DE102017124920B4

DE102017124920B4 - Leuchte mit einstellbarer Leuchtenoptik

Info

Publication number: DE102017124920B4
Application number: DE102017124920.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Ganzer; Britta Vogel
Original assignee: Trilux GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: DE102017124920A1

Abstract

Leuchte (1), insbesondere Innenleuchte, mit veränderbarer Lichtverteilung, umfassend- mindestens eine Lichtquelle (2) mit einer Hauptstrahlrichtung,- mindestens ein lichtbrechendes optisches Element (411) zum Erzeugen einer vorgegebenen Lichtverteilungsfunktion,- mindestens einen Reflektor (5) zum Reflektieren von mindestens einem Teil des Lichtes der Lichtquelle (2) auf das lichtbrechende optische Element (411),- und einen Verstellmechanismus (6), der dazu ausgebildet ist, einen Abstand der Lichtquelle (2) und des Reflektors (5) zu dem lichtbrechenden optischen Element (411) entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (0) zu verändern zwecks Variation der Lichtverteilungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass- der Verstellmechanismus (6) dazu ausgebildet ist, zwecks Erhöhung des optischen Wirkungsgrades der Leuchte (1) eine relative Lage des Reflektors (5) bezüglich der Lichtquelle (2) so zu verändern, dass der Reflektor (5), bei einer Vergrößerung des Abstandes der Lichtquelle (2) und des Reflektors (5) zu dem lichtbrechenden Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (0), in eine optisch wirksame Stellung bringbar ist, bei welcher von der Lichtquelle ausgehende Lichtanteile, die nicht unmittelbar in das lichtbrechende optische Element (411) einfallen, durch den Reflektor (5) auf das lichtbrechende optische Element (411) reflektiert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere Innenleuchte, zur Bereitstellung einer veränderbaren Lichtverteilung, umfassend mindestens eine Lichtquelle mit einer Hauptstrahlrichtung, mindestens ein lichtbrechendes optisches Element zum Erzeugen einer vorgegebenen Lichtverteilungsfunktion, mindestens einen Reflektor zum Reflektieren von mindestens einem Teil des Lichtes der Lichtquelle auf das lichtbrechende optische Element. Die Leuchte umfasst ferner einen Verstellmechanismus, der dazu ausgebildet ist, einen Abstand der Lichtquelle und des Reflektors zu dem lichtbrechenden optischen Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle zu verändern, sodass die Lichtverteilungsfunktion variabel ist.
Leuchten mit veränderbarer Lichtverteilung sind bekannt. Die US 2013/0170216 A1 betrifft eine Lampe mit einer einstellbaren LED-Linse, die an einem Halter montiert ist. Der Abstand zwischen der einstellbaren LED-Linse und dem Halter ist variierbar, sodass der Abstand zwischen LED-Linse und LED veränderbar ist zur Einstellung einer gewünschten Lichtabgabe. Die US 2013/0027922 A1 betrifft eine Taschenlampe mit einer Lichtquelle, einem Spiegel und einer Konvexlinse, die in axialer Richtung bewegbar zum Spiegel angeordnet ist. Die
DE 10 2006 042 750 A1 betrifft eine Leuchteneinheit für einen Fahrzeugscheinwerfer, umfassend eine Lichtemittervorrichtung, einen Reflektor sowie einen Spiegelteil, der zwischen dem Reflektor und einer Projektionslinse angeordnet ist, wobei der Spiegelteil zwischen einer Lichtreflexionsposition und einer Reflexionsneutralisierungsposition bewegbar angeordnet ist. Die US 9,103,533 B1 offenbart eine Studioleuchte, umfassend eine Lichtquelle mit einem Reflektor, ein lichtbrechendes optisches Element und einen Verstellmechanismus, der dazu ausgebildet ist, den Abstand der Lichtquelle und des Reflektors zu dem lichtbrechenden optischen Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle zu verändern, um die Größe des ausgeleuchteten Bereiches, bzw. die „Fokussierung“ des Lichtstrahls, nach Bedarf zu variieren. Als lichtbrechendes optisches Element wird in US 9,103,533 B1 eine Fresnel-Linse offenbart. Ein Nachteil der bekannten Leuchten mit verstellbaren Lichtquellen liegt darin, dass bei einem Vergrößern des Abstandes der Lichtquelle zu dem lichtbrechenden optischen Element zwecks „Defokussierung“ des Lichts, d.h. zum Vergrößern des ausgeleuchteten Bereiches, ein Teil des Lichtes aus der Lichtquelle an dem lichtbrechenden optischen Element vorbeistrahlt und dementsprechend nicht für die Bereitstellung einer variablen Lichtverteilung genutzt werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist, einfach handhabbar ist und bei der es möglich ist, eine variable Lichtverteilung einzustellen und dabei einen hohen Wirkungsgrad der Leuchte zu erreichen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bereits mit einer Leuchte mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Leuchte, insbesondere eine Innenleuchte, zur Bereitstellung einer veränderbaren Lichtverteilung, umfasst zumindest eine Lichtquelle, zumindest ein lichtbrechendes optisches Element zum Erzeugen einer vorgegebenen Lichtverteilungsfunktion, zumindest einen Reflektor zum Reflektieren von wenigstens einem Teil des Lichtes der Lichtquelle auf das lichtbrechende optische Element, und einen Verstellmechanismus, der dazu ausgebildet ist, einen Abstand der Lichtquelle und des Reflektors zu dem lichtbrechenden optischen Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle zu verändern zwecks Variation der Lichtverteilungsfunktion.
Der Verstellmechanismus der erfindungsgemäßen Leuchte ist dazu ausgebildet, zwecks Erhöhung des optischen Wirkungsgrades der Leuchte eine relative Lage des Reflektors bezüglich der Lichtquelle so zu verändern, dass der Reflektor bei einer Vergrößerung des Abstandes der Lichtquelle und des Reflektors zu dem lichtbrechenden optischen Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle in eine optisch wirksame Stellung gebracht wird, bei welcher von der Lichtquelle ausgehende Lichtanteile, die nicht unmittelbar in das lichtbrechende optische Element einfallen, durch den Reflektor auf das lichtbrechende optische Element reflektiert werden. Auf diese Weise ist bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Leuchte sichergestellt, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht möglichst vollständig zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung verwendet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen und erfindungsgemäße Merkmale sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Leuchte kann verschieblich in Bezug auf das lichtbrechende optische Element angeordnet sein. Der Verstellmechanismus, der diese Verschiebung bereitstellt, kann ein Betätigungselement und ein Element zur Bewegungsumformung, insbesondere ein Getriebe umfassen. Das Betätigungselement und/oder das Element zur Bewegungsumformung kann bzw. können auch als Abschnitt des Verstellmechanismus ausgebildet sein. Ein solches Getriebe kann ausgebildet sein, eine Betätigung des Betätigungselements in eine translatorische Bewegung der Lichtquelle und des Reflektors entlang der optischen Achse umzusetzen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Getriebe eine Betätigung des Betätigungselements in eine translatorische Bewegung des Reflektors senkrecht zur optischen Achse umsetzt, derart, dass die Lage der Lichtquelle relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element verändert werden kann, wobei gleichzeitig die Lage des Reflektors relativ zur Lichtquelle verstellt werden kann, um sie in eine optisch wirksame Stellung zu bringen. Eine solche optisch wirksame Stellung des Reflektors wird hier als Position des Reflektors verstanden, in welcher der Reflektor Lichtanteile, welche ausgehend von der Lichtquelle nicht unmittelbar in das lichtbrechende optische Element eingestrahlt werden, so reflektiert, dass diese Lichtanteile zumindest teilweise von dem Reflektor aus auf das lichtbrechende optische Element auftreffen und somit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung beitragen.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann der Verstellmechanismus zum gleichzeitigen Bewegen von Lichtquelle und Reflektor zum lichtbrechenden optischen Element ausgebildet sein, wobei eine mechanische Kopplung zwischen Lichtquelle und Reflektor in Form einer Zwangsführung vorgesehen sein kann zum relativen Bewegen von Lichtquelle und Reflektor zueinander bei der Bewegung von Lichtquelle und Reflektor zum lichtbrechenden optischen Element. Dabei können Bewegungen von Lichtquelle und Reflektor zum lichtbrechenden optischen Element und von Reflektor zur Lichtquelle rein translatorisch erfolgen. Die jeweiligen Bewegungsrichtungen können dabei senkrecht zueinander verlaufen. In einer besonderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Bewegungsrichtungen zueinander antiparallel verlaufen.
Es ist in weiteren Ausführungsformen auch möglich, dass die jeweilige Bewegung eine Drehbewegung der Teile zueinander umfasst oder auch eine Kombination von Drehbewegung und translatorischer Bewegung. Vorzugsweise können die Bewegungen der Teile zueinander gekoppelt sein, sodass sich bei einer Betätigung des Verstellmechanismus die relativen Lagen von Lichtquelle, Reflektor und lichtbrechendem optischen Element automatisch insbesondere so einstellen, dass die gewünschte Wirkung hervorgerufen wird, d.h. dass in einstellbaren Betriebspositionen von Lichtquelle, Reflektor und lichtbrechendem optischen Element im Wesentlichen das gesamte von der Lichtquelle ausgehende Licht auf das lichtbrechende optische Element auftrifft, sodass es zur Erzeugung einer gewünschten, einstellbaren Lichtverteilung beiträgt.
Das Betätigungselement des Verstellmechanismus kann zur manuellen Betätigung ausgebildet sein, jedoch in einer anderen Ausführungsform mittels eines Antriebes wie eines Motors, der bei Bedarf durch einen Nutzer zur Betätigung des Verstellmechanismus ansteuerbar ist, insbesondere via Fernsteuerung.
Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Leuchte kann verschieblich im Verhältnis zu dem lichtbrechenden optischen Element angeordnet sein. Der Verstellmechanismus, der diese Verschiebung realisiert, kann ein Betätigungselement und ein Umformelement, insbesondere ein Getriebe umfassen, das dazu ausgebildet ist, eine Betätigung des Betätigungselements in eine translatorische Bewegung der Lichtquelle und des Reflektors entlang einer Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle und zusätzlich in eine translatorische Bewegung des Reflektors senkrecht zu der der Hauptstrahlrichtung umzusetzen, sodass die Position der Lichtquelle relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element verändert werden kann, und dabei der Reflektor relativ zu der Lichtquelle verstellt, insbesondere in eine optisch wirksame Stellung gebracht werden kann. Unter einer optisch wirksamen Stellung wird eine Position des Reflektors verstanden, in der der Reflektor die Lichtanteile, die, ausgehend von der Lichtquelle, nicht unmittelbar in das Lichtbrechende optische Element einstrahlen, reflektiert, sodass diese Lichtanteile von dem Reflektor aus auf das lichtbrechende optische Element auftreffen.
Verschiedene Lichtverteilungscharakteristika können sich beispielweise durch verschiedene Abstrahlwinkel der Leuchte unterscheiden und symmetrisch oder asymmetrisch sein zur optischen Achse des optischen Elementes oder zur Hauptstrahlrichtung des Leuchtmittels sein. Die Leuchte kann z.B. von engstrahlend bzw. fokussiert bis breitstrahlend bzw. defokussiert eingestellt werden, wobei im ersten Fall eine kleinere Fläche mit höherer Leuchtdichte beleuchtet werden kann, und im zweiten Fall eine großflächige Beleuchtung unter verringerten Lichtstärke stattfinden kann.
Das Licht kann aus der erfindungsgemäßen Leuchte im Wesentlichen durch das lichtbrechende optische Element austreten. Das lichtbrechende optische Element hat dabei die Funktion einer Lichtlenkvorrichtung, es lenkt das aus der Lichtquelle emittierte Licht und bestimmt wesentlich die Lichtverteilungsfunktion. Ein Großteil des Lichtes, das in das lichtbrechende optische Element einstrahlt, wird durch das lichtbrechende optische Element umgelenkt, bedingt durch die unterschiedlichen Brechungsindices der Luft und des Materials des lichtbrechenden optischen Elements.
Für einige Lichtstrahlen kann eine innenseitige Totalreflexion an den das lichtbrechende optische Element begrenzenden Flächen eintreten. Diese Lichtstrahlen können durch Totalreflexion umgelenkt werden.
Die Lichtverteilung kann wesentlich durch die Formgebung und das Material des lichtbrechenden optischen Elements, als auch durch die Position des lichtbrechenden optischen Elements zur Lichtquelle beeinflusst werden.
Bestandteile der Leuchte sind vorzugsweise von Luft umgeben, es ist jedoch in einer besonderen Ausführungsform auch möglich, zur Beeinflussung der Lichtverteilung in einem fluiddichten Raum zwischen Lichtquelle und Abdeckung bzw. optischen Element ein optisches Fluid wie eine optische Flüssigkeit und eine Ausgleichskammer vorzusehen.
Die erfindungsgemäße Leuchte bietet eine Reihe von Vorteilen. Die Einstellung verschiedener Lichtverteilungscharakteristika ist mit der Leuchte möglich. Der Nutzer kann zwischen verschiedenen Einstellungen wählen. Die Verstellung zwischen verschiedenen Betriebsmodi ist einfach durchführbar und robust. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Leuchte energieeffizient, da die Lichtverluste weitgehend reduziert werden.
Die Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle, beispielsweise einer LED, gibt allgemein die Richtung an, in der die Lichtquelle den größten Lichtstrom pro Raumwinkel aufweist. Diese Hauptstrahlrichtung kann in Ausführungsformen der Erfindung mittels einer Umlenkeinrichtung wie einem Spiegel umgelenkt werden.
Der Verstellmechanismus der Leuchte kann so ausgebildet sein, dass das Verändern des Abstandes der Lichtquelle von dem lichtbrechenden optischen Element und das Verstellen des Reflektors relativ zu der Lichtquelle aneinander mechanisch gekoppelt sind. Zweckmäßigerweise kann ein Verstellen der Position der Lichtquelle relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element zu einem zwangsläufigen Verstellen des Reflektors relativ zu der Lichtquelle führen, wobei der Abstand des Reflektors zu der Lichtquelle verändert wird. Damit kann sichergestellt werden, dass der Reflektor stets in eine optisch wirksame Position gebracht wird, die eine effektive Ausnutzung des Lichtes der Lichtquelle erlaubt und Lichtverluste weitgehend vermeiden lässt.
Das lichtbrechende optische Element kann an einem Leuchtengehäuse der Leuchte positionsfest befestigt sein, wobei die Lichtquelle auf einem Träger wie einer Leiterplatte angebracht sein kann, der in dem Leuchtengehäuse entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle verschiebbar angeordnet sein kann. Der Reflektor kann dabei auf einem entlang des Trägers verfahrbaren Schlitten befestigt sein. Der Verstellmechanismus kann so ausgebildet sein, dass das Verschieben des Trägers entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle ein Verschieben des Schlittens entlang des Trägers in eine Richtung senkrecht zu der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle bewirkt. Der Träger kann insbesondere als eine Leiterplatte ausgebildet sein. Eine Vergrößerung des Abstandes des Trägers von dem lichtbrechenden optischen Element entlang dessen optischen Achse führt bei dieser Ausführungsform zu einer proportionalen Verkleinerung des Abstandes des Reflektors von der Lichtquelle in eine Richtung senkrecht zu der optischen Achse. Bei dieser Ausführungsform verstellt der Verstellmechanismus den Reflektor sowohl zusammen mit der Lichtquelle entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle als auch relativ zu der Lichtquelle in Richtung senkrecht zu der optischen Achse des lichtbrechenden Elements, sodass der Abstand des Reflektors von der Lichtquelle in Richtung senkrecht zu der optischen Achse verändert wird. Der Verstellmechanismus kann dazu ausgebildet sein, eine translatorische Bewegung des Trägers entlang der optischen Achse und eine translatorische Bewegung des Schlittens, auf dem der Reflektor angeordnet ist, entlang des Trägers zu bewirken. Diese verschiebbare Anordnung des Reflektors auf dem Träger erlaubt in einfache Weise eine Verschiebung des Reflektors relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element und, gleichzeitig, eine Verschiebung relativ zu der Lichtquelle.
Vorzugsweise kann die Leuchte zwischen mindestens zwei Betriebsmodi verstellt werden, wobei in einem ersten Betriebsmodus das lichtbrechende optische Element so zur Lichtquelle platziert ist, dass es innerhalb des Abstrahlwinkels der Lichtquelle angeordnet ist und diesen Bereich vollständig ausfüllt, sodass im Wesentlichen das gesamte Licht der Lichtquelle auf das lichtbrechende optische Element auftrifft. Dabei kann in einem zweiten Betriebsmodus die Position der Lichtquelle relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element so verändert sein, dass ein Teil des Lichtes an dem lichtbrechenden optischen Element vorbei auf den Reflektor auftrifft und von dem Reflektor auf das lichtbrechende optische Element reflektiert wird. Das Überführen der Leuchte aus dem ersten in das zweite Betriebsmodus kann durch ein graduelles oder ein schrittweises Erhöhen des Abstandes des Trägers der Lichtquelle von dem lichtbrechenden optischen Element erreicht werden. Vorzugsweise kann das lichtbrechende optische Element so ausgebildet sein, dass es eine Lichteintrittsfläche aufweist, die geformt ist, um den gesamten Raumwinkelbereich, in welchen Licht durch die Lichtquelle abgestrahlt wird, abzudecken, sodass im Wesentlichen das gesamte Licht der Lichtquelle auf die Lichteintrittsfläche des lichtbrechenden optischen Elements trifft, wenn der Abstand des Trägers von dem lichtbrechenden optischen Element am kleinsten ist.
In einer Ausführungsform kann die Leuchte eine Abdeckung umfassen, die den Träger von mindestens drei Seiten wannenartig umschließt, wobei das lichtbrechende optische Element als integraler Teil der Abdeckung, insbesondere einteilig mit der Abdeckung ausgebildet sein kann und wobei die Abdeckung am Leuchtengehäuse zu diesem stationär befestigt sein kann. Das lichtbrechende optische Element kann bei dieser Ausführungsform insofern als optisch wirksamer Teil der Abdeckung ausgebildet sein. Vorzugsweise kann der Träger für die Lichtquelle wie eine Leiterplatte bei der Verstellung entlang der optischen Achse des lichtbrechenden Elements durch eine Innenwand der Abdeckung seitlich geführt sein. Diese Ausführungsform erlaubt eine besonders einfache Herstellung der Leuchte. Insbesondere können das lichtbrechende optische Element und die Abdeckung in einem Herstellungsschritt, z.B. einem Spritzgießschritt hergestellt sein.
Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle mindestens ein LED-Element. Die Lichtquelle kann jedoch auch mehrere LED-Elemente und/oder weitere Leuchtmittel umfassen, z.B. in einer geometrischen Reihenanordnung.
In einer Ausführungsform kann das lichtbrechende optische Element rotationssymmetrisch um seine optische Achse ausgebildet sein. Es sind auch andere Ausführungsformen möglich, z.B. bei welchen das lichtbrechende optische Element langgestreckt ausgebildet ist, d.h. eine längliche Erstreckung in Richtung quer zu seiner optischen Achse und quer zu der Verstelleinrichtung des Schlittens des Reflektors aufweist. Eine solche Gestaltung ist insbesondere bei einer Ausführungsform zweckmäßig, bei welcher die Lichtquelle eine Mehrzahl von geometrisch in Reihe angeordneten Leuchtmitteln wie LEDs umfasst.
Die Leuchte kann als Wandleuchte, als Deckenleuchte oder als Leuchte anderer Art ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei

1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte in einer schematischen Prinzipdarstellung, in einem ersten Betriebsmodus, und
2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte gemäß 1 in einer schematischen Prinzipdarstellung, in einem zweiten Betriebsmodus

In beiden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
Die in 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte 1 ist eine Wandleuchte.
Die Leuchte 1 umfasst in der beschriebenen Ausführungsform als Lichtquelle ein einzelnes LED-Element 2, das auf einem Träger 3, hier einer Leiterplatte, die als Träger für die Lichtquelle dient, angeordnet und verschaltet ist. Es sind ebenfalls Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Leuchte 1 möglich, die mehrere LED-Elemente 2 umfassen, die beispielweise in einer Reihe, die senkrecht zu der auf den 1 und 2 dargestellten Bildfläche orientiert ist, angeordnet sein können. Das optische Element und der Reflektor sind natürlich an die Geometrie der Lichtquelle angepasst und in diesem Fall langgestreckt ausgebildet.
Die Leuchte 1 umfasst ein Leuchtengehäuse 4 mit einer Abdeckung 41, die die Leiterplatte 3 mit dem auf der Leiterplatte 3 angebrachten LED-Element 2 abdeckt. Die Abdeckung 41 weist einen mittleren Bereich auf, der als lichtbrechendes optisches Element 411 mit einer optischen Achse 0 dazu ausgebildet ist, das Licht der Lichtquelle 2 zu lenken und die Lichtverteilungscharakteristik festzulegen bzw. mitzubestimmen. Die Lichtquelle 2 weist eine Hauptstrahlrichtung H auf, die in der beschriebenen Ausführungsform mit der optischen Achse 0 des hier symmetrisch um die Achse 0 gestalteten lichtbrechenden optischen Elementes 411 zusammenfällt. Die Leuchte 1 ist mit einem Reflektor 5 ausgestattet, der auf einem Schlitten 62 angeordnet ist. Die Reflexionsfläche des Reflektors 5 ist so ausgebildet und orientiert, dass das auf den Reflektor 5 einfallende Licht der Lichtquelle 2 auf das lichtbrechende Element 411 reflektiert wird. Der Schlitten 62 ist entlang der Oberfläche der Leiterplatte 3 in Richtung senkrecht zu der optischen Achse 0 verfahrbar.
Das lichtbrechende optische Element 411 weist in der beschriebenen Ausführungsform eine zu seiner optischen Achse 0 variierende Dicke auf und legt zusammen mit der Lichtquelle, dem Reflektor und der gegenseitigen Anordnung die von der Leuchte erzeugbare Lichtverteilung fest.
Das lichtbrechende optische Element 411 umfasst in radialer Richtung, ausgehend von der optischen Achse 0 in der in den Figuren angegebenen Schnittdarstellung mindestens drei Abschnitte auf, die so ausgebildet sind, dass ein Großteil des Lichtes der Lichtquelle 2, der auf einen ersten mittig angeordneten radialen Abschnitt 411 a einfällt, durch Brechung in Richtung der optischen Achse 0 umgelenkt wird. Dabei durchläuft ein Großteil des Lichtes, das auf einen zweiten, radial außen zum ersten Abschnitt 411 liegenden radialen Abschnitt 411 b einfällt, durch das lichtbrechende Element 411 hindurch, bis es auf eine Innenfläche eines dritten, zum zweiten radial außenliegenden Abschnitts 411 c auftrifft, wo das Licht durch Totalreflexion in Richtung zur optischen Achse 0 des optischen Elementes hin umgelenkt wird. Ferner wird Licht der Lichtquelle 2, das von dem Reflektor 5 umgelenkt wird, auf die Außenseite des dritten radialen Abschnitts 411 c reflektiert und im optischen Element 411 zur optischen Achse 0 hin gebrochen. In der beschriebenen Ausführungsform der 1, 2 ist zumindest der erste Abschnitt 411 a in Richtung zur Lichtquelle 2 konvex gewölbt ausgebildet, während die radialen Abschnitte 411 b, 411 c als ebene Flächen gestaltet sind.
Der erste Bereich 411 a des lichtbrechenden optischen Elements 411 kann vorzugsweise symmetrisch zur optischen Achse 0 hinein gewölbt ausgebildet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das gesamte lichtbrechende optische Element 411 symmetrisch zur optischen Achse 0 ausgebildet.
Das lichtbrechende Element 411 weist eine kompakte Bauweise auf und stellt bei der dargestellten Ausführungsform einen optisch wirksamen Körper dar, der als integraler Teil der Abdeckung 41 der Leuchte 1 an dem Leuchtengehäuse 4 befestigt ist. Die Abdeckung 41 ist als zum Gehäuse der Leuchte ortsfestes oder stationäres Bauteil ausgebildet, wobei der Träger 3 der Lichtquelle 2 verschiebbar in dem Leuchtengehäuse angeordnet ist.
Ferner ist die Leuchte 1 mit einem Verstellmechanismus 6 ausgestattet, der in den 1, 2 nur skizziert ist und in der beschriebenen Ausführungsform einen Betätigungsabschnitt 60 und einen Umformabschnitt zur Bewegungsumformung aufweist, der mit einer Führung 63 zusammenwirkt. Der Verstellmechanismus 6 steht über den Umformabschnitt in einer mechanischer Wirkverbindung mit der Leiterplatte 3. Der Verstellmechanismus 6 ist so ausgebildet, dass die Betätigung des Verstellmechanismus 6 zu einem Verschieben der Leiterplatte 3 entlang der optischen Achse 0 und damit zum Verändern des Abstandes der Lichtquelle 2 und des Reflektors 5 zum lichtbrechenden Element 411 führt. Die Leiterplatte 3 ist bei der beschriebenen Verstellung durch eine Innenwand 412 der Abdeckung 41 seitlich geführt.
Ferner steht der Verstellmechanismus 6 in einer Wirkverbindung mit dem Schlitten 62, der entlang der Leiterplatte 3 quer zu der optischen Achse 0 verfahrbar ist. Der Verstellmechanismus 6 ist in der beschriebenen Ausführungsform so ausgebildet, dass ein Verschieben der Leiterplatte 3 relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element 411 ein Verschieben des Schlittens 62 entlang der Leiterplatte 3 bewirkt. Dabei führt eine Vergrößerung des Abstandes der Leiterplatte 3 zu dem lichtbrechenden optischen Element 411 zu einer Verkürzung des Abstandes des Reflektors 5 zu der Lichtquelle 2 in Richtung senkrecht zu der optischen Achse 0. Dadurch wird der Reflektor 5 in eine optisch wirksame Position gebracht, bei der das Licht, das ausgehend aus der Lichtquelle 2 nicht direkt auf das lichtbrechende optische Element einstrahlt, auf den Reflektor 5 fällt und durch den Reflektor 5 auf das lichtbrechende optische Element reflektiert wird. Hierdurch wird der optische Wirkungsgrad der Leuchte 1 erhöht im Vergleich zu einer Bauweise, bei welcher der Reflektor 5 in Richtung senkrecht zu der optischen Achse 0 nicht verfahrbar und gekoppelt an die Bewegung von Lichtquelle und Reflektor zum optischen Element wäre, da durch das Reflektieren der Lichtanteile, die nicht direkt in das lichtbrechende optische Element 411 einfallen, auf das lichtbrechende optische Element 411 auch diese Lichtanteile für die Beleuchtungsaufgabe nutzbar sind.
In 1 ist ein erster Betriebsmodus, d.h. eine erste Betriebsstellung gezeigt, bei dem bzw. der sich die Leiterplatte 3 in einer Position befindet, bei welcher der Abstand der Leiterplatte 3 von dem lichtbrechenden optischen Element 411 am kleinsten von allen möglichen durch die Konstruktion der Leuchte 1 zugelassenen Abständen ist. Bei diesem ersten Betriebsmodus ist die Lichtquelle 2 in einem Aufnahmeraum 42 angeordnet, der durch die Leiterplatte 3 und das lichtbrechende optische Element 411 begrenzt ist. In dieser zugehörigen Betriebsposition trifft im Wesentlichen das gesamte, von der Lichtquelle 2 emittierte Licht direkt auf die der Lichtquelle zugewandten Grenzfläche des lichtbrechenden optische Elements 411 auf und wird durch das lichtbrechende optische Element 411 unmittelbar durch den Brechvorgang an dieser Grenzfläche gelenkt. Dadurch, dass das optische Element in der ersten Betriebsposition die Lichtquelle im Wesentlichen vollständig umschließt, trifft in der beschriebenen Ausführungsform kein Licht der Lichtquelle auf den Reflektor 5.
In 2 ist ein zweiter Betriebsmodus bzw. eine zweite Betriebsposition gezeigt, bei dem bzw. bei der die Leiterplatte 3 mit der Lichtquelle 2 entlang der optischen Achse 0 so verstellt ist, dass der Abstand der Lichtquelle 2 von dem lichtbrechenden optischen Element 411 im Vergleich zum ersten Betriebsmodus vergrößert ist, um im Vergleich zu dem ersten Betriebsmodus eine breitere Lichtverteilung zu erreichen. Nun fallen nicht alle Lichtstrahlen der Lichtquelle 2 direkt auf das lichtbrechende optische Element 411, stattdessen strahlen Lichtanteile an dem lichtbrechenden optischen Element 411 vorbei. Dank der beschriebenen Ausgestaltung des Verstellmechanismus 6 ist durch das Verstellen der Leiterplatte 3 aufgrund einer Bewegungskopplung auch der Reflektor 5 auf dem Schlitten 62 entlang der Leiterplatte in Richtung zur Lichtquelle 2 verstellt. Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 2, die in diesem zweiten Betriebsmodus an dem lichtbrechenden optischen Element 411 vorbeistrahlen, fallen auf den Reflektor 5, und werden von dem Reflektor 5 auf das lichtbrechende optische Element 411 reflektiert. Auf diese Weise werden auch diese zunächst auf den Reflektor fallenden Lichtanteile für die Einstellung einer vorgegebenen Lichtverteilung bzw. zur Lösung einer vorgegebenen Beleuchtungsaufgabe genutzt.
2 zeigt einen Betriebszustand der Leuchte 1, bei dem die Leiterplatte 3 sich in einer am weitesten von dem lichtbrechenden optischen Element 411 entfernten Position befindet, die durch die Konstruktion der Leuchte 1 der beschriebenen Ausführungsform zugelassen wird. In der dargestellten Ausführungsform sind auch Positionen der Leiterplatte 3 zwischen der Position im ersten Betriebsmodus, die in der 1 dargestellt ist, und der Position im zweiten Betriebsmodus, die in der 2 dargestellt ist, möglich. Aufgrund der beschriebenen Bewegungskopplung sind mit diesen Zwischenpositionen der Leiterplatte automatisch auch Zwischenpositionen des Reflektors verbunden, die dieser beim Übergang vom ersten Betriebszustand bzw. Betriebsmodus zum ersten Betriebszustand bzw. Betriebsmodus einnimmt.
Der Verstellmechanismus 6 umfasst in der dargestellten Ausführungsform einen Betätigungsabschnitt 60, welcher als Abschnitt eines Keilschenkels 611 ausgebildet ist, der mit einem zweiten Keilschenkel 612 einen Keilwinkel α bildet und einen Abschnitt des Umformabschnitts des Verstellmechanismus 6 darstellt. Der schräg zur Platine verlaufende Keilschenkel 611 ist zwischen einem Endabschnitt der Abdeckung 41 und einer Führung 63 reibschlüssig zwangsgeführt. In der beschriebenen Ausführungsform liegt die Außenfläche des Keilschenkels 611 an einer zugeordneten Führungsfläche der Führung 63 an, sodass der Betätigungsabschnitt 60 parallel zur Führungsfläche der Führung 63 und damit parallel zur Längsachse des Keilschenkels verschoben werden kann. Der hier etwa senkrecht zum Träger 3 bzw. der Leiterplatte orientierte Keilschenkel 612 ist mit dem Träger bewegungsgekoppelt, derartig, dass der Träger bzw. die Leiterplatte senkrecht zur Hauptstrahlrichtung H bzw. der optischen Achse 0 verschoben wird, wenn das Betätigungselement 60 wie beschrieben bewegt wird. Dabei ist der Träger 3 bzw. die Leiterplatte stirnseitig an einer Innenwandfläche 412 der Abdeckung 41 geführt. Durch eine im Detail in den Figuren nicht dargestellte Bewegungskopplung von Keilschenkel 612 und Reflektor 5 wird bei der Bewegung des Betätigungsabschnittes 60 gleichzeitig mit der Bewegung des Trägers 3 bzw. der Leiterplatte zum optischen Element 412 der Reflektor 5 bzw. der den Reflektor tragende Schlitten 62 senkrecht zur optischen Achse 0 des optischen Elementes 411 bewegt. Aufgrund der Bewegung des Betätigungsabschnittes 60 innerhalb der angegebenen Zwangsführung wird der Keilschenkel 612 in Richtung zur optischen Achse 0 und gleichzeitig senkrecht zu dieser Achse verstellt. Dabei ist in der beschriebenen Ausführungsform das Verhältnis der Änderung des Abstandes des Trägers 3 bzw. der Leiterplatte von dem lichtbrechenden optischen Element 411 entlang der Achse 0 und des Abstandes des Reflektors 5 von der Lichtquelle 2 senkrecht zu dieser Achse 0 durch das Maß des Winkels α bestimmt.
Die Leuchte 1 kann in nicht dargestellter Weise Arretiermittel umfassen, um die Betätigung des Betätigungsabschnittes bzw. -elementes zu beschränken, insbesondere zwischen vorgegebenen Endpositionen und damit sowohl die Translation des Trägers 3 als auch die Translation des Schlittens 62 entlang des Trägers 3 zu begrenzen. Die Arretiermittel können einstellbar ausgestaltet sein, sodass die Abstände der Lichtquelle 2 von dem lichtbrechenden optischen Element 411 durch den Benutzer ausgewählt und voreingestellt werden können, sodass bestimmte diskrete Positionen der Lichtquelle 2, die gewünschten Lichtverteilungscharakteristika entsprechen, auf diese Weise speicherbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Leuchte
2: Lichtquelle
3: Träger
4: Leuchtengehäuse
41: Abdeckung
411: Lichtbrechendes optisches Element
412: Innenwand der Abdeckung
42: Aufnahmeraum der Leuchte
5: Reflektor
6: Verstellmechanismus
60: Betätigungsabschnitt/Betätigungselement
61: Umformabschnitt/Umformelement
611: Keilschenkel
612: Keilschenkel
613: Anlagefläche
62: Schlitten
63: Führung
631: Führungsfläche
α: Keilwinkel
H: Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle
0: Optische Achse des lichtbrechenden optischen Elements

Claims

Leuchte (1), insbesondere Innenleuchte, mit veränderbarer Lichtverteilung, umfassend - mindestens eine Lichtquelle (2) mit einer Hauptstrahlrichtung, - mindestens ein lichtbrechendes optisches Element (411) zum Erzeugen einer vorgegebenen Lichtverteilungsfunktion, - mindestens einen Reflektor (5) zum Reflektieren von mindestens einem Teil des Lichtes der Lichtquelle (2) auf das lichtbrechende optische Element (411), - und einen Verstellmechanismus (6), der dazu ausgebildet ist, einen Abstand der Lichtquelle (2) und des Reflektors (5) zu dem lichtbrechenden optischen Element (411) entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (0) zu verändern zwecks Variation der Lichtverteilungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass - der Verstellmechanismus (6) dazu ausgebildet ist, zwecks Erhöhung des optischen Wirkungsgrades der Leuchte (1) eine relative Lage des Reflektors (5) bezüglich der Lichtquelle (2) so zu verändern, dass der Reflektor (5), bei einer Vergrößerung des Abstandes der Lichtquelle (2) und des Reflektors (5) zu dem lichtbrechenden Element entlang der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (0), in eine optisch wirksame Stellung bringbar ist, bei welcher von der Lichtquelle ausgehende Lichtanteile, die nicht unmittelbar in das lichtbrechende optische Element (411) einfallen, durch den Reflektor (5) auf das lichtbrechende optische Element (411) reflektiert werden.
Leuchte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (6) so ausgebildet ist, dass das Verändern des Abstandes der Lichtquelle (2) zum lichtbrechenden optischen Element (411) und das Verstellen des Reflektors (5) relativ zu der Lichtquelle (2) gekoppelt sind.
Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus zum gleichzeitigen Bewegen von Lichtquelle und Reflektor zum lichtbrechenden optischen Element (411) ausgebildet ist, wobei eine mechanische Kopplung zwischen Lichtquelle und Reflektor in der Form einer Zwangsführung vorgesehen ist, zum relativen Bewegen von Lichtquelle und Reflektor zueinander bei der Bewegung von Lichtquelle und Reflektor zum lichtbrechenden optischen Element (411).
Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtbrechende optische Element (411) an einem Leuchtengehäuse (4) der Leuchte (1) positionsfest befestigt ist, und die Lichtquelle (2) auf einem Träger (3), insbesondere einer Leiterplatte, angebracht ist, der in dem Leuchtengehäuse (4) entlang der optischen Achse (0) des lichtbrechenden optischen Elements (411) verschiebbar angeordnet ist.
Leuchte (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (5) auf einem entlang des Trägers (3) verfahrbaren Schlitten (62) befestigt ist und wobei der Verstellmechanismus (6) so ausgebildet ist, dass das Verschieben des Trägers (3) ein Verschieben des Schlittens (62) entlang des Trägers (3) in eine Richtung senkrecht zu der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle (0) des lichtbrechenden optischen Elements (411) bewirkt.
Leuchte (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (6) so ausgebildet ist, dass eine Vergrößerung des Abstandes des Trägers (3) von dem lichtbrechenden optischen Element (411) zu einer Verkleinerung des Abstandes des Reflektors (5) zur Lichtquelle (2) führt.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte (1) zwischen mindestens zwei, jeweils einer vorgegebenen Verstellposition des Verstellmechanismus zugeordneten Betriebsmodi verstellbar ist, wobei in einem ersten Betriebsmodus das lichtbrechende optische Element (411) die Lichtquelle (2) seitlich umschließt, sodass das im Wesentlichen gesamte Licht der Lichtquelle auf das lichtbrechende optische Element (411) auftrifft, und wobei in einem zweiten Betriebsmodus die Position der Lichtquelle (2) relativ zu dem lichtbrechenden optischen Element (411) so verändert ist, dass ein Teil des Lichtes der Lichtquelle zunächst auf den Reflektor (5) auftrifft und von dem Reflektor (5) auf das lichtbrechende optische Element (411) reflektiert wird.
Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtengehäuse (4) eine Abdeckung (41) umfasst, die den Träger (3) (seitlich) umgreift.
Leuchte (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtbrechende optische Element (411) als integraler Teil der Abdeckung (41), insbesondere einteilig mit der Abdeckung (41), ausgebildet ist.
Leuchte (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) bei einer Betätigung des Verstellmechanismus durch zumindest einen Innenwandabschnitt der Abdeckung (412) seitlich geführt ist.
Leuchte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (2) mindestens ein LED-Element umfasst.
Leuchte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das lichtbrechende optische Element (411) rotationssymmetrisch um seine optische Achse (0) ausgebildet ist, die mit der Hauptstrahlrichtung der Lichtquelle zusammenfällt.