DE102015006194A1

DE102015006194A1 - Einrichtung, System und Verfahren zur Beleuchtung einer Zielfläche

Info

Publication number: DE102015006194A1
Application number: DE102015006194.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Schmid; Andreas HAMMEL; Jan Günther; Marc RENZ; Dirk-Achim Schevardo
Original assignee: Diehl Aerospace GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US10011356B2; US20160334631A1; FR3036166A1; FR3036166B1

Abstract

Bei einer Beleuchtungseinrichtung (6) mit einer einen ersten Lichtkegel (10) erzeugenden Lichtquelle (8) und einer Ablenkeinheit (12) zu dessen strahlformender Wandlung in einen zweiten Lichtkegel (14a, b) und zu dessen Aussendung zur Zielfläche (4a, b) hin, ist die Ablenkeinheit (12) zur Veränderung der Form (Fa, b) des und/oder der Intensitätsverteilung (Ia, b) im zweiten Lichtkegel veränderbar.
Ein Beleuchtungssystem (2) enthält die Beleuchtungseinrichtung (6) und die Zielfläche (4a, b).
Bei einem Verfahren zur Beleuchtung einer Zielfläche (4a, b) sendet eine Lichtquelle (8) einen ersten Lichtkegel (10) zu einer Ablenkeinheit (12), die Ablenkeinheit (12) wandelt den ersten Lichtkegel (10) strahlformend in einen zweiten Lichtkegel (14a, b) und sendet diesen zur Zielfläche (4a, b) hin aus, wird die Ablenkeinheit (12) verändert, so dass die Form (Fa, b) des und/oder die Intensitätsverteilung (Ia, b) im zweiten Lichtkegel (14a, b) verändert wird.
Die Beleuchtungseinrichtung (6) oder das Beleuchtungssystem (2) wird zur Beleuchtung einer Oberfläche eines Innenraums eines Fahrzeugs als Zielfläche (4a, b) verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft die Beleuchtung einer Zielfläche.
In der Praxis stellt sich oft die Aufgabe, eine Zielfläche mit Hilfe einer Lichtquelle zu beleuchten. Oft ist dabei eine vorgebbare, insbesondere eine homogene Helligkeitsverteilung des Lichts auf der Zielfläche gewünscht. Als Lichtquellen werden oft punktförmige Lichtquellen bzw. Punktlichtquellen, zum Beispiel LEDs oder ein LED-Array, verwendet. Diese Lichtquellen erzeugen jedoch in der Regel eine inhomogene Helligkeitsverteilung auf einer bestimmten Zielfläche.
Aus der DE 101 58 395 A1 ist es bekannt, zwischen einem LED-Halbleiterkörper und einer zu beleuchtenden Fläche eine Beleuchtungsoptik anzuordnen, um eine gezielte Einstellung der Beleuchtung der Fläche, unabhängig von ihrer Form, zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beleuchtung einer Zielfläche zu verbessern.
Hinsichtlich einer Beleuchtungseinrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Die Beleuchtungseinrichtung dient zur Beleuchtung einer Zielfläche. Die Beleuchtungseinrichtung enthält eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist dazu ausgebildet, im Betrieb einen ersten Lichtkegel auszusenden. Die Beleuchtungseinrichtung enthält außerdem eine Ablenkeinheit. Zumindest ein Teil des ersten Lichtkegels erreicht die Ablenkeinheit. Die Ablenkeinheit ist dazu ausgebildet, den ersten Lichtkegelstrahl strahlformend in einen zweiten Lichtkegel zu wandeln. Die Ablenkeinheit ist außerdem dazu ausgebildet, den zweiten Lichtkegel oder zumindest einen Teil dessen zur Zielfläche hin auszusenden. Die Ablenkeinheit ist dahingehend veränderbar ausgebildet, dass die Form des zweiten Lichtkegels und/oder die Intensitätsverteilung des Lichts im zweiten Lichtkegel veränderbar ist. Unter ”Form” ist die räumliche Ausrichtung bzw. Lage und/oder die Gestalt des Lichtkegels zu verstehen. Die Intensitätsverteilung bezieht sich hierbei auf einen Querschnitt des zweiten Lichtkegels, der Querschnitt verläuft insbesondere quer bezüglich eines Zentralstrahls bzw. einer optischen Achse bzw. Hauptachse des zweiten Lichtkegels. Insbesondere kann also bei einem gegebenen Querschnitt die Intensitätsverteilung innerhalb des Querschnitts verändert bzw. im Rahmen der gegebenen Möglichkeiten frei gewählt werden. Die Ablenkeinheit bildet damit ein strahlformendes Element in der Beleuchtungseinrichtung.
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen: Eine Lichtquelle, insbesondere eine Punktlichtquelle, ist in der Regel nicht dazu geeignet, eine bestimmte beziehungsweise beliebige Zielfläche homogen zu beleuchten. Eine homogene Helligkeitsverteilung bedeutet, dass die Zielfläche homogen, also einheitlich mit der gleichen Helligkeit, beleuchtet ist beziehungsweise von einem Betrachter als gleichmäßig hell beleuchtet wahrgenommen wird. Einflussfaktoren zur Erzielung der Homogenität sind die für eine gegebene Einbausituation erlaubte Platzierung der Lichtquelle in Relation zur Zielfläche und die zum Beispiel lambertsche oder zumindest symmetrische Lichtverteilung der Lichtquelle, d. h. die Intensitätsverteilung im Lichtkegel des von ihr ausgesendeten Lichts. Deshalb wird vor der Lichtquelle beziehungsweise zwischen Lichtquelle und Zielfläche ein strahlformendes Element in Form der Ablenkeinheit platziert, welches dafür sorgt, dass die zu beleuchtende Zielfläche mit einer gewünschten Helligkeitsverteilung beleuchtet wird.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass mit baugleichen Beleuchtungseinrichtungen in der Regel verschiedene Zielflächen in verschiedenem Abstand von gleichen Beleuchtungseinrichtung beleuchtet werden sollen, und dass auf jeder der Zielflächen eine bestimmte Helligkeitsverteilung notwendig bzw. gewünscht ist. Hierfür ist eine Adaption der Abstrahlcharakteristik der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung notwendig. Bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung muss hierzu das strahlformende Element für jede Beleuchtungseinrichtung neu geschaffen beziehungsweise ein anderes strahlformendes Element verwendet werden.
Gemäß der Erfindung können sämtliche Beleuchtungseinrichtungen konstruktiv gleich ausgeführt werden. Lediglich die Ablenkeinheit ist entsprechend zu verändern beziehungsweise einzustellen oder nachzuführen, um die jeweils erforderliche Intensitätsverteilung in einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung zu erreichen, um die entsprechende Zielfläche wie gewünscht zu beleuchten. Mit anderen Worten können die entsprechenden Ablenkeinheiten baulich gleich ausgeführt werden und müssen für den jeweiligen Anwendungsfall lediglich – in der Regel unterschiedlich – eingestellt werden. Gemäß der Erfindung lassen sich die Beleuchtungsverhältnisse auf der Zielfläche, d. h. das Lichtbild, durch dynamische Veränderung der Ablenkeinheit außerdem dynamisch anpassen. Hintergrund hierbei ist, dass z. B. in einer Flugzeugkabine, angestrebt wird, verschiedenst geformte Oberflächen (z. B. Deckenpanele) mit ein und denselben, baugleichen Lichtquellen bzw. Leuchten wunschgemäß, insbesondere homogen, auszuleuchten. Hierfür ist eine Adaption der Abstrahlcharakteristik notwendig. Diese Adaption könnte dann durch unterschiedlich eingestellte Ablenkeinheiten, insbesondere Reflektoren, erfolgen.
Die Lichtquelle kann auch dazu ausgebildet sein, durch zeitliche Veränderung der spektralen Zusammensetzung des ausgesendeten Lichts statische oder dynamische Lichtszenarien auf der Zielfläche beziehungsweise dem Beleuchtungsziel darzustellen.
Als Lichtquelle können insbesondere Lichtquellen für monochromes, zum Beispiel weißes Licht, oder auch vollfarbfähige Lichtquellen eingesetzt werden. Letztere sind über ihren jeweiligen Farb-Gamut, zum Beispiel in einem RGB (Rot-Grün-Blau) Farbsystem definiert.
Die Ablenkeinheit, das heißt das strahlformende Element, kann insbesondere eine Transmissionseinheit sein, d. h. transmissiv ausgebildet sein, z. B. eine bezüglich ihrer Ablenkeigenschaften veränderbare Linse oder ein Filterelement sein, durch welche das abzulenkende Licht hindurch tritt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ablenkeinheit jedoch eine den ersten Lichtkegel strahlformend reflektierende Reflexionseinheit. Insbesondere ist die Ablenkeinheit ein speziell geformter beziehungsweise verformbarer beziehungsweise in seinen Ablenkeigenschaften veränderbarer Spiegel. Das abzulenkende bzw. zu formende Licht wird also am strahlformenden Element reflektiert.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist in der Ablenkeinheit eine Reflexionsfläche vorgesehen, welche den ersten Lichtkegel strahlformend reflektiert. Die Reflexionsfläche ist hinsichtlich ihres Reflexionsverhaltens veränderlich ausgebildet. Insbesondere ist die Reflexionsfläche formveränderlich ausgebildet. Insbesondere ist die Reflexionsfläche mechanisch verstellbar ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Ablenkeinheit mindestens zwei Ablenkelemente, insbesondere eine Vielzahl von Ablenkelementen. Jedes der Ablenkelemente ist dazu ausgebildet, einen echten Teil des ersten Lichtkegels, also nicht den gesamten ersten Lichtkegel, abzulenken. Der gesamte erste Lichtkegel wird also in seiner Gesamtheit durch mindestens zwei verschiedene Ablenkelemente abgelenkt, wobei jedes der Ablenkelemente jeweils nur einen echten Teil des ersten Lichtkegels ablenkt. Durch die getrennt Beeinflussung der einzelnen Ablenkelemente ist eine individuelle Ablenkung der einzelnen Teil des Lichtkegels und hierdurch eine besonders flexible Möglichkeit zur Ablenkung des gesamten ersten Lichtkegels gegeben.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eines, insbesondere sind alle der Ablenkelemente beweglich ausgebildet. Die Beweglichkeit definiert sich entweder bezüglich des ersten Lichtkegels und/oder bezüglich einzelner Ablenkelemente relativ zueinander. Somit ergibt sich ein aus mindestens zwei, insbesondere einer Vielzahl von einzeln beweglichen Elementen zusammengesetztes Ablenkelement. Je nach Anzahl der Ablenkelemente ist eine besonders variantenreiche beziehungsweise detailreiche Ablenkung des ersten Lichtkegels möglich. Unter Beweglichkeit ist entweder zu verstehen, dass das einzelne Ablenkelement an sich als Gesamtheit beweglich ist und/oder zusätzlich das Ablenkelement in sich selbst formveränderlich ist. Insbesondere wenn das einzelne Ablenkelement eine Linse oder ein Reflektor ist, bewirkt dessen Formveränderlichkeit nochmals eine individuelle Ablenkung des jeweiligen Teils des ersten Lichtkegels.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eines, insbesondere alle der Ablenkelemente in sich unbeweglich ausgebildet. ”Unbeweglichkeit in sich” ist dahingehend zu verstehen, dass das jeweilige Ablenkelement zwar in seiner Ganzheit beweglich, jedoch in sich starr, fest beziehungsweise nicht verformbar ist. Im Falle einer Reflexionsfläche ergibt sich dann die Formveränderlichkeit der gesamten Reflexionsfläche durch die Bewegung der in sich starren Ablenkelemente. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine Vielzahl von starren Einzelspiegeln, die zusammengesetzt eine gesamte Spiegelfläche ergeben, wobei die gesamte Spiegelfläche bezüglich ihrer gesamten Ablenkeigenschaften beziehungsweise strahlformenden Eigenschaften veränderlich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ablenkeinheit veränderbar derart ausgebildet, dass für eine gegebene Zielfläche mindestens eine Form erzielbar ist, gemäß der die Zielfläche gerade vollständig ausleuchtbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist eine Intensitätsverteilung erzielbar, gemäß der die Zielfläche vom zweiten Lichtkegel mit einer homogenen Helligkeitsverteilung ausleuchtbar ist. Die Helligkeitsverteilung ist hierbei entweder in einer oder in zwei Dimensionen homogen, das heißt die Helligkeit an betreffenden Orten der Fläche ist entweder entlang einer oder mehrerer (paralleler) Linien (eine Dimension) oder flächenhaft (zwei Dimensionen) gleich. Homogene Helligkeitsverteilungen in ein oder zwei Dimensionen sind auf Flächen oft gewünscht, um ein insgesamt gleichmäßiges beziehungsweise auf einen Betrachter ”ruhig” wirkendes Erscheinungsbild der beleuchteten Fläche zu erzeugen. Gerade hierfür ist die Beleuchtungseinrichtung dann geeignet beziehungsweise ist sichergestellt, dass bei einer gegebenen Zielfläche eine entsprechende Helligkeitsverteilung auch erreichbar ist.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform sind mindestens zwei verschiedene Zielflächen vorgegeben. Die Ablenkeinheit ist dann derart veränderbar ausgebildet, dass zu jeder der Zielflächen jeweils mindestens eine Form erzielbar ist, gemäß der die jeweilige Zielfläche gerade vollständig ausleuchtbar ist und/oder mindestens eine Intensitätsverteilung erzielbar ist, gemäß der die jeweilige Zielfläche vom zweiten Lichtkegel mit einer homogenen Helligkeitsverteilung in einer oder zwei Dimensionen ausleuchtbar ist. Gemäß dieser Erfindungsvariante ist sichergestellt, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens für zwei verschiedene Zielflächen jeweilige homogene Helligkeitsverteilungen erzeugen kann. Verschiedene Zielflächen können sich z. B. durch deren Form unterscheiden oder auch durch deren unterschiedlichen Abstand beziehungsweise deren unterschiedliche Relativlage zur Beleuchtungseinrichtung. In diesem Fall können die Zielflächen auch gleiche Form aufweisen. Die Verschiedenheit betrifft also insbesondere die Größe und/oder Ausrichtung und/oder Relativlage zur Lichtquelle bzw. zur Ablenkeinheit und/oder Form der Fläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle eine Punktlichtquelle. Insbesondere ist die Lichtquelle eine Einzel-LED oder eine LED-Anordnung bzw. ein LED-Array. Insbesondere Punktlichtquellen sind an sich ungeeignet, um beliebige Flächen homogen zu beleuchten, sodass gerade diese durch die Erfindung für den Einsatz zur homogenen Beleuchtung unterschiedlicher Flächen ertüchtigt werden.
Diese Ausführungsform beruht auf folgenden Erkenntnissen: Zur Beleuchtung beziehungsweise Ausleuchtung von Zielflächen werden in der Praxis oft Linienleuchten benutzt. Diese weisen einen relativ hohen Platzbedarf auf. Durch die Erfindung kann der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert werden, indem Punktlichtquellen die Linienleuchten ersetzen können. Dies reduziert neben dem Einbauraum auch etwaige Materialkosten und erhöht je nach Ausführung die Funktionalität einer entsprechenden Beleuchtungseinrichtung. Das optische Erscheinungsbild auf der beleuchteten Fläche wird im Vergleich zur Linienleuchte beibehalten oder verbessert, obwohl der Einbauraum auf ein Minimum reduzierbar ist. Da Linienleuchten oft als sogenannte Standardbeleuchtung in der Praxis üblich sind, kann gemäß der Erfindung ein Ersatz der Standardbeleuchtung durch die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung stattfinden. Linienleuchten sind beispielsweise Standardbeleuchtung in Großraumflugzeugen.
Hinsichtlich eines Beleuchtungssystems wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch das Beleuchtungssystem gemäß Patentanspruch 10. Das Beleuchtungssystem umfasst eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde. Zusätzlich enthält das Beleuchtungssystem noch die im Zusammenhang mit der Beleuchtungseinrichtung genannte zu beleuchtende Zielfläche. Da die Zielfläche als Bestandteil des Beleuchtungssystems stets bekannt beziehungsweise gegeben ist, kann das Beleuchtungssystem optimal auf die Zielfläche angepasst werden. Insbesondere wenn mehrere Zielflächen bekannt sind, für welche jeweilige Beleuchtungssystem eingesetzt werden soll, kann die Veränderbarkeit der Ablenkeinheit für alle Beleuchtungssysteme gemeinsam entsprechend angepasst werden. So entstehen baugleiche Beleuchtungssysteme, die für alle Flächen einsetzbar sind, um dort die gewünschten Beleuchtungsverhältnisse zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zielfläche eine zu beleuchtende Oberfläche eines Innenraums eines Fahrzeugs. Der Innenraum ist insbesondere eine Kabine, insbesondere eine Passagierkabine. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Flugzeug. Die beleuchtete Zielfläche dient wiederum zum (indirekten) Beleuchtung des Innenraums.
Gemäß der Erfindung kann damit eine Be- und Ausleuchtung von Flugzeugkabinenoberflächen erreicht werden, die für ausreichende Helligkeit in der Kabine sorgt. Insbesondere ergibt sich so gemäß der Erfindung eine Punktlichtquelle für Beleuchtungszwecke in Flugzeugkabinen mit den genannten Eigenschaften. Zur homogenen Beleuchtung von Kabinenoberflächen kann also beispielsweise eine Punktlichtquelle mit einem strahlformenden optischen Element in Form der Ablenkeinheit benutzt werden. Bekannte Linienleuchten im Flugzeug können in diesem Fall durch Punktlichtquellen ersetzt werden, ohne das Beleuchtungsresultat zu verändern. Das von den Kabinenelementen, also den Zielflächen, reflektierte Licht sorgt dann für die erforderte Helligkeit in der Kabine.
Hinsichtlich eines Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 12. Das Verfahren dient zur Beleuchtung einer Zielfläche. Bei dem Verfahren sendet eine Lichtquelle im Betrieb einen ersten Lichtkegel zu einer Ablenkeinheit hin aus, wobei die Ablenkeinheit den ersten Lichtkegel strahlformend in einen zweiten Lichtkegel wandelt und den zweiten Lichtkegel zur Zielfläche hin aussendet. Die Ablenkeinheit wird dahingehend verändert, dass die Form des zweiten Lichtkegels und/oder die Intensitätsverteilung im zweiten Lichtkegel bezüglich eines Querschnitts des zweiten Lichtkegels verändert wird. Das Verfahren wurde – auch hinsichtlich dessen Vorteilen und Ausführungsformen – sinngemäß bereits oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise dem Beleuchtungssystem erläutert. Auf eine Wiederholung wird hier verzichtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine gewünschte Helligkeitsverteilung auf der zu beleuchtenden Zielfläche vorgegeben. Die Ablenkeinheit wird dann, falls die gewünschte Helligkeitsverteilung sich noch nicht ergeben hat, derart verändert, dass diejenige Intensitätsverteilung im zweiten Lichtkegel erreicht wird, gemäß der die Zielfläche mit der gewünschten Helligkeitsverteilung beleuchtet wird. Hierbei ist lediglich zu beachten, dass die gewünschte Helligkeitsverteilung im Rahmen der Möglichkeiten der Veränderbarkeit der Ablenkeinheit liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung oder mit Hilfe des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems durchgeführt.
Gemäß der Erfindung findet weiterhin eine Verwendung der oben genannten Beleuchtungseinrichtung oder des oben genannten Beleuchtungssystems zur Beleuchtung der Zielfläche statt. Die Zielfläche ist dabei eine zu beleuchtende Oberfläche eines Innenraums eines Fahrzeugs. Der Innenraum ist insbesondere eine Kabine, insbesondere eine Passagierkabine. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Flugzeug.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
1 ein Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Zielfläche in Seitenansicht,
2 das Beleuchtungssystem aus 1 in Draufsicht,
3 das Beleuchtungssystem aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
4 ein alternatives Beleuchtungssystem mit transmissiver Ablenkeinheit mit mehreren Ablenkelementen,
5 ein alternatives Beleuchtungssystem mit reflektiver Ablenkeinheit mit mehreren Ablenkelementen.
Die 1 bis 3 zeigen ein Beleuchtungssystem 2. 1 ist eine Seitenansicht in Richtung der Pfeile I in 2 und 3, 2 ist eine Draufsicht in Richtung der Pfeile II in 1 und 3 und 3 ist eine perspektivische Ansicht in Richtung der Pfeile III in 1 und 2.
Die geometrische Anordnung aller Komponenten sowie sämtliche Strahlengänge von Licht sind in den 1–5 lediglich symbolisch angedeutet.
1 zeigt ein Beleuchtungssystem 2, welches eine Zielfläche 4a und eine Beleuchtungseinrichtung 6 enthält. Die Beleuchtungseinrichtung 6 dient zur Beleuchtung der Zielfläche 4a. Die Beleuchtungseinrichtung 6 enthält eine Lichtquelle 8. Im Betrieb sendet die Lichtquelle 8 einen ersten Lichtkegel 10 aus. Die Beleuchtungseinrichtung 6 enthält außerdem eine Ablenkeinheit 12. Die Lichtquelle 8 ist dazu ausgebildet, im Betrieb den ersten Lichtkegel 10 zur Ablenkeinheit 12 hin auszusenden. Die Ablenkeinheit 12 ist dazu ausgebildet, den ersten Lichtkegel 10 strahlformend in einen zweiten Lichtkegel 14a zu wandeln. Außerdem ist die Ablenkeinheit 12 dazu ausgebildet, den zweiten Lichtkegel 14a zur Zielfläche 4a hin auszusenden. Der zweite Lichtkegel 14a weist hierbei eine Form Fa auf. Hinsichtlich eines in Strahlrichtung des zweiten Lichtkegels 14a gesehenen Querschnitts Qa weist die Intensitätsverteilung des Lichts im zweiten Lichtkegel 14a die Intensitätsverteilung Ia auf. Der Querschnitt Qa verläuft im Beispiel in Form einer Ebene quer zu einem Zentralstrahl 16a des zweiten Lichtkegels 14a. Der Zentralstrahl 16a verläuft längs der optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung 6.
Die Ablenkeinheit 12 ist außerdem dahingehend veränderbar ausgebildet, dass sowohl die Form F (Lage im Raum bzw. relativ zur Ablenkeinheit 12 bzw. zur Lichtquelle 8 als auch Gestalt) als auch die Intensitätsverteilung I bezüglich des Querschnitts Q im zweiten Lichtkegel 14a veränderbar ist. In 1 ist daher beispielhaft eine alternative zweite Zielfläche 4b dargestellt, welche in einem alternativen Beleuchtungsszenario die Zielfläche 4a ersetzt. Die Beleuchtungseinrichtung 6 dient dann zur Beleuchtung der Zielfläche 4b. Die Ablenkeinheit 12 wandelt den ersten Lichtkegel 10 dann in einen zweiten Lichtkegel 14b, welcher eine andere Form Fb aufweist und bezüglich seiner (ohnehin veränderten) Querschnittsfläche Qb eine veränderte Intensitätsverteilung Ib aufweist. Auch die zweite Querschnittsfläche Qb des zweiten Lichtkegels 14b verläuft quer zu dessen Zentralstrahl 16b.
Im Beispiel ist die Ablenkeinheit 12 eine reflektierende Ablenkeinheit, also eine Reflexionseinheit, die eine Reflexionsfläche 18 enthält. Mit Hilfe der Ablenkeinheit 12 wird also der erste Lichtkegel 10 durch Reflexion an der Reflexionsfläche 18 abgelenkt. Im Rahmen der Reflexion geschieht auch die Strahlformung zur Form Fa, b und Intensitätsverteilung Ia, b des zweiten Lichtkegels 14a, b hin.
Zur Erreichung der verschiedenen Formen Fa, b und Intensitätsverteilungen Ia, b in den zweiten Lichtkegeln 14a, b ist die Reflexionsfläche 18 in der Ablenkeinheit 12, welche den ersten Lichtkegel 10 strahlformend reflektiert, hinsichtlich ihres Reflexionsverhaltens veränderlich ausgebildet. Im Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Form der Reflexionsfläche 18 veränderlich ausgebildet ist. Die Ablenkeinheit 12 beziehungsweise die Reflexionsfläche 18 ist dabei derart ausgebildet, dass für die beiden Zielflächen 4a, b jeweils solche Intensitätsverteilungen Ia, b und Formen Fa, b der zweiten Lichtkegel 14a, b darstellbar sind, dass die jeweilige Zielfläche 4a, b vom jeweiligen zweiten Lichtkegel 14a, b mit einer jeweiligen homogenen Helligkeitsverteilung ausgeleuchtet wird.
Die Helligkeitsverteilung verläuft dabei homogen entweder in einer Dimension, zum Beispiel der in 2 angedeuteten x- oder y-Richtung, oder aber auch in beiden Dimensionen x und y der jeweiligen Fläche 4a, b. Dies gilt für beide verschiedene Zielflächen 4a, b.
Die Form Fa, b der zweiten Lichtkegel 14a, b ist hierbei so gestaltet, dass jeweils die gesamte Zielfläche 4a oder 4b ausgeleuchtet ist. Die Zielflächen 4a, b sind also zielgenau vollständig ausgeleuchtet, ohne dass über deren Rand hinausgeleuchtet wird. Alternativ kann die Beleuchtung auch über die Ränder der jeweiligen Zielfläche 4a, b hinausreichen.
Im Beispiel ist die Lichtquelle 8 eine Punktlichtquelle, hier eine Einzel-LED, alternativ eine LED-Anordnung bzw. ein LED-Array, welche jedoch ebenfalls im Sinne der Erfindung eine Punktlichtquelle darstellt.
Die Zielfläche 4a, b ist jeweils eine zu beleuchtende Oberfläche eines Innenraums eines Fahrzeugs, hier einer Kabine, genauer gesagt einer Passagierkabine eines Flugzeugs. Die beleuchtete Zielfläche 4a, b ihrerseits sorgt wiederum durch Reflexion des auf sie auftreffenden Lichts für eine Beleuchtung des Innenraums im Fahrzeug.
1 illustriert, wie identische Beleuchtungseinrichtungen 6 verwendet werden, um die beiden verschiedenen Zielflächen 4a, b zu beleuchten. In der Praxis existieren beide Zielfläche 4a, b gleichzeitig, z. B. innerhalb desselben Flugzeugs. Jeder der Zielflächen 4a, b ist eine jeweilige Beleuchtungseinrichtung 6 zugeordnet, welche bezüglich ihrer Ablenkeinheit 12 wie oben beschrieben eingestellt ist, so dass jede der Zielflächen 4a, b jeweils mit einer homogenen Helligkeitsverteilung mit Licht beleuchtet ist. Bei der Montage beziehungsweise Inbetriebnahme der Beleuchtungseinrichtungen 6 wird innerhalb jeder Beleuchtungseinrichtung 6 die jeweilige Ablenkeinheit 12 derart verändert bzw. eingestellt, dass die gewünschte Form F und Intensitätsverteilung I entsteht, um die jeweilige Zielflächen 4a, b jeweils homogen zu beleuchten. Hierbei wird die jeweilige gewünschte Helligkeitsverteilung, im Beispiel die homogene Helligkeitsverteilung, auf der zu beleuchtenden Zielfläche 4a, b vorgegeben und die Ablenkeinheit 12 – falls diese noch nicht das gewünschte Ergebnis erzielt – derart verändert, dass die Form F und Intensitätsverteilung I im zweiten Lichtkegel 14a, b erreicht ist, um die Zielfläche 4a, b mit der gewünschten Helligkeitsverteilung zu beleuchten. Die Beleuchtungseinrichtungen 6 werden also dazu verwendet, die jeweilige Zielfläche 4a, b als Teil des Innenraums des Flugzeugs zu beleuchten.
4 zeigt ein alternatives Beleuchtungssystem 2, insbesondere mit einer alternativen Ablenkeinheit 12, welche im Gegensatz zu den 1–3 keine Reflexionseinheit, sondern eine Transmissionseinheit ist. Diese enthält eine Linse 20, die alternativ ein Filterelement sein kann, als strahlformendes Element. Ausgehend von der Lichtquelle 8 durchtritt der erste Lichtkegel 10 daher die Ablenkeinheit 12 bzw. die Linse 20, um zum zweiten Lichtkegel 14a gewandelt zu werden. Die Ablenkeinheit 12 bzw. die Linse 20 weist eine Vielzahl bzw. Anzahl n von Ablenkelementen 22a, b, ... auf. Jedes der n Ablenkelemente 22 ist dazu ausgebildet, einen echten Teil 24a, b, ... (insgesamt n Teile 24) des ersten Lichtkegels 10 abzulenken. Sämtliche Ablenkelemente 22 zusammengenommen, welche die Linse 20 bilden, lenken dann sämtliche Teile 24 des und damit den gesamten ersten Lichtkegel 10 ab, um den zweiten Lichtkegel 14a zu formen. Um eine insgesamt veränderbare Ablenkeinheit 12 zu bilden, sind die einzelnen Ablenkelemente 22 bezüglich des ersten Lichtkegels 10 beweglich ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind auch die einzelnen Ablenkelemente 22 individuell in Relation zueinander beweglich ausgebildet. In einer ersten Ausführungsform sind die Ablenkelemente 22 dabei selbst formveränderlich, das heißt flexibel. In einer alternativen Ausführungsform sind die Ablenkelemente 22 in sich selbst unbeweglich, das heißt starr, ausgebildet. Im ersten Fall können alternativ die einzelnen Ablenkelemente 22 auch ortsfest beziehungsweise in ihrer Relativlage bezüglich des ersten Lichtkegels 10 unveränderlich ausgebildet sein.
5 zeigt ein weiteres alternatives Beleuchtungssystem 2 mit einer alternativen Beleuchtungseinrichtung 6. Bei dieser ist die Ablenkeinheit 12 wieder mit einer Reflexionsfläche 18 ausgebildet. Sinngemäß entsprechend zu 4 ist auch Reflexionsfläche in eine Vielzahl von n Ablenkelementen 22a, b, ... unterteilt, welche entsprechend zu 4 bezüglich des ersten Lichtkegels 10 beweglich oder unbeweglich ausgebildet sind und dabei selbst formveränderlich oder nicht formveränderlich ausgebildet sind und gegebenenfalls relativ zueinander beweglich sind. Jedes der Ablenkelemente 22 ist ein Reflexionselement. Alle n Ablenkelement 22a, b, ... zusammen bilden die Reflexionsfläche 18.
Bezugszeichenliste

2: Beleuchtungssystem
4a, b: Zielfläche
6: Beleuchtungseinrichtung
8: Lichtquelle
10: erster Lichtkegel
12: Ablenkeinheit
14a, b: zweiter Lichtkegel
16a, b: Zentralstrahl
18: Reflexionsfläche
20: Linse
22a, b, ..., n: Ablenkelement
24a, b, ..., n: Teil
Fa, b: Form
Ia, b: Intensitätsverteilung
Qa, b: Querschnitt
x, y: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10158395 A1 [0003]

Claims

Beleuchtungseinrichtung (6) zur Beleuchtung einer Zielfläche (4a, b), mit einer Lichtquelle (8), die dazu ausgebildet ist, im Betrieb einen ersten Lichtkegel (10) zu einer Ablenkeinheit (12) hin auszusenden, wobei die Ablenkeinheit (12) dazu ausgebildet ist, den ersten Lichtkegel (10) strahlformend in einen zweiten Lichtkegel (14a, b) zu wandeln und den zweiten Lichtkegel (14a, b) zur Zielfläche (4a, b) hin auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) dahingehend veränderbar ausgebildet ist, dass die Form (Fa, b) des zweiten Lichtkegels (14a, b) und/oder die Intensitätsverteilung (Ia, b) im zweiten Lichtkegel (14a, b) bezüglich eines Querschnitts (Qa, b) des zweiten Lichtkegels (14a, b) veränderbar ist.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) eine den ersten Lichtkegel (10) strahlformend reflektierende Reflexionseinheit ist.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) eine den ersten Lichtkegel (10) strahlformend reflektierende Reflexionsfläche (18) enthält, die hinsichtlich Ihres Reflexionsverhaltens veränderlich, insbesondere formveränderlich ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) mindestens zwei, insbesondere eine Vielzahl von Ablenkelementen (22n) enthält, wobei jedes der Ablenkelemente (22n) dazu ausgebildet ist, einen echten Teil (24n) des ersten Lichtkegels (10) abzulenken.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines, insbesondere alle der Ablenkelemente (22n) beweglich bezüglich des ersten Lichtkegels (10) und/oder zueinander ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines, insbesondere alle der Ablenkelemente (22n) in sich unbeweglich ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) veränderbar derart ausgebildet ist, dass für eine gegebene Zielfläche (4a, b) mindestens eine Form (Fa, b) erzielbar ist, gemäß der die Zielfläche (4a, b) gerade vollständig ausleuchtbar ist und/oder mindestens eine Intensitätsverteilung (Ia, b) erzielbar ist, gemäß der die Zielfläche (4a, b) vom zweiten Lichtkegel (14a, b) mit einer homogenen Helligkeitsverteilung in einer oder zwei Dimensionen (x, y) ausleuchtbar ist.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) veränderbar derart ausgebildet ist, dass für jede von mindestens zwei verschiedenen gegebenen Zielflächen (4a, b) jeweils mindestens eine Form (Fa, b) erzielbar ist, gemäß der die jeweilige Zielfläche (4a, b) gerade vollständig ausleuchtbar ist und/oder mindestens eine Intensitätsverteilung (Ia, b) erzielbar ist, gemäß der die jeweilige Zielfläche (Fa, b) vom zweiten Lichtkegel (14a, b) mit einer homogenen Helligkeitsverteilung in einer oder zwei Dimensionen (x, y) ausleuchtbar ist.
Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (8) eine Punktlichtquelle, insbesondere eine Einzel-LED oder eine LED-Anordnung ist.
Beleuchtungssystem (2), mit einer Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (2) die zu beleuchtende Zielfläche (4a, b) enthält.
Beleuchtungssystem (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielfläche (4a, b) eine zu beleuchtende Oberfläche eines Innenraums, insbesondere einer Kabine, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, ist.
Verfahren zur Beleuchtung einer Zielfläche (4a, b), bei dem eine Lichtquelle (8) im Betrieb einen ersten Lichtkegel (10) zu einer Ablenkeinheit (12) hin aussendet, wobei die Ablenkeinheit (12) den ersten Lichtkegel (10) strahlformend in einen zweiten Lichtkegel (14a, b) wandelt und den zweiten Lichtkegel (14a, b) zur Zielfläche (4a, b) hin aussendet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (12) dahingehend verändert wird, dass die Form (Fa, b) des zweiten Lichtkegels (14a, b) und/oder die Intensitätsverteilung (Ia, b) im zweiten Lichtkegel (14a, b) bezüglich eines Querschnitts (Qa, b) des zweiten Lichtkegels (14a, b) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewünschte Helligkeitsverteilung auf der zu beleuchtenden Zielfläche (4a, b) vorgegeben wird, und die Ablenkeinheit (12) gegebenenfalls derart verändert wird, dass diejenige Intensitätsverteilung (Ia, b) im zweiten Lichtkegel (14a, b) erreicht wird, gemäß der die Zielfläche (4a, b) mit der gewünschten Helligkeitsverteilung beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder mit Hilfe des Beleuchtungssystems (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 11 durchgeführt wird.
Verwendung dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder das Beleuchtungssystem (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 11 zur Beleuchtung einer zu beleuchtenden Oberfläche eines Innenraums, insbesondere einer Kabine, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, als Zielfläche (4a, b) verwendet wird.