DE102017116607A1

DE102017116607A1 - Lichtleiter in Leuchtmodul für modulares Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE102017116607A1
Application number: DE102017116607.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Nübling; Volker Raab; Florian Heptner; Daniel Rhiel
Original assignee: Volatiles Lighting GmbH
Current assignee: Volatiles Lighting GmbH
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Es wird ein Leuchtmodul (20) für eine aus Leuchtmodulen (20) aufgebaute modulare Beleuchtungsvorrichtung (25) beschrieben, wobei das Leuchtmodul (20) eine Anzahl an zumindest teilweise transparenten hinterleuchteten Mosaiksteinen (2) mit einer Vorderfläche (3) und einer beleuchteten Rückfläche (4) umfasst. An der Rückfläche (4) jedes der Mosaiksteine (2) ist jeweils ein Lichtleitelement (1, 40) angeordnet. Jedes der an der Rückfläche (4) eines der Mosaiksteine (2) angeordnete Lichtleitelement (1, 40) umfasst eine das Lichtleitelement (1) in Richtung auf die Rückfläche (4) des Mosaiksteins (2) begrenzende Lichtaustrittsfläche (5), eine entgegengesetzt zur Lichtaustrittsfläche (5) angeordnete Bodenfläche (6), und die Lichtaustrittsfläche (5) mit der Bodenfläche (6) verbindende Seitenflächen (7, 8, 9, 11, 12). Mindestens eine der Seitenflächen (8) des Lichtleitelements (1) bildet eine Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln von Licht in das Lichtleitelement (1). In der Bodenfläche (6) des Lichtleitelements (1) und/oder im Bereich einer Kante zwischen wenigstens einer der nicht die Lichteintrittsfläche bildenden Seitenflächen des Lichtleitelements (1) und der Bodenfläche (6) des Lichtleitelements ist wenigstens eine das in das Lichtleitelement (1) eingekoppelte Licht in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche (5) reflektierende Fläche vorhanden.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmodul für eine aus Leuchtmodulen aufgebaute modulare Beleuchtungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft zudem eine modulare Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere zur dekorativen flächigen Beleuchtung, beispielsweise in Innenräumen.
Hintergrund der Erfindung
Im öffentlichen und privaten Außen- und Innenräumen werden hinterleuchtete Flächen, beispielsweise beleuchtete Fliesenmosaike, in vielfältigen Varianten eingesetzt. Dabei steht vielfach ein dekorativer Zweck im Vordergrund. Kreativ gestaltete Wand- oder Deckenbeleuchtungen geben Räumen aller Art ein ästhetisches Erscheinungsbild und verbessern den Komfort des jeweiligen Raumes.
Im Zusammenhang mit flächigen, insbesondere großflächigen, beleuchteten Elementen wie beispielsweise Fliesenmodulen, besteht ein Interesse an einer gleichmäßigen, homogenen Ausleuchtung der gesamten hinterleuchteten Fläche. Weiterhin ist es von Interesse, die Hinterleuchtung hinsichtlich der Farbe und hinsichtlich der Beleuchtungsintensität variieren zu können, z.B. um eine dynamische, beruhigende oder aufheiternde Stimmung zu erzeugen.
In dem Dokument DE 10 2011 007 093 A1 wird ein Fliesenmodul offenbart, welches eine Lichtleiterplatte mit eingebetteten Streuzentren und mindestens einer LED zur Beleuchtung der Lichtleiterplatte umfasst. Dabei erfolgt die Beleuchtung über eine Kante der Lichtleiterplatte. Unterhalb der Lichtleiterplatte ist eine reflektierende Schicht angeordnet. Oberhalb der Lichtleiterplatte ist eine Prismenplatte angeordnet.
Grundsätzlich ist es erwünscht, eine möglichst hohe Homogenität und gleichzeitig eine möglichst hohe Effizienz der Beleuchtung zu erzielen. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Leuchtmodul für eine modulare Beleuchtungsvorrichtung, sowie eine vorteilhafte modulare Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Leuchtmodul gemäß Patentanspruch 1 und eine modulare Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Leuchtmodul ist für eine aus Leuchtmodulen aufgebaute modulare Beleuchtungsvorrichtung ausgelegt. Es umfasst eine Anzahl an zumindest teilweise transparenten hinterleuchteten Mosaiksteinen mit einer Vorderfläche und einer beleuchteten Rückfläche. An der Rückfläche jedes der Mosaiksteine ist jeweils ein Lichtleitelement bzw. Lichtleiter angeordnet. Jedes der an der Rückfläche eines der Mosaiksteine angeordnete Lichtleitelement umfasst eine das Lichtleitelement in Richtung auf die Rückfläche des Mosaiksteins begrenzende Lichtaustrittsfläche, eine entgegengesetzt zur Lichtaustrittsfläche angeordnete Bodenfläche und die Lichtaustrittsfläche mit der Bodenfläche verbindende Seitenflächen. Mindestens einer der Seitenflächen des Lichtleitelements bildet eine Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln bzw. Einstrahlen von Licht in das Lichtleitelement. In der Bodenfläche des Lichtleitelements und/oder im Bereich einer Kante zwischen wenigstens einer der nicht die Lichteintrittsfläche bildenden Seitenflächen des Lichtleitelements und der Bodenfläche des Lichtleitelements ist wenigstens eine das in das Lichtleitelement eingekoppelte Licht in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche reflektierende Fläche vorhanden.
Das erfindungsgemäße Leuchtmodul ist bevorzugt für eine flache aus Leuchtmodulen aufgebaute modulare Beleuchtungsvorrichtung ausgelegt. Dabei bedeutet flach, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, wobei die Länge und die Breite jeweils mindestens fünfmal so groß wie die Höhe sind.
Das erfindungsgemäße Leuchtmodul hat den Vorteil, dass einerseits durch den Aufbau aus einzelnen jeweils separat hinterleuchteten Mosaiksteinen eine homogene Ausleuchtung der Mosaikfläche des gesamten Leuchtmoduls erzielt wird. Gleichzeitig wird durch die Gestaltung der einzelnen Lichtleitelemente auch eine homogene Ausleuchtung der einzelnen Mosaiksteine erzielt. Insgesamt wird dadurch eine gleichmäßige und homogene Flächenausleuchtung der gesamten beleuchteten Fläche erreicht.
Weiterhin ermöglicht die separate Beleuchtung der einzelnen Mosaiksteine die Erzielung einer Vielfalt an optischen Effekten und insbesondere eine Variabilität der Farb- und Intensitätsgestaltung verteilt über die Fläche des Leuchtmoduls. Insgesamt lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Leuchtmodul eine ästhetische Dekorationsbeleuchtung mit einer großen Variabilität realisieren.
In einer vorteilhaften Variante umfasst mindestens ein Lichtleitelement, vorzugsweise alle Lichtleitelemente, mindestens eine in die Bodenfläche eingelassene Vertiefung zur Lichtstreuung. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Homogenität des über die Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts verbessert wird. Vorzugsweise ist mindestens eine Vertiefung als Keil zur Vergrößerung der Kegelbreite eines von einer Lichtquelle über die Lichteintrittsfläche in das Lichtleitelement eingekoppelten Lichtkegels ausgestaltet. Die keilförmige Vertiefung ist bevorzugt dreieckig ausgestaltet. Vorteilhafterweise weist die Keilspitze in Richtung der Lichteintrittsfläche. Bevorzugt ist die Keilspitze so angeordnet, dass sie auf der optischen Achse einer an der Lichteintrittsfläche angeordneten Lichtquelle angeordnet ist. Durch die keilförmige Vertiefung wird die Streuung des eingekoppelten Lichtes in das gesamte Volumen des Lichtleitelements verbessert.
In einer weiteren Variante ist mindestens eine Vertiefung als parallel zur Lichteintrittsfläche verlaufene Rille ausgestaltet. Dadurch wird eine effektive Streuung des Lichts zur Austrittsfläche hin gefördert. Vorzugsweise umfasst die Rille eine erste, gekrümmte Seitenfläche und eine zweite, ebene Seitenfläche. Dabei ist vorzugsweise die erste Seitenfläche näher an der Lichteintrittsfläche angeordnet, als die zweite Seitenfläche. Diese Ausgestaltung verbessert die Streuung hin zur Austrittsfläche.
In einer bevorzugten Variante umfasst die Bodenfläche einen Bereich, der an die Seitenfläche, die der Lichteintrittsfläche gegenüber liegt, angrenzt. Der Bereich ist zur Lichtaustrittsfläche hin gekrümmt. Alternativ dazu oder zusätzlich verläuft die der Lichteintrittsfläche gegenüber liegende Seitenfläche schräg zur Bodenfläche. Dabei kann die Flächennormale der schräg verlaufenen Seitenfläche mit der Flächennormale der Lichteintrittsfläche einen Winkel zwischen 100 Grad und 130 Grad, vorzugsweise zwischen 105 Grad und 115 Grad, z.B. 110 Grad, einschließen. Analog kann die Flächennormale der schräg verlaufenen Seitenfläche mit der Flächennormale der Austrittsfläche einen Winkel zwischen 140 Grad und 170 Grad einschließen. Bevorzugt liegt der Winkel zwischen 155 Grad und 165 Grad, z.B. bei 160 Grad. Die beschriebene gekrümmte Ausgestaltung der Bodenfläche zur Lichtaustrittsfläche hin bzw. die der Lichteintrittsfläche gegenüber liegende schräg ausgestaltete Seitenfläche bewirken eine Verbesserung der Streuung des Lichts hin zur Lichtaustrittsfläche in dem der Lichteintrittsfläche abgewandten Bereich des Lichtleitelements. Damit wird gleichzeitig die Homogenität des über die Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts verbessert.
Darüber hinaus kann das Lichtleitelement in einem Längsschnitt die Form eines Achtecks aufweisen. Die in dieser Variante schräg gestalteten Ecken bzw. die dadurch ermöglichten Streuwinkel innerhalb des Lichtleitelements verbessern die Streuung innerhalb des Lichtleitelements und damit die Homogenität der Ausleuchtung.
Weiterhin kann das Leuchtmodul eine zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche schräg angeordnete, an die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche angrenzende Verbindungsfläche umfassen. Auch diese Ausgestaltung verbessert die Streuung des über die Lichteintrittsfläche eingekoppelten Lichts. Dabei kann z.B. die Flächennormale der Lichteintrittsfläche mit der Flächennormalen der Verbindungsfläche einen Winkel zwischen 20 Grad und 40 Grad, vorzugsweise 30 Grad, einschließen. Analog kann die Flächennormale der Austrittsfläche mit der Flächennormale der Verbindungsfläche einen Winkel zwischen 50 Grad und 70 Grad, z.B. 60 Grad, einschließen.
Die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche und/oder die Bodenfläche können prinzipiell aufgeraut sein. Auch diese Maßnahme verbessert die Homogenität der Beleuchtung. Besonders günstig ist es, wenn die Rauigkeit bzw. Rauheit der Lichtaustrittsfläche und/oder der Bodenfläche von der Lichteintrittsfläche zu der der Lichteintrittsfläche gegenüber liegenden Seitenfläche zunimmt, insbesondere kontinuierlich zunimmt.
In einer vorteilhaften Variante umfasst die Bodenfläche eine Anzahl an zufällig verteilte Streuzentren. Die Bodenfläche kann prismatisch geformte Streuzentren oder eine Anzahl an Erhebungen bzw. Vorsprüngen umfassen. Diese können zufällig verteilt angeordnet sein. Sie können punktartig oder linienartig angeordnet sein. In einer beispielhaften Variante können Stäbe auf die Bodenfläche aufgebracht sein oder die Bodenfläche kann stabförmige Erhebungen bzw. Vorsprünge umfassen. In dieser Variante können die aufgebrachten Stäbe oder die stabförmigen Erhebungen bzw. Vorsprünge einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt und/oder einen rechteckigen oder quadratischen Längsschnitt aufweisen. Die beschriebenen Streuzentren dienen einer weiteren Verbesserung der Homogenität der Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche.
Grundsätzlich kann eine Anzahl an Lichtquellen, z.B. LEDs an der Lichteintrittsfläche jedes Lichtleitelements zum Einkoppeln von Licht in das Lichtleitelement angeordnet sein. Bei den Lichtquellen kann es sich z.B. um rote LEDs, blaue LEDs, grüne LEDs oder RGB-LEDs handeln. Die Lichtquellen können beliebig miteinander kombiniert werden. In einer vorteilhaften Variante sind drei LEDs an der Lichteintrittsfläche angeordnet, vorzugsweise eine rote LED, eine blaue LED und eine grüne LED. Eine weiße LED kann ebenfalls verwendet werden. In einer beispielhaften Variante ist eine RGB-LED in der Mitte bzw. zentral an der Lichteintrittsfläche angeordnet.
LEDs haben grundsätzlich den Vorteil, dass sie eine hohe Effizienz aufweisen.
Mindestens eine Lichtquelle kann bevorzugt in einem senkrecht von der Bodenfläche gemessenen Abstand angeordnet sein, der größer ist als der senkrecht von der Austrittsfläche gemessene Abstand. Es hat sich herausgestellt, dass sich eine solche Anordnung positiv auf die Homogenität der Ausleuchtung der Austrittsfläche und die Effizienz auswirkt.
Die Austrittsfläche kann mindestens eine Diagonale umfassen. Mindestens eine Lichtquelle kann an einer Lichteintrittsfläche angeordnet sein, deren Flächennormale parallel zu der Diagonalen bzw. entlang oder in Richtung der Diagonalen verläuft. Diese Ausgestaltung bewirkt eine weitere Verbesserung der Homogenität der Ausleuchtung. Insbesondere ist es vorteilhaft, mindestens zwei Lichteintrittsflächen vorzusehen, die jeweils eine Flächennormale parallel zu verschiedenen Diagonalen aufweisen.
In einer bevorzugten Variante sind eine Vielzahl von Lichtleitelementen, vorzugsweise alle Lichtleitelemente, durch eine opake Struktur voneinander getrennt. Die opake Struktur kann insbesondere opake Elemente umfassen. Sie kann als Maske ausgestaltet sein, die opakes Material umfasst. Durch die opake Struktur wird ein Einstrahlen bzw. Überstrahlen von einem Lichtleitelement in ein benachbartes Lichtleitelement verhindert oder zumindest verringert. Gleichzeitig kann durch diese Maßnahme die verwendete Lichtquelle für den Betrachter besser verborgen werden. Grundsätzlich ist es erwünscht, dass die Lichtquelle von der Lichtaustrittsfläche aus gesehen für den Betrachter unsichtbar ist.
Prinzipiell kann das Leuchtmodul zwischen 36 und 100 Lichtleitelementen und/oder zwischen 36 und 100 Mosaiksteine umfassen. In einer bevorzugten Variante umfasst das Leuchtmodul 64 Lichtleitelemente und 64 Mosaiksteine.
In einer weiteren Variante umfasst jedes Lichtleitelement eine Längsrichtung. Die Längsrichtung kann so definiert sein, dass sie in Richtung oder parallel zu einer Flächennormale der Lichteintrittsfläche verläuft oder eine Längsachse senkrecht zur Lichteintrittsfläche darstellt. Bevorzugt sind benachbarte Lichtleitelemente so angeordnet, dass die Längsrichtung der benachbarten Lichtleitelemente in unterschiedliche Richtungen zeigen. Mit anderen Worten können die einzelnen Lichtleitelemente zufällig orientiert zueinander innerhalb des Leuchtmoduls angeordnet sein. In einer Variante können in einer Zeile nebeneinander angeordnete Lichtleitelemente jeweils eine sich abwechselnde Orientierung, zum Beispiel eine jeweils entgegengesetzte Orientierung aufweisen. Durch die unterschiedliche Orientierung wird ein zufälliges, ungeordnetes aber gleichzeitig homogenes Erscheinungsbild des beleuchteten Leuchtmoduls erreicht.
Das mindestens eine Lichtleitelement kann Polycarbonat umfassen, beispielsweise kann es aus Polycarbonat bestehen. Mindestens ein Mosaikstein kann Glas umfassen, bevorzugt aus Glas bestehen. In einer bevorzugten Variante bestehen alle Mosaiksteine aus Glas. Dies hat den Vorteil, dass es sich bei Glas um ein optisch ansprechendes und stabiles Material handelt, welches insbesondere auch in Feuchträumen bzw. im Sanitärbereich eingesetzt werden kann.
Die erfindungsgemäße modulare Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Anzahl an zuvor beschriebenen Leuchtmodulen. Die modulare Beleuchtungsvorrichtung hat grundsätzlich dieselben Eigenschaften und Vorteile wie das zuvor beschriebene Leuchtmodul. Bevorzugt ist die Anzahl an Leuchtmodulen in einer Ebene angeordnet.
Insgesamt hat die beschriebene Erfindung den Vorteil, dass durch die beschriebene Ausgestaltung ein bestmöglicher Wirkungsgrad der Hinterleuchtung der Mosaiksteine, bzw. Beleuchtung diese von hinten, erreicht wird. Dabei können einzelne Punkte höherer Leuchtdichte innerhalb des Feldes toleriert werden. Der sogenannte „Hot-Spot“, also die Einkopplungsstelle des Lichts in das Lichtleitelement, weist aber für den Betrachter eine minimal erreichbare Leuchtdichte aus jedem möglichen Betrachtungswinkel auf. Durch die vorgesehenen Streuzentren bzw. die beschriebene geometrische Ausgestaltung des Lichtleitelements bzw. der Leichtleitelemente wird zusätzlich Licht aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt und durch die dadurch erreichten höheren Leuchtdichten die Aufmerksamkeit des Betrachters von dem Einkoppel-Hot-Spot abgelenkt. Darüber hinaus dienen die seitlichen und hinteren Höhengradienten in Form der vorgesehen Rillen zur stufenlosen nach oben bzw. zur Lichtaustrittsfläche hin gerichteten Reflektion des restlichen in diesem Winkel auftreffenden Lichts. Durch die opake Struktur wird ein Überstrahlen in benachbarte Felder verhindert.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in einer beliebigen Kombination miteinander vorteilhaft. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich Beispiele dar, welche den Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränken.

1 zeigt schematisch ein Lichtleitelement in einer perspektivischen Ansicht.
2 zeigt schematisch das in der 1 gezeigte Lichtleitelement in einer weiteren perspektivischen Ansicht.
3 zeigt schematisch das in den 1 und 2 gezeigte Lichtleitelement in einer Ansicht von oben.
4 zeigt schematisch das in den 1 bis 3 gezeigte Lichtleitelement von der Seite.
5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul in einer perspektivischen Ansicht.
6 zeigt einen Ausschnitt des in der 5 gezeigten Leuchtmoduls in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht.
7 zeigt schematisch einen Ausschnitt des in den 5 und 6 gezeigten Leuchtmoduls in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht.
8 zeigt schematisch eine Variante eines Lichtleitelements in einer in Längsrichtung geschnittenen Ansicht.
9 zeigt schematisch ein Lichtleitelement in einer parallel zur Lichtaustrittsfläche geschnittenen Ansicht.
10 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße modulare Beleuchtungsvorrichtung.

Das in den 1 bis 4 gezeigte Lichtleitelement 1 umfasst eine Lichtaustrittsfläche 5 und eine entgegengesetzt zur Lichtaustrittsfläche 5 angeordnete Bodenfläche 6. Ein Mosaikstein 2, der eine Vorderfläche 3 und eine Rückfläche 4 umfasst, ist an seiner Rückfläche 4 an der Lichtaustrittsfläche 5 des Lichtleitelements 1 angeordnet. Das Lichtleitelement 1 und der Mosaikstein 2 können fest miteinander verbunden sein, beispielsweise miteinander verklebt sein.
Das Lichtleitelement 1 umfasst weiterhin Seitenflächen 7, 8 und 9, die die Lichtaustrittsfläche 5 mit der Bodenfläche 6 verbinden. In der in der 1 gezeigten Variante bildet die Seitenfläche 8 eine Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln bzw. Einstrahlen von Licht in das Lichtleitelement 1. In das Lichtleitelement 1 eingekoppeltes Licht wird über die Lichtaustrittsfläche 5 auf die Rückfläche 4 des Mosaiksteins 2 gestreut. Dadurch wird eine Hinterleuchtung bzw. rückseitige Beleuchtung des Mosaiksteins 2 erzielt. Der Mosaikstein 2 ist zumindest teilweise transparent ausgestaltet. Er kann beispielsweise aus Glas bestehen oder zumindest Glas umfassen.
In der Bodenfläche 6 und/oder in dem Bereich einer Kante zwischen wenigstens einer der Seitenflächen 7 oder 9 und der Bodenfläche 6 ist eine Licht in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 5 reflektierende Fläche vorhanden. Die reflektierende Fläche kann durch die Oberfläche des Lichtleitelements gebildet sein, die in Folge von Totalreflektion reflektierend wirkt.
Zur Verbesserung der Lichtstreuung sind in der in der 1 gezeigten Variante zwischen der Seitenfläche 7 und den Seitenflächen 9 jeweils schräg angeordnete Seitenflächen 11 angeordnet. Weiterhin ist zwischen der Lichteintrittsfläche 8 und den Seitenflächen 9 jeweils eine schräg angeordnete Seitenfläche 12 vorhanden. Zudem kann optional die Bodenfläche schräg und/oder gekrümmt zu den Seitenflächen 9 hin verlaufende Bereiche 18 umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können auch die Seitenflächen 9 schräg oder gekrümmt zur Lichtaustrittsfläche hin verlaufen. Die Seitenflächen 11 und 12 und die Bereiche 18 bzw. die gegebenenfalls schräg angeordneten Seitenflächen 9 bewirken eine verbesserte Streuung des eingekoppelten Lichts in das Lichtleitelement 1 und hin zur Lichtaustrittsfläche 5.
Weiterhin umfasst das Lichtleitelement 1 in die Bodenfläche 6 eingelassene Vertiefungen 13 und 15. Diese dienen einer Verbesserung der Lichtstreuung hin zur Lichtaustrittsfläche 5.
Die Vertiefung 13 ist als Keil ausgestaltet und ausgelegt zur Vergrößerung der Kegelbreite eines von einer Lichtquelle über die Lichteintrittsfläche 8 in das Lichtleitelement 1 eingekoppelten Lichtkegels. Dazu ist der in der 1 gezeigte Keil dreieckig ausgestaltet. Die Keilspitze 14 zeigt in Richtung der Lichteintrittsfläche 8.
Die weiteren Vertiefungen 15 sind als parallel zur Lichteintrittsfläche 8 verlaufene Rillen ausgestaltet. Die Rillen 15 umfassen jeweils eine erste, gekrümmte Seitenfläche 16 und eine zweite, ebene Seitenfläche 17. Die erste Seitenfläche 16 ist näher an der Lichteintrittsfläche 8 angeordnet als die zweite Seitenfläche 17. Weiterhin ist in der gezeigten Ausführungsvariante die näher an der Lichteintrittsfläche 8 angeordnete Rille 15 flacher ausgestaltet als die tiefer ausgestaltete von der Lichteintrittsfläche 8 weiter entfernt angeordnete zweite Rille 15.
Darüber hinaus umfasst die Bodenfläche 6 einen Bereich 10, der im Bereich der Seitenfläche 7, die der Lichteintrittsfläche 8 gegenüberliegt, angeordnet ist. Der Bereich 10 verläuft zur Lichtaustrittsfläche 5 hin gekrümmt. Der Bereich 10, die keilförmige Vertiefung 13 und die beschriebenen Rillen 15 tragen jeweils zu einer Erhöhung der Effizienz und Homogenität des in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 5 gestreuten Lichts. Die schräg in Bezug auf die Lichteintrittsfläche 8 angeordneten Seitenflächen 12 und 11 tragen ebenfalls hierzu bei.
In der Figur ist beispielhaft eine an der Lichteintrittsfläche 8 angeordnete Lichtquelle 24 gezeigt. Die mindestens eine Lichtquelle 24, beispielsweise eine LED, ist in einem senkrecht von der Bodenfläche 6 gemessenen Abstand 42 an der Lichteintrittsfläche 8 angeordnet sein, der größer ist als der Abstand 43 gemessen senkrecht von der Austrittsfläche 5.
Die 5, 6 und 7 zeigen ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul 20. Das Leuchtmodul 20 umfasst eine Anzahl, im vorliegenden Fall 64 vollständig oder teilweise transparente hinterleuchtete oder teilweise transparente hinterleuchtete Mosaiksteine 2, an deren Rückfläche 4 jeweils ein Lichtleitelement 1 angeordnet ist. Jedes Lichtleitelement 1 weist eine Längsrichtung auf. Im vorliegenden Beispiel ist die Längsrichtung als eine parallel zu einer Flächennormale der Lichteintrittsfläche 8 in das Lichtleitelement 1 hinein verlaufende Richtung festgelegt. Die Längsrichtung dient lediglich zur Festlegung der Orientierung der Lichtleitelemente, so dass auch eine beliebige andere Definition bzw. Festlegung dieser Richtung möglich ist. In der 5 ist beispielhaft für das Lichtleitelement 21 die Längsrichtung 31 festgelegt, für das Lichtleitelement 23, die Längsrichtung 33 und für das Lichtleitelement 22 die Längsrichtung 32 festgelegt.
Bevorzugt weisen die Längsrichtungen von mindestens zwei benachbarten Lichtleitelementen in unterschiedliche Richtungen. In der in der 5 gezeigten Variante sind die entlang einer Zeile in y-Richtung positionierten Lichtleitelemente so angeordnet, dass sich jeweils zwei ausgewählte Längsrichtungen miteinander abwechseln. Die unterschiedliche Orientierung der Lichtleitelemente verteilt über die Fläche des Leuchtmoduls 20 bewirkt eine insgesamt unstrukturierte homogene Hinterleuchtung der gesamten Mosaikfläche.
Weiterhin umfasst das Leuchtmodul 20 eine opake Struktur 30. Die opake Struktur 30 ist in der gezeigten Variante in Form einer Maske ausgestaltet.
Alternativ dazu sind einzelne opake Elemente möglich. Die opake Struktur trennt jeweils benachbarte Lichtleitelemente 1 voneinander und verhindert auf diese Weise ein Überstrahlen von einem Lichtleitelement 1 in ein benachbartes Lichtleitelement 1.
Grundsätzlich kann das Leuchtmodul 20 eine beliebige Anzahl an Mosaiksteinen 2 und Lichtleitelementen 1 umfassen. Weiterhin kann mindestens ein Lichtleitelement 1, vorzugsweise alle Lichtleitelemente, Polycarbonat umfassen oder daraus bestehen. Die Mosaiksteine 2 können Glas umfassen oder bevorzugt aus Glas bestehen.
Die opake Struktur 30 umfasst eine Anzahl an Vorsprüngen 35, die als Befestigungselemente dienen. Diese sind optional, es sind auch andere Befestigungsvarianten möglich.
An den Lichteintrittsflächen 8 der Lichtleitelemente 1 sind jeweils eine Anzahl an Lichtquellen angeordnet. Diese sind in den Figuren nicht gezeigt. Vorzugsweise sind an jeder Lichteintrittsfläche 8 ein bis drei LEDs angeordnet. Mittels der Lichtquellen, vorzugsweise der LEDs wird Licht in das Lichtleitelement 1 bzw. die Lichtleitelemente eingekoppelt. In einer bevorzugten Variante ist eine der LEDs so angeordnet, dass von ihr eingestrahltes Licht zentral auf die Keilspitze 14 der keilförmigen Vertiefung 13 trifft. Auf diese Weise wird die Kegelbreite des von der Lichtquelle, vorzugsweise der LED, über die Lichteintrittsfläche 8 in das Lichtleitelement 1 eingekoppelten Lichtkegels vergrößert.
Eine weitere Variante eines Lichtleitelements 40 ist in einem Längsschnitt in der 8 gezeigt. Die Bodenfläche 6 ist vereinfacht ohne Strukturierung gezeigt. Sie kann selbstverständlich mit den oben beschriebenen, insbesondere den in den 1 bis 7 gezeigten Streuelementen ausgestattet sein. Abweichend von den zuvor beschriebenen Lichtleitelementen ist in der in 8 gezeigten Variante anstelle des gekrümmten Bereichs 10 der Bodenfläche 6 eine schräg zur Bodenfläche 6 angeordnete Seitenfläche 7 gezeigt. Diese stellt eine einfachere Ausgestaltung als die zuvor gezeigte und beschriebene Ausführung dar. Die schräge Seitenfläche 7 hat dieselbe Funktion und dieselben Vorteil wie der gekrümmte Bereich 10 der Bodenfläche 6.
Bevorzugt schließt die Flächennormale der schräg verlaufenen Seitenfläche 7 mit der Flächennormale der Lichteintrittsfläche 8 einen Winkel α zwischen 100 Grad und 130 Grad, zum Beispiel 110 Grad, und analog mit der Lichtaustrittsfläche einen Winkel β zwischen 140 Grad und 170 Grad, zum Beispiel 160 Grad, ein. Entsprechend kann die Seitenfläche 7 mit der Lichtaustrittfläche 5 einen Winkel γ zwischen 10 Grad und 40 Grad, vorzugsweise zwischen 15 Grad und 25 Grad, z.B. 20 Grad, einschließen.
Weiterhin umfasst das in der 8 gezeigte Lichtleitelement 40 zwischen der Lichteintrittsfläche 8 und der Lichtaustrittsfläche 5 eine schräg angeordnete, an die Lichteintrittsfläche 8 und die Lichtaustrittsfläche 5 jeweils angrenzende Verbindungsfläche 19. Die Verbindungsfläche 19 ist in Bezug auf die Lichteintrittsfläche 8 und die Lichtaustrittsfläche 5 jeweils schräg angeordnet. Beispielsweise kann die Flächennormale 38 der Lichteintrittsfläche 8 mit der Flächennormale 39 der Verbindungsfläche 18 einen Winkel δ zwischen 20 Grad und 40 Grad, z.B. 30 Grad, einschließen. Analog kann die Flächennormale 36 der Lichtaustrittsfläche 5 mit der Flächennormale 39 der Verbindungsfläche 18 einen Winkel ε zwischen 50 Grad und 70 Grad, z.B. 60 Grad, einschließen.
Die 9 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der Ebene IX-IX in 8. In dieser Schnittansicht weist das Lichtleitelement 40 einen achteckigen Querschnitt auf. Die zuvor in Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen Lichtleitelemente 1 weisen in einer geeigneten Schnittansicht ebenfalls eine achteckige Form auf. In der in der 9 gezeigten Ansicht weist das Lichtleitelement 40 zwei Diagonalen 41 auf. Mindestens eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED, kann z.B. an einer der Seitenflächen 12 angeordnet sein. In diesem Fall stellt die Seitenfläche 12 bzw. beide Seitenflächen 12 eine Lichteintrittsfläche zusätzlich oder alternativ zu der Lichteintrittsfläche 8 dar. In einer bevorzugten Variante ist jeweils mindestens eine LED an einer oder beiden Seitenflächen 12 angeordnet. In der gezeigten Variante verläuft die Flächennormale 26 mindestens einer Seitenfläche 12 parallel zu einer Diagonalen 41. Die Lichtquellen, insbesondere die LEDs, können dabei so angeordnet sein, das sie in Richtung der Diagonalen 41 Licht in das Lichtleitelement 40 einkoppeln.
Die Lichtquellen können in der in der 9 gezeigten Variante bei einer Einkopplung über eine oder beide der Seitenflächen 12 in einer Höhe bzw. einem Abstand 42 von der Bodenfläche 6 bzw. einem Abstand 43 von der Lichtaustrittsfläche 5, wie im Zusammenhang mit der 4 beschrieben, angeordnet sein.
Grundsätzlich können die Lichteintrittsfläche 8 und/oder die Lichtaustrittfläche 5 und/oder die Bodenfläche 6 aufgeraut sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Grad der Rauheit bzw. die Rauigkeit der jeweiligen Fläche von der Lichteintrittsfläche 8 zu der dieser gegenüber liegenden Seitenfläche 7 zunimmt, insbesondere kontinuierlich zunimmt. Dies erhöht weiterhin die Homogenität der Ausleuchtung.
Insgesamt wird durch alle beschriebenen Ausgestaltungsvarianten, insbesondere durch die gewählte Form und die Anordnung der beschriebenen Streuzentren, die Effizienz und die Homogenität der Hinterleuchtung der Mosaiksteine verbessert.
Die 10 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße modulare Beleuchtungsvorrichtung 25. Die Beleuchtungsvorrichtung 25 umfasst eine Anzahl von zuvor beschriebenen Leuchtmodulen 20. Die Leuchtmodule 20, 40 sind vorzugsweise in einer Ebene nebeneinander angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Lichtleitelement
2: Mosaikstein
3: Vorderfläche
4: Rückfläche
5: Lichtaustrittsfläche
6: Bodenfläche
7: Seitenfläche
8: Lichteintrittsfläche
9: Seitenfläche
10: Gekrümmter Bereich der Bodenfläche
11: Schräg verlaufende Seitenfläche
12: Schräg verlaufende Seitenfläche
13: Keilförmige Vertiefung
14: Keilspitze
15: Rille
16: Gekrümmte Seitenfläche
17: Ebene Seitenfläche
18: Bereich der Bodenfläche
19: Verbindungsfläche
20: Leuchtmodul
21: Lichtleitelement
22: Lichtleitelement
23: Lichtleitelement
24: Lichtquelle
25: Beleuchtungsvorrichtung
26: Flächennormale
30: opake Struktur
31: Längsrichtung
32: Längsrichtung
33: Längsrichtung
35: Befestigungselement
36: Flächennormale
37: Flächennormale
38: Flächennormale
39: Flächennormale
40: Lichtleitelement
41: Diagonale
42: Abstand
43: Abstand
α: Winkel
β: Winkel
γ: Winkel
δ: Winkel
ε: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011007093 A1 [0004]

Claims

Leuchtmodul (20) für eine aus Leuchtmodulen (20) aufgebaute modulare Beleuchtungsvorrichtung (25), wobei das Leuchtmodul (20) eine Anzahl an zumindest teilweise transparenten hinterleuchteten Mosaiksteinen (2) mit einer Vorderfläche (3) und einer beleuchteten Rückfläche (4) umfasst, wobei an der Rückfläche (4) jedes der Mosaiksteine (2) jeweils ein Lichtleitelement (1, 40) angeordnet ist und wobei jedes der an der Rückfläche (4) eines der Mosaiksteine (2) angeordnete Lichtleitelement (1, 40) umfasst: - eine das Lichtleitelement (1) in Richtung auf die Rückfläche (4) des Mosaiksteins (2) begrenzende Lichtaustrittsfläche (5); - eine entgegengesetzt zur Lichtaustrittsfläche (5) angeordnete Bodenfläche (6); und - die Lichtaustrittsfläche (5) mit der Bodenfläche (6) verbindende Seitenflächen (7, 8, 9, 11, 12); wobei mindestens eine der Seitenflächen (8) des Lichtleitelements (1) eine Lichteintrittsfläche zum Einkoppeln von Licht in das Lichtleitelement (1) bildet und in der Bodenfläche (6) des Lichtleitelements (1) und/oder im Bereich einer Kante zwischen wenigstens einer der nicht die Lichteintrittsfläche bildenden Seitenflächen des Lichtleitelements (1) und der Bodenfläche (6) des Lichtleitelements wenigstens eine das in das Lichtleitelement eingekoppelte Licht in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche reflektierende Fläche vorhanden ist.
Leuchtmodul (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleitelement (1) mindestens eine, in die Bodenfläche (6) eingelassene Vertiefung (13,15) zur Lichtstreuung umfasst.
Leuchtmodul (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung (13) als Keil zur Vergrößerung der Kegelbreite eines von einer Lichtquelle über die Lichteintrittsfläche (8) in das Lichtleitelement (1) eingekoppelten Lichtkegels ausgestaltet ist.
Leuchtmodul (20) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vertiefung (15) als parallel zur Lichteintrittsfläche (8) verlaufende Rille ausgestaltet ist.
Leuchtmodul (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (15) eine erste, gekrümmte Seitenfläche (16) und eine zweite, ebene Seitenfläche (17) umfasst, wobei die erste Seitenfläche (16) näher an der Lichteintrittsfläche (8) angeordnet ist als die zweite Seitenfläche (17).
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (6) einen Bereich (10) umfasst, der an die Seitenfläche (7), die der Lichteintrittsfläche (8) gegenüber liegt, angrenzt, wobei der Bereich (10) zur Lichtaustrittsfläche (5) hin gekrümmt ist und/oder die der Lichteintrittsfläche (8) gegenüber liegende Seitenfläche (7) schräg zur Bodenfläche (6) verläuft.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitelement (1) in einem Längsschnitt die Form eines Achtecks aufweist.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zwischen der Lichteintrittsfläche (8) und der Lichtaustrittsfläche (5) schräg angeordnete, die Lichteintrittsfläche (8) mit der Lichtaustrittsfläche (5) verbindende Verbindungsfläche (19) umfasst.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (8) und/oder die Lichtaustrittsfläche (5) und/oder die Bodenfläche (6) aufgeraut sind, wobei die Rauigkeit der Lichtaustrittsfläche (5) und/oder der Bodenfläche (6) von der Lichteintrittsfläche (8) zu der der Lichteintrittsfläche (8) gegenüber liegenden Seitenfläche (7) zunimmt.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Lichtquellen (24) an der Lichteintrittsfläche (8) jedes Lichtleitelements (1) zum Einkoppeln von Licht in das Lichtleitelement (1) angeordnet ist.
Leuchtmodul (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtquelle (24) in einem Abstand (42) senkrecht von der Bodenfläche (6) angeordnet ist, der größer ist als der Abstand (43) senkrecht von der Lichtaustrittsfläche (5).
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (5) mindestens eine Diagonale (41) umfasst und mindestens eine Lichtquelle (24) an einer Lichteintrittsfläche (12) angeordnet ist, deren Flächennormale (26) parallel zu der Diagonalen (14) verläuft.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Lichtleitelementen (1) durch eine opake Struktur (30) voneinander getrennt sind.
Leuchtmodul (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmodul (20) zwischen 36 und 100 Lichtleitelemente (1) und/oder zwischen 36 und 100 Mosaiksteine (2) umfasst.
Modulare Beleuchtungsvorrichtung (25), welche eine Anzahl an Leuchtmodulen (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.