten 10 dargestellt sind, die unter Ausnutzung des erfinderischen Prinzips Licht ausgehend von einer LED 14 oder einer LED-Anordnung 14 emittieren, wobei ein Diffusorelement vorgesehen ist, das für eine Vergleichmäßigung sorgt. Die LED weist bei dem Ausführungsbeispiel jeweils eine Kuppe 37 mit sphärischer Wölbung auf, die eine Lichtemissionsfläche 44 bereitstellt, die als Lichtemissionsfläche 15 im Sinne der Erfindung anzusehen ist. Die Leuchten sind jeweils zur deckenseitigen Anordnung vorgesehen, wobei die Decke der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist. Beide Leuchten dienen der Ausleuchtung einer nicht dargestellten Bodenfläche 13.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 12 ist das Diffusorelement 40 von einem im Wesentlichen transparenten, rotationssymmetrischen Element, welches beispielsweise aus Kunststoff besteht, gebildet. Das Diffusorelement weist einen Kopfabschnitt 45, einen Mittelabschnitt 46 und einen Fußabschnitt 47 auf.
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Der Kopfabschnitt 45 umfasst eine wannenförmige oder schalenförmige Höhlung 48, in dessen Innenraum die LED 14 mit ihrer Kuppe 37 angeordnet ist. Der Kopfabschnitt 45 stellt die Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes bereit. Die Lichteintrittsfläche überdeckt insoweit vollständig die Lichtemissionsfläche 44 der LED 14.
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Die Höhlung weist eine im Wesentlichen sphärisch gewölbte Bodenfläche auf, die die Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes bereitstellt, sowie im Wesentlichen kreiszylindrische Seitenwände.
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Der Mittelabschnitt 46 ist von einem im Wesentlichen plattenartig ausgebildeten Element gebildet. Dieses kann dazu dienen, eine Anlagefläche für die oberen Reflektorkanten 49 des Reflektors 16 bereitzustellen. Auch können sich an das dargestellte Diffusorelement 40 noch weitere nebeneinander angeordnete, nicht dargestellte Diffusorelemente, also bezüglich der 12 rechts und links der dort dargestellten Leuchte 10, anschließen. Die mehreren Diffusorelemente 40 können von einem gemeinsamen Bauteil gebildet sein. Es kann sich dabei z. B. um eine Rasterplatte aus Glas oder Kunststoff handeln.
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Der Fußabschnitt 47 des Diffusorelementes 40 ist gewölbt, insbesondere sphärisch gewölbt ausgebildet. Die Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes kann mit der gewünschten mikrostrukturierten Oberfläche versehen sein, um die gewünschte Diffusivität des Lichtes zu erzielen.
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Verdeutlicht werden soll die Lichtleitung nun anhand der in dem jeweils rechten Halbraum des Diffusorelementes 40 dargestellten beispielhaften Lichtstrahlen. Die Lichtaustrittsfläche 42 verlassen direkte und indirekte Lichtanteile. Die direkten Lichtanteile, beispielhaft veranschaulicht durch einen Lichtstrahl 50a, gelangen lediglich durch Lichtbrechung und -ablenkung von der Lichtemissionsfläche 44 der LED zur Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes 40. Die indirekten Lichtanteile, veranschaulicht durch einen Lichtstrahl 50b, gelangen in Folge von Totalreflektion an einer Grenzfläche 51 des Kopfabschnittes 45 des Diffusorelementes 40 zur Lichtaustrittsfläche 42.
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Angemerkt sei, dass das Diffusorelement 40 mit Kopfabschnitt 45, Mittelabschnitt 46 und Fußabschnitt 47 von einem einzigen transparenten Bauteil gebildet ist, und beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein kann. In Folge der Mikrostrukturierung der Lichtaustrittsfläche 42 ist dieses Bauteil aber nicht transparent, sondern allenfalls transluzent, also durchscheinend.
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Angemerkt sei an dieser Stelle auch, dass lediglich beispielhaft bei dem Ausführungsbeispiel zu verstehen ist, dass die Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes den gewünschten diffusiven Charakter bereitstellt. Alternativ kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel alternativ oder zusätzlich auch die Lichteintrittsfläche 41 mit der entsprechenden Oberflächenrauhigkeit versehen sein.
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Das Diffusorelement 40 ist in dem Innenraum 20 des Reflektors 16 angeordnet. Der Reflektor 16 kann vorteilhafterweise als Darklight-Reflektor ausgebildet sein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 13 ist das Diffusorelement 40 mit einer durchgehend konkav gewölbten Lichteintrittsfläche 41 und einer entsprechend konvex gewölbten Lichtaustrittsfläche 42 versehen. Zur Verbindung des Diffusorelementes 40 dieser Leuchte 10 mit benachbarten, in 13 nicht dargestellten Diffusorelementen der gleichen Leuchte, beispielsweise zur Erzielung einer linearen, rasterartigen Anordnung von Diffusorelementen für eine lineare Leuchte gemäß 3, oder zur Bereitstellung eines zweidimensionalen Rasters von Diffusorelementen zur Verwendung in einer Leuchte gemäß 9, ist als einstückig stoffschlüssiger Bestandteil 52 des Diffusorelementes 40 ein Anbindungsabschnitt vorgesehen.
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Dieser Anbindungsabschnitt 52, sowie gleichermaßen auch der Mittelabschnitt 46 bei dem Ausführungsbeispiel der 12, können bei Bedarf auch entfallen, beispielsweise wenn in der Leuchte 10 nur ein einziges Diffusorelement 40 vorgesehen sein soll. Andererseits können sich die entsprechenden Abschnitte 46, 52 auch dazu eignen, Montageflächen oder Anlageflächen oder Positionierflächen zur Befestigung des Diffusorelementes relativ zum Leuchtengehäuse bereitstellen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, veranschaulicht durch den Lichtpfeil 50c, unter Umständen Verlustanteile zu befürchten, da in Folge von Totalreflektion an den Innenflächen dieses Randabschnittes 52 eine Lichtweiterleitung erfolgt.
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Bei weiteren, nicht dargestellten, Ausführungsbeispielen der Erfindung, kann die Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes 40, sowie unter bestimmten Umständen auch die Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40, von einer Diffusorfolie bereitgestellt sein. Auf diese Weise kann das Diffusorelement 40, beispielsweise wie bei den Ausführungsbeispielen der 12 und 13 dargestellt, beispielweise von einer an sich bekannten Kollimatoroptik bereitgestellt werden, und die Lichtaustrittsfläche 42 dieser Kollimatoroptik mit einer dünnen Klebefolie, die eine geeignete Oberflächenrauhigkeit aufweist, beklebt werden. Auf diese Weise kann mit sehr einfachen Mitteln ein Diffusorelement 40 zur Verwendung im Sinne der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
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Angemerkt sei, dass bezüglich der Ausführungsbeispiele der 12 und 13 zwar beschrieben worden ist, dass einzelne Diffusorelemente durch einstückig-stoffschlüssige Ausbildung mit jeweils benachbarten Diffusorelementen zur Bildung eines Rasters eine einfache Konstruktion einer Leuchte mit mehreren LED's ermöglichen. Andererseits besteht im Sinne der Erfindung auch die Möglichkeit, eine Leuchte mit mehreren LED's 14 oder mehreren LED-Anordnungen 14 auszustatten, und jeder LED 14 oder jeder LED-Anordnung 14 ein eigenes, gesondertes, baulich von anderen Diffusorelementen 40 getrenntes Diffusorelement 40 zuzuordnen.
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Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung war es grundsätzlich von wesentlicher Bedeutung, dass die Lichteintrittsfläche 41 des Diffusorelementes 40 von der Lichtemissionsfläche 15, 44, der LED beabstandet war.
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Bei alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen, kann allerdings auch vorgesehen sein, dass bei besonderen geometrischen Ausgestaltungen der LED's 14 oder Kuppenkörpern 37 der LED's eine Diffusorfolie unmittelbar auf die Lichtemissionsfläche 15 der LED, bzw. auf die zugehörige Kuppe 37 aufgebracht, z. B. aufgeklebt, wird. Allerdings erscheint im Sinne des beschriebenen erfinderischen Prinzips der Schnitt einer Vergrößerung der effektiv wirksamen, leuchtenden Fläche der Lichtemissionsfläche 15 von einer punktförmigen, oder nahezu punktförmigen Lichtquelle hin zu einer makronomisch großen Lichtaustrittsfläche 42 des Diffusorelementes 40 vorteilhafter. Durch eine beabstandete Anordnung eines von der LED 14 räumlich und baulich getrennten, gesonderten Diffusorelementes 40 kann diese Vergrößerung der Lichtemissionsfläche 15 mit minimalen Lichtverlusten in einfacher Weise erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3098612 [0007, 0023, 0033]
- DE 19632665 A1 [0010]
