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Die Erfindung betrifft ein optisches Element für eine LED-Lichtquelle (LED: Licht emittierende Diode), ein Lichtbeeinflussungselement mit einem solchen optischen Element, eine Anordnung zur Lichtabgabe, sowie eine Leuchte mit einer solchen Anordnung.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Anordnung zur Lichtabgabe bekannt, die ein optisches Element in Form eines insgesamt etwa topfförmigen Reflektors aufweist, sowie eine LED-Lichtquelle mit mehreren LEDs, die am Boden des Reflektors, in einer Ebene liegend, angebracht sind. Um eine gute Durchmischung des von den LEDs abgegebenen Lichts zu erzielen, weist die Anordnung weiterhin eine Diffusor-Scheibe auf, die parallel zu der Ebene in einem gewissen Abstand von den LEDs angeordnet ist. Eine gute Durchmischung des von den LEDs abgegebenen Lichts ist typischerweise erwünscht, wenn es sich bei den LEDs um LEDs handelt, die Licht in unterschiedlichen Farben abgeben. Aber auch bei LEDs, die lediglich zur Abgabe eines Lichts in einer Farbe bzw. in einer Farbtemperatur oder einem Weißton vorgesehen sind, ist eine Durchmischung in der Regel erwünscht, da herstellungsbedingt auch bei entsprechenden baugleichen LEDs gewisse Abweichungen der Lichtabgabe mit Bezug auf den Farbort des abgegebenen Lichts auftreten können.
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Zwischen dem Reflektor, den LEDs und der Diffusor-Scheibe ist bei der bekannten Anordnung zur Durchmischung des Lichts ein Hohlraum gebildet, der als Lichtmischkammer oder kurz Mischkammer bezeichnet wird und dessen Seitenwände mit einem hochreflektierenden Material versehen sind, um eine besonders starke Reflexion des von den LEDs abgegebenen Lichts und dadurch eine gute Durchmischung des Lichts zu bewirken. Mischkammern dieser Art werden auch dazu verwendet, Lichtpunkte aufzulösen und so eine homogen leuchtende Fläche zu erzeugen.
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Aufgrund der lichtstreuenden Wirkung der Diffusor-Scheibe wird ein Anteil des Lichts, der auf die Scheibe trifft, auch wieder zurück in den Hohlraum gelenkt. Daher ist zur Erzielung einer guten Effizienz der Anordnung die Verwendung eines besonders hochreflektierenden Materials an den Seitenwänden der Mischkammer erforderlich.
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Die bekannte Anordnung besteht aus mehreren Einzelteilen und erfordert dementsprechend einen relativ hohen Aufwand in der Herstellung. Mehrere einzelne Bauteile müssen produziert und zusammengefügt werden. Durch die Verwendung mehrerer Bauteile ergibt sich außerdem das Erfordernis, geeignete Dichtungen vorzusehen, wenn sich die Anordnung beispielsweise zum Einsatz in feuchter Umgebung eignen soll. Weiterhin besteht grundsätzlich die Gefahr, dass an den Schnittstellen zwischen der Diffusor-Scheibe und dem Reflektor Licht „verloren“ geht, so dass der Wirkungsgrad der Anordnung reduziert ist.
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US 2009/0303711A1 offenbart eine elektronische LED-Leuchte, die aus vier Abschnitten A) bis D) zusammengesetzt ist. A) entspricht dem Gehäuse in dem Abschnitt B) in Form eines elektrischen Kabelbaums, Abschnitt C) in Form mehrerer LED-Balken und Abschnitt D) in Form einer Reflektorplatte aufgenommen ist.
Die LED-Elemente sind entlang der LED-Balken zueinander äquidistant verteilt und deren Anzahl variiert je nach Beleuchtungsbedarf. Zwischen LED-Element und seinem ihm zugeordneten Reflektor befindet sich ein konkaves oder halbkugelförmiges Schutzelement, um die LED-Elemente vor Staub, Insekten und Feuchtigkeit zu schützen.
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DE 10297364 T5 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Reinraumdecke in H-Trägeranordnung mit einem leicht auszutauschenden (versiegelten) Modul. Das Modul besteht aus einem Kühlkörper, welcher durch seine Positionierung innerhalb des Moduls einen Kabelkanal definiert. Auf der Unterseite des Kühlkörpers sind LED's montiert, über denen unterseitig jeweils eine Linse angebracht ist, durch die das LED-Licht auf eine transluzente Öffnung auf der Unterseite des Moduls projiziert wird. Oberhalb der Linse ist ein nach unten ausgerichteter typischerweise parabolischer Lichtreflektor fixiert. Dieser wird unterseitig zwischen Stützflanschen mechanisch gehalten und ebenfalls zwischen diesen abgedichtet, so dass das Modul eine in sich geschlossene einstückige Einheit bildet.
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DE 102010041478 A1 offenbart eine längliche mehrteilige Anordnung zur LED-Lichtabgabe mit einem Lichtabstrahlelement, welches mit einem die LED's tragenden Trägerelement verbindbar ist. Das Lichtabstrahlelement weist im Wesentlichen zwei Bereiche auf: einen ersten Bereich, der gleichsam die Bodenfläche bildet und in welchem hindurchtretendes Licht weitgehend gestreut wird, und einen zweiten Bereich, in welchem deutlich weniger Streuung auftritt als im ersten Bereich. Die hohe Streuung wird durch eine hohe Anzahl lichtstreuender Partikel im ersten Bereich erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes optisches Element anzugeben bzw. eine verbesserte entsprechende Anordnung zur Abgabe eines Lichts. Insbesondere sollen dabei ein einfacher Aufbau, eine gute Durchmischung des Lichts und ein hoher Wirkungsgrad der Anordnung ermöglicht sein. Außerdem soll eine Leuchte mit einer entsprechenden Anordnung angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist ein Lichtbeeinflussungselement vorgesehen, welches mehrere matrixartig angeordnete optische Elemente für eine LED-Lichtquelle umfasst. Jedes optische Element weist eine insgesamt topfartige Form mit einem Seitenwandbereich und einem Bodenbereich auf, wobei der Seitenwandbereich um eine Hauptachse des optischen Elements herum in einer Ringform gestaltet ist, so dass er sich, mit Bezug auf eine parallel zu der Hauptachse weisende Richtung (R), von einem ersten Endbereich zu einem zweiten Endbereich erstreckt. Der Bodenbereich ist derart mit dem ersten Endbereich des Seitenwandbereichs verbunden, dass er die Ringform des Seitenwandbereichs verschließt. Der Seitenwandbereich ist reflektierend gestaltet und besteht aus einem weißen Kunststoff. Der Bodenbereich ist lichtdurchlässig und in die Richtung (R) vorstehend gestaltet sowie mit linsenartigen Strukturen versehen, und wobei ein optisches Element jeweils aus einem Stück bestehend ausgebildet ist.
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Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, dass der Begriff „Ringform“ nicht auf die Beschreibung einer rotationssymmetrischen Form beschränkt ist. Mit Ringform des Seitenwandbereichs sei lediglich zum Ausdruck gebracht, dass der Seitenwandbereich derart geformt ist, dass er eine Durchgangsöffnung bildet, hier insbesondere eine Durchgangsöffnung um die Hauptachse herum.
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Durch diese Gestaltung des optischen Elements lässt sich vorteilhaft eine Lichtmischkammer bilden, die keine Seitenwände aufweist, die wie beim Stand der Technik hochreflektierend gestaltet werden müssten.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung lässt sich weiterhin mit lediglich einem Element bzw. Bauteil sowohl eine reflektierende Wirkung, als auch eine lichtlenkende Wirkung erzielen, so dass - im Vergleich zum eingangs genannten Stand der Technik - eine reduzierte Anzahl von einzelnen Elementen zur Erzielung einer entsprechenden Lichtbeeinflussung erforderlich ist.
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Zudem entfällt das Erfordernis entsprechender Dichtmittel.
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Vorzugsweise ist der Seitenwandbereich derart gestaltet, dass er von dem ersten Endbereich zu dem zweiten Endbereich divergierend verlaufend geformt ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Herstellung des optischen Elements ermöglicht.
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Eine besonders einfache Herstellung ist ermöglicht, wenn das optische Element als Spritzgussteil gefertigt ist. Beispielsweise kann es als Einkomponenten-Spritzgussteil gefertigt sein.. Alternativ kann es als Zweikomponenten-Spritzgussteil gefertigt sein, wobei vorzugsweise der Bodenbereich als zweite Komponente eingespritzt ist.
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Zur Erzielung der reflektierenden Wirkung weist der Seitenwandbereich vorzugsweise eine reflektierende Schicht auf, wobei die reflektierende Schicht vorzugsweise durch Bedampfen mit einem reflektierenden Material gebildet ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Herstellung der reflektierenden Eigenschaft ermöglicht.
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Beispielsweise kann der Seitenwandbereich mit Bezug auf die Hauptachse die reflektierende Schicht auf seiner Außenseite aufweisen, insbesondere lediglich auf seiner Außenseite. Alternativ kann der Seitenwandbereich mit Bezug auf die Hauptachse die reflektierende Schicht auf seiner Innenseite aufweisen, insbesondere lediglich auf seiner Innenseite. Im zuletzt genannten Fall weist der Bodenbereich vorzugsweise an seinem, dem Seitenwandbereich angrenzenden Randbereich einen planen, insbesondere blank polierten Oberflächenbereich auf. Hierdurch lässt sich erzielen, dass besonders viele Lichtstrahlen, die von der LED-Lichtquelle stammen, auf die reflektierende Schicht treffen und auf diese Weise der Wirkungsgrad einer entsprechenden Anordnung zur Lichtabgabe besonders groß ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung zur Lichtabgabe vorgesehen, die ein erfindungsgemäßes Lichtbeeinflussungselement aufweist, sowie eine LED-Lichtquelle mit wenigstens einer LED zur Erzeugung eines Lichts, wobei die wenigstes eine LED derart angeordnet ist, dass das Licht zunächst den Bodenbereich eines optischen Elements durchsetzen muss, um auf den Seitenwandbereich zu treffen.
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Vorzugsweise weist dabei die LED-Lichtquelle weiterhin eine Platine auf, wobei die wenigstens eine LED auf der Platine angeordnet ist und wobei die LED-Lichtquelle einen, zu dem Bodenbereich des optischen Elements hinweisenden Oberflächenbereich aufweist, der reflektierend gestaltet ist. Weiterhin vorzugsweise ist dabei der reflektierend gestaltete Oberflächenbereich der LED-Lichtquelle durch eine reflektierende Beschichtung oder eine reflektierende Folie gebildet, insbesondere eine MCPET-Folie (MCPET: Mikrozellulare PET-Folie; PET: Polyethylenterephthalat).
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Leuchte vorgesehen, die eine erfindungsgemäße Anordnung oder ein erfindungsgemäßes optisches Element oder ein erfindungsgemäßes Lichtbeeinflussungselement aufweist, insbesondere in Form einer Feuchtraumleuchte, einer Hallenreflektorleuchte, einer Retrofitlampe oder einer Taschenlampe. Vorteilhaft bildet dabei der Seitenwandbereich des optischen Elementes jeweils einen Außenbereich der Leuchte, insbesondere einen Lampenschirm der Leuchte, wobei vorzugsweise der Seitenwandbereich teiltransparent gestaltet ist. Hierdurch lässt sich besonders vorteilhaft eine indirekte Beleuchtung bewirken.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Prinzip-Skizze zu einem erfindungsgemäßen optischen Element,
- 2 ein Detail aus 1,
- 3 eine Querschnitt-Skizze eines erfindungsgemäßen optischen Elements,
- 4 eine Querschnitt-Skizze einer erfindungsgemäßen Leuchte mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lichtabgabe,
- 5 eine Variante des erfindungsgemäßen optischen Elements,
- 6 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen optischen Elements,
- 7 ein Lichtbeeinflussungselement, das mehrere, matrix-artig angeordnete, erfindungsgemäße optische Elemente aufweist,
- 8 eine Skizze zu einer erfindungsgemäßen Leuchte in Form einer High Bay Leuchte,
- 9 eine Skizze zu einer erfindungsgemäßen Leuchte in Form einer Retrofitlampe und
- 10 eine Skizze zu einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Lichtbeeinflussungselement.
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1 zeigt eine Prinzip-Skizze nach Art eines Querschnitts und 3 einen Querschnitt zu einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Elements 1. Das optische Element 1 ist zur optischen Beeinflussung eines von einer LED-Lichtquelle abgegebenen Lichts ausgestaltet.
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Insgesamt weist das optische Element 1 eine topfartige Form mit einem Seitenwandbereich 2 und einem Bodenbereich 3 auf. Der Seitenwandbereich 2 ist um eine Hauptachse A des optischen Elements 1 herum in einer Ringform gestaltet. Mit Bezug auf eine Richtung R, die parallel zu der Hauptachse A weist, erstreckt sich der Seitenwandbereich 2 von einem ersten Endbereich 21 zu einem zweiten Endbereich 22.
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Mit „Ringform“ sei dabei zum Ausdruck gebracht, dass der Seitenwandbereich 2 derart geformt ist, dass er in einem Schnitt normal zu der Hauptachse A (also senkrecht zur Zeichenebene) einen Bereich um die Hauptachse A herum umgrenzt bzw. umschreibt, insbesondere so, dass dieser Bereich durch den Seitenwandbereich 2 geschlossen ist, also die Umgrenzung keine Lücke aufweist. Diese Umgrenzung muss dabei nicht kreisförmig sein und auch nicht rotationssymmetrisch, sondern sie kann grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise kann sie - in dem zur Hauptachse A normalen Schnitt betrachtet - oval, quadratisch, rechteckig, allgemein polygonal, sternförmig u.s.w. sein.
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Durch den zweiten Endbereich 22 des Seitenwandbereichs 2 ist eine Öffnung des optischen Elements 1 gebildet, die dafür vorgesehen ist, das Licht der LED-Lichtquelle nach optischer Beeinflussung in einen Außenraum abzugeben. Die Lichtabgabe ist also in einen Raumwinkelbereich um die Richtung R herum vorgesehen. Insbesondere kann die Richtung R als eine Hauptlichtabgaberichtung vorgesehen sein.
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Der Seitenwandbereich 2 ist weiterhin vorzugsweise so gestaltet, dass er von seinem ersten Endbereich 21 zu seinem zweiten Endbereich 22 divergierend verlaufend geformt ist. Beispielsweise kann er insgesamt kegelstumpfförmig geformt sein oder zumindest in erster Näherung kegelstumpfförmig.
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Der Bodenbereich 3 ist derart mit dem ersten Endbereich 21 des Seitenwandbereichs 2 verbunden, dass er die Ringform des Seitenwandbereichs 2 verschließt. Der Bodenbereich 3 durchsetzt die Hauptachse A und erstreckt sich dabei radial allseits bis zu dem ersten Endbereich 21 des Seitenwandbereichs 2. Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass das optische Element 1 an der Grenze bzw. dem Übergang zwischen dem Bodenbereich 3 und dem Seitenwandbereich 2 kein Loch aufweist bzw. diese Grenze durchgehend geschlossen ist.
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Vorzugsweise ist das optische Element 1 derart gestaltet, dass weder der Seitenwandbereich 2 noch der Bodenbereich 2 ein Loch aufweist.
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Der Bodenbereich 3 ist in die Richtung R vorstehend, insbesondere vorgewölbt gestaltet. Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass der Bodenbereich 3 einen Randbereich 31 bzw. äußeren Bereich und einen mittleren Bereich 32 aufweist, wobei sich der Randbereich 31 bis zu einer Ebene E erstreckt, die insbesondere normal zu der Hauptachse A orientiert ist und der mittlere Bereich 32 von der Ebene E in die Richtung R vorstehend, insbesondere vorgewölbt gebildet ist. Vorzugsweise ist die Gestaltung dabei derart, dass sich der Randbereich 31 des Bodenbereichs 3 in ringförmig um die Hauptachse A geschlossener Form bis zu der Ebene E erstreckt, wobei sich insbesondere das optische Element 1 insgesamt mit Bezug auf die Hauptachse A bis zu der Ebene E hin entsprechend ringförmig geschlossen erstreckt.
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Der Bodenbereich 3 kann auch beispielsweise mehrfach gewölbt sein oder pyramidenförmig oder im Querschnitt betrachtet trapezförmig u.s.w.
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Vorzugsweise ist die Form des optischen Elements 1 derart gestaltet, dass sich der Seitenwandbereich 2 weiter von der Ebene E aus in die Richtung R erstreckt als der Bodenbereich 3. Mit anderen Worten ist mit Bezug auf die Ebene E die Höhe hs des Seitenwandbereichs 2 größer als die Höhe hb des Bodenbereichs 3. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass folgende Beziehung gilt: hb < hs < 5 hb.
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Der zweite Endbereich 22 des Seitenwandbereichs 2 erstreckt sich vorzugsweise in einer weiteren Ebene, die parallel zu der zuerst genannten Ebene E bzw. normal zu der Hauptachse A orientiert ist. Durch den zweiten Endbereich 22 kann eine Lichtabgabeöffnung des optischen Elements 1 gebildet sein.
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Das optische Element 1 ist so gestaltet, dass sich die optischen Eigenschaften des Seitenwandbereichs 2 von den optischen Eigenschaften des Bodenbereichs 3 unterscheiden. Der Seitenwandbereich 2 ist reflektierend gestaltet und der Bodenbereich 3 ist lichtdurchlässig gestaltet. Vorzugsweise ist der Bodenbereich 3 lichtlenkend gestaltet, insbesondere diffus wirkend bzw. lichtstreuend gestaltet. Hierzu enthält der Bodenbereich 3 beispielsweise lichtstreuende Partikel. Alternativ oder ergänzend kann er eine aufgeraute Oberfläche aufweisen und/oder - wie in 1 angedeutet - mit linsenartigen Strukturen versehen sein. Die linsenartigen Strukturen sind dabei vorzugsweise länglich ausgeführt und dabei an zwei gegenüberliegenden Oberflächenbereichen des Bodenbereichs 3, wobei die entsprechenden gegenüberliegenden Strukturen weiterhin vorzugsweise gegeneinander verdreht ausgebildet sind, beispielsweise um 90° gegeneinander verdreht.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lichtabgabe mit dem optischen Element 1. Die Richtung R und somit die Lichtabgabe weist in dieser Darstellung nach unten.
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Die Anordnung zur Lichtabgabe umfasst das optische Element 1 sowie eine LED-Lichtquelle 4 mit wenigstens einer LED 5 zur Erzeugung eines Lichts. Die wenigstens eine LED 5 ist dabei derart angeordnet, dass das Licht zunächst den Bodenbereich 3 durchsetzen muss, um auf den Seitenwandbereich 2 zu treffen. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die LED-Lichtquelle 4 derart angeordnet ist, dass sich die LED 5 bzw. die LEDs 5 der LED-Lichtquelle 4 in der Ebene E befindet bzw. befinden.
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Die LED-Lichtquelle 4 kann insbesondere eine Platine 6 aufweisen, auf der die LED 5 angeordnet ist bzw. die LEDs 5 angeordnet sind. Insbesondere ist die Platine 6 parallel zu der Ebene E bzw. normal zu der Hauptachse A des optischen Elements 1 orientiert angeordnet.
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Durch den Bodenbereich 3 des optischen Elements 1 ist eine Art Lichtmischkammer der Anordnung zur Lichtabgabe begrenzt.
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Für eine besonders effiziente Lichtausbeute weist die LED-Lichtquelle 4 einen, zu dem Bodenbereich 3 des optischen Elements 1 hin weisenden Oberflächenbereich 41 auf, der reflektierend gestaltet ist. Durch diesen reflektierenden Oberflächenbereich 41 ist die Lichtmischkammer auf einer, dem Bodenbereich 3 gegenüberliegenden Seite begrenzt. Der reflektierende Oberflächenbereich 41 erstreckt sich vorzugsweise bis unmittelbar an die LED 5 bzw. die LEDs 5.
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Wie in 4 angedeutet, kann der reflektierende Oberflächenbereich 41 beispielsweise durch eine reflektierende Beschichtung oder eine reflektierende Folie 7 gebildet sein, insbesondere durch eine MCPET-Folie. Dabei ist die Gestaltung vorzugsweise derart, dass sich der reflektierende Oberflächenbereich 41 an seinem äußeren Rand bis unmittelbar an das optische Element 1 erstreckt bzw. Letzteres kontaktiert, insbesondere ringförmig geschlossen kontaktiert. Die Lichtmischkammer ist somit durch den Bodenbereich 3 einerseits und den reflektierenden Oberflächenbereich 41 und die LEDs 5 andererseits umschlossen begrenzt. Hierdurch ist eine besonders gute Effizienz der Lichtmischkammer ermöglicht. Mit Bezug auf die Hauptachse A erstreckt sich der Bodenbereich 3 mit seinem Randbereich 31 vorzugsweise bis zu der Ebene E bzw. bis zu den LEDs 5 der LED-Lichtquelle 4, so dass die Lichtmischkammer nicht mit reflektierenden Seitenwänden versehen werden muss. Die Lichtmischkammer „beginnt“ sozusagen auf der Höhe der LEDs 5. Im Unterschied zum eingangs erwähnten Stand der Technik erstreckt sich der optisch diffus wirkende Teil hiermit bis zur Platinen-Ebene.
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Nachdem das von der LED-Lichtquelle 4 stammende Licht den Bodenbereich 3 des optischen Elements 1 durchsetzt hat, wird es entweder unmittelbar in den Außenbereich der Anordnung abgegeben oder zuvor an dem Seitenwandbereich 2 des optischen Elements 1 reflektiert. Im Allgemeinen kann es auch dazu kommen, dass durch den reflektierenden Seitenwandbereich 2 ein gewisser kleiner Anteil des Lichts wieder zurück in die Lichtmischkammer gelenkt wird. Der Wirkungsgrad ist hierdurch allerdings kaum beeinträchtigt, da auch dieses Licht im Weiteren erneut nach außen gelenkt wird.
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Durch die beschriebene Gestaltung eignet sich das optische Element 1 für unterschiedlich gestaltete LED-Lichtquellen, insbesondere für LED-Lichtquellen mit mehr oder weniger LEDs und für LED-Lichtquellen, deren LEDs sich in ihrer Bauform unterscheiden.
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Wenn die LED-Lichtquelle 4 mehrere LEDs 5 aufweist, kann der Bodenbereich 3 auch so geformt sein, dass er über jeder der LEDs 5 oder über Gruppen von LEDs jeweils eine eigene Vorwölbung bzw. einen eigenen vorstehenden Bereich aufweist.
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Wie in 1 angedeutet, kann der Seitenwandbereich 2 des optischen Elements 1 zur Erzielung der reflektierenden Wirkung mit einem reflektierenden Material, vorzugsweise mit Aluminium bedampft sein, so dass eine reflektierende Schicht 25 gebildet ist. Der Seitenwandbereich 2 kann dabei mit Bezug auf die Hauptachse A beispielsweise - wie in 1 angedeutet - auf seiner Innenseite 24 bedampft sein, insbesondere lediglich auf seiner Innenseite 24. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Seitenwandbereich 2 auf seiner Außenseite 23 bedampft ist. Wenn die Außenseite 23 bedampft wird, wird vorzugsweise dabei die Innenseite 24 abgedeckt. Wenn die Innenseite 24 bedampft wird, wird vorzugsweise der Bodenbereich 3 abgedeckt, wobei es ausreichend ist, lediglich den Bodenbereich 3 abzudecken.
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Bei einer Bedampfung von außen ist es vorteilhaft, wenn der Seitenwandbereich 2 - ohne die reflektierende Schicht 25 - aus einem transparenten Material besteht. Insbesondere im Fall einer innenwandigen Bedampfung ist auch ein nichttransparentes Material hierfür möglich. Letzteres eignet sich insbesondere auch, wenn das optische Element 1 aus einem ersten Stück und einem zweiten Stück zusammengesetzt ausgebildet ist, wobei das erste Stück den Seitenwandbereich 2 darstellt und das zweite Stück den Bodenbereich 3.
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In 2 ist der in 1 gestrichelt angedeutete Bereich X gesondert skizziert. Dargestellt ist ein Fall, in dem die reflektierende Schicht 25 lediglich auf der Innenseite 24 des Seitenwandbereichs 3 gebildet ist. In diesem Fall ist das optische Element 1 vorzugsweise so gestaltet, dass Lichtstrahlen, die von der LED-Lichtquelle 4 kommend auf den Übergangsbereich zwischen dem Seitenwandbereich 2 und dem Bodenbereich 3 treffen, also sehr „flach“ verlaufen, wie in 2 mit einem Lichtstrahl L angedeutet, in diesem Übergangsbereich so gelenkt werden, dass sie - zumindest teilweise - im weiteren Verlauf auf die reflektierende Schicht 25 treffen und nicht an dieser Schicht 25 vorbei verlaufen, um so eine Verschlechterung des lichttechnischen Wirkungsgrads der Anordnung zu vermeiden. Eine entsprechende Lichtlenkung ist in 2 gestrichelt angedeutet. Um diese Wirkung zu erzielen, kann der Bodenbereich 3 an seinem, dem Seitenwandbereich 2 angrenzenden Randbereich 31 einen planen, insbesondere blank polierten Oberflächenbereich aufweisen. Dieser Oberflächenbereich ist vorzugsweise mit Bezug auf die Hauptachse A ein radial einwärts weisender Oberflächenbereich. Durch entsprechende Orientierung dieses Oberflächenbereichs lässt sich der Lichtstrahl L wie gewünscht auf die Beschichtung 25 lenken.
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Wenn die Beschichtung 25 auf der Außenseite 23 des Seitenwandbereichs 2 angebracht ist, ist ein entsprechender Verlust von Licht dadurch einfach zu vermeiden, dass sich die Beschichtung 25 - mit Bezug auf die Hauptachse A - bis zu der Höhe erstreckt, auf der sich die LED 5 bzw. die LEDs 5 befinden bzw. bis zur Ebene E bzw. mit Bezug auf 2 bis nach „ganz unten“.
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Vorzugsweise ist das optische Element 1 als aus einem Stück bestehend ausgebildet. Hierdurch lässt sich ein Lichtverlust an Spalten etc. zuverlässig verhindern. Zudem ist hierdurch der Zusammenbau im Fall der Anordnung bzw. der Leuchte grundsätzlich erleichtert.
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Besonders bevorzugt ist das optische Element 1 als Spritzgussteil gefertigt. Wenn der Seitenwandbereich 2, wie oben erwähnt divergierend von dem ersten Endbereich 21 zu dem zweiten Endbereich 22 verlaufend geformt ist, ist eine besonders gute Entformbarkeit aus einem entsprechenden Spritzguss-Werkzeug ermöglicht. Ebenso vorteilhaft ist hierzu der Bodenbereich 3 wie beschrieben vorgewölbt bzw. vorstehend geformt.
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Beispielsweise kann das optische Element 1 als Einkomponenten-Spritzgussteil gefertigt sein. In diesem Fall ist der Bodenbereich 3 vorzugsweise mit einer rauen Oberfläche gestaltet. Hierzu kann das entsprechende Spritzgusswerkzeug an der betreffenden Stelle entsprechend aufgeraut ausgeführt sein. Die so gestaltete Oberfläche des Bodenbereichs 3 kann als „satiniert“ bezeichnet werden. Hierdurch lässt sich die gewünschte lichtlenkende Wirkung besonders geeignet erzielen.
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Alternativ kann das optische Element 1 beispielsweise als Zweikomponenten-Spritzgussteil gefertigt sein. In diesem Fall ist der Bodenbereich 3 vorzugsweise als zweite Komponente, insbesondere in Form eines opalen Materials eingespritzt. Für den Bodenbereich 3 kann in diesem Fall vorzugsweise ein Material verwendet werden, das lichtstreuende Partikel enthält. Auch hierdurch lässt sich die gewünschte lichtlenkende Wirkung des Bodenbereichs 3 besonders geeignet erzielen.
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Der Seitenwandbereich 2 und der Bodenbereich 3 können auch als zwei separate Teile gefertigt sein. Der Bodenbereich 3 kann hierbei beispielsweise als tiefgezogene Folie gestaltet sein oder als Spritzgussteil.
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Der Bodenbereich 3 des optischen Elements 1 kann insbesondere auch im Fall einer Ausführung als Spritzgussteil weiterhin alternativ oder ergänzend mit den oben bereits erwähnten linsenartigen Strukturen versehen sein,
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Bei der in 4 beispielhaft gezeigten Leuchte handelt es sich um eine Pendelleuchte. Die Leuchte weist ein Gehäuse 8 mit Verbindungselementen 10 auf. Die Anordnung zur Lichtabgabe ist an dem Gehäuse 8 gehaltert angeordnet. Hierbei ergibt sich zwischen dem Gehäuse 8 und dem zweiten Endbereich 22 des Seitenwandbereichs 2 des optischen Elements 1 eine Fuge 9, die im Fall feuchter Umgebungen einer entsprechenden Abdichtung bedarf. Im Fall einer kreiszylindrischen Gestaltung des zweiten Endbereichs 22 kann hierzu beispielsweise eine Dichtungsnut mit einem O-Ring vorgesehen sein, sowie ein Gewinde zum Verspannen des optischen Elements 1 mit dem Gehäuse 8.
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Das optische Element 1 bzw. die Anordnung eignet sich auch für anderweitige Leuchten, beispielsweise Einbau-, Anbau- oder Pendelleuchten oder zum Beispiel für eine Taschenlampe. Weiterhin beispielsweise eignet sich das optische Element 1 bzw. die Anordnung im Fall einer Hallenreflektorleuchte oder einer Retrofitlampe. In 8 ist eine entsprechende Hallenreflektorleuchte, hier in Form einer High Bay Leuchte, skizziert, in 9 eine entsprechende Retrofit-Lampe. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Seitenwandbereich 2 des optischen Elements 1 einen Außenbereich der Leuchte bildet, insbesondere einen Lampenschirm der Leuchte bildet. Wenn dabei der Seitenwandbereich 2 teiltransparent gestaltet ist, lässt sich auf diese Weise besonders geeignet eine indirekte Beleuchtung erzeugen.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführung ist der zweite Endbereich 22 des Seitenwandbereichs 2 mit einem Hinterzug zur weitergehenden Verbesserung des Wirkungsgrads gestaltet. Der Hinterzug ist vorzugsweise mit Aluminium bedampft.
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In 5 ist eine Variante des optischen Elements skizziert, die am Übergangsbereich zwischen dem Seitenwandbereich 2 und dem Bodenbereich 3 für eine erleichterte Montage an einer LED-Lichtquelle oder an einer Leuchte Schnapphaken 12 oder ähnliche Rastelemente aufweist.
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In 6 ist eine weitere Variante skizziert, bei der der Bodenbereich 3 bzw. der „Diffusor“ als eigenes Bauteil gestaltet ist und in den Seitenwandbereich eingesetzt ist. Bei dieser Variante ist die Gestaltung weiterhin so, dass das optische Element 1 die Platine der LED-Lichtquelle umschließt. Alternativ kann auch bei dieser Version das optische Element 1 im Sinn der obigen Ausführungen auf der LED-Lichtquelle 4 bzw. der Platine 6 bzw. gegebenenfalls der Folie 7 aufliegend angeordnet sein. Weiterhin eignet sich bei dieser Version auch besonders eine Bedampfung der Innenseite 24 des Seitenwandbereichs 2 zur Erzeugung der reflektierenden Schicht.
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In 7 ist ein Lichtbeeinflussungselement skizziert, das wenigstens ein erfindungsgemäßes optisches Element 1 umfasst. Im gezeigten Beispiel weist das Lichtbeeinflussungselement mehrere, hier beispielhaft neun, erfindungsgemäße optische Elemente 1 auf, die vorzugsweise matrixartig angeordnet sind. Dieses Lichtbeeinflussungselement eignet sich besonders für mehrere LED-Lichtquellen, wobei dann für jede der LED-Lichtquellen vorteilhaft ein optisches Element des Lichtbeeinflussungselements vorgesehen ist.
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In 10 ist eine Querschnitt-Skizze zu einer Anordnung mit einem derartigen Lichtbeeinflussungselement skizziert. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist das Lichtbeeinflussungselement zweistückig gestaltet, wobei die Seitenwandbereiche 2 der optischen Elemente 1 durch ein erstes Stück 200 gebildet sind und die Bodenbereiche 3 der optischen Elemente 1 durch ein zweites Stück 300 gebildet sind. Das zweite Stück 300 kann durch eine Folie gebildet sein, insbesondere durch eine tiefgezogene Folie. Diese Folie ist dann vorzugsweise über einer entsprechenden Platine 6 angeordnet, auf der die - in dieser Figur nicht gezeichneten - LEDs angeordnet sind.
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Abschließend ist - teilweise in Wiederholung zur obigen Beschreibung - auf einige Vorteile hingewiesen, die sich mit dem erfindungsgemäßen optischen Element erzielen lassen:
- Das optische Element ist nicht auf bestimmte Größen beschränkt. Es eignet sich grundsätzlich für unterschiedliche Einsatzbereiche wie beispielsweise Feuchtraumleuchten, Anbau-, Einbau- oder Pendelleuchten oder Taschenlampen, Hallenreflektorleuchten oder Retrofitlampen.
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Das optische Element lässt sich im Vergleich zu entsprechenden bekannten Lösungen mit weniger Teilen gestalten, so dass weniger Teile gefertigt und montiert werden müssen. Hierdurch lässt sich eine Kostenersparnis erzielen.
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Dichtungskanten zwischen Diffusor und Reflektor entfallen; dies ist insbesondere von Vorteil, wenn sich das optische Element bzw. eine damit versehene Anordnung zur Lichtabgabe für feuchte Umgebungsbedingungen eigen soll, also beispielsweise im Fall einer Feuchtraumleuchte.
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Das optische Element eignet sich für unterschiedliche LED-Lichtquellen, die sich insbesondere in der Bauform der LEDs unterscheiden. Es ist hierbei kein Redesign erforderlich.
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Das optische Element lässt sich besonders formschön gestalten.
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Das optische Element ermöglicht bei einer entsprechenden Anordnung zur Lichtabgabe einen besonders guten Wirkungsgrad, weil die Lichtmischkammer auf der Platinen-Ebene der LED-Lichtquelle beginnt.
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Der reflektierende Seitenwandbereich des optischen Elements ist vor unschönen Fingerabdrücken geschützt, wenn die reflektierende Oberfläche auf der Innenseite aufgebracht ist und somit schwer zugänglich ist.
