DE102014217093A1

DE102014217093A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit optoelektronischer Lichtquelle

Info

Publication number: DE102014217093A1
Application number: DE102014217093.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schmidt
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (2) mit einer optoelektronischen Lichtquelle (3) und einer Linse (4) zur Lichtverteilung, an deren Lichtaustrittsfläche (22) eine Vielzahl länglicher Prismen-Erhebungen (23) geformt sind, wovon jede eine erste und eine zweite Flanke (25) hat, welche beiden Flanken (25) je Prismen-Erhebung (23) von der Lichtquelle (3) weg in einem Grat (24) aufeinander zulaufen und dort einen Keilwinkel (26) von mindestens 70° und von höchstens 110° miteinander einschließen; jede der Prismen-Erhebungen (23) stellt ein Reflexionsprisma dar, wobei jedes der Reflexionsprismen so relativ zu der Lichtabstrahlfläche (5) angeordnet ist, dass jeweils ein erster Teil des von der Lichtabstrahlfläche (5) darauf fallenden Lichts davon transmittiert wird und ein zweiter Teil des von der Lichtabstrahlfläche (5) darauf fallenden Lichts durch 2-fache Totalreflexion an den beiden Flanken (25) zurückreflektiert wird, und zwar in eine Richtung, in welcher die Lichtquelle (3) relativ schwächer Licht abstrahlt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer optoelektronischen Lichtquelle zur Lichtemission und einer Linse zur Lichtverteilung.
Stand der Technik
Eine optoelektronische Beleuchtungsvorrichtung kann etwa im Vergleich zu konventionellen Glüh- oder Leuchtstofflampen Vorteile die Energieeffizienz oder die Lebensdauer betreffend bieten. Eine Herausforderung kann indes darin bestehen, trotz einer anisotropen Abstrahlung der Lichtquelle eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer zumindest näherungsweise omnidirektionalen Abstrahlcharakteristik zu realisieren, etwa einer konventionellen Glühlampe vergleichbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine vorteilhafte Beleuchtungsvorrichtung mit einer optoelektronischen Lichtquelle anzugeben.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer optoelektronischen Lichtquelle mit einer Lichtabstrahlfläche zur Lichtemission, welche Lichtquelle eine anisotrope Abstrahlung um einen Hauptstrahl aufweist, bei der die Lichtstärke mit zunehmendem Öffnungswinkel zum Hauptstrahl abnimmt, und einer Linse zur Lichtverteilung mit einer der Lichtabstrahlfläche zugewandten Lichteintrittsfläche und einer entgegengesetzten Lichtaustrittsfläche, welche Linse relativ zu der Lichtquelle so angeordnet ist, dass der Hauptstrahl die Linse durchsetzt, welche Lichtaustrittsfläche mit einer Vielzahl länglicher Prismen-Erhebungen geformt ist, wovon jede eine erste und eine zweite Flanke hat, welche beiden Flanken je Prismen-Erhebung von der Lichtquelle weg in einem Grat aufeinander zulaufen und dort einen Keilwinkel von mindestens 70° und von höchstens 110° miteinander einschließen, sodass jede der Prismen-Erhebungen ein Reflexionsprisma darstellt, wobei jedes der Reflexionsprismen so relativ zu der Lichtabstrahlfläche angeordnet ist, dass jeweils ein erster Teil des von der Lichtabstrahlfläche darauf (auf das jeweilige Reflexionsprisma) fallenden Lichts davon (von dem jeweiligen Reflexionsprisma) transmittiert wird und ein zweiter Teil des von der Lichtabstrahlfläche darauf (auf das jeweilige Reflexionsprisma) fallenden Lichts durch 2-fache Totalreflexion an den beiden Flanken (des jeweiligen Reflexionsprismas) zurückreflektiert wird, und zwar in eine Richtung, in welcher die Lichtquelle relativ schwächer Licht abstrahlt.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
Die Linse dient einerseits als Reflektor, versorgt also vereinfacht gesprochen originär, bei Betrachtung der Lichtquelle allein weniger bzw. nicht versorgte Raumwinkelbereiche mit Licht. Aus einer Richtung, in welcher die Lichtquelle relativ stärker abstrahlt, wird das Licht durch die zweifache Totalreflexion in eine Richtung umgelenkt, in der die Lichtquelle relativ (zur ursprünglichen Richtung des zurückreflektierten Lichts) schwächer Licht abstrahlt, also gegebenenfalls auch gar nicht abstrahlt. Als „Öffnungswinkel“ wird vorliegend der Winkel bezeichnet, den eine Gerade, die den Hauptstrahl im Fußpunkt schneidet, mit dem Hauptstrahl einschließt.
Die Lichtquelle emittiert das Licht um den „Hauptstrahl“, dessen Richtung sich als Mittelwert sämtlicher Richtungsvektoren ergibt, entlang welchen die Lichtquelle strahlt, wobei bei dieser Mittelwertbildung jeder Richtungsvektor mit der ihm zugehörigen Lichtstärke gewichtet wird. Jede Richtung, in die eine Lichtquelle strahlt, kann als Vektor beschrieben werden, dem eine Lichtstärke zugeordnet werden kann. Der Fußpunkt des Hauptstrahls liegt im Flächenschwerpunkt der Lichtabstrahlfläche. Ist die Lichtabstrahlfläche in bevorzugter Ausgestaltung aus einer Mehrzahl Bauelement-Lichtabstrahlflächen aufgebaut, die zueinander ein Stück weit beabstandet sind, ist der Fußpunkt der gemeinsame Schwerpunkt aller Bauelement-Lichtabstrahlflächen (und kann auch zwischen den Bauelement-Lichtabstrahlflächen liegen).
Die Linse dient allerdings nicht nur als Reflektor, es wird nur ein gewisser Teil des von der Lichtquelle durch die Lichteintrittsfläche der Linse auf deren Lichtaustrittsfläche fallenden Lichts zweifach total- und damit zurückreflektiert (nämlich der „zweite Teil“). Der erste Teil tritt an der Lichtaustrittsfläche aus. Die Lichtstärke in den originär am stärksten versorgten Raumwinkelbereichen ist dann zwar verringert, wird aber andererseits nicht gleich Null. „Linse“ ist im Rahmen dieser Offenbarung also auf einen Optikkörper aus einem transmissiven Material (siehe unten im Detail) zu lesen, in den das Licht an der Lichteintrittsfläche eintritt und zumindest zum Teil an der entgegengesetzten Lichtaustrittsfläche austritt.
Sollte eine kombinierte Reflexion/Transmission zum Vergleich mit einer konventionellen Verspiegelung an der Lichtaustrittsfläche erreicht werden, etwa einem Metallfilm, müsste dieser dafür beispielsweise lokal unterbrochen, also aufwendig mikrostrukturiert werden. Demgegenüber geht der erfindungsgemäße Ansatz dahin, die Lichtaustrittsfläche mit einer Vielzahl Reflexionsprismen (den Prismen-Erhebungen) zu versehen, die beispielsweise auch bereits in einem Formwerkzeug berücksichtigt sein und dementsprechend in einem Schritt mit der übrigen Linse hergestellt werden können.
Ob das Licht, das auf eine jeweilige Stelle eines jeweiligen Reflexionsprimas trifft, von dem Reflexionsprisma transmittiert oder davon zurückreflektiert wird, hängt von dem Akzeptanzraumwinkelbereich dort und der Einfallsrichtung des auf die jeweilige (Stelle der jeweiligen) Prismen-Erhebung fallenden Lichts („Prismen-Einfallsrichtung“) ab. Eigentlich stellt der begrenzte Akzeptanzraumwinkelbereich einen Nachteil dar. Vorliegend wird diese Eigenschaft jedoch bewusst genutzt, sodass also Licht auch mit Prismen-Einfallsrichtungen außerhalb des jeweiligen Akzeptanzraumwinkelbereichs auf die Prismen-Erhebungen fällt und folglich an der Lichtaustrittsfläche austritt; dies meint vom Reflexionsprisma „transmittiert“ werden.
Dieses transmittierte Licht fällt also entweder bereits auf die erste der beiden Flanken unter einem Einfallswinkel (betrifft den Winkel zur Flächennormalen), der kleiner dem kritischen Winkel für Totalreflexion ist (θ < θ_c), oder es wird an der ersten der beiden Flanken noch totalreflektiert, trifft dann aber entsprechend steil auf die zweite Flanke und tritt dort aus (θ < θ_c).
Damit ein Teil des Lichts durch 2-fache Totalreflexion an den beiden Flanken einer jeweiligen Prismen-Erhebung (also eines jeweiligen Reflexionsprismas) zurückreflektiert wird, ist also auch der Keilwinkel, unter welchem die beiden Flanken in dem Grat aneinandergrenzen, maßgeblich. Dieser soll mindestens 70°, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 73°, 76°, 78°, 80°, 82°, 84°, 86°, 88° bzw. 89°, und höchstens 110°, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 107°, 105°, 102°, 100°, 98°, 96°, 94°, 92° bzw. 91°, betragen. Besonders bevorzugt ist im Rahmen des technisch Möglichen ein rechter Winkel.
Generell und im Besonderen auch fertigungstechnisch bedingt muss der „Grat“ nicht zwingend eine scharfe Kante sein, sondern ist auch eine gewisse Verrundung möglich; ein entsprechender Krümmungsradius soll jedoch beispielsweise klein im Vergleich zur Flankenhöhe sein, etwa nicht mehr als 30 %, 20 %, 10 % bzw. 5 % davon ausmachen. Der Begriff „Prisma“ ist im Rahmen dieser Offenbarung auf einen optischen Körper zu lesen (nicht als mathematische Definition) und meint eben einen Körper mit den beiden im Keilwinkel zueinander angeordneten Flanken, an denen in Abhängigkeit von der Prismen-Einfallsrichtung zweifache Totalreflexion möglich ist.
In einer zu dem Grat, also zu dessen durch seine längliche Erstreckung vorgegebene Gratlinie, senkrechten Schnittebene betrachtet ergibt sich der „Keilwinkel“ als Schnittwinkel zweier Ausgleichsgeraden, die jeweils durch eine der beiden Flanken gelegt sind, und zwar als der innerhalb der Prismen-Erhebung liegende Schnittwinkel. Vorzugsweise sind die Flanken jeweils insoweit gerade, als sie in einer entsprechenden Schnittebene betrachtet jeweils die Form einer geraden Linie haben; gilt dies dann bevorzugt für sämtliche zur Gratlinie senkrechte Schnittebenen, wird von einer geraden Flanke gesprochen.
Im Allgemeinen kann sich der Keilwinkel einer Prismen-Erhebung entlang ihres Grats auch ändern, vorzugsweise ist er jedoch für jede der Prismen-Erhebungen konstant. Weiter bevorzugt haben sämtliche Prismen-Erhebungen denselben Keilwinkel.
Generell beziehen sich die Angaben zu „jeder der Prismen-Erhebungen“ auf die Vielzahl Prismen-Erhebungen, soll also jedenfalls diese Vielzahl entsprechend ausgestaltet sein. Die Lichtaustrittsfläche kann beispielsweise auch noch mit anderen Erhebungen anderer Ausgestaltung versehen sein und ist dies vorzugsweise auch.
Mit den erfindungsgemäß zur Zurückreflexion/Transmission vorgesehenen Prismen-Erhebungen werden die Bedingungen für die Zurückreflexion (durch zweifache Totalreflexion) und die Richtung, in welche diese erfolgt, hingegen zumindest etwas entkoppelt. Vereinfacht gesprochen gibt es also einen zusätzlichen Freiheitsgrad, kann nämlich die Richtung, in die zurückreflektiert wird, ein Stück weit unabhängig von der Totalreflexionsbedingung gewählt werden.
Das „zurückreflektierte“ Licht wird vorzugsweise nicht in genau die entgegengesetzte Richtung zurückreflektiert (siehe unten im Detail); ein zurückreflektierter Lichtstrahl hat bevorzugt eine seiner ursprünglichen Richtung entgegengesetzte Richtungskomponente (vorzugsweise aber eben auch noch eine weitere Richtungskomponente).
Der Akzeptanzraumwinkelbereich ergibt sich für die Gesamtheit aller möglichen auf eine jeweilige Stelle einer jeweiligen Prismen-Erhebung fallenden Lichtstrahlen. Der „Akzeptanzraumwinkelbereich“ ist die Menge aller Richtungen, für die gilt, dass aus diesen Richtungen kommendes Licht (das auf die jeweilige Stelle fällt) durch zweifache Totalreflexion an dieser Prismen-Erhebung zurückreflektiert wird, wobei die erste Totalreflexion an einer der beiden Flanken und die zweite Totalreflexion an der anderen der beiden Flanken stattfindet. Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung liegt dann ein Teil der Lichtstrahlen, der auf eine jeweilige Stelle einer jeweiligen Prismen-Erhebung fällt, innerhalb und ein Teil außerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs.
Für Prismen-Erhebungen, die zu einer Symmetrieebene spiegelsymmetrisch sind, kann man der Vereinfachung halber Akzeptanzwinkel definieren. Betrachtet man von der oben genannten Menge aller möglichen einfallenden Lichtstrahlen eine Teilmenge, die in einer sogenannten Einfallsebene liegen, lässt sich für diese Einfallssebene ein Akzeptanzwinkel definieren; die „Einfallsebene“ ist eine jeweilige Ebene, die zur Symmetrieebene (der jeweiligen Prismen-Erhebung) senkrecht liegt. Lichtstrahlen dieser Teilmenge, die mit einer Mittenachse einen Winkel einschließen, der kleiner als der Akzeptanzwinkel oder gleich dem Akzeptanzwinkel ist, werden durch die beschriebene zweifache Totalreflexion zurückreflektiert; Lichtstrahlen hingegen, die mit der Mittenachse einen größeren Winkel einschließen, werden transmittiert.
Die jeweilige „Mittenachse“ ergibt sich als Schnittlinie der Symmetrieebene mit der jeweiligen Einfallsebene; sie erstreckt sich mittig durch die Prismen-Erhebung, hat also zu beiden Flanken denselben Abstand. In einer zum Grat senkrechten Einfallsebene teilt die Mittenachse den Keilwinkel in zwei gleich große Winkel.
In einer jeweiligen Einfallsebene ist ist der Akzeptanzwinkel durch das Transmissions-/Zurückreflexionskriterium (siehe oben) definiert, vgl. 2B zur Illustration. Für die auf eine bestimmte Stelle einer jeweiligen Prismen-Erhebung fallenden Lichtstrahlen ergibt die Gesamtheit der Akzeptanzwinkel (aus sämtlichen zugehörigen Einfallsebenen) wiederum den Akzeptanzraumwinkelbereich. Es werden in einer jeweiligen Einfallsebene mit einem Prismen-Einfallswinkel ≤ dem Akzeptanzwinkel einfallende Lichtstrahlen zurückreflektiert und treten mit einem Prismen-Einfallswinkel > dem Akzeptanzwinkel einfallende Lichtstrahlen aus. Der „Prismen-Einfallswinkel“ ist der Winkel zwischen einem einfallenden Lichtstrahl und der seiner Einfallsebene zugeordneten Mittenachse.
Betrachtet man zunächst Lichtstrahlen, die in einer Einfallsebene einfallen, die von dem Grat senkrecht durchsetzt wird, ergibt sich ein minimaler Akzeptanzwinkel (vgl. 2a zur Illustration). Dieser hängt auch vom Brechungsindex n des Linsenmaterials ab und kann beispielsweise bei n = 1,59 bei rund 6° liegen. Für verkippt zu dieser Ebene einfallende Lichtstrahlen ergibt sich ein etwas größerer Akzeptanzwinkel (der von der Verkippung zu der Ebene abhängt). In anderen Worten ist der Akzeptanzraumwinkelbereich um die Mittenachse einer zum Grat senkrechten Einfallsebene nicht kegelförmig; die Form des Raumwinkelbereichs ergibt sich aus dem Erfordernis der zweifachen Totalreflexion an den beiden Flanken (siehe oben) und kann beispielsweise simulatorisch ermittelt werden.
Unter Berücksichtigung der bevorzugten Brechungsindizes können bevorzugte minimale Akzeptanzwinkel (in der zum Grat senkrechten Ebene) beispielsweise bei mindestens 3°, 4°, 5° bzw. 5,5° und bei höchstens 20°, 17°, 15°, 12,5°, 10°, 8° bzw. 7° liegen (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt), wobei Ober- und Untergrenze auch unabhängig voneinander von Interesse sein können.
Wenngleich der Akzeptanzwinkel für Lichtstrahlen, die in zu besagter Ebene verkippten Einfallsebenen (Verkippungsebenen) einfallen, etwas größer wird, ist diese Zunahme bei kleinen Kippwinkeln noch gering; entsprechend kann die Verkippung bis zu einem Verkippungswinkel von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt maximal +/–40°, +/–30°, +/–20° bzw. +/–15° außer Betracht bleiben. Von in entsprechend maximal verkippten Verkippungsebenen einfallenden Lichtstrahlen kann also eine Projektion in die zum Grat senkrechte Ebene betrachtet und mit dem minimalen Akzeptanzwinkel verglichen werden; es bleibt also der „Verkippungsanteil“ außer Betracht. Sämtliche Verkippungsebenen schneiden sich in einer gemeinsamen Geraden, die zu dem Grat senkrecht liegt.
Generell kann der Brechungsindex des Linsenmaterials beispielsweise bei in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt mindestens 1,2, 1,3 bzw. 1,4 liegen; mögliche Obergrenzen können beispielsweise bei höchstens 2, 1,8 bzw. 1,7 liegen (jeweils bezogen auf eine Wellenlänge von 633 nm). Durch Wahl eines Materials mit höherem Brechungsindex kann sich der Akzeptanzraumwinkelbereich vergrößern lassen, und umgekehrt. Generell ist als Linsenmaterial bspw. auch Glas denkbar; bevorzugt ist ein Kunststoffmaterial, etwa ein synthetisches Polymer, z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Silikon, vorzugsweise ein Polyester. Besonders bevorzugt ist Polycarbonat als Linsenmaterial.
Die „optoelektronische Lichtquelle“ weist mindestens ein optoelektronisches Bauelement auf (im Folgenden auch nur „Bauelement“), vorzugsweise eine Mehrzahl Bauelemente. Im Allgemeinen kann ein Bauelement dabei auch ein für sich nicht gehäuster LED-Chip sein (Chip-Direktmontage), vorzugsweise ist das Bauelement jedoch für sich gehäust, wobei ein einziger LED-Chip für sich gehäust sein kann (Einzel-LED) oder auch eine Mehrzahl LED-Chips gemeinsam.
Vorzugsweise sind eine Mehrzahl Bauelemente mit einer jeweiligen Bauelement-Lichtabstrahlfläche vorgesehen und liegen diese Bauelement-Lichtabstrahlflächen in einer gemeinsamen Ebene. Diese Anordnung ist vorteilhafterweise möglich, weil die Linse zur Lichtverteilung vorgesehen ist, die Bauelemente also nicht verkippt zueinander angeordnet werden müssen. Der Hauptstrahl liegt dann in der Regel senkrecht zu dieser gemeinsamen Ebene und hat seinen Fußpunkt im gemeinsamen Schwerpunkt der Bauelement-Lichtabstrahlflächen. Der Hauptstrahl kann beispielsweise auch mit einer Symmetrieachse der Bauelement-Lichtabstrahlflächen-Anordnung zusammenfallen, um welche die Bauelement-Lichtabstrahlflächen drehsymmetrisch angeordnet sind.
Die Prismen-Erhebungen werden doppelt genutzt, zur Aufhellung originär unterversorgter Raumwinkelbereiche durch Zurückreflexion und auch zur Transmission durch das bewusste Betreiben mit (auch) Prismen-Einfallsrichtungen außerhalb des jeweiligen Akzeptanzraumwinkelbereichs. Sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Teil des Lichts handelt es sich vorzugsweise um Licht, das reflexionsfrei (direkt, ohne vorherige Reflexion) von der Lichtabstrahlfläche der Lichtquelle zu den Prismen-Erhebungen gelangt ist. Das Licht soll dann also an den Prismen-Erhebungen erstmals reflektiert werden oder reflexionsfrei direkt austreten.
In bevorzugter Ausgestaltung stehen der erste, transmittierte Teil des Lichts und der zweite, zurückreflektierte Teil in einem Lichtstromverhältnis von mindestens 1:10, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 1:9, 1:8, 1:7, 1:6, 1:5 bzw. 1:4. Bevorzugte Obergrenzen können beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 10:1, 8:1, 6:1, 4:1, 2:1, 1:1 bzw. 1:2 liegen (eine Untergrenze kann auch unabhängig von einer Obergrenze bevorzugt sein, und umgekehrt). Dies gilt für jede der Prismen-Erhebungen, also das jeweils darauf fallende Licht, und dementsprechend auch aufsummiert für das gesamte auf die Prismen-Erhebungen fallende Licht.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Lichtaustrittsfläche der Linse im Bereich der Prismen-Erhebungen konvex gekrümmt, wobei die Prismen-Erhebungen selbst hierbei außer Betracht gelassen werden, also die lokale Konvexität einer Prismen-Erhebung sowie die lokale Konkavität zwischen zweien unberücksichtigt bleibt. Betrachtet wird insoweit eine Fläche, in welcher die jeweils dem Grat distalen Kanten der Flanken liegen. Dies bezieht sich auf den mit Prismen-Erhebungen versehenen Bereich der Lichtaustrittsfläche. Vorzugsweise hat dieser Bereich die Form eines Teilbereichs einer Ellipse (in einer den Hauptstrahl beinhaltenden Schnittebene betrachtet). Vorzugsweise liegt ein Brennpunkt der zugrundeliegenden Ellipse in der Lichtabstrahlfläche und der andere in einem Bereich größerer Öffnungswinkel (siehe unten stehende Definition dazu), vgl. 4 zur Illustration.
Die Lichteintrittsfläche ist vorzugsweise der konvexen Krümmung der Lichtaustrittsfläche entsprechend konkav gekrümmt, überspannt also einen gewissen Öffnungswinkelbereich domartig. Vorzugsweise ist die Lichteintrittsfläche über sämtliche Öffnungswinkel von 0° bis mindestens 80°, vorzugsweise mindestens 85°, und dabei umlaufend vorgesehen, fällt also im Wesentlichen das gesamte in den Halbraum abgegebene Licht darauf. Wenngleich im Allgemeinen beispielsweise auch eine plane Lichteintrittsfläche in unmittelbarem optischen Kontakt mit der Lichtabstrahlfläche vorgesehen sein könnte, beispielsweise über eine Klebstoffschicht damit verbunden, ist ein Luftraum zwischen Lichtabstrahlfläche und Lichteintrittsfläche bevorzugt, etwa ein von einer entsprechend domartigen Lichteintrittsfläche begrenzter Luftraum.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Prismen-Erhebungen dann derart auf der konvexen Form angeordnet, dass ihr jeweiliger Grat zumindest auch eine Erstreckung in einer zum Hauptstrahl parallelen Richtung hat, sich also nicht nur um den Hauptstrahl umlaufend erstreckt. Wenngleich hierbei auch eine spiralförmige Erstreckung um den Hauptstrahl denkbar ist, liegt besonders bevorzugt jeder Grat jeweils vollständig in einer den Hauptstrahl beinhaltenden Ebene. In anderen Worten haben die Grate eine Erstreckung parallel zum Hauptstrahl und dabei (infolge der konvexen Krümmung) auch eine Erstreckung auf diesen zu.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Prismen-Erhebungen derart angeordnet, dass zumindest der größere Teil des daran zurückreflektierten Lichts die Lichtabstrahlfläche passiert, vorzugsweise mindestens 60 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, des zurückreflektierten Lichts. Liegt ein jeweiliger Grat vollständig in einer den Hauptstrahl beinhaltenden Ebene, ist er in dieser Ebene betrachtet dann (wie eine Reflexionsfläche) derart gekrümmt und orientiert, dass das daran zurückreflektierte Licht eben die Lichtabstrahlfläche passiert. Vorzugsweise wird das zurückreflektierte Licht auf einer Seite vom Hauptstrahl am Grat reflektiert und passiert es die Lichtabstrahlfläche auf der anderen Seite davon. Dies meint, dass das zurückreflektierte Licht ein Volumen durchsetzt, das sich durch eine Parallelverschiebung der Lichtabstrahlfläche entlang des Hauptstrahls ergibt; anschließend passiert das Licht die Lichtabstrahlfläche.
Das an der Lichtabstrahlfläche vorbeigeführte Licht kann die Linse auch lediglich noch passieren, also nicht mehr durchsetzen, etwa wenn die Linse in Richtung des Hauptstrahls ein Stück weit zur Lichtabstrahlfläche beabstandet angeordnet ist. Umschließt die Linse in bevorzugter Ausgestaltung die Lichtquelle hinsichtlich deren Abstrahlrichtungen im Wesentlichen vollständig, kann das zurückreflektierte, an der Lichtabstrahlfläche vorbeigeführte Licht die Linse erneut durchsetzen und an einem Seitenbereich der Lichtaustrittsfläche austreten.
Infolge der vorstehend beschriebenen konvexen Krümmung ist vorzugsweise auch die Gratlinie gekrümmt, und zwar von der Lichtquelle aus gesehen konkav. In bevorzugter Ausgestaltung ist der jeweilige Grat einer jeweiligen Prismen-Erhebungen dann derart vorgesehen und angeordnet, dass er in einer den Hauptstrahl beinhaltenden Ebene liegt (siehe oben) und in dieser Ebene eine elliptische Form hat, also die Form eines Abschnitts einer Ellipse. Dabei liegt ein erster Brennpunkt der dem Ellipsenabschnitt zugrundeliegenden Ellipse innerhalb der Lichtabstrahlfläche, also innerhalb des Außenrands davon; vorzugsweise fällt der erste Brennpunkt mit dem Fußpunkt zusammen, vgl. 4 zur Illustration.
Der erste Brennpunkt hat einen mittleren Abstand d₁ zu dem Grat, der im Falle des mit dem Fußpunkt zusammenfallenden ersten Brennpunkts gleich dem nachstehen beschrieben Abstand d (zwischen Fußpunkt und Grat) ist. Der zweite Brennpunkt hat einen mittleren Abstand d₂ zu dem Grat, und es gilt dann d₂ ≥ 1,3·d₁, wobei weiter bevorzugte Untergrenzen bei mindestens 1,5·d₁, 1,7·d₁ bzw. 1,8·d₁ und vorteilhafte Obergrenzen bei höchstens 4·d₁, 3·d₁, 2,5·d₁, bzw. 2,2·d₁ liegen, jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt (Ober- und Untergrenze können auch unabhängig voneinander von Interesse sein). Der zweite Brennpunkt liegt auf der anderen Seite vom Hauptstrahl als die Gratlinie, und zwar vom Fußpunkt aus gesehen bei größeren Öffnungswinkeln (siehe Definition von „größere Öffnungswinkel“ unten im Kontext des Umlenk- und/oder Streumittels).
In bevorzugter Ausgestaltung sind über einen Umlauf um den Hauptstrahl mindestens 10, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 20, 30, 40 bzw. 50, Prismen-Erhebungen vorgesehen. Mögliche Obergrenzen können beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 400, 380, 360, 340, 320, 300, 280, 260, 240, 220, 200, 180, 160 bzw. 150 Prismen-Erhebungen liegen. Das Vorsehen einer Untergrenze kann wiederum auch unabhängig vom Vorsehen einer Obergrenze von Interesse sein, und umgekehrt.
In absoluten Werten können die Prismen-Erhebungen beispielsweise eine mittlere Höhe (über die Längserstreckung des Grats gemittelt) von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm bzw. 0,4 mm haben; mögliche Obergrenzen liegen beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm, 1,5 mm, 1,25 mm, 1 mm, 0,8 mm bzw. 0,7 mm (die Höhe wird jeweils entlang einer zum Grat senkrechten Mittenachse genommen, ab der dem Grat entgegengesetzten Kante). Ein in Umlaufrichtung genommener, mittlerer (über den Öffnungswinkel gemittelt) Abstand zwischen zwei nächstbenachbarten Prismen-Erhebungen kann (von Grat zu Grat genommen) beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 0,2 mm, 0,4 mm, 0,6 mm bzw. 0,8 mm liegen; mögliche Obergrenzen liegen beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 10 mm, 8 mm, 6 mm, 4 mm, 3 mm, 2,5 mm, 2 mm, 1,6 mm bzw. 1,4 mm. Ober- und Untergrenze können auch jeweils unabhängig voneinander von Interesse sein.
Ein Vorteil der erfindungsgemäß zur kombinierten Rückreflexion/Transmission vorgesehenen Prismen-Erhebungen kann gegenüber einer zum Zwecke der Totalreflexion im Gesamten entsprechend gekrümmten Lichtaustrittsfläche auch in einer größeren Gestaltungsfreiheit die Leuchtdichteverteilung auf der Lichtaustrittsfläche betreffend liegen. So kann einerseits die Lichtstärkeverteilung im Fernfeld durch unter anderem die Zurückreflexion optimiert werden, etwa in Annäherung an das Fernfeld einer Glühlampe. Andererseits kann auch die Leuchtdichte so angepasst werden, dass beispielsweise auf einem der Linse nachgelagerten, diffus-streuenden Hüllkolben die Beleuchtungsstärke gleichmäßig verteilt ist. Indem also beispielsweise umlaufend eine vorliegend offenbarte Mindestanzahl an Prismen-Erhebungen vorgesehen werden, kann sich etwa eine gleichmäßige Beleuchtungsstärkeverteilung einstellen lassen.
Vorzugsweise ist die Lichtaustrittsfläche (in einem bestimmten Öffnungswinkelbereich zum Hauptstrahl, siehe unten) bezogen auf einen Umlauf um den Hauptstrahl vollständig umlaufend mit Prismen-Erhebungen versehen. In anderen Worten grenzen zwei hinsichtlich des Umlaufs um den Hauptstrahl jeweils nächst benachbarte Prismen-Erhebungen mit jeweils einer ihrer Flanken in einer Kehle aneinander.
Die Lichtabstrahlfläche (der Lichtquelle) hat eine mittlere Erstreckung x, die sich als Mittelwert aus ihrer größten und kleinsten Erstreckung ergibt. Im Falle mehrerer, zueinander ein Stück weit beabstandeter Bauelement-Lichtabstrahlflächen (die gemeinsam die Lichtabstrahlfläche darstellen) wird dabei auch der Abstand zwischen den Bauelement-Lichtabstrahlflächen mitgezählt. Ermittelt werden also der größte und der kleinste Abstand von Außenrand zu entgegengesetztem Außenrand (jeweils durch den Flächenschwerpunkt), und es wird dann der Mittelwert daraus betrachtet.
Sollte die Lichtabstrahlfläche nicht in einer einzigen Ebene liegen, wird eine senkrechte Projektion davon in eine zum Hauptstrahl senkrechte Ebene betrachtet. Vorzugsweise liegen die Bauelement-Lichtabstrahlflächen in einer gemeinsamen Ebene und haben sie einen rechteckigen Außenrand; die mittlere Erstreckung x ergibt sich dann als Mittelwert aus Flächendiagonale und kleinerer Kantenlänge.
Bezogen auf den mittleren Abstand d eines Grats vom Fußpunkt des Hauptstrahls, gilt dann in bevorzugter Ausgestaltung x ≥ 0,1·d; weitere bevorzugte Untergrenzen liegen bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 0,2·d, 0,3·d, 0,4·d, 0,5·d, 0,6·d, 0,7·d bzw. 0,8·d. Mögliche Obergrenzen liegen beispielsweise bei höchstens 2·d, 1,5·d bzw. 1,2·d. Mit einer entsprechenden Mindestgröße der Lichtabstrahlfläche kann beispielsweise sichergestellt werden, dass auch ein Teil des Lichts mit Prismen-Einfallsrichtungen außerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs einfällt.
In absoluten Werten kann die Lichtabstrahlfläche beispielsweise eine mittlere Erstreckung von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm bzw. 15 mm haben; mögliche Obergrenzen können beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 40 mm, 35 mm, 30 mm, 25 mm bzw. 20 mm liegen (eine Untergrenze kann auch unabhängig von einer Obergrenze von Interesse sein, und umgekehrt). Der mittlere Abstand d kann in absoluten Werten beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm, 18 mm liegen; mögliche Obergrenzen liegen beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 30 mm, 28 mm, 26 mm, 24 mm bzw. 22 mm (wobei Ober- und Untergrenze wiederum auch unabhängig voneinander von Interesse sein können).
Vorstehend wurde bereits auf die Mittenachsen einer Prismen-Erhebung Bezug genommen. In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der Grat einer jeweiligen Prismen-Erhebung so, dass diese Mittenachsen auf der Lichtabstrahlfläche eine Kurve beschreiben, vorzugsweise eine gerade Kurve. Die Kurve einer jeden Prismen-Erhebung erstreckt sich dann bevorzugt so, dass sie den Fußpunkt des Hauptstrahls möglichst nahe passiert, nämlich mit einem Abstand von höchstens 1/5 der mittleren Erstreckung x (der Lichtabstrahlfläche). Weitere bevorzugte Obergrenzen liegen bei höchstens x/7 bzw. weiter bevorzugt höchstens x/10 (betrachtet wird der Abstand zwischen einem Punkt und einer Kurve); besonders bevorzugt liegt der Fußpunkt auf den jeweiligen Kurven. Sind Bauelement-Lichtabstrahlflächen zueinander beabstandet, wird ein Bereich dazwischen in diesem Kontext auch als zur Lichtabstrahlfläche gehörend betrachtet.
In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der Grat einer jeweiligen Prismen-Erhebung bezogen auf den Öffnungswinkel zum Hauptstrahl über einen Öffnungswinkelbereich von mindestens 25°, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30°, 35° bzw. 40°. Vorteilhafte Obergrenzen können beispielsweise bei in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 90°, 80°, 70°, 60°, 55° bzw. 50° liegen, wobei eine Obergrenze wiederum auch unabhängig von einer Untergrenze von Interesse sein kann, und umgekehrt. Hierbei wird ausdrücklich jede Prismen-Erhebung für sich betrachtet, werden also auf zwei Seiten vom Hauptstrahl liegende Prismen-Erhebungen nicht zusammengefasst; in anderen Worten erstreckt sich ein entsprechender Öffnungswinkelbereich immer nur auf einer Seite vom Hauptstrahl.
In bevorzugter Ausgestaltung ist ein Mittenbereich der Lichtaustrittsfläche um den Hauptstrahl frei von den Prismen-Erhebungen, sind dort also keine Prismen-Erhebungen mit jeweiligem Grat angeordnet. Dieser Bereich soll sich um den Hauptstrahl umlaufend erstrecken, und zwar bis zu einem Öffnungswinkel zum Hauptstrahl von mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 7°; mögliche Obergrenzen können beispielsweise bei höchstens 15° bzw. 12° liegen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist ein entsprechender, von den Prismen-Erhebungen freier Bereich der Lichtaustrittsfläche mit einem Streumittel versehen, welches ein die Linse in diesem Bereich durchsetzendes Strahlenbündel aufweitet. Prinzipiell ist auch ein diffus streuendes Streumittel denkbar, etwa eine Anrauung der Lichtaustrittsfläche in diesem Bereich.
Bevorzugt ist jedoch eine geometrisch definierte Streutextur, bestimmt sich die Strahlaufweitung also nach den Prinzipien der geometrischen Strahlenoptik. Als Streumittel sind in diesem Bereich eine Vielzahl Streu-Erhebungen bevorzugt, die jeweils für sich von der Lichtquelle weg in einem Punkt zulaufen, also beispielsweise eine Kegel- oder Pyramidenform haben. Es können beispielsweise mindestens 20, vorzugsweise mindestens 40 bzw. weiter bevorzugt mindestens 60 solcher Streu-Erhebungen vorgesehen sein, wobei mögliche Obergrenzen etwa bei höchstens 200, 150 bzw. 100 liegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Linse in einem Bereich bei größeren Öffnungswinkeln, der auf den mit Prismen-Erhebungen versehenen Bereich folgt, mit einem Umlenk- und/oder Streumittel versehen. Dieser Bereich schließt vorzugsweise unmittelbar an den Bereich mit den Prismen-Erhebungen an und/oder erstreckt sich vorzugsweise vollständig umlaufend um den Hauptstrahl. Das Umlenk- und/oder Streumittel dort soll ein von der Lichtquelle ausgehendes Strahlenbündel, welches direkt dorthin gelangt, also ohne vorherige Reflexion (reflexionsfrei), beim Durchtritt umlenken oder aufweiten. Vorzugsweise erfolgt dies nach den Prinzipien der geometrischen Strahlenoptik, also mit vordefinierten Flächen. Es ist also eine Umlenk- und/oder Streutextur bevorzugt, welche besonders bevorzugt auf der Lichtaustrittsfläche geformt ist.
Der Bereich mit diesem Umlenk- und/oder Streumittel bei „größeren Öffnungswinkeln“ kann beispielsweise bei einem Öffnungswinkel von maximal 70°, vorzugsweise maximal 65°, weiter bevorzugt maximal 60°, beginnen. Er kann sich beispielsweise über einen Öffnungswinkelbereich von mindestens 7°, vorzugsweise mindestens 10°, weiter bevorzugt mindestens 13°, erstrecken (von seinem Beginn zu größeren Öffnungswinkel hin), wobei mögliche Obergrenzen beispielsweise bei höchstens 60°, 50°, 45° bzw. 40° liegen können (Ober- und Untergrenze können auch unabhängig voneinander von Interesse sein). Vorzugsweise soll der Bereich erst bei Öffnungswinkeln von mindestens 35°, 40°, 45° bzw. 50° beginnen (in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Vorzugsweise gilt dies dann jeweils vollständig umlaufend.
Als Textur, vorzugsweise als kombinierte Umlenk- und Streutextur, sind in diesem Bereich größerer Öffnungswinkel vorzugsweise eine Mehrzahl Umlauf-Erhebungen vorgesehen, die sich jeweils vom Hauptstrahl weg erheben und jeweils eine Umlauf-Totalreflexionsfläche und eine Umlauf-Austrittsfläche aufweisen. Vorzugsweise erstreckt sich jede der Umlauf-Erhebungen vollständig umlaufend; vorzugsweise laufen die beiden Flächen jeder Umlauf-Erhebung vom Hauptstrahl weg in einem Grat aufeinander zu; die entsprechenden Gratlinien erstrecken sich vorzugsweise jeweils ausschließlich in Umlaufrichtung.
„Mehrzahl“ Umlauf-Erhebungen kann insoweit beispielsweise mindestens 2, 3 bzw. 4 Umlauf-Erhebungen meinen, wobei mögliche Obergrenzen etwa bei höchstens 15, 12 bzw. 9 liegen können (eine Obergrenze kann wiederum auch unabhängig von einer Untergrenze von Interesse sein, und umgekehrt). Die Umlauf-Erhebungen können beispielsweise über einen Öffnungswinkelbereich von maximal 25°, 20° bzw. 17° vorgesehen sein; zusätzlich kann das Umlauf- und/oder Streumittel dann auch noch andere Strukturen aufweisen.
Auf jede der Umlauf-Totalreflexionsflächen fällt dann ein von der Lichtquelle emittiertes Strahlenbündel direkt (reflexionsfrei) unter einem Einfallswinkel größer dem kritischen Winkel für Totalreflexion, wird entsprechend totalreflektiert und tritt an der zugehörigen Umlauf-Austrittsfläche (derselben Umlauf-Erhebung) aus. Im Gegensatz zu den Prismen-Erhebungen wird das Licht also nicht zweifach total- und damit zurückreflektiert, sondern tritt es nach einmaliger Totalreflexion aus. Von einem anderen Ort der Lichtabstrahlfläche emittiertes Licht kann die Umlauf-Totalreflexionsfläche allerdings auch unter einem Winkel kleiner dem kritischen Winkel durchsetzen.
Generell meint „Umlenken“ im Kontext des Umlenk- und/oder Streumittels bspw. eine Änderung der Schwerpunktrichtung um mindestens 10°, 15° bzw. 20°, wobei Obergrenzen bspw. bei höchstens 85°, 70° bzw. 60° liegen können. „Aufweiten“ meint beispielsweise, dass ein Strahlenbündelöffnungswinkel (Halbwertsbreite) eines Strahlenbündels um mindestens 5°, 10° bzw. 15° aufgeweitet wird.
In Richtung des Hauptstrahls folgt je Umlauf-Erhebung die Umlauf-Totalreflexionsfläche auf die Umlauf-Austrittsfläche. In einer den Hauptstrahl beinhaltenden Schnittebene betrachtet hat die Umlauf-Totalreflexionsfläche vorzugsweise eine gekrümmte Erstreckung (entspricht sie also einer gekrümmten Linie, deren Krümmung bevorzugt nicht das Vorzeichen wechselt), was besonders bevorzugt für sämtliche den Hauptstrahl beinhaltenden Schnittebenen gilt. Die Umlauf-Austrittsfläche hat in (einer) entsprechenden Schnittebene(n) betrachtet bevorzugt eine gerade Erstreckung (entsprechend einer geraden Linie).
Bei der Mehrzahl Umlauf-Erhebungen, die in Richtung des Hauptstrahls aufeinander folgen, ändert sich vorzugsweise der Neigungswinkel der jeweiligen Umlauf-Totalreflexionsfläche, und zwar nimmt mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle (bezogen auf die Richtung des Hauptstrahls) die Verkippung zum Hauptstrahl ab. Die „Verkippung“ wird dabei als der kleinste Winkel zwischen einem Lot auf die jeweilige Umlauf-Totalreflexionsfläche und dem Hauptstrahl genommen.
Bevorzugt kann auch sein, dass direkt (reflexionsfrei) von der Lichtquelle auf die jeweilige Umlauf-Austrittsfläche der Umlauf-Erhebung fallendes Licht dort nicht austritt, sondern ebenfalls einmal totalreflektiert wird und durch die Umlauf-Totalreflexionsfläche austritt.
In absoluten Werten kann eine Umlauf-Erhebung beispielsweise eine senkrecht zum Hauptstrahl genommene Höhe von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1,5 mm, und von höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm, haben. Ein maximaler, in Richtung des Hauptstrahls genommener Abstand zwischen den beiden Flächen der Umlauf-Erhebung kann beispielsweise bei mindestens 0,3 mm, vorzugsweise mindestens 0,6 mm, und bei höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3,5 mm liegen (Unter- und Obergrenze können auch unabhängig voneinander von Interesse sein).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Linse in dem Bereich größerer Öffnungswinkel auch mit einem Streumittel versehen sein, vorzugsweise mit einer Streutextur, die das Licht nicht mittels Totalreflexionen, sondern ausschließlich durch Lichtbrechung verteilt. Vorzugsweise ist eine Lichtdurchtrittsfläche, besonders bevorzugt die Lichtaustrittsfläche, dafür mit umlaufenden Rillen geformt. Bevorzugt sind vollständig umlaufende Rillen und/oder sich ausschließlich in Umlaufrichtung erstreckende Rillenlinien (ein jeweiliger Rillengrund beschreibt eine Rillenlinie). Zwischen zwei nächstbenachbarten Rillen liegt immer eine Erhebung vor. Diese Erhebungen stellen vorzugsweise umlaufende Linsen dar; zwischen zwei nächstbenachbarten Rillen ist also bevorzugt jeweils eine konvex gewölbte Linse auf der Lichtaustrittsfläche definiert.
Im Allgemeinen kann eine solche Rillenstruktur auch eine Alternative zu den Umlauf-Erhebungen darstellen, kann sie also auch allein das Streumittel bei größeren Winkeln bilden (wie auch die Umlauf-Erhebungen i. A. allein das Umlenk- und/oder Streumittel bilden können). Vorzugsweise ist eine Kombination aus Rillen und Umlauf-Erhebungen vorgesehen, wobei besonders bevorzugt die Rillen bei größeren Öffnungswinkeln an die Umlauf-Erhebungen anschließen.
In bevorzugter Ausgestaltung fällt auf das bei größeren Öffnungswinkeln vorgesehene Streumittel, vorzugsweise die Rillen, ein erstes Lichtbündel direkt (ohne vorherige Reflexion, also reflexionsfrei) und auch ein an den Prismen-Erhebungen zurückreflektiertes Lichtbündel. Das entsprechende (zweite) Strahlenbündel wird wie das erste, direkt von der Lichtquelle stammende Strahlenbündel aufgeweitet, und die Strahlenbündel werden überlagert. Dies kann beispielsweise die Abstrahlcharakteristik im Fernfeld homogenisieren.
Generell bezieht sich das „Aufweiten“ und dementsprechend Überlagern mittels der Rillen bevorzugt auf den Hauptstrahl beinhaltende Schnittebenen, also auf ein Auffächern/Überlagern hinsichtlich der Öffnungswinkel zum Hauptstrahl.
Eine Erhebung zwischen zwei entsprechenden Rillenlinien kann sich senkrecht zum Hauptstrahl beispielsweise über höchstens 50 %, vorzugsweise höchstens 20 %, weiter bevorzugt höchstens 10 %, der ebenfalls senkrecht zum Hauptstrahl genommenen Höhe einer Umlauf-Erhebung erstrecken. Bevorzugt sind eine „Vielzahl“ Rillen, beispielsweise mindestens 5, 8 bzw. 10 Rillen, wobei mögliche Obergrenzen etwa bei höchstens 40, 30 bzw. 25 liegen (Ober- und Untergrenzen können wiederum auch unabhängig voneinander von Interesse sein).
Die bei maximalen Öffnungswinkeln bevorzugt vorgesehenen Rillen können in Richtung des Hauptstrahls beispielsweise um mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,3 mm, und um höchstens 1,2 mm, vorzugsweise höchstens 0,7 mm, zueinander beabstandet sein (nächstbenachbarte Rillen). Eine senkrecht zum Hauptstrahl genommene Rillentiefe kann beispielsweise bei mindestens 0,05 mm, vorzugsweise mindestens 0,1 mm, und bei höchstens 0,6 mm, vorzugsweise höchstens 0,4 mm, liegen. Bei sämtlichen absoluten Werten können die Untergrenzen auch unabhängig von den Obergrenzen von Interesse sein, und umgekehrt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lichteintrittsfläche mit Rillen versehen, vorzugsweise mit sich jeweils vollständig umlaufend und/oder ausschließlich in Umlaufrichtung (bezogen auf die jeweilige Rillenlinie entlang des Rillengrunds) erstreckenden Rillen. Hinsichtlich bevorzugter Abmessungen wird auf die vorstehende Offenbarung zu den Rillen bei maximalen Öffnungswinkeln verwiesen, wobei die Rillentiefe senkrecht zur und der Rillenabstand entlang der Lichteintrittsfläche genommen wird (jeweils bezogen auf eine ungestörte, also von Rillen freie Lichteintrittsfläche).
Die Rillen auf der Lichteintrittsfläche bilden ebenfalls bevorzugt eine umlaufende Linsenstruktur, wobei die Linsen in diesem Fall bevorzugt konkav gekrümmt sind; ein jeweiliger Rillengrund liegt also jeweils mittig in der jeweiligen Linse (und nicht zwischen zwei Linsen wie im Falle der konvexen Linsen auf der Lichtaustrittsfläche).
Vorzugsweise sind die Rillen auf der Lichteintrittsfläche so vorgesehen, dass auf einen Übergangsbereich zwischen Prismen-Erhebungen und einer vorstehend genannten Umlenk- und/oder Streutextur und/oder auf einen vorstehend genannten, mittigen Bereich ohne Prismen-Erhebungen fallendes Licht durch die Rillen etwas aufgefächert und damit etwas durchmischt und homogenisiert wird. Der eben genannte „Übergangsbereich“ kann beispielsweise einen Öffnungswinkelbereich von mindestens +/–5° und von höchstens +/–30°, vorzugsweise höchstens +/–20°, weiter bevorzugt höchstens +/–15°, um die Grenze zwischen Prismen-Erhebungen und Umlenk-/Streutextur, überdecken (Mindest- und Höchstwert können auch unabhängig voneinander von Interesse sein).
Die Erfindung betrifft auch ein Leuchtmittel mit einer vorliegend offenbarten Beleuchtungsvorrichtung, welches Leuchtmittel ferner ein Sockelelement und einen für das im Betrieb von der Beleuchtungsvorrichtung emittierte Licht zumindest teilweise durchlässigen, also klar oder diffus lichtdurchlässigen, Hüllkolben aufweist. Der Hüllkolben kann mit einem offenen Ende vorgesehen sein. Über das Sockelelement ist die Beleuchtungsvorrichtung, also das Leuchtmittel, elektrisch betreibbar. Die äußere Form des Leuchtmittels kann beispielsweise einer konventionellen Glühlampe nachempfunden sein, ist also vorzugsweise birnenförmig.
Vorzugsweise ist die Beleuchtungsvorrichtung ein Stück weit in den Hüllkolben hinein versetzt montiert; vorzugsweise ist sie zur Hüllkolbeninnenwand beabstandet, berührt sie diese also nicht. Das Sockelelement ist in eine Lampenfassung einschraub- oder ansteckbar (was sowohl aufsteck- als auch vorzugsweise einsteckbar meint). Ein Schraubsockel ist besonders bevorzugt, etwa des Typs E27.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer vorliegend offenbarten Beleuchtungsvorrichtung zur Allgemeinbeleuchtung, wobei ein erster Teil des an der Lichtabstrahlfläche emittierten Lichts durch die Lichtaustrittsfläche austritt, ein zweiter Teil jedoch zurückreflektiert wird. Infolgedessen wird von der Beleuchtungsvorrichtung Licht derart abgegeben, dass bei Betrachtung allein dieser (unter Vernachlässigung nachgelagerter Komponenten, wie beispielsweise einem Hüllkolben) das Licht der Linse nachgelagert einen Raumwinkelbereich ausfüllt, der um mindestens 20 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30 %, 40 % bzw. 50 % größer als ein Halbraum ist. Eine entsprechende Abstrahlcharakteristik soll ausdrücklich auch hinsichtlich der Vorrichtungskategorie offenbart sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und in dieser Form offenbart sein sollen, und wobei auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
1 ein Leuchtmittel mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
2a die Beleuchtungsvorrichtung des Leuchtmittels gemäß 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
2b eine schematische Detailansicht zu 2a;
3 eine Linse einer weiteren erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in einer Aufsicht;
4 ein an der Linse gemäß 3 zurückreflektiertes Strahlenbündel in einer schematischen Ansicht;
5 ein die Linse gemäß 3 durchsetzendes Strahlenbündel in einer schematischen Ansicht;
6 ein die Linse gemäß 3 passierendes Strahlenbündel in einer schematischen Ansicht;
7 ein an dem Umlenkmittel einer Linse gemäß 2 aufgeweitetes Strahlenbündel;
8 die Lichtstärkeverteilung des Leuchtmittels gemäß 1 in einem Polardiagramm.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein Leuchtmittel 1 mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2, nämlich LEDs 3 zur Emission von Licht und einer Linse 4 zur Verteilung des Lichts. Es sind insgesamt vier LEDs 3 vorgesehen, die gemeinsam an der Lichtabstrahlfläche 5 Licht um den Hauptstrahl 6 emittieren, und zwar mit Lambertscher Abstrahlcharakteristik. Mit zunehmendem Öffnungswinkel 7 zum Hauptstrahl 6 nimmt also bei Betrachtung der Beleuchtungsvorrichtung 2 unter Vernachlässigung der Linse 4 die Lichtstärke ab. Die deshalb zur Lichtverteilung vorgesehene Linse 4 wird anhand von 2 weiter im Detail erläutert.
Neben der Beleuchtungsvorrichtung 2 weist das Leuchtmittel 1 ein Sockelelement 11 auf, nämlich einen Schraubsockel. Das Leuchtmittel 1 kann mit dem Schraubsockel in eine Lampenfassung eingedreht und die Beleuchtungsvorrichtung 2 dann darüber elektrisch betrieben werden. An das Sockelelement 11 schließt ein Verbindungsabschnitt 12 an, in welchem die Treiber-/Steuerelektronik für den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 2 untergebracht ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung 2 wird von einem Hüllkolben 13 umschlossen, dessen offenes Ende in den Verbindungsabschnitt 12 übergeht. Der Verbindungsabschnitt 12 und der Hüllkolben 13 bilden gemeinsam die Birnenform einer konventionellen Glühlampe nach. Der Hüllkolben 13 ist diffus streuend ausgebildet.
Damit nicht nur die äußere Form, sondern auch die Abstrahlcharakteristik jener einer Glühlampe nachempfunden wird, ist die Linse 4 zur Lichtverteilung vorgesehen. 2 illustriert die Linse 4 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Die Linse 4 aus Polycarbonat ist durch Spritzgießen hergestellt.
Das von der Lichtquelle 3 emittierte Licht tritt über eine Lichteintrittsfläche 21 in die Linse 4 ein und durchsetzt diese bis zu einer entgegengesetzten Lichtaustrittsfläche 22. In einem Öffnungswinkelbereich zwischen ca. 7° und rund 55° zum Hauptstrahl 6 ist die Lichtaustrittsfläche 22 mit Prismen-Erhebungen 23 versehen. In der Figur sind strichliert Achsen angedeutet, die diesen Öffnungswinkelbereich kennzeichnen (sie beziehen sich auf den Schnitt).
Jede der Prismen-Erhebungen 23 hat zwei Flanken, die jeweils von der Lichtquelle 3 weg in einem Grat 24 aufeinander zulaufen. 2B zeigt eine Prismen-Erhebung 23 in einem schematischen Schnitt, und zwar in einer zur Linie des Grats 24 senkrechten Schnittebene. Generell bezeichnen dieselben Bezugszeichen Teile mit derselben Funktion und wird insoweit auch immer auf die Beschreibung zu den anderen Figuren verwiesen.
Die beiden Flanken 25 schließen an dem Grat 24 einen Keilwinkel 26 von 90° ein. Mittig zwischen den beiden Flanken 25 erstreckt sich eine Mittenachse 27 durch die Prismen-Erhebung 23.
Die Prismen-Erhebung 23 bildet ein Reflexionsprisma, welches Licht, dass auf eine jeweilige Stelle des Reflexionsprismas unter Prismen-Einfallsrichtungen innerhalb eines Akzeptanzraumwinkelbereichs 28 fällt, zweifach total- und damit zurückreflektiert. In 2A ist ein Schnitt gezeigt, entspricht der Akzeptanzraumwinkelbereich also einem Winkel. Gezeigt ist die Einfallsebene, in welcher die Mittenachse 27 senkrecht auf dem Grat 24 steht. Das innerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs 28 einfallende Licht ist exemplarisch für einen Strahl (durchgezogene Linie) veranschaulicht. Trifft Licht hingegen unter einem Winkel zur Mittenachse 27 auf, der außerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs 28 liegt, wird das Licht zwar gegebenenfalls einmal totalreflektiert, trifft es aber dann zu steil auf die zweite Flanke 25, oder trifft es bereits zu steil auf die erste Flanke 25 (vgl. die beiden punktierten Linien zur Illustration).
In realiter muss dann nicht zwingend das gesamte, unter Prismen-Einfallsrichtungen außerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs einfallende Licht austreten; es kann nämlich auch von der (zweifachen) Totalreflexion abgesehen eine Reflexion und/oder Absorption geben. Beispielsweise kann eine Fresnel-Reflexion auftreten. Solche Reflexionen/Absorptionen machen aber in der Regel nicht mehr als 10 % bzw. 5 % aus.
Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 2 ist die Lichtabstrahlfläche 5 bezogen auf einen mittleren Abstand d (vgl. 2A) des Grats 24 von dem Fußpunkt des Hauptstrahls 6 so groß vorgesehen, dass Licht nicht nur mit Richtungen innerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs 28, sondern auch unter anderen Richtungen einfällt. Die Lichtabstrahlfläche 5 hat eine mittlere Erstreckung x von rund 13 mm (Quadrat mit einer Kantenlänge von 11 mm), und der mittlere Abstand d liegt bei rund 15 mm. Ein erster Teil des auf die Lichtabstrahlfläche 21 durch die Linse 4 auf den mit den Prismen-Erhebungen 23 geformten Bereich der Lichtaustrittsfläche 22 fallenden Lichts wird an den Prismen-Erhebungen 23 also transmittiert, ein zweiter Teil jedoch durch zweifache Totalreflexion zurückreflektiert. Der erste und der zweite Teil stehen in etwa in einem Lichtstromverhältnis von 1:3.
Das zurückreflektierte Licht tritt dann an der Lichteintrittsfläche 21 wieder aus, durchsetzt den von der Linse 4 umschlossenen Luftraum, hin zu einer (bezogen auf den Hauptstrahl 6) entgegengesetzten Seite der Linse 4, vgl. 4 zur Illustration.
Mit der Rückreflexion wird also Licht aus ursprünglich aufgrund der Lambertschen Abstrahlcharakteristik überproportional versorgten Raumwinkelbereichen in den originär von der Lichtquelle 3 gar nicht ausgeleuchteten Rückraum (den in der Figur unteren Halbraum) geführt. Bevor weitere Details der besonders bevorzugten Linse 4 gemäß 2A beschrieben werden, werden nun zunächst anhand der 4 bis 6 verschiedene Lichtpfade erläutert.
Die 4 bis 6 beziehen sich auf eine Linse 4, die gegenüber jener gemäß 2A vereinfacht ist. Demgegenüber fehlt nämlich eine nachstehend weiter im Detail erläuterte Streutextur bei größeren Öffnungswinkeln, die Prismen-Erhebungen 23 erstrecken sich also bis zum Rand der Linse 4. 3 zeigt die Linse 4 in einer Aufsicht. Hinsichtlich der Prismen-Erhebungen 23 sind die Linsen 4 gemäß den 2 und 3 jedoch im Prinzip gleich aufgebaut, die 4 und 5 veranschaulichen insoweit auch die Zurückreflexion/Transmission für die Linse gemäß 2A.
4 zeigt ein Strahlenbündel 41, das vom Fußpunkt des Hauptstrahls 6 ausgehend die Lichteintrittsfläche 21 durchsetzt und auf die Prismen-Erhebungen 23 fällt. (Bei einer dieser Figur zugrunde liegenden ray tracing-Simulation wurde vereinfachend eine durchgehende Lichtabstrahlfläche 5 angenommen, was im Prinzip einer großen Einzel-LED entsprechen würde.)
Die einzelnen Strahlen des Strahlenbündels treffen unter einer jeweiligen Prismen-Einfallsrichtung innerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs ein und werden dementsprechend durch zweifache Totalreflexion zurückreflektiert (vgl. 2B). Da sich die Grate 24 jeweils gekrümmt erstrecken, wird das Strahlenbündel 41 bei der Zurückreflexion zugleich gebündelt. 4 illustriert, wie durch die Zurückreflexion Licht in den originär nicht versorgten Rückraum fällt.
5 zeigt ein weiteres Strahlenbündel 51, das im Gegensatz zu jenem 41 gemäß 4 nicht vom Fußpunkt des Hauptstrahls 6 ausgeht, sondern seitlich dazu versetzt, also von hinterhalb der Zeichenebene. Die Strahlen dieses Bündels 51 treffen unter Richtungen außerhalb des Akzeptanzraumwinkelbereichs 28 auf und werden dementsprechend transmittiert. Ein Teil der Strahlen wird vor dem Austritt einmal totalreflektiert, die Prismen-Erhebungen 23 erfüllen also gewissermaßen die Funktion einer Streutextur.
6 illustriert schließlich ein Strahlenbündel 61 bei größeren Öffnungswinkeln zum Hauptstrahl 6, das dementsprechend nicht auf den mit Prismen-Erhebungen 23 geformten Bereich der Linse 4 fällt. Im Falle der Linse 4 gemäß 3 passiert dieses Strahlenbündel 61 die Linse 4 wechselwirkungsfrei, im Falle der Linse 4 gemäß 2A durchsetzt es die Linse 4 und wird mit Streumitteln aufgeweitet.
Die Linse 4 gemäß 2A weist in einem Bereich größerer Öffnungswinkel (von ca. 55° bis rund 70°) Umlauf-Erhebungen 71 auf, die jeweils eine Umlauf-Totalreflexionsfläche 72 und eine entgegengesetzte Umlauf-Austrittsfläche 73 haben. Jede der Umlauf-Erhebungen 71 hat eine Höhe von rund 2 mm und eine Breite von ca. 1 mm. Demgegenüber beträgt die Höhe der Prismen-Erhebungen 23 rund 0,4 mm und haben sie eine Breite von rund 0,8 mm (jeweils gemittelt).
An den Umlauf-Totalreflexionsflächen 72 der Umlauf-Erhebungen 71 wird von der Lichtquelle 3 darauf fallendes Licht totalreflektiert, um dann an der jeweilig entgegengesetzten Umlauf-Austrittsfläche 73 auszutreten. 7 illustriert einen entsprechenden Strahlengang.
Bei maximalen Öffnungswinkeln, also Öffnungswinkeln ab ca. 70°, ist die Lichtaustrittsfläche 22 der Linse 4 gemäß 2A mit umlaufenden Rillen 75 geformt, die eine Durchmischung, im Vergleich zu den Umlauf-Erhebungen 71 aber eine viel geringere Umlenkung bewirken. Die Rillen haben eine Tiefe von rund 0,2 mm und einen Abstand von ca. 0,5 mm. Mit Rillen 76 derselben Dimension ist auch die Lichteintrittsfläche 21 in jenem Bereich versehen, durch den das Licht auf die Prismen-Erhebungen 23 fällt.
Auf die Rillen 75 fällt einerseits Licht von der Lichtquelle 3 direkt, also ohne vorherige Reflexion (vgl. das Strahlenbündel 61 in 6 zur Illustration); ferner fällt auf die Rillen 75 jedoch auch an den Prismen-Erhebungen 23 zurückreflektiertes Licht (vgl. das Strahlenbündel 41 in 4 zur Illustration). Mit dieser Streutextur, also den Rillen 75, werden die beiden Strahlenbündel 41 und 61 gemäß den 4 und 6 jeweils aufgeweitet, überlagert und so durchmischt.
Die auf der Lichteintrittsfläche 21 vorgesehenen Rillen 76 durchmischen das auf die Prismen-Erhebungen 23 fallende Licht etwas. Die Rillen 76 sind in einem Übergangsbereich zwischen den Prismen-Erhebungen 23 und den Umlauf-Erhebungen 71 vorgesehen und auch in einem nachstehend beschriebenen, mittigen Bereich, der von den Prismen-Erhebungen 23 frei ist (dort allerdings nicht dargestellt).
Sowohl bei der Linse 4 gemäß 2A als auch bei jener gemäß 3 erstrecken sich die Prismen-Erhebungen 23 nicht bis zum Hauptstrahl 6. Mit abnehmendem Öffnungswinkel wird der Abstand zwischen den Prismen-Erhebungen 23 immer kleiner, was beispielsweise dann auch fertigungstechnisch problematisch sein könnte. Deshalb ist ein Öffnungswinkelbereich bis ca. 7° um den Hauptstrahl 6 frei von den Prismen-Erhebungen 23. Dieser Mittenbereich ist auch mit einem Streumittel versehen, nämlich kegelförmigen Erhebungen 80 mit einer Höhe von ca. 0,5 mm. Diese streuen das um den Hauptstrahl 6 abgegebene Licht, weiten also das Strahlenbündel in einem Raumwinkelbereich um den Hauptstrahl 6 auf. Die kreisförmigen Grundflächen der Kegel sind nicht aneinander grenzend, sondern teils überlappend angeordnet, sodass sie gemeinsam eine Fläche vollständig ausfüllen.
Mit der vorliegend beschriebenen Kombination aus Rückreflexion/Transmission an den Prismen-Erhebungen 23 und Streuung durch Brechung/einfache Totalreflexion (Umlauf-Erhebungen 72, Rillen 75, 76 und Kegel-Erhebungen 80) kann die originär Lambertsche Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle 3 in eine zumindest näherungsweise omnidirektionale Abstrahlcharakteristik umgesetzt werden. Diese veranschaulicht 8 für eine Beleuchtungsvorrichtung 2 mit einer Linse gemäß 2A, und zwar im Vergleich zu der originär Lambertschen Abstrahlcharakteristik (strichliert) der vier LEDs 3.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (2) mit einer optoelektronischen Lichtquelle (3) mit einer Lichtabstrahlfläche (5) zur Lichtemission, welche Lichtquelle eine anisotrope Abstrahlung um einen Hauptstrahl (6) aufweist, bei der die Lichtstärke mit einem zunehmenden Öffnungswinkel (7) zum Hauptstrahl (6) abnimmt, und einer Linse (4) zur Lichtverteilung mit einer der Lichtabstrahlfläche (5) zugewandten Lichteintrittsfläche (21) und einer entgegengesetzten Lichtaustrittsfläche (22), welche Linse (4) relativ zu der Lichtquelle (3) so angeordnet ist, dass der Hauptstrahl (6) die Linse (4) durchsetzt, welche Lichtaustrittsfläche (22) mit einer Vielzahl länglicher Prismen-Erhebungen (23) geformt ist, wovon jede eine erste und eine zweite Flanke (25) hat, welche beiden Flanken (25) je Prismen-Erhebung (23) von der Lichtquelle (3) weg in einem Grat (24) aufeinander zulaufen und dort einen Keilwinkel (26) von mindestens 70° und von höchstens 110° miteinander einschließen, sodass jede der Prismen-Erhebungen (23) ein Reflexionsprisma darstellt, wobei jedes der Reflexionsprismen so relativ zu der Lichtabstrahlfläche (5) angeordnet ist, dass jeweils ein erster Teil des von der Lichtabstrahlfläche (5) darauf fallenden Lichts davon transmittiert wird und ein zweiter Teil des von der Lichtabstrahlfläche (5) darauf fallenden Lichts durch 2-fache Totalreflexion an den beiden Flanken (25) zurückreflektiert wird, und zwar in eine Richtung, in welcher die Lichtquelle (3) relativ schwächer Licht abstrahlt.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei welcher bei jeder der Prismen-Erhebungen (23) der erste Teil des Lichts, der transmittiert wird, zu dem zweiten Teil, der zurückreflektiert wird, in einem Lichtstromverhältnis von mindestens 1:10 und von höchstens 10:1 steht.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Lichtaustrittsfläche (22) im Bereich der Prismen-Erhebungen (23) von diesen abgesehen konvex gekrümmt ist.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, bei welcher jede der Prismen-Erhebungen (23) derart angeordnet ist, dass ihr Grat (24) zumindest auch eine Erstreckung in einer zum Hauptstrahl (6) parallelen Richtung hat, vorzugsweise vollständig in einer den Hauptstrahl (6) beinhaltenden Ebene liegt.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 4, bei welcher jede der Prismen-Erhebungen (23) derart vorgesehen und angeordnet ist, dass ihr Grat (24) vollständig in einer den Hauptstrahl (6) beinhaltenden Ebene liegt und in dieser Ebene eine elliptische Form hat, wobei ein erster Brennpunkt der zugrundeliegenden Ellipse innerhalb der Lichtabstrahlfläche (5) liegt und einen mittleren Abstand d₁ zu dem Grat (24) hat und ein zweiter Brennpunkt der Ellipse einen mittleren Abstand d₂ zu dem Grat (24) hat, und wobei d₂ ≥ 1,3·d₁.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher über einen Umlauf um den Hauptstrahl (6) mindestens 10 und höchstens 400 Prismen-Erhebungen (23) verteilt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher jede der Prismen-Erhebungen (23) derart geformt und angeordnet ist, dass zumindest der größere Teil des daran zurückreflektierten Lichts die Lichtabstrahlfläche (5) passiert.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die hinsichtlich eines Umlaufs um den Hauptstrahl (6) jeweils nächstbenachbarten Prismen-Erhebungen (23) mit ihren Flanken (25) in jeweils einer Kehle aneinandergrenzen.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Lichtabstrahlfläche (5) eine mittlere Erstreckung x hat, wobei bei jeder der Prismen-Erhebungen (23) der Grat (24) einen mittleren Abstand d zu einem Fußpunkt des Hauptstrahls (6) hat, welcher Fußpunkt in einem Flächenschwerpunkt der Lichtabstrahlfläche (5) liegt, wobei x ≥ 0,1·d.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Lichtabstrahlfläche (5) eine mittlere Erstreckung x hat, wobei sich bei jeder der Prismen-Erhebungen (23) der Grat (24) so erstreckt, dass jeweilige Mittenachsen (27), die sich mittig durch die jeweilige Prismen-Erhebung (23) erstrecken, die Lichtabstrahlfläche (5) entlang einer Linie durchsetzen, deren kleinster Abstand zu einem Fußpunkt des Hauptstrahls (6), der im Flächenschwerpunkt der Lichtabstrahlfläche (5) liegt, höchstens x/5 beträgt.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher sich bei jeder der Prismen-Erhebungen (23) der Grat (24) und damit auch die beiden Flanken (25) bezogen auf den Öffnungswinkel (7) zum Hauptstrahl (6) über einen Öffnungswinkelbereich von mindestens 25 ° und von höchstens 90 ° erstrecken.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher ein Mittenbereich der Lichtaustrittsfläche (22), der sich bis zu einem Öffnungswinkel (7) zum Hauptstrahl (6) von mindestens 5 ° um den Hauptstrahl (6) umlaufend erstreckt, frei von den Prismen-Erhebungen (23) mit den Graten (24) ist.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 12, bei welcher der Mittenbereich der Lichtaustrittsfläche (22) mit einem Streumittel (80) zur Lichtstreuung versehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher bei größeren Öffnungswinkeln (7) zum Hauptstrahl (6) auf die Prismen-Erhebungen (23) mit den Graten (24) folgend die Linse (4) mit einem Umlenk- und/oder Streumittel (71, 75) versehen ist, wobei ein von der Lichtquelle (3) ausgehendes, reflexionsfrei auf das Umlenk- und/oder Streumittel (71, 75) fallendes Lichtbündel dort umgelenkt und/oder aufgeweitet wird.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 14, bei welcher das Umlenk- und/oder Streumittel (71) eine Mehrzahl Umlauf-Erhebungen (71) aufweist, welche an der Lichtaustrittsfläche (22) geformt sind, sich jeweils vom Hauptstrahl (6) weg erheben und jeweils eine Umlauf-Totalreflexionsfläche (72) und eine Umlauf-Austrittsfläche (73) aufweisen, wobei von der Lichtquelle (3) ausgehendes, reflexionsfrei auf eine der Umlauf-Totalreflexionsflächen (73) fallendes Licht dort reflektiert wird und dann an der zugehörigen Umlauf-Austrittsfläche (72) austritt.
Beleuchtungsvorrichtung (2) nach Anspruch 14 oder 15, bei welcher das Umlenk- und/oder Streumittel (71, 75) einen Streuabschnitt (71) aufweist, welchen ein erstes, von der Lichtquelle (3) reflexionsfrei ausgehendes Strahlenbündel (61) und auch ein zweites, an den Prismen-Erhebungen (23) zurückreflektiertes Strahlenbündel (41) durchsetzen, dabei aufgeweitet und so überlagert werden.
Leuchtmittel (1) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, einem in eine Lampenfassung einschraub- oder ansteckbaren Sockelelement (11) und einem für das Licht zumindest teilweise durchlässigen Hüllkolben (13), wobei die Beleuchtungsvorrichtung (2) in dem Hüllkolben (13) angeordnet ist und mit dem Sockelelement (11) elektrisch funktional verbunden ist.
Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder eines Leuchtmittels (1) nach Anspruch 17 zur Allgemeinbeleuchtung, wobei ein erster Teil des an der Lichtabstrahlfläche (5) emittierten Lichts durch die Lichtaustrittsfläche (22) austritt, ein zweiter Teil daran jedoch zurückreflektiert wird, und infolgedessen von der Beleuchtungsvorrichtung (2) Licht derart abgegeben wird, dass bei Berücksichtigung allein dieser das Licht der Linse (4) nachgelagert einen Raumwinkelbereich ausfüllt, der um mindestens 20 % größer als ein Halbraum ist.