DE102013222352A1 - Beleuchtungseinrichtung mit Lichtgenerator und Kollimator - Google Patents

Abstract

Die Beleuchtungseinrichtung (1) weist einen Lichtgenerator (2), welcher mehrere flächig verteilt angeordnete Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe aufweist, einen dem Lichtgenerator (2) optisch nachgeschalteten mehrstufigen Kollimator (3–5) und mindestens eine dem Kollimator (3–5) nachgeschaltete Mikrolinsenplatte (10) auf. Die Beleuchtungseinrichtung (1) ist insbesondere vorteilhaft einsetzbar zur Beleuchtung von hochwertigen Auslagen (Feinkost, Kunstgegenstände, Schmuck usw.) als auch für medizinische Zwecke, z.B. als Operationsleuchte.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung, aufweisend einen Lichtgenerator, welcher mehrere flächig verteilt angeordnete Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe aufweist, und einen dem Lichtgenerator optisch nachgeschalteten mehrstufigen Kollimator. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf eine Beleuchtung von hochwertigen Auslagen (Feinkost, Kunstgegenstände, Schmuck usw.) als auch für medizinische Zwecke, z.B. als Operationsleuchte.
• DE 10 2011 112 222 A1 offenbart eine Beleuchtungseinheit, die eine Flächenlichtquelle, ein Primäroptikelement, einen ersten Reflektor und einen zweiten Reflektor aufweist. Das Primäroptikelement ist derart an der Flächenlichtquelle angeordnet, dass ein von der Flächenlichtquelle emittiertes Licht durch das Primäroptikelement auf den ersten Reflektor abgebildet ist und dabei der Strahlquerschnitt des Lichts durch das Primäroptikelement verkleinert ist. Dabei bildet der erste Reflektor den mittels des Primäroptikelements verkleinerten Lichtstrahl auf den zweiten Reflektor ab, um das Licht aus dem zweiten Reflektor aus der Beleuchtungseinheit abzustrahlen.
• WO 2013/000639 A2 betrifft ein Beleuchtungssystem, aufweisend eine erste Reflektoranordnung, ein Beleuchtungsmodul in der ersten Reflektoranordnung, eine kollimierende Einheit und einen zweiten Reflektor, die in dieser Reihenfolge in einem Lichtpfad angeordnet sind, wobei Licht von dem Beleuchtungsmodul durch die kollimierende Einheit in parallele Lichtstrahlen geformt wird und auf den zweiten Reflektor projiziert wird, wobei der zweite Reflektor das Licht auf die erste Reflektoranordnung reflektiert und das Licht von der ersten Reflektoranordnung auf ein zu beleuchtendes Objekt reflektiert wird.
• US 7,441,927 B1 offenbart eine Linse mit in einem spiralförmigen Muster angeordneten Mikrolinsen. In Polarkoordinaten sind die Zentren aufeinanderfolgender Mikrolinsen radial und winkelbezogen beabstandet, und zwar durch Beabstandungsfaktoren wie den Abstand Phi, welcher das Konjugierte des Goldenen Schnitts darstellt. Das resultierende spiralförmige Mikrolinsenmuster ist frei von inneren Harmonischen, welche ansonsten zu einem Streifenmuster in dem von der Linse gebrochenen Licht führen würden. Gleichzeitig kann die Größe des Strahlflecks durch die Reflektorgröße und das Mikrolinsenprofil eingestellt werden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur besonders gleichmäßigen und natürlich wirkenden Beleuchtung insbesondere von Gegenständen bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung, aufweisend einen Lichtgenerator, welcher mehrere flächig verteilt angeordnete Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe aufweist, einen dem Lichtgenerator optisch nachgeschalteten mehrstufigen Kollimator und mindestens einer dem Kollimator nachgeschalteten Mikrolinsenplatte.
• Diese Beleuchtungseinrichtung weist den Vorteil auf, dass aufgrund der Verwendung der mindestens einen Mikrolinsenplatte ein sehr hoher Farbwiedergabeindex, eine besonders effektive Lichtmischung (ohne Farbschatten) und eine gleichmäßige Lichtstärkeverteilung (ohne Kanten, Ringe o.ä.) erreichbar sind und so eine besonders gleichmäßige und natürlich wirkende Beleuchtung bereitgestellt wird.
• Die Beleuchtungseinrichtung mag insbesondere eine Leuchte sein.
• Der Lichtgenerator mag aufgrund seiner flächig verteilt angeordneten Halbleiterlichtquellen auch als eine flächige Lichtquelle oder Flächenlichtquelle angesehen werden. Der Lichtgenerator mag auch als „Light Engine”, als Lichterzeugungseinrichtung oder als Lichterzeugungseinheit bezeichnet werden. Er weist bevorzugt auch zumindest einen Teil eines Treibers zum Betreiben der Halbleiterlichtquellen auf.
• Unter einer Halbleiterlichtquelle einer bestimmten Farbe mag insbesondere eine Halbleiterlichtquelle verstanden werden, welche Licht eines bestimmten, definierten Emissionsspektrums und damit einer bestimmten Farbe abstrahlt.
• Die mehreren Halbleiterlichtquellen umfassen mindestens eine Halbleiterlichtquelle einer ersten Farbe und mindestens eine Halbleiterlichtquelle einer zweiten Farbe. Ein Möglichkeit zur Erlangung eines hohen Farbwiedergabeindex mit nur zwei Arten von Halbleiterhalbquellen kann beispielsweise durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle einer ersten, weißlich-grünen Farbe (auch als „minzfarben” oder „EQ-White” bezeichnet) und mindestens eine Halbleiterlichtquelle einer zweiten, bernsteinfarben Farbe (auch als „amber” bezeichnet) erreicht werden. Diese Zusammenstellung kann auch als „Brilliant Mix” bezeichnet werden kann. Eine andere Möglichkeit zur Erlangung eines hohen Farbwiedergabeindex mit nur zwei Arten von Halbleiterhalbquellen besteht in der Verwendung von Halbleiterlichtquellen mit zwei unterschiedlich weißen Farbmischungen, nämlich warm-weiß und kalt-weiß. Die weißen Farbmischungen können insbesondere durch die Verwendung von Konversions-LEDs umgesetzt werden.
• Zur Erreichung eines besonders hohen Farbwiedergabeindex wird eine Weiterbildung bevorzugt, bei der die mehreren Halbleiterlichtquellen mindestens drei Farben aufweisen, z.B. rot, grün und blau oder weißlich-grün, bernsteinfarben und gelb.
• Zur Erreichung eines noch höheren Farbwiedergabeindex wird eine Weiterbildung bevorzugt, bei der die mehreren Halbleiterlichtquellen mindestens vier Farben aufweisen, z.B. rot, grün, blau und bernsteinfarben oder weißlich-grün, bernsteinfarben, gelb und blau.
• Jedoch wird zur Erreichung eines noch höheren Farbwiedergabeindex eine Weiterbildung bevorzugt, bei der die mehreren Halbleiterlichtquellen mindestens fünf Farben aufweisen, z.B. rot, grün, blau, bernsteinfarben und weiß oder weißlich-grün, bernsteinfarben, gelb, blau und weiß.
• Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass ein Summenfarbort des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Summenlichts variierbar ist. Die Verwendung von Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe ermöglicht nämlich insbesondere auch eine Variation oder Einstellung einer Farbtemperatur und/oder eines Summenfarborts eines durch das Licht der Halbleiterlichtquellen erzeugten Mischlichts. Die Einstellung der Farbtemperatur und/oder eines Summenfarborts des Mischlichts mag beispielsweise mittels einer Variation einer relativen Stromstärke oder Bestromung von Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe erreicht werden. Die Halbleiterlichtquellen können insbesondere ein weißes Mischlicht erzeugen; z.B. ein warm-weißes, ein neutral-weißes oder ein kalt-weißes Mischlicht.
• Mit diesem Lichtgenerator sind insbesondere Farbtemperatureinstellungen zwischen 3000 K und 6000 K bei einer Einhaltung von Farbwiedergabeindices Ra > 95 und R1 bis R14 > 90 möglich.
• Es ist zudem noch eine Ausgestaltung, dass der Lichtgenerator einen Lichtstrom von mindestens 1000 Lumen erzeugt, insbesondere zwischen 1000 und 2000 Lumen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Lichtstrom durch Dimmen reduziert werden kann. Es ist noch eine Weiterbildung, dass mittels eines solchen Lichtgenerators mindestens 15 Candela pro Lumen (Peak Intensity in Cd/Lm) erreicht werden können.
• Auch kann mindestens eine Halbleiterlichtquelle verwendet werden, welche infrarotes Licht (IR-LED) und/oder ultraviolettes Licht (UV-LED) abstrahlt.
• Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen. Auch dem mindestens einen Diodenlaser mag ein wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff nachgeschaltet sein, z.B. in einer LARP(„Laser Activated Remote Phosphor”)-Anordnung.
• Die Halbleiterlichtquellen mögen insbesondere alle in die gleiche Richtung abstrahlen, z.B. dadurch, dass sie parallel ausgerichtete optische Achsen aufweisen. Der Lichtgenerator mag deshalb insbesondere in einen Halbraum strahlen, insbesondere in einen um +/–90° um eine optische Achse oder Längsachse des Lichtgenerators aufgezogenen Halbraum. Das von dem Lichtgenerator erzeugte Lichtbündel weist ohne weitere Maßnahmen eine räumlich sehr inhomogene Farbverteilung auf.
• Durch den Kollimator wird das von dem Lichtgenerator erzeugte Lichtbündel verengt und gemischt. Zudem wird so eine vergleichmäßigte Lichtstärkeverteilung erreicht.
• Die Mehrstufigkeit des Kollimators bewirkt eine hohe Flexibilität in der Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere zur Erreichung eines kleinen Durchmessers, einer geringen Bautiefe und einer geringen Breite und genau einstellbaren Form des abgestrahlten Lichtbündels.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Mikrolinsenplatte eine lichtdurchlässige Platte aufweist oder ist, an deren Lichteintrittsseite und an ihrer Lichtaustrittsseite kleine Linsen („Mikrolinsen”) bzw. als Mikrolinsen dienenden Bereiche vorhanden sind. Die Lichteintrittsseite und die Lichtaustrittsseite sind also mit einem Feld von Mikrolinsen bedeckt. Dies ermöglicht eine besonders effektive und gleichförmige Lichtmischung. Eine Dicke der Mikrolinsenplatte weist eine im Vergleich zu einer ebenen Ausdehnung geringe Dicke auf. Eine Dicke der Mikrolinsenplatte beträgt bevorzugt zwischen 1 mm und 10 mm. Die Mikrolinsen der Mikrolinsenplatte weisen insbesondere einen Durchmesser von 3 mm oder weniger, bevorzugt von 2 mm oder weniger, speziell von 1 mm oder weniger, auf.
• Ordnet man eine solche Mikrolinsenplatte im Strahlengang hinter dem Kollimator an, der Licht eines Lichtgenerators mit verschiedenfarbig emittierenden Chips kollimiert, so wird in der Regel fast jede Mikrolinse auf der Lichteintrittsseite der Mikrolinsenplatte räumlich näherungsweise homogen beleuchtet. Jedoch weisen die verschiedenfarbigen Lichtanteile beim Eintritt in die Mikrolinsenplatte verschiedene Richtungen auf, d.h., dass die Lichtfarbe stark winkelabhängig ist. Dieses Problem wird speziell durch die Mikrolinsenplatte auf eine besonders effektive Weise gelöst.
• Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Mikrolinsenbereiche der beiden Seiten sich gegenüberliegend angeordnet sind. Jeder Mikrolinse auf der Lichteintrittsseite steht insbesondere eine Mikrolinse auf der Lichtaustrittsseite gegenüber. In noch anderen Worten mag ein Feld von Mikrolinsen der Lichteintrittsseite zu einem Feld von Mikrolinsen der Lichtaustrittsseite deckungsgleich angeordnet sein. Jede Mikrolinse der Lichteintrittsseite wirft dann insbesondere das in sie einfallende Licht auf die gegenüberliegende Mikrolinse der Lichtaustrittsseite. Diese gegenüberliegende Mikrolinse der Lichtaustrittsseite bildet die zugehörige Mikrolinse der Eintrittsseite in das Fernfeld ab. Das bedeutet, dass die Mikrolinse der Lichtaustrittsseite auf einem weit vor der Mikrolinsenplatte angeordneten Schirm ein Bild der gegenüberliegenden Mikrolinse der Lichteintrittsseite erzeugt. Da die Farbverteilung auf der Mikrolinse der Lichteintrittsseite räumlich näherungsweise homogen ist, ist auch die auf dem Schirm von der zugehörigen Mikrolinse der Lichtaustrittsseite erzeugte Farbverteilung räumlich homogen. Im Fernfeld überlagern sich die von allen Mikrolinsen erzeugten Lichtverteilungen, und da jede davon in der Farbe räumlich in etwa homogen ist, ist auch die Überlagerung insgesamt sehr homogen. Dass Problem, dass die verschiedenfarbigen Lichtanteile beim Eintritt in die Mikrolinsenplatte verschiedene Richtungen aufweisen, wird somit speziell durch die doppelseitige Mikrolinsenplatte auf eine besonders effektive Weise gelöst.
• Die Lichteintrittsseite und die Lichtaustrittsseite sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet, mögen aber z.B. auch leicht schräg zueinander liegen. Die Lichteintrittsseite und/oder die Lichtaustrittsseite mögen planar oder gekrümmt sein, z.B. kugelförmig gekrümmt.
• Nur das Licht, das beim Eintritt in die Mikrolinsenplatte einen nicht zu großen Winkel mit der optischen Achse einschließt, nimmt den oben beschriebenen erwünschten Lichtweg. Der Winkel, für den das Licht gerade noch wie oben beschrieben durch die Platte läuft, heißt Akzeptanzwinkel. Licht, das mit der optischen Achse einen Winkel einschließt, der größer als der Akzeptanzwinkel ist, trifft nicht in die der Mikrolinse der Lichteintrittsseite gegenüberliegende Mikrolinse der Lichtaustrittsseite und nimmt deshalb einen unerwünschten Weg. Die Mikrolinsenplatte wird also zur Vermeidung von Lichtverlusten und zur Aufrechterhaltung einer besonders gleichmäßigen Lichtverteilung vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie einen hinreichend großen Akzeptanzwinkel aufweist, damit ein großer Anteil des Lichtes den vorgesehenen Verlauf durch die Mikrolinsenplatte nimmt. Das bedeutet, dass der Akzeptanzwinkel der Mikrolinsenplatte umso größer ausgelegt werden sollte, je größer ein Winkelbereich ist, welcher von der den Kollimator verlassenden Strahlung eingenommen wird. Ein größerer Akzeptanzwinkel führt aber auch zu einem unerwünschten größeren Abstrahlwinkel des Lichtes nach einem Passieren der Mikrolinsenplatte. Um den Abstrahlwinkel klein zu halten, ist es also vorteilhaft, den Winkelbereich, welcher von der den Kollimator verlassenden Strahlung eingenommen wird, klein zu halten. Ein Weg dazu besteht darin, Schultern der von dem Kollimator erzeugten Lichtverteilung bzw. des Lichtbündels schmal zu halten, damit der Akzeptanzwinkel der Mikrolinsenplatte klein gehalten werden kann und so die Breite des abgestrahlten Lichtbündels gering gehalten werden kann.
• Zu diesem Zweck können die Mikrolinsen an der Mikrolinsenplatte auf verschiedene Weise angeordnet werden. Einfache Gitteranordnungen wie eine schachbrettartige Anordnung und eine hexagonale Anordnung haben den Nachteil, dass sie in etwa quadratische bzw. sechseckige Beleuchtungsstärkeverteilungen erzeugen, was für die meisten Anwendungen unerwünscht ist. In der Praxis werden meist rotations-symmetrische Verteilungen der Lichtstärke und der Beleuchtungsstärke gewünscht. Auch zufällige Linsenanordnungen haben oft keine Beleuchtungsstärkeverteilungen mit einer Rotationssymmetrie ergeben.
• Es ist eine zur Erlangung einer rotationssymmetrischen Verteilung der Lichtstärke und/oder der Beleuchtungsstärke bevorzugte Ausgestaltung, dass die Mikrolinsen in einem Spiralmuster an der Mikrolinsenplatte angeordnet sind. Bei einer beidseitigen Belegung der Mikrolinsenplatte mit Mikrolinsen weisen bevorzugt beide Seiten ein solches Spiralmuster auf, insbesondere ein deckungsgleiches Spiralmuster.
• Es ist eine Weiterbildung, dass sich eine Anordnung der Mikrolinsen gemäß folgender Formeln ergibt: r_n = R₀n^1/2 (1) θ_n = nθ₀ (2) ϕ = (5^1/2 + 1)/2 ≈ 1.6180339... (3) θ₀ = 2π/ϕ² ≈ 137,5° (4) mit r einem Radius und einem Winkel in einem Polarkoordinatensystem, das von einer Mitte des Spiralmusters ausgeht. n ist eine natürliche Zahl n>=1 und bezeichnet die Nummer einer Mikrolinse des Spiralmusters. Der durch diesen Satz von Formeln (1) bis (4) definierte Vektor zeigt auf eine Mitte einer n-ten Mikrolinse. Für die erste Mikrolinse mit n = 1 gilt also r = R₀ und θ = θ₀ ≈ 137,5°, für eine zweite Mikrolinse mit n = 2 gilt, r ≈ 1.414 R₀ und θ = 2θ₀ ≈ 275°, usw. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich eine beinahe perfekt rotationssymmetrische Lichtstärkeverteilung ergibt.
• Es ist eine zur Geringhaltung von optischen Verlusten besonders vorteilhafte Weiterbildung, dass die Mikrolinsenplatte aus einem transparenten Material besteht.
• Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Mikrolinsenplatte aus einem lichtstreuenden Material besteht. Zu diesem Zweck können beispielsweise in einem als Matrixmaterial dienenden transparenten oder klaren Grundmaterial Volumenstreuer als Füllmaterial eingebettet sein. So kann die von der Mikrolinsenplatte erzeugte Lichtverteilung noch weiter geglättet werden.
• Es ist eine zur Beibehaltung des grundsätzlichen Strahlungsgangmusters in der Mikrolinsenplatte bevorzugte Weiterbildung, dass die Mikrolinsenplatte aus einem geringfügig lichtstreuenden Material besteht.
• Die Mikrolinsenplatte kann insbesondere aus Glas oder Kunststoff (z.B. PMMA oder Polycarbonat) bestehen. Die Mikrolinsenplatte kann zur Verringerung von Reflexionsverlusten ein- oder beidseitig mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein.
• Die Mikrolinsenplatte kann insbesondere einstückig hergestellt sein, insbesondere mittels eines einzigen Arbeitsablaufs. Die Mikrolinsenplatte mag insbesondere ein durchgängiges Werkstück aus einem gleichen Material oder Materialgemisch sein.
• Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Mikrolinsenplatte aus mehreren gleichgeformten Stücken zusammengesetzt ist. Die gleichgeformten Stücke mögen die Mikrolinsenplatte z.B. in Form von zusammengefügten (z.B. miteinander verklebten) Tortenstücken bilden. Diese Ausgestaltung macht sich zu Nutze, dass Werkzeugkosten für kleinere Stücke von Mikrolinsenplatten geringer sind als für eine ganze Mikrolinsenplatte. Da die Stücke gleichartig sind, können alle mit dem gleichen Formwerkzeug hergestellt werden.
• Die Mikrolinsenplatte kann aber auch aus zwei oder mehr unterschiedlich geformten Teilen zusammengesetzt sein.
• Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Kollimator eine Linse, einen der Linse optisch nachgeschalteten Verteilerreflektor und einen dem Verteilerreflektor nachgeschalteten Hauptreflektor aufweist. Diese drei optischen Elemente bilden in dieser Reihenfolge einen Kollimator, der das von dem Lichtgenerator erzeugte Licht bündelt.
• Insbesondere mag sich die Linse entlang der optischen Achse vor dem Lichtgenerator befinden. Zwischen dem Lichtgenerator und der Linse befindet sich bevorzugt ein Luftspalt. Die Linse mag an ihrer dem Lichtgenerator zugewandten (rückwärtigen) Seite eine domartige Aussparung aufweisen. Die Linse mag aus Glas (z.B. BK7 oder B270) oder Kunststoff (z.B. PMMA oder Polycarbonat) bestehen. In beiden Fällen ist ein ein- oder beidseitiges Vorliegen einer Antireflexbeschichtung zur Erhöhung der optischen Effizienz möglich.
• Der Verteilerreflektor befindet sich bevorzugt auf der der optischen Achse vor der Linse. Der Verteilerreflektor ist zumindest an seiner von der Linse beleuchteten Oberfläche reflektierend ausgebildet, insbesondere spiegelnd. Die der Linse zugewandte, reflektierende Oberfläche des Verteilerreflektors ist insbesondere eine entlang einer Symmetrieachse rotationssymmetrische Oberfläche. Diese Symmetrieachse fällt insbesondere mit der optischen Achse der Linse und damit in der Regel auch der Beleuchtungseinrichtung zusammen. Die reflektierende Oberfläche des Verteilerreflektors weitet sich insbesondere mit steigendem Abstand von der Linse auf.
• Es ist eine Weiterbildung, dass eine Querschnittsform der reflektierenden Oberfläche des Verteilerreflektors einer schräg zu der optischen Achse ausgerichteten Geraden entspricht. Die reflektierende Oberfläche ist dann in anderen Worten als eine kegelförmige Mantelfläche ausgebildet. Dies mag insbesondere eine spitze kegelförmige oder eine kegelstumpfförmige Mantelfläche sein. Die kegelförmige Mantelfläche ist dann insbesondere mit ihrer Spitze auf die Linse gerichtet, und zwar bevorzugt so, dass ihre Symmetrieachse mit der optischen Achse der Linse und der Beleuchtungseinrichtung zusammenfällt.
• Jedoch ist die Querschnittsform der reflektierenden Oberfläche des Verteilerreflektors nicht auf eine gerade beschränkt, sondern mag z.B. auch kreissektorförmig, parabelförmig, freiflächnerisch usw. geformt sein.
• Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass ein nichtspiegelnder Bereich des Verteilerreflektors um die optische Achse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist. Unter einem nicht-spiegelnden Bereich kann insbesondere ein lichtabsorbierender Bereich oder ein diffus streuender Bereich verstanden werden. Dass ein Bereich des Verteilerreflektors um die optische Achse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, mag insbesondere bedeuten, dass die optische Achse durch den Bereich hindurch verläuft, insbesondere mittig. Der Bereich ist insbesondere ein flächig geschlossener Bereich, also z.B. nicht ringförmig. Ein um die optische Achse angeordneter Bereich mag auch als ein „mittiger Bereich” bezeichnet werden. Das Vorsehen des nichtreflektierenden Bereichs hat den überraschenden Vorteil ergeben, dass die winkelabhängige Lichtstärkeverteilung des von dem Kollimator auf die Mikrolinsenplatte gestrahlten Lichts oder Lichtbündels verbessert wird. Denn diese Lichtstärkeverteilung weist an ihrem Rand (d.h., bei großen Winkelbeträgen) Schultern auf. Diese Schultern sind unerwünscht, da sich die Auslegung der Mikrolinsenplatte nach der Gesamtbreite der Lichtstärkeverteilung richtet, wie bereits oben erläutert. Diese Schultern können stark reduziert werden, indem in der Mitte des Verteilerspiegels der nichtreflektierende Bereich vorgesehen wird. Es wurde also überraschenderweise herausgefunden, dass das Licht, das von der Spitze des Verteilerreflektors reflektiert wird, die breiten Schultern der Verteilung erzeugt. Durch selektives Vernichten oder Streuen dieses Lichtes können die Schultern vermieden werden.
• Der nichtreflektierende Bereich kann beispielsweise durch eine lichtabsorbierende oder diffus streuende Blende umgesetzt sein. Beispielsweise mag dazu in der der Linse zugewandten Mitte oder Spitze des Verteilerreflektors ein Loch ausgespart oder eine Abflachung eingebracht sein und dieses bzw. diese mit einer Blende abgedeckt sein.
• Der dem Verteilerreflektor optisch nachgeschaltete Hauptreflektor mag insbesondere die Linse und den Verteilerreflektor seitlich umlaufend umgeben. Dies ergibt eine besonders flache Bauform bzw. eine geringe Bauhöhe.
• Der Hauptreflektor mag insbesondere eine schalenförmige Reflektorfläche aufweisen. Er mag insbesondere als ein Hohlspiegel ausgebildet sein. Die optische Achse des Hauptreflektors mag insbesondere mit der optischen Achse des Lichtgenerators, der optischen Achse der Linse und der optischen Achse des Verteilerreflektors entsprechen.
• Der Hauptreflektor und/oder der Verteilerreflektor können beispielsweise aus Aluminium mit eloxierter oder bedampfter Oberfläche bestehen. Alternativ dazu ist eine Ausgestaltung als Interferenzspiegel, z.B. aus Kunststoff, möglich. Auch aluminisierte Kunststoffreflektoren oder versilberte Metallreflektoren sind möglich.
• Der Verteilerspiegel ist vorzugsweise mit Hilfe einer Halterung an der Mikrolinsenplatte befestigt. Auf diese Weise entfallende störende Halterungsteile aus nicht-transparentem Material im Lichtweg.
• Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Mikrolinsenplatte mindestens ein Diffuser optisch nachgeschaltet ist.
• Dieser dient vorteilhafterweise dazu, die von der Mikrolinsenplatte abgestrahlte Lichtstärkeverteilung zu glätten.
• Der Diffuser oder Diffusor mag insbesondere als eine Scheibe oder Platte oder als ein Satz aus mehreren hintereinander angeordneten Scheiben ausgebildet sein.
• Der Diffuser mag insbesondere als eine Streuscheibe oder als ein Satz aus mehreren hintereinander angeordneten Streuscheiben ausgebildet sein. Eine herkömmliche Streuscheibe streut das Licht nur wenig, so dass eine Breite (FWHM) der Lichtstärkeverteilung sich ebenfalls fast nicht ändert. Die FWHM-Breite liegt hier typischerweise bei bis zu 15 Grad.
• Es ist eine zur stärkeren Aufweitung des Lichtbündels bzw. zur Vergrößerung der Breite der Lichtstärkeverteilung bevorzugte Weiterbildung, dass eine stärker streuende Streuplatte verwendet wird. Die FWHM-Breite kann so insbesondere auf einen gewünschten Wert in dem Bereich von 15 Grad bis 50 Grad angepasst werden.
• Der Diffuser mag insbesondere aus Kunststoff, z.B. Polycarbonat oder PMMA, oder aus Glas bestehen. Der Diffuser ist bevorzugt ein- oder zweiseitig mattiert. Auch elliptische Streuplatten können verwendet werden.
• Der Diffuser mag zusätzlich oder alternativ als mindestens eine klare, strukturierte Platte ausgebildet sein.
• Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Mikrolinsenplatte mindestens ein Wabenfilter optisch nachgeschaltet ist. Ein Wabenfilter mag insbesondere als ein plattenförmiges optisches Element ausgebildet sein, welches aus parallel zueinander angeordneten Röhrchen aufgebaut ist. Die Röhrchen sind insbesondere senkrecht zu einer Plattenebene ausgerichtet. In Draufsicht auf den Wabenfilter sind die Röhrchen insbesondere wabenförmig miteinander verbunden.
• Wabenfilter sind dazu geeignet, die Lichtstärkeverteilung zu verschmälern. Wird ein Wabenfilter in dem Strahlengang hinter der Mikrolinsenplatte angeordnet (ist er also der Mikrolinsenplatte optisch nachgeschaltet), kann derjenige Lichtanteil, welcher mit der optischen Achse einen kleinen Winkel einschließt, den Wabenfilter fast ungehindert passieren, wohingegen derjenige Lichtanteil, der mit der optischen Achse einen größeren Winkel einschließt, von den Waben des Wabenfilters absorbiert wird. Dadurch wird die Lichtstärkeverteilung schmaler.
• Alternativ dazu könnte die Lichtstärkeverteilung mit einem einfachen schwarzen Rohrstück schmäler gemacht werden, was aber den Nachteil einer weit größeren Bauhöhe hätte.
• Um beispielsweise Skulpturen zu beleuchten, werden in der Regel elliptische Lichtstärkeverteilungen bevorzugt. Um eine solche bereitzustellen, ist es bekannt, eine sog. „Skulpturenlinse” vor einem Strahler anzubringen. Die Skulpturenlinse weitet das Lichtbündel in einer Richtung auf, während die Breite der Verteilung in der Richtung senkrecht dazu nicht oder nur wenig verändert wird.
• Um eine elliptische Lichtstärkeverteilung zu erzeugen, kann auch eine Streuplatte verwendet werden, die das Licht in einer ersten Richtung stärker aufweitet als in der Richtung, die senkrecht auf der ersten Richtung steht. Eine solche Streuplatte wird auch als eine „elliptische Streuplatte” bezeichnet.
• Die Beleuchtungseinrichtung mag mit einer solchen Skulpturenlinse oder elliptischen Streuplatte ausgestaltet sein. Diese ist bevorzugt im Lichtpfad oder Strahlengang hinter der Mikrolinsenplatte und – falls vorhanden – hinter der mindestens einen Streuplatte und/oder dem Wabenfilter angeordnet (und ist also diesen Elementen optisch nachgeschaltet).
• Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass der Mikrolinsenplatte mindestens zwei hintereinander angeordnete und gegeneinander verdrehbare Skulpturenlinsen oder elliptische Streuplatten optisch nachgeschaltet sind. Mit den herkömmlichen Skulpturenlinsen und Streuplatten kann nur jeweils eine bestimmte elliptische Lichtstärkeverteilung erzeugt werde. Durch optisch serielle Kombination von zwei Skulpturenlinsen oder elliptischen Streuplatten lässt sich hingegen eine adaptierbare elliptische Verteilung bereitstellen.
• Je nachdem in welchen Winkel die beiden elliptischen Streuplatten gegeneinander um ihre optische Achse verdreht werden, ergibt sich eine elliptische Verteilung mit anderem Aspektverhältnis, d.h. mit einem anderen Verhältnis von kurzer und langer Richtung der elliptischen Verteilung. Werden beispielsweise zwei elliptische Streuscheiben so hintereinander angeordnet, dass sie das Lichtbündel in der gleichen Richtung aufweiten, ergibt sich eine noch länglichere Verteilung. Durch geeignete Wahl des Winkels, um den die elliptischen Streuscheiben gegeneinander verdreht sind, lässt sich jedes Aspektverhältnis zwischen den beiden genannten Extremen einstellen. Die Ausrichtung der Ellipse kann verändern werden, indem man die beiden elliptischen Streuscheiben gemeinsam um die optische Achse dreht, ohne ihre relative Ausrichtung zueinander zu verändern. Die Ausführungen zu der obigen Ausgestaltung gelten analog für zwei optisch seriell hintereinander geschaltete Skulpturenlinsen.
• Mittels einer Etendue-Betrachtung der Beleuchtungseinrichtung lässt sich bei gegebener Größe der Lichtquelle (hier: des Lichtgenerators) und bei gegebenem Durchmesser der Lichtaustrittsöffnung der Beleuchtungseinrichtung ein kleinstmöglicher Winkelbereich berechnen, in welchen man das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht bringen kann.
• Bei einem Durchmesser einer (z.B. kreisförmigen) Emissionsoberfläche des Lichtgenerators von beispielsweise 14,5 mm und einem Durchmesser der Lichtaustrittsöffnung des Lichtgenerators von z.B. 140 mm ergibt sich ein kleinstmöglicher Abstrahlwinkel Wm von ca. 6 Grad gemäß Wm = arcsin (14.5/140) = 5.94... Grad.
• Bei diesen beispielhaft gegebenen Durchmessern ist mit der beschriebenen Beleuchtungseinrichtung ein FWHM von ca. 7,8 Grad erreichbar, was dem kleinstmöglichen Wert von 6° sehr nahe kommt. Andersherum ausgedrückt, kommt der Durchmesser der Optik (Kollimator, Mikrolinsenplatte und ggf. Streuscheibe(n) bzw. Wabenfilter) dem bei gegebener Größe der Lichtquelle und gegebenem Abstrahlwinkel kleinstmöglichen Durchmesser nahe, das heißt, die beschriebene Optik ist im Vergleich zu anderen Optiken sehr platzsparend.
• Nicht nur der Durchmesser, auch die Bauhöhe der Optik ist im Vergleich zu anderen Optiken sehr klein. Der Kollimator selbst mag bei einem Durchmesser von 140 mm beispielsweise nur ca. 30 mm bis 35 mm hoch ausgebildet sein. Dazu kommen noch die Vorsatzplatten (Mikrolinsenplatte und ggf. Streuscheibe(n) bzw. Wabenfilter) sowie die Dicke des Lichtgenerators selbst.
• Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
• 1 zeigt als Schnittdarstellung eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
• 2 zeigt als Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Verlauf ausgewählter Lichtstrahlen;
• 3 zeigt als Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
• 4 zeigt eine Auftragung einer winkelabhängigen Lichtstärkeverteilung für die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
• 5 zeigt als Schnittdarstellung noch einen Ausschnitt aus der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
• 6 zeigt eine Auftragung einer winkelabhängigen Lichtstärkeverteilung für die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
• 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Mikrolinsenplatte der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel;
• 8 zeigt eine Ansicht von schräg vorne auf einen Wabenfilter der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel;
• 9 zeigt eine Skizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem entsprechenden Bildfleck;
• 10 zeigt eine Skizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer einzelnen nachgeschalteten elliptischen Streuplatte sowie mit einem entsprechenden Bildfleck;
• 11 bis 13 zeigen eine Skizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel mit nachgeschalteten doppelten elliptischen Streuplatten mit einer unterschiedlichen relativen Drehstellung sowie mit einem entsprechenden Bildfleck.
• 1 zeigt als Schnittdarstellung eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Form einer Leuchte 1, z.B. zur Beleuchtung von Kunstgegenständen.
• Die Leuchte 1 weist einen Lichtgenerator 2 auf, welcher mehrere flächig verteilt angeordnete Halbleiterlichtquellen in Form z.B. von LED-Chips (o. Abb.) aufweist. Die LED-Chips weisen fünf unterschiedliche Farben auf, d.h., dass sie Licht mit fünf unterschiedlichen Emissionsspektren abstrahlen, z.B. in den Farben rot, grün, blau, bernsteinfarben und weiß. Der Lichtgenerator 2 erzeugt einen Lichtstrom von mindestens 1000 Lumen.
• Eine optische Achse O des Lichtgenerators 2 ist hier vertikal nach oben ausgerichtet, was in relativer Betrachtung einer Richtung des Lichtgenerators 2 nach vorne entspricht. Das von dem Lichtgenerator 2 erzeugte Licht wird in einen vorderen Halbraum abgestrahlt, welcher sich um bis zu 90° angewinkelt zu der optischen Achse O herum erstreckt. Dieser vordere Halbraum entspricht also im Wesentlichen dem Raum vor dem Lichtgenerator 2.
• Dem Lichtgenerator 2 ist ein mehrstufiger Kollimator optisch nachgeschaltet, welcher aus einer Linse 3 als erster Stufe, einem der Linse 3 optisch nachgeschalteten Verteilerreflektor 4 als zweiter Stufe und einem dem Verteilerreflektor 4 nachgeschalteten Hauptreflektor 5 als dritter Stufe besteht.
• Zusammen mit 1 wird sich nun auch auf 2 bezogen, welche ausschnittsweise den Verlauf von ausgewählten Lichtstrahlen R in der Leuchte 1 darstellt. Die von dem Lichtgenerator 2 erzeugten Lichtstrahlen R passieren einen schmalen Luftspalt zwischen dem Lichtgenerator 2 und der Linse 3 und werden bei Eintritt in die Linse 3 gebrochen. Die Lichtstrahlen R passieren die Linse 3 und werden bei Austritt aus der Linse 3 nochmals geringfügig umgelenkt. Die hier gezeigten Lichtstrahlen R treffen fast im rechten Winkel auf die Austrittsseite der Linse 3 und werden daher nur wenig umgelenkt. Die Linse richtet die Lichtstrahlen R auf den Verteilerspiegel 4.
• Die Linse 3 mag an der dem Lichtgenerator 2 zugewandten Unterseite 6 eine z.B. domartige Aussparung aufweisen, in welche der Lichtgenerator 2 zumindest teilweise einführbar ist, um Lichtverluste durch eine seitliche Lichtabstrahlung an der Linse 3 vorbei zu vermeiden. Das unterseitig von dem Lichtgenerator 2 in die Linse 3 eingestrahlte Licht wird vollständig auf den Verteilerreflektor 4 umgelenkt.
• Der Verteilerreflektor 4 weist eine spiegelnd reflektierende Oberfläche 7 auf, welche hier eine kegelstumpfartige Grundform aufweist. Die optische Achse O entspricht der Symmetrieachse des Verteilerreflektors 4. Eine kleinere Deckfläche 8 ist der Linse 3 zugewandt. Entlang der optischen Achse O in Richtung nach oben bzw. vorne weitet sich die reflektierende Oberfläche 7 also geradlinig auf. Sie wirft das einfallende Licht, wie auch in 3 gezeigt, seitlich auf den Hauptreflektor 5, und zwar in einen in Bezug auf den Verteilerreflektor 4 rückwärtigen Halbraum. Die von dem Verteilerreflektor 4 abgestrahlten Lichtpfade sind also senkrecht zu der optischen Achse O und/oder schräg gegen die Richtung der optischen Achse O gerichtet.
• Nur ein mittiger scheibenförmiger Bereich 9 des Verteilerreflektors 4 reflektiert kein Licht auf den Hauptreflektor 5, sondern absorbiert es oder reflektiert es diffus. Dadurch wird eine Breite der Lichtstärkeverteilung vorteilhafterweise verringert, wie folgend in Bezug auf die 3 bis 6 genauer erklärt werden wird.
• Der die Linse 3 und den Verteilerreflektors 4 seitlich umlaufend umgebende Hauptreflektor 5 weist eine schalenförmige Grundform auf, die z.B. kugelscheibenförmig oder paraboloid geformt sein mag. Mittels des Hauptreflektors 5 wird das von dem Verteilerreflektor 4 abgestrahlte Licht mit einer geringen Breite, z.B. mit einem FWHM von weniger als 15 Grad, nach oben bzw. nach vorne abgestrahlt. Der gefaltete Lichtpfad innerhalb des Kollimators 3 bis 5 ermöglicht eine hochgradige Strahlkollimation bei geringer Bauhöhe und geringer seitlicher Ausdehnung, z.B. Durchmesser, der Leuchte 1.
• Vor dem Hauptreflektor 5 bzw. oberhalb des Hauptreflektors 5 und damit diesem optisch nachgeschaltet befindet sich eine Mikrolinsenplatte 10. Die Mikrolinsenplatte 10 besteht aus einem transparentem oder einem nur geringfügig lichtstreuenden Material. Sie kann z.B. einstückig hergestellt sein oder mehrstückig aus identischen Teilen zusammengesetzt sein.
• Die Mikrolinsenplatte 10 weist sowohl an ihrer Lichteintrittsseite 11 als auch an ihrer Lichtaustrittsseite 12 Mikrolinsen 13 (siehe 7) bzw. als Mikrolinsen wirkende Volumenbereiche auf. Die Mikrolinsen 13 weisen insbesondere einen Durchmesser von 1 mm oder weniger auf. Die Mikrolinsen 13 sind auf beiden Seiten 11, 12 in einem zueinander deckungsgleichen Muster angeordnet, so dass die Mikrolinsen 13 der beiden Seiten 11, 12 sich gegenüberliegend angeordnet sind. Dieses Muster wird folgend in 7 genauer beschrieben.
• Der Mikrolinsenplatte 10 ist ein Diffuser in Form einer Streuplatte 14 nachgeschaltet. Dieser vereinheitlicht eine Farbverteilung weiter. Eine Lichtaustrittsseite 15 der Streuplatte 14 mag insbesondere einer Lichtaustrittsöffnung der Leuchte 1 entsprechen. Eine Breite FWHM der Lichtstärkeverteilung an oder hinter der Lichtaustrittsseite 15 der Streuplatte 14 mag z.B. zwischen 15 Grad und 50 Grad betragen, aber z.B. auch weniger als 15 Grad.
• 3 zeigt als Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einer Beleuchtungseinrichtung in Form einer Leuchte 16 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Leuchte 16 ist analog zu der Leuchte 1 aufgebaut, außer dass der Verteilerreflektor 17 eine spitze bzw. nicht abgeflachte Reflexionsoberfläche 18 aufweist und damit im Wesentlichen das gesamte von der Linse 3 abgestrahlte Licht auf den Hauptreflektor 5 wirft.
• 4 zeigt eine Auftragung einer Lichtstärkeverteilung V1 in beliebigen Einheiten über eine Winkelabweichung von der optischen Achse O in Grad für die Leuchte 16. Wie eingekreist dargestellt, ergeben sich erkennbare abgeflachte Bereiche oder Schultern 19 am Rand der Lichtstärkeverteilung V1, welche eine Strahlqualität verringern.
• 5 zeigt als Schnittdarstellung noch einen Ausschnitt aus der Leuchte 1 mit dem abgeflachten, nicht reflektierenden Spitzenbereich bzw. mittigen scheibenförmigen Bereich 9 umrandet dargestellt. Dieser kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass eine lichtabsorbierende, scheibenförmige Blende 20 in eine passende Aussparung 21 in der Spitze des Verteilerreflektors eingesetzt worden ist.
• 6 zeigt eine Auftragung einer Lichtstärkeverteilung V2 in beliebigen Einheiten über eine Winkelabweichung von der optischen Achse O in Grad für die Leuchte 1. Wie eingekreist dargestellt, sind die Schultern 22 am Rand der Lichtstärkeverteilung V2 nun signifikant steiler bzw. weniger abgeflacht, was eine Strahlqualität verbessert.
• 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Lichteintrittsseite 11 oder Lichtaustrittsseite 12 der Mikrolinsenplatte 10 der Leuchte 1 oder 16. Die Mikrolinsen 13 sind in einem Spiralmuster an der Mikrolinsenplatte 10 angeordnet. Die Mikrolinsen sind nach ihrer Nummer n bezeichnet.
• Die Mikrolinsen 13 sind hier rein beispielhaft gemäß den folgenden Formeln angeordnet: r_n = R₀n^1/2 (1) θ_n = nθ₀ (2) ϕ = (5^1/2 + 1)/2 ≈ 1.6180339... (3) θ₀ = 2π/ϕ² ≈ 137,5° (4) mit r einem Radius und einem Winkel in einem Polarkoordinatensystem, das von einer Mitte des Spiralmusters ausgeht. Die Mitte entspricht der Position der optischen Achse O. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich eine beinahe perfekt rotationssymmetrische Lichtstärkeverteilung ergibt.
• 8 zeigt eine Ansicht von schräg vorne auf einen Wabenfilter 23 der Leuchte 1 oder 16. Der Wabenfilter 23 mag beispielsweise anstelle der Streuplatte 14 verwendet werden, um eine Breite der Lichtstärkeverteilung zu verringern.
• Der Wabenfilter 23 ist hier als ein plattenförmiges optisches Element ausgebildet, welches aus parallel zueinander angeordneten Röhrchen 24 aufgebaut ist. Die Röhrchen 24 sind senkrecht zu einer Plattenebene ausgerichtet und an ihrer Innenseite 25 lichtabsorbierend ausgebildet. Die Röhrchen 24 sind außenseitig wabenförmig miteinander verbunden.
• 9 zeigt eine Skizze einer Leuchte 1 oder 16 mit einem entsprechenden scheibenförmigen Bildfleck B1, der auf einer Bildebene E abgebildet ist.
• 10 zeigt eine Skizze einer Leuchte 1 oder 16 mit einer einzelnen nachgeschalteten elliptischen Streuplatte 26 sowie mit einem entsprechenden elliptischen Bildfleck B2. Der Strich L1 gibt eine Ausrichtung einer längeren Hauptachse des durch diese elliptische Streuplatte 26 erzeugten elliptischen Bildflecks B2 an. Der elliptische Bildflecks B2 ist hier horizontal verlängert, in der Vertikalen jedoch nicht oder nur geringfügig.
• 11 zeigt eine Skizze einer Leuchte 1 oder 16 mit der nachgeschalteten elliptischen Streuplatte 26 und einer dieser Streuplatte 26 optisch nachgeschalteten weiteren elliptischen Streuplatte 27. Dadurch wird der auf die weitere elliptische Streuplatte 27 einfallende elliptische Bildfleck B1 nochmals elliptisch verlängert, und zwar in Richtung des angedeuteten Strichs L2 der weiteren elliptischen Streuplatte 27. Da in dieser Figur beide Striche L1 und L2 parallel zueinander ausgerichtet sind (entsprechend einem Drehwinkel von 0 Grad zueinander), ist der hinter den Streuplatten 26 und 27 erzeugte elliptische Bildfleck B3 entsprechend länger als der Bildfleck B2, jedoch weiterhin entlang der Horizontalen.
• 12 zeigt die Anordnung aus 11, wobei nun jedoch die beiden Drehplatten 26 und 27 zueinander um 90 Grad um die optische Achse O verdreht sind (entsprechend einem Drehwinkel von 90 Grad zueinander), also senkrecht aufeinander stehen. Da die Streuplatten 26 und 27 den ursprünglich von der Leuchte 1 oder 16 ausgehenden kreisförmigen Bildfleck B1 senkrecht aufziehen, ergibt sich insgesamt wieder ein kreisförmiger Bildfleck B4. Dieser weist jedoch einen größeren Durchmesser auf als der Bildfleck B1.
• 13 zeigt eine Skizze einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel mit nachgeschalteten elliptischen Streuplatten 26 und 27, welche einen Drehwinkel von mehr als Null Grad, aber weniger als 90 Grad zueinander einnehmen. Der sich hierbei ergebende Bildfleck B5 ist elliptisch geformt und um den Drehwinkel aus der Horizontalen verdreht.
• Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
• Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
• Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
• Bezugszeichenliste

1

Leuchte

2

Lichtgenerator

3

Linse

4

Verteilerreflektor

5

Hauptreflektor

6

Unterseite der Linse

7

reflektierende Oberfläche des Verteilerreflektors

8

Deckfläche

9

mittiger scheibenförmiger Bereich

10

Mikrolinsenplatte

11

Lichteintrittsseite der Mikrolinsenplatte

12

Lichtaustrittsseite der Mikrolinsenplatte

13

Mikrolinse

14

Streuplatte

15

Lichtaustrittsseite der Streuplatte

16

Leuchte

17

Verteilerreflektor

18

Reflexionsoberfläche des Verteilerreflektors

19

Schulter

20

Blende

21

Aussparung

22

Schulter

23

Wabenfilter

24

Röhrchen

25

Innenseite des Röhrchens

26

elliptische Streuplatte

27

elliptische Streuplatte

B1

scheibenförmiger Bildfleck

B2

elliptischer Bildfleck

B3

elliptischer Bildfleck

B4

kreisförmiger Bildfleck

B5

elliptischer Bildfleck

L1

Strich

L2

Strich

n

Nummer

O

optische Achse

r

Radius

θ

Winkel

R

Lichtstrahl

V1

Lichtstärkeverteilung

V2

Lichtstärkeverteilung

• 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 102011112222 A1 [0002]
• WO 2013/000639 A2 [0003]
• US 7441927 B1 [0004]

Claims (12)

1. Beleuchtungseinrichtung (1; 16), aufweisend – einen Lichtgenerator (2), welcher mehrere flächig verteilt angeordnete Halbleiterlichtquellen unterschiedlicher Farbe aufweist, – einen dem Lichtgenerator (2) optisch nachgeschalteten mehrstufigen Kollimator (3–5) und – mindestens eine dem Kollimator (3–5) nachgeschaltete Mikrolinsenplatte (10).
2. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach Anspruch 1, wobei die Mikrolinsenplatte (10) an ihrer Lichteintrittsseite (11) und an ihrer Lichtaustrittsseite (12) Mikrolinsen (13) aufweist, wobei Mikrolinsen (13) der beiden Seiten (11, 12) sich gegenüberliegend angeordnet sind.
3. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsen (13) in einem Spiralmuster an der Mikrolinsenplatte (10) angeordnet sind.
4. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenplatte (10) aus einem geringfügig lichtstreuenden Material besteht.
5. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenplatte (10) aus mehreren gleichgeformten Stücken zusammengesetzt ist.
6. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimator (3–5) eine Linse (3), einen der Linse (3) optisch nachgeschalteten Verteilerreflektor (4) und einen dem Verteilerreflektor (4) nachgeschalteten Hauptreflektor (5) aufweist.
7. Beleuchtungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei ein nichtspiegelnder Bereich (20) des Verteilerreflektors (4) um die optische Achse (O) der Beleuchtungseinrichtung (1) angeordnet ist.
8. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikrolinsenplatte (10) mindestens ein Diffuser (14) optisch nachgeschaltet ist.
9. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikrolinsenplatte (10) mindestens ein Wabenfilter (23) optisch nachgeschaltet ist.
10. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mikrolinsenplatte (10) mindestens zwei hintereinander angeordnete und gegeneinander verdrehbare elliptische Streuplatten (26, 27) optisch nachgeschaltet sind.
11. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtgenerator (2) einen Lichtstrom von mindestens 1000 Lumen erzeugt.
12. Beleuchtungseinrichtung (1; 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Summenfarbort des von der Beleuchtungseinrichtung (1) abgestrahlten Summenlichts variierbar ist.

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