DE102014004472A1 - Leuchtmodul aufweisend ein optisches Element - Google Patents

Abstract

Es wird ein optisches Element (1) zur Lenkung eines von einem Leuchtmittel (8) emittierten Lichts angegeben, wobei das optische Element (1) ausgebildet ist um das von dem Leuchtmittel (8) emittierte Licht in einen ersten Lichtanteil (20) und einen zweiten Lichtanteil (21) aufzuteilen, und wobei das optische Element (1) ausgebildet ist um den ersten Lichtanteil (20) in eine erste Richtung und den zweiten Lichtanteil (21) in eine zweite Richtung zu lenken. Des Weiteren wird ein Leuchtmodul (7) aufweisend ein Leuchtmittel (8) und ein optisches Element (1) angegeben.

Description

• Die vorliegende Anmeldung betrifft ein optisches Element zur Lenkung eines von einem Leuchtmittel abgestrahlten Lichts, sowie ein Leuchtmodul aufweisend mindestens ein Leuchtmittel und mindestens ein optisches Element.
• Um das von einem Leuchtmittel abgestrahlte Licht besonders effektiv zu nutzen, kann das Licht mittels eines optischen Elements in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Des Weiteren kann durch ein optisches Element die Breite der Lichtverteilung beeinflusst werden. In einigen Anwendungsbereichen ist zudem eine sogenannte indirekte Beleuchtung zusätzlich zu einer direkten Beleuchtung gewünscht, um beispielsweise eine Raumdecke aufzuhellen. Bei konventionellen Leuchtmitteln, beispielsweise Leuchtstoffröhren, wird ein indirekter Lichtanteil durch Verwendung von Reflektoren erreicht, welche an einer zu einer Raumdecke hin gerichteten Seite Öffnungen aufweisen, durch welche Licht austreten kann. Solche konventionellen Leuchtmittel werden jedoch immer mehr durch energieeffizientere Leuchtdioden, auch LEDs genannt, ersetzt. LED steht für „Licht-emittierende Diode”. Um eine indirekte Beleuchtung mit LEDs zu erreichen werden beispielsweise zusätzliche LEDs auf die Rückseite einer Leuchte platziert. Dies bedeutet jedoch höhere Kosten aufgrund der zusätzlichen LEDs. Außerdem sind diffuse optische Elemente bekannt, die das von einem Leuchtmittel ausgehende Licht gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlen. Dabei kann das Licht jedoch nicht gezielt in eine gewünschte Richtung gelenkt werden, so dass ein Teil des Lichts nicht effektiv genutzt werden kann.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein verbessertes optisches Element anzugeben, welches einen direkten und einen indirekten Lichtanteil erzeugt.
• Es wird ein optisches Element zur Lenkung eines von einem Leuchtmittel emittierten Lichts angegeben. Das optische Element ist dazu ausgebildet um das von dem Leuchtmittel emittierte Licht in einen ersten Lichtanteil und einen zweiten Lichtanteil aufzuteilen. Zu diesem Zweck ist das von einem Leuchtmittel emittierte Licht in das optische Element einkoppelbar.
• Mit dem Aufteilen des Lichts in zwei Lichtanteile ist gemeint, dass die einzelnen Lichtanteile völlig unabhängig voneinander gelenkt werden können. Die einzelnen Lichtanteile sind nach einer Auskopplung aus dem optischen Element voneinander distanziert. Das heißt, die Lichtanteile stehen nach einer Auskopplung aus dem optischen Element nicht miteinander in Verbindung. Das Leuchtmittel kann beispielsweise eine oder mehrere punktförmige LED-Lichtquellen umfassen, welche in einer Reihe angeordnet sind.
• Das optische Element ist ausgebildet um den ersten Lichtanteil in eine erste Richtung und den zweiten Lichtanteil in eine zweite Richtung zu lenken. Insbesondere kann das Licht mittels des optischen Elements gezielt in bestimmte Richtungen gelenkt werden.
• Bei dem ersten Lichtanteil handelt es sich vorzugsweise um einen breitstrahlenden, engstrahlenden oder mittelstrahlenden Lichtanteil. Bei dem zweiten Lichtanteil handelt es sich vorzugsweise um einen doppelt asymmetrischen Lichtanteil.
• Der Vorteil eines optischen Elements, welches einen ersten Lichtanteil in eine erste Richtung und einen zweiten Lichtanteil in eine zweite Richtung lenken kann, ist, dass mit einem einzelnen Leuchtmittel gleichzeitig ein direkter und ein indirekter Lichtanteil erzeugt werden kann. Bei der direkten Beleuchtung gelangt das Licht ausgehend von einer Lichtquelle direkt und ohne weitere Reflexionen an ein gewünschtes Ziel. Bei der indirekten Beleuchtung gelangt Licht über Reflexionen, normalerweise von der Decke oder von Wänden, an ein gewünschtes Ziel. Zudem kann das von einem Leuchtmittel emittierte Licht besonders effektiv genutzt werden, da das Licht gezielt in bestimmte Richtungen gelenkt werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element dazu ausgebildet, den ersten Lichtanteil in einen ersten Halbraum abzustrahlen und den zweiten Lichtanteil in einen zweiten Halbraum abzustrahlen. Als erster Halbraum ist der sphärische Raum definiert, in welchen Licht ausgehend von einem Leuchtmittel direkt abgestrahlt werden kann. Als zweiter Halbraum ist der sphärische Raum definiert, in welchen Licht ausgehend von einem Leuchtmittel nur indirekt abgestrahlt werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ausgebildet um den ersten Lichtanteil und den zweiten Lichtanteil in genau entgegengesetzte Richtungen zu lenken. Damit ist gemeint, dass die beiden Lichtanteile in die entgegengesetzten Halbräume abgestrahlt werden. Ist das optische Element in einer Leuchte an einer Decke befestigt, dann beschreibt der erste Lichtanteil das Licht, welches senkrecht von der Decke Richtung Boden abgestrahlt wird. Dieses Licht wird in einem Bereich von 0° bis 180° abgestrahlt. Der zweite Lichtanteil beschreibt das Licht, welches genau entgegengesetzt in Richtung Decke abgestrahlt wird. Dieses Licht wird einem Bereich von 180° bis 360° abgestrahlt. Der Bereich von 0° bis 180° bezeichnet den ersten Halbraum. Der Bereich von 180° bis 360° bezeichnet den zweiten Halbraum. In Lichtverteilungsdiagrammen, welche üblicherweise zur Darstellung von Lichtverteilungen genutzt werde, entspricht der erste Halbraum einem Winkelbereich kleiner 90°, und der zweite Halbraum einem Winkelbereich größer 90°.
• Gemäß einer Ausführungsform weist das optische Element mindestens eine gekrümmte Fläche auf. Entlang der gekrümmten Fläche ist ein von dem Leuchtmittel emittiertes Licht durch total interne Reflexion in dem optischen Element hin und her reflektierbar. Bei der totalen internen Reflexion wird nahezu der vollständige Lichtanteil an einer Fläche reflektiert. Dadurch können Bereiche des optischen Elements als Lichtleiter ausgebildet sein. Die gekrümmte Fläche kann an einer Außenseite des optischen Elements angeordnet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine gekrümmte Fläche in einem Seitenbereich des optischen Elements angeordnet. Somit kann der Seitenbereich als Lichtleiter ausgebildet sein. Die gekrümmte Fläche hat vorzugsweise eine speziell berechnete Krümmung, um je nach Einzelfall das Licht gezielt in eine gewünschte Richtung zu lenken. Insbesondere ist die gekrümmte Fläche eine Freiformfläche. Mittels der gekrümmten Fläche kann ein Teil des von dem Leuchtmittel ausgehenden Lichts in den hinteren Halbraum abgestrahlt werden. Mittels der gekrümmten Fläche kann der mindestens zweite Lichtanteil erzeugbar sein.
• Insbesondere bildet der Lichtanteil, welcher entlang der gekrümmten Fläche reflektiert wird, den zweiten Lichtanteil. In den Seitenbereichen kann von dem Leuchtmittel ausgehendes Licht eingekoppelt und weitergeleitet werden. Insbesondere kann dann Licht in die Seitenbereiche eingekoppelt werden, wenn der Eintrittswinkel des Lichts größer ist als der sogenannte kritische Winkel. In einem Lichtleiter wird Licht reflektiert oder über total interne Reflexion geführt, wenn der Winkel einer Flächennormalen das Snellius'sche Brechungsgesetz erfüllt. Das Snellius'sche Brechungsgesetz beinhaltet folgende Formeln: α_kritisch = arcsin(n₂/n₁) und α_Einfall > α_kritisch
• Dabei gibt n₂ den Brechungsindex eines optischen Mediums und n₁ den Brechungsindex eines Umgebungsmediums an. Das Umgebungsmedium ist meistens Luft mit einem Brechungsindex n = 1.
• Anhand dieses Prinzips kann die Krümmung des Lichtleiters in mehreren Stützpunkten mit einer Optiksoftware optimiert werden. Beispielsweise kann die Krümmung so optimiert sein, dass 2–10% des von dem Leuchtmittel emittierten Lichts effizient durch total interne Reflexion in den Seitenbereichen des optischen Elements führbar ist. Je nach Anwendungsfall kann der Anteil des durch total interne Reflexion geführten Lichts auch andere Werte annehmen. Dieses Licht kann links und rechts neben dem optischen Element ausgekoppelt werden. Dieses Licht kann zur indirekten Beleuchtung einer Decke dienen. Mittels der Optiksoftware können die Stützpunkte durch eine Spline Kurve miteinander verbunden werden. So ergibt sich ein Gitternetz, mit dem der Lichtleiter simuliert werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Lichtanteil geringer als der erste Lichtanteil. Beispielsweise beträgt der zweite Lichtanteil zwischen zwei Prozent und zehn Prozent des gesamten von dem Leuchtmittel emittierten Lichts.
• Gemäß einer Ausführungsform kann das optische Element zusätzlich zu der gekrümmten Fläche eine planare Fläche aufweisen. Vorzugsweise geht die planare Fläche in die gekrümmte Fläche über.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element als zweidimensionales optisches Element ausgebildet. Das bedeutet, dass das optische Element ein im Wesentlichen konstantes Profil aufweist. Dadurch ist bei der Verwendung einer LED Platine eine flexible Positionierung von LEDs entlang der Längsrichtung des optischen Elements möglich. Insbesondere können die Abstände der einzelnen LEDs voneinander variieren. Dadurch kann das optische Element in Kombination mit Standardplatinen verwendet werden. Zudem kann die Anzahl der verwendeten LEDs variiert werden, ohne dass eine Änderung des optischen Elements notwendig ist.
• Gemäß einer Ausführungsform weist das optische Element zumindest in einem Teilbereich eine Prismenstruktur auf. Die Prismenstruktur ist vorzugsweise in einem planaren Bereich des optischen Elements angeordnet. Mittels der Prismenstruktur kann das optische Element aus LED Lichtpunkten ein lineares Licht erzeugen. Die Prismenstruktur weist gleichschenklige Prismen auf. Ein Winkel der gleichschenkligen Prismen und ein Abstand zwischen den Prismen sind vorzugsweise so gewählt, dass Licht mit einem Auftreffwinkel von weniger als 35° zu einem Einfallslot ausgekoppelt, insbesondere transmittiert wird. Der Winkel der gleichschenkligen Prismen liegt vorzugsweise zwischen 110° und 130°. Der Abstand der Prismen liegt vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm. Der Abstand der Prismen zueinander wird zwischen den Spitzen zweier benachbarter Prismen gemessen. Licht, welches unter einem größeren Auftreffwinkel als 35° auf die Prismenstruktur fällt wird zurückreflektiert. Das zurückreflektierte Licht kann beispielsweise an einer LED Platine erneut reflektiert werden, bis ein Winkel von weniger als 35° erreicht wird. Dadurch wird störendes Streulicht in Winkelbereichen größer 60° vermieden. Auf diese Weise kann mittels der Prismenstruktur eine gute Entblendung erreicht werden. Der UGR-Wert ist vorzugsweise geringer als 22. UGR steht für Unified Glare Rating. Je niedriger der UGR-Wert, desto geringer ist die psychologische Blendung. Das durch die Prismenstruktur gelenkte Licht bildet den ersten Lichtanteil.
• Gemäß einer Ausführungsform weist das optische Element einen TIR Reflektor auf. Mittels des TIR Reflektors ist Licht in das optische Element einkoppelbar. Der TIR Reflektor kann in einem zentralen Bereich des optischen Elements angeordnet sein. „TIR” steht für total interne Reflexion. Der TIR Reflektor ist ausgebildet um einen Teil des von dem Leuchtmittel abgestrahlten Lichts in die Richtung der Prismenstruktur zu lenken.
• Zudem ist der TIR Reflektor dazu ausgebildet um einen weiteren Teil des von dem Leuchtmittel abgestrahlten Lichts auf die gekrümmte Fläche des optischen Elements zu lenken. Dieses Licht kann von dort aus entlang der gekrümmten Fläche durch total interne Reflexion weitergeleitet werden. Insbesondere kann das Licht durch die Seitenbereiche gelenkt werden.
• Das optische Element erzeugt eine homogene Farbverteilung des Lichts. Dies wird zum einen durch die Prismenstruktur bewirkt. Insbesondere durch die Rückreflexion des Lichts an der Prismenstruktur wird das Licht gut durchmischt. Man spricht auch von Licht-Recycling. Dadurch wird eine weiße Leuchtfläche auf einer Beobachtungsebene erzeugt. Die Beobachtungsebene ist beispielsweise 2 m von dem optischen Element entfernt. Zudem ist der TIR Reflektor so gestaltet, dass auch er eine homogene Farbverteilung erzeugt.
• Das optische Element ist vorzugsweise symmetrisch ausgebildet. Das optische Element ist vorzugswiese einteilig ausgebildet. Beispielsweise ist das optische Element mittels Spritzgießens hergestellt. Dadurch kann das optische Element besonders kostengünstig hergestellt werden. Das optische Element ist massiv ausgebildet.
• Das optische Element kann beispielsweise eine längliche Form aufweisen. Insbesondere kann das optische Element zur Verwendung in länglichen Leuchten eines Lichtbandsystems ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das optische Element eine Höhe von weniger als 10 mm auf. Dadurch kann die Höhe einer Leuchte gering gehalten werden.
• Des Weiteren wird ein Leuchtmodul angegeben. Das Leuchtmodul weist ein Leuchtmittel und ein optisches Element auf. Das optische Element ist wie vorher beschrieben ausgebildet. Das Leuchtmittel ist beispielsweise als LED Platine mit punktförmigen LED Lichtquellen ausgebildet. Das optische Element kann das Licht der punktförmigen LED Lichtquellen bündeln.
• Des Weiteren wird eine Leuchte angegeben. Die Leuchte weist ein Leuchtmodul mit einem Leuchtmittel und einem wie vorher beschriebenen optischen Element auf. Mittels des optischen Elements kann Licht in einen Bereich um die Leuchte an die Decke gelenkt werden.
• Mittels des optischen Elements kann eine besonders gute Systemeffizienz einer Leuchte erreicht werden. Beispielsweise kann eine Lichtausbeute von mehr als 100 Lumen pro Watt erreicht werden. Der Lichtstrom kann beispielsweise bei einer Länge der Leuchte von 1,5 m 4000 Lumen betragen.
• Im Folgenden wird das optische Element anhand von schematischen Figuren näher erläutert.
• 1 zeigt ein optisches Element,
• 2 zeigt einen Querschnitt des optischen Elements aus 1,
• 3 zeigt ein Leuchtmodul mit einem Leuchtmittel und einem optischen Element,
• 4 zeigt das Leuchtmodul aus 3,
• 5 zeigt ein Lichtverteilungsdiagramm.
• 1 zeigt ein optisches Element 1. Das optische Element 1 eignet sich zur Lenkung oder Streuung eines von einem Leuchtmittel abgestrahlten Lichts. Das optische Element 1 weist eine längliche Form auf. Dadurch ist das optische Element 1 besonders zur Anwendung in länglichen Leuchten eines Lichtbandsystems geeignet. Dazu kann das optische Element 1 an einem Lichtträger einer Leuchte befestigbar sein, beispielsweise mittels Schraubens oder einer Clip-Verbindung. Zu diesem Zweck kann das optische Element 1 beispielsweise Gewindebuchsen oder Rastnasen aufweisen.
• Das optische Element 1 ist als transluzenter Kunststoffkörper ausgebildet. Des Weiteren ist das optische Element 1 als transparenter Kunststoffkörper ausgebildet. Beispielsweise enthält das optische Element 1 Polyethylenterephthalat, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat, oder ist aus einem dieser Materialien hergestellt.
• Das optische Element 1 weist eine Außenfläche 15 auf, an welcher das durch das optische Element 1 gelenkte Licht austreten kann.
• Das optische Element 1 weist eine Prismenstruktur 2 auf. Die Prismenstruktur 2 erstreckt sich über einen Teilbereich des optischen Elements 1. Die Prismenstruktur 2 ist in der Mitte der Außenfläche 15 angeordnet. Einzelne Prismen der Prismenstruktur 2 verlaufen quer zu einer Längsrichtung des optischen Elements 1. Mittels der Prismenstruktur 2 kann das optische Element 1 aus LED Lichtpunkten einen lineares Licht erzeugen.
• Des Weiteren weist das optische Element zwei Seitenbereiche 3 auf. Die Seitenbereiche 3 übernehmen die Funktion eines Lichtleiters. Mittels der Seitenbereiche 3 kann das Licht in einen Bereich um die Leuchte herum an die Decke gelenkt werden. Dies wird in Zusammenhang mit 4 näher erläutert. Insbesondere ist das Licht mittels total interner Reflexion durch die Seitenbereiche 3 lenkbar.
• 2 zeigt einen Querschnitt des optischen Elements 1. Die Seitenbereiche 3 weisen einen gekrümmten Bereich 5 auf. Zusätzlich weisen die Seitenbereiche 3 einen planaren Bereich 4 auf. Der planare Bereich 4 geht in den gekrümmten Bereich 5 über. Insbesondere verbindet der planare Bereich 4 die Prismenstruktur 2 mit dem gekrümmten Bereich 5. Die Form des gekrümmten Bereichs 5 kann individuell berechnet werden. Der planare Bereich 4 und der gekrümmte Bereich 5 verlaufen entlang der Außenfläche 15 des optischen Elements 1. Im Bereich der Seitenbereiche 3 verläuft eine Innenfläche 16 des optischen Elements 1 annähernd parallel zur Außenfläche 15.
• Eine Breite 26 der Seitenbereiche 3 beträgt beispielsweise zwischen 30 mm und 50 mm. Vorzugsweise beträgt die Breite 26 der Seitenbereiche 3 35 mm.
• Eine Höhe 27 des optischen Elements 1 beträgt weniger als 10 mm.
• In der Mitte des optischen Elements 1 ist ein TIR Reflektor 6 angeordnet. Der TIR Reflektor 6 kann ein von einem Leuchtmittel ausgehendes Licht mittels total interner Reflexion durch das optische Element 1 hindurch lenken. Der TIR Reflektor 6 ist ein integraler Bestandteil des optischen Elements 1. Der TIR Reflektor 6 weist einen Innenkanal 17 auf. Der Innenkanal 17 weist planare Seitenflächen 29 auf. Die planaren Seitenflächen 29 verlaufen abgesehen von einer Entformschräge senkrecht zum planaren Bereich 4. Des Weiteren ist eine Innenlinse 28 in dem Innenkanal 17 angeordnet. Die Innenlinse 28 ist eine Freiformfläche. Diese wurde derart berechnet, dass von einem Leuchtmittel ausgehendes Licht effizient in den TIR Reflektor eingekoppelt werden kann. In dem Innenkanal 17 des TIR Reflektors 6 ist eine LED platzierbar, wie in 3 gezeigt. Dadurch kann das von einer LED abgegebene Licht besonders gut durch den TIR Reflektor 6 gelenkt werden. Der Innenkanal 17 dient außerdem dazu, das optische Element 1 über einer LED oder entlang einer Reihe von LEDs auszurichten. Zusätzlich kann das optische Element 1 Ausrichtelemente, beispielsweise in Form von Pins, aufweisen, mit welchen das optische Element 1 an einem Leuchtmittel ausrichtbar ist.
• Eine Außenkontur des TIR Reflektors 6 weist eine gekrümmte Fläche 30 auf. Mittels des Krümmungsgrades der gekrümmten Fläche 30 kann eine Lichtverteilung des ersten Lichtanteils beeinflusst werden. Beispielsweise kann die gekrümmte Fläche 30 derart ausgebildet sein, dass der erste Lichtanteil engstrahlend, mittelstrahlend oder breitstrahlend ist.
• 3 zeigt ein Leuchtmodul 7 mit einem Leuchtmittel 8 und einem optischen Element 1. Vorzugsweise ist das Leuchtmittel 8 ausgebildet, um in eine Richtung Licht abzustrahlen und in eine entgegengesetzte Richtung kein Licht abzustrahlen. Das Leuchtmittel 8 ist als LED Platine ausgebildet. Insbesondere weist das Leuchtmittel 8 eine Leiterplatte 9 und eine Reihe von LEDs 10 auf. In 3 ist nur eine LED 10 sichtbar, da die einzelnen LEDs hintereinander angeordnet sind.
• In 3 wird anhand einzelner Lichtstrahlen veranschaulicht, wie das Licht, welches von der LED 10 ausgeht, durch das optische Element 1 gelenkt wird. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind nur wenige Lichtstrahlen dargestellt, in der Realität treten jedoch eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf. Durch den TIR Reflektor 6 wird das von der LED 10 ausgehende Licht breitstrahlend nach vorne gelenkt. Einige Lichtstrahlen 11 werden durch total interne Reflexion an dem TIR Reflektor 6 reflektiert und treten durch die Prismenstruktur 2 aus dem optischen Element 1 heraus. Andere Lichtstrahlen 12 werden nicht vom TIR Reflektor 6 reflektiert und treffen direkt auf die Prismenstruktur 2 auf. Die Gesamtheit der Lichtstrahlen, welche durch die Prismenstruktur 2 aus dem optischen Element 1 heraustritt, bildet einen ersten Lichtanteil 20.
• Der erste Lichtanteil 20 wird in einen vorderen Halbraum abgestrahlt. Der vordere Halbraum ist der Raum, welcher von dem Leuchtmittel 8 direkt ausgeleuchtet werden kann. In 3 ist die Trennung des vorderen und eines hinteren Halbraums durch gestrichelte Linien dargestellt.
• 4 zeigt das Leuchtmodul 7 aus 3. In 4 sind weitere Lichtstrahlen 14, 15 dargestellt. Auch hier treten in der Realität eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, die annähernd parallel zu den gezeigten Lichtstrahlen 14, 15 verlaufen. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist jedoch nur ein Lichtstrahl pro Seite dargestellt. Die in 4 gezeigten Lichtstrahlen 14, 15 treten beim Betrieb der LED 10 gleichzeitig mit den in 3 gezeigten Lichtstrahlen auf. Sie sind nur der besseren Übersichtlichkeit halber in einer separaten Figur dargestellt.
• Der Lichtstrahl 14 wird in einem Seitenbereich 3 des optischen Elements 1 durch total interne Reflexion hin- und her reflektiert. Am Ende des Seitenbereichs 3 tritt der Lichtstrahl 14 aus dem optischen Element 1 heraus. Der Lichtstrahl 15 wird in dem zweiten Seitenbereich 3 des optischen Elements 1 symmetrisch zum Lichtstrahl 14 reflektiert. Die Lichtstrahlen 14, 15, welche entlang der Seitenbereiche 3 reflektiert werden, bilden einen zweiten Lichtanteil 21. Der zweite Lichtanteil 21 beträgt etwa 2% bis 10% des gesamten von dem Leuchtmittel 8 emittierten Lichts. Der zweite Lichtanteil 21 ist als doppelt asymmetrischer Lichtanteil ausgebildet.
• Der zweite Lichtanteil 21 wird in eine andere Richtung reflektiert als der erste Lichtanteil 20. Insbesondere wird der zweite Lichtanteil 21 in den hinteren Halbraum abgestrahlt. Der hintere Halbraum ist der Raum, welcher von dem Leuchtmittel 8 nicht direkt ausgeleuchtet werden kann. Die einzelnen Lichtanteile 20, 21 werden unabhängig voneinander in verschiedene Richtungen gelenkt.
• Ein besonderer Vorteil des optischen Elements 1 ist somit, dass ein Bereich oberhalb einer Leuchte ausgeleuchtet werden kann. Dabei sind keine zusätzlichen LEDs notwendig.
• Die 3 und 4 zeigen einen zweidimensionalen Verlauf der Lichtstrahlen 11, 12, 14, 15. Tatsächlich werden die Lichtstrahlen jedoch durch die Prismenstruktur 2 auch in eine Richtung entlang einer Längsachse des optischen Elements 1 ausgelenkt. Dadurch ergibt sich ein linearer Lichteindruck.
• 5 zeigt ein Lichtverteilungsdiagramm oder Polardiagramm mit einer Lichtverteilungskurve einer Leuchte mit einem optischen Element 1. Aus der Lichtverteilungskurve wird deutlich, in welche Richtungen Licht ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle gelenkt wird. Eine solche punktförmige Lichtquelle kann beispielsweise eine LED sein, wie in Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben. Die schraffierten Flächen zeigen die Winkelverteilung des Lichts im Querschnitt des optischen Elements 1, insbesondere die Lichtverteilung des abgestrahlten Lichts. Zudem werden die Relationen der einzelnen Lichtströme zueinander deutlich. Eine Fläche 23 stellt den ersten Lichtanteil 20 dar. Der erste Lichtanteil 20 weist den größten Lichtanteil auf. Er wird breitstrahlend in den vorderen Halbraum abgestrahlt. Der vordere Halbraum liegt im Winkelbereich kleiner 90°. Das optische Element 1 zeigt in diesem Bereich eine Lichtverteilung mit einer Halbwertsbreite von ungefähr +/–45°. In einer alternativen Ausführungsform des optischen Elements 1 kann der erste Lichtanteil 20 engstrahlend oder mittelstrahlend sein. Er erreicht eine Beleuchtungsstärke von 500 lx horizontal und 400–450 lx vertikal. Dabei ist der Abstand des optischen Elements zur Bewertungsfläche der Beleuchtungsstärke horizontal 2,5 m und vertikal 1 m. Die Beleuchtungsstärke hängt jedoch nicht nur von dem optischen Element 1, sondern auch von der Helligkeit des Leuchtmittels ab. Zwei weitere Flächen 24, 25 stellen den zweiten Lichtanteil 21 dar. Der zweite Lichtanteil 21 wird in den hinteren Halbraum abgestrahlt. Der hintere Halbraum liegt in einem Winkelbereich größer als 90°. Die Trennung des vorderen und des hinteren Halbraums verläuft entlang der 90° Linie des Lichtverteilungsdiagramms. Der zweite Lichtanteil 21 bildet einen indirekten Lichtanteil. Dieser wird seitlich an dem optischen Element 1 abgestrahlt und dient zur Beleuchtung einer Decke. Die einzelnen Lichtanteile 20,21 sind voneinander separiert. Das heißt, dass die einzelnen Lichtanteile 20, 21 sich nicht berühren oder überlagern.
• Bezugszeichenliste

1

Optisches Element

2

Prismenstruktur

3

Seitenbereich

4

Planarer Bereich

5

gekrümmter Bereich

6

TIR Reflektor

7

Leuchtmodul

8

Leuchtmittel

9

Leiterplatte

10

LED

11

Lichtstrahl

12

Lichtstrahl

14

Lichtstrahl

15

Außenfläche des optischen Elements

16

Innenfläche des optischen Elements

17

Innenkanal

20

erster Lichtanteil

21

zweiter Lichtanteil

23

erste Fläche

24

zweite Fläche

25

dritte Fläche

26

Breite eines Seitenbereichs

27

Höhe des optischen Elements

28

Eintrittsfläche

29

planare Seitenfläche

30

gekrümmte Fläche des TIR Reflektors

Claims (10)

1. Optisches Element (1) zur Lenkung eines von einem Leuchtmittel (8) abgestrahlten Lichts, wobei das optische Element (1) ausgebildet ist um das von dem Leuchtmittel (8) emittierte Licht in einen ersten Lichtanteil (20) und einen zweiten Lichtanteil (21) aufzuteilen, und wobei das optische Element (1) ausgebildet ist um den ersten Lichtanteil (20) in eine erste Richtung und den zweiten Lichtanteil (21) in eine zweite Richtung zu lenken.
2. Optisches Element (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zweite Lichtanteil (21) geringer ist als der erste Lichtanteil (20).
3. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (1) mindestens eine gekrümmte Fläche (5) aufweist.
4. Optisches Element (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei entlang der gekrümmten Fläche ein von dem Leuchtmittel (8) emittiertes Licht durch total interne Reflexion in dem optischen Element hin (1) und her reflektierbar ist.
5. Optisches Element (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine gekrümmte Fläche (5) in einem Seitenbereich des optischen Elements (5) angeordnet ist.
6. Optisches Element (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die gekrümmte Fläche (5) eine Freiformfläche ist.
7. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (1) zumindest in einem Teilbereich eine Prismenstruktur (2) aufweist.
8. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (1) einen TIR Reflektor (6) aufweist.
9. Optisches Element (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (1) als zweidimensionales optisches Element ausgebildet ist.
10. Leuchtmodul (7) aufweisend ein Leuchtmittel (8) und ein optisches Element (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Images