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Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Leuchtenoptik, zur Verwendung in einer Leuchte zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf einem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte, eine nach diesem Herstellungsverfahren hergestellte Leuchtenoptik sowie eine Leuchte, umfassend eine derartige Leuchtenoptik.
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Auf dem Gebiet der Beleuchtung ist die Herstellung einer vorgegebenen Lichtverteilung eine wesentliche Eigenschaft, welche die jeweilige Leuchte bereitzustellen hat. Zu diesem Zweck werden häufig Optikelemente wie Linsen, Reflektorelemente und/oder lichtleitende Optiken eingesetzt, die speziell auf die jeweilige Lichtquelle angepasst sind. Daneben ist im Gebiet auch bekannt, Hologrammelemente zur Lichtlenkung einzusetzen, in welchen je nach Ausführungsform Amplituden- und/oder Phasenstrukturen gespeichert sind, welche in der Größenordnung der Lichtwellenlänge liegen und somit eine Beugungsstruktur für einfallendes Licht darstellen. Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge unter Verwendung eines solchen Hologrammelementes ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
WO 2017/042345 A1 beschrieben.
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Eine Vielzahl heutiger Leuchten, insbesondere in solche Leuchtmittel, in welchen Leuchtdioden als Leuchtmittel eingesetzt werden, verwenden heute lichtleitende, flächige Optikelemente, auf dem Gebiet auch als flächiges Lichtleiterelement (LPG: light guide plate) bezeichnet, bei welchen Licht an einer die Rückseite und die Vorderseite des Elements verbindende Schmalseite eingekoppelt und an einer oder beiden Hauptflächen, d.h. Rückseite oder Vorderseite, ausgekoppelt wird. Derartige Optikelemente weisen eine niedrige Bauhöhe auf, was in einer Vielzahl von Anwendungsfällen funktional und auch in Bezug auf das Erscheinungsbild der entsprechenden Leuchte vorteilhaft sein kann. Um eine vorgegebene Lichtverteilungskurve bei Verwendung eines solchen lichtleitenden, flächigen Optikelements bereitzustellen, werden in der Regel weitere optisch wirksame Elemente verwendet, beispielsweise zur Entblendung, zur Lichtlenkung und/oder zum Auskoppeln des Lichtes an zumindest einer der beiden Hauptflächen des Optikelementes. Im Resultat weisen herkömmliche flächige Leuchten mit Kanteneinkopplung üblicherweise mehrere übereinander angeordnete optische Bauteile in Form von plattenförmigen Elementen auf, was die Bauhöhe vergrößert und darüber hinaus das optische Erscheinungsbild beeinträchtigen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtenoptik für eine flächige Leuchte mit Kanteneinkopplung bereitzustellen, die es ermöglicht, die beschriebenen Nachteile bei herkömmlichen flächigen Leuchten zumindest teilweise zu beheben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst gelöst durch ein Herstellungsverfahren für eine Leuchtenoptik zur Verwendung in einer Leuchte zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf einem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte nach Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte auf:
- - Bereitstellen eines lichtleitenden, flächigen Optikelements mit zumindest einem Einkoppel-Grenzflächenabschnitt zum Einkoppeln von Licht und mit zumindest einem Auskoppel-Grenzflächenabschnitt zum Auskoppeln von Licht;
- - Aufbringen eines lichtempfindlichen Hologrammspeichermediums auf den Auskoppel-Grenzflächenabschnitt des Optikelements;
- - Erzeugen eines optischen Referenz-Wellenfeldes durch Einkoppeln von Referenzlicht an dem zumindest einen Einkoppel-Grenzflächenabschnitt des Optikelements, Auskoppeln zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichtes an den zumindest einen Auskoppel-Grenzflächenabschnitt des Optikelements und Einkoppeln des optischen Referenz-Wellenfeldes in das lichtempfindliche Hologrammspeichermedium;
- - Bereitstellen eines mit der vorgegebenen Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt korrelierten Aufnahme-Objektes;
- - Erzeugen eines Objekt-Wellenfeldes durch Beleuchten des Aufnahme-Objektes;
- - Einschreiben und Speichern eines Hologramms durch räumliche Überlagerung des optischen Referenz-Wellenfeldes und des optischen Objekt-Wellenfeldes im lichtempfindlichen Speichermedium, sodass durch das Erzeugen des Referenz-Wellenfeldes und Beugen des Referenz-Wellenfeldes an dem gespeicherten Hologramm die vorgegebene Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt erzeugbar ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auf vergleichsweise einfache Art eine Leuchtenoptik herstellbar, umfassend ein lichtleitendes, flächiges Optikelement, insbesondere zur Durchführung einer Kanteneinkopplung und einer Auskopplung im Bereich zumindest einer der Hauptflächen, und daran angebrachtem Hologramm zur Lichtlenkung, um eine vorgegebene Lichtverteilung in einer Leuchte zu erzeugen. In der Regel kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik auf den Einsatz weiterer plattenförmiger optischer Bauteile bei einer flächigen Leuchte verzichtet werden.
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Der Erfindung liegt die grundsätzliche Idee zugrunde, bei einer Leuchte mit flächigem, lichtleitenden Optikelement dieses mit einem holographisches Element zu versehen, bzw. daran zu befestigen, das unter Bedingungen aufgenommen wurde, bei welchen zur Erzeugung des Objekt-Wellenfeldes ein Aufnahme-Objekt verwendet wird, das in Bezug auf seine optischen Eigenschaften im Hinblick auf Reflektion und/oder Transmission von Licht mit der gewünschten Lichtverteilung am vorgegebenen Flächenabschnitt korreliert ist. Beispielsweise kann das Aufnahme-Objekt, wenn es bei der Aufnahme als lichtreflektierendes Objekt eingesetzt wird, in den Bereichen, in welchen der vorgegebene Flächenabschnitt eine hohe Beleuchtungsstärke aufweisen soll, ein hohes, insbesondere ein hohes diffuses Reflexionsvermögen aufweisen. Das wie beschrieben aufgenommene Hologramm kann dann mit dem optischen Referenz-Wellenfeld, mit welchem das Hologramm aufgenommen wurde, oder einem diesem angenäherten optischen Referenz-Wellenfeld, ggf. mit einer anderen Wellenlänge, ausgelesen werden mit dem Effekt, dass sich die gewünschte vorgegebene Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte einstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell zur Erzeugung beliebiger Lichtverteilungen geeignet.
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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, bei der Herstellung einer Leuchte das Optikelement mit angebrachter optischer Hologrammspeicherschicht in eine zugehörige Aufnahme der Leuchte zu installieren, wobei als Lichtquelle zur Aufnahme des Hologramms eine Lichtquelle mit hoher zeitlicher und/oder räumlicher Kohärenz, insbesondere eine Lasereinrichtung eingesetzt werden kann, die sich von der Lichtquelle bei der späteren Verwendung der Leuchte unterscheiden kann. Eine typische Lichtquelle für den späteren Betrieb der Leuchte kann insbesondere ein LED-Modul umfassen, wobei zu diesem Zweck z.B. die Lasereinrichtung durch das LED-Modul ausgetauscht werden kann.
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Die Angabe „Richten des optischen Objekt-Wellenfeldes auf das lichtempfindliche Speichermedium bzw. das Optikelement“ ist allgemein zu verstehen und meint das Bereitstellen einer Anordnung, sodass das optische Objekt-Wellenfeld auf das Speichermedium bzw. das Optikelement fällt bzw. auftrifft.
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Weitere vorteilhafte, erfindungsgemäße Ausbildungen und erfindungsgemäße Merkmale sind in der allgemeinen Beschreibung, den Zeichnungen, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
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Vorzugsweise kann das Aufnahme-Objekt geometrisch an den vorgegebenen Flächenabschnitt angepasst und bei der Aufnahme des Hologramms genau am Ort des vorgegebenen Flächenabschnittes im Wirkungsbereich der Leuchte zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung angeordnet sein, sodass nach der Speicherung des Hologramms das optische Referenz-Wellenfeld am Hologramm so gebeugt wird, dass sich die gewünschte Lichtverteilung am vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte einstellt. Insofern kann das Aufnahme-Objekt insbesondere in Bezug auf seine Geometrie bzw. wirksame geometrische Oberfläche genau an den vorgegebenen Flächenabschnitt angepasst sein, insbesondere identisch gestaltet sein.
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Zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind grundsätzlich alle bekannten lichtempfindlichen Speichermedien zur Aufnahme von Hologrammen einsetzbar. Dies betrifft insbesondere Speichermaterialien zur Aufnahme von Amplitudenhologrammen als auch von Phasenhologrammen, wobei letztere zu bevorzugen sind, da die Beugung an Phasenobjekten keine Absorption von einfallendem Licht verursacht im Gegensatz zu Amplitudenhologrammen. Das in das Speichermedium eingeschriebene Hologramm für die erfindungsgemäße hologrammerzeugte Leuchtenoptik kann ein dünnes Hologramm, jedoch in bestimmten Ausführungsformen auch ein Volumenhologramm sein.
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Je nach verwendetem Speichermedium zur Aufnahme des Hologramms kann nach dessen Aufnahme eine Fixierung des Hologramms mittels eines jeweils einschlägigen Verfahrens erfolgen.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann das lichtleitende, flächige Optikelement plattenförmig gestaltet sein mit zwei sich gegenüberliegenden Hauptflächen und die Hauptflächen verbindenden Kantenflächen, wobei der zumindest eine Grenzflächenabschnitt zum Einkoppeln von Licht an zumindest einer Kante und der zumindest eine Grenzflächenabschnitt zum Auskoppeln von Licht an zumindest einer der beiden Hauptflächen angeordnet sein kann. Dabei kann der Auskoppelabschnitt bzw. die jeweilige Hauptfläche strukturiert sein, beispielsweise durch Bedrucken oder mikro- bzw. nanostrukturiert sein durch Laserbearbeitung, insbesondere derartig, dass eine Totalreflektion an einer jeweiligen strukturierten Stelle aufgehoben ist und damit Licht aus der jeweiligen Hauptfläche des Optikelements austreten kann. Je nach Ausführungsform können beide Hauptflächen, insbesondere abschnittsweise strukturiert sein zur Abgabe von eingekoppeltem Licht. In ähnlicher Weise kann die Lichteinkopplung an dem plattenförmigen Optikelement auch an mehreren Seiten bzw. Kanten erfolgen. Dabei kann auch die Gestaltung bestimmter Brechflächen an den Kantenflächen vorgesehen sein, um die Einkopplung des Lichtes in das Optikelement zu erleichtern.
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Je nach verwendetem Hologramm-Speichermedium sind unterschiedliche Auf- bzw. Anbringverfahren des Speichermediums an bzw. zum Optikelement zweckmäßig. Beispielsweise kann das Speichermedium eine Polymerfolienstrukturierung aufweisen, die auf das Optikelement im Auskoppelabschnitt auflaminiert sein kann. In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, das Speichermedium im Rahmen einer Schichtprozessierung auf das als Substrat wirkende Optikelement aufzubringen, d.h. das Speichermedium kann eine oder mehrere Schichten aufweisen, insbesondere eine Polymerschicht sowie eine Schutzschicht, die nacheinander unter Vorsehen eventueller weiterer Prozessschritte zur Prozessierung jeweiliger Schichten, wie die Aktivierung von lichtempfindlichen Partikeln innerhalb einer Schicht, aufgebracht werden.
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Ein wesentlicher Aspekt bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik ist die Bereitstellung bzw. Erzeugung des Aufnahme-Objektes zur Erzeugung des Objekt-Wellenfeldes. Erfindungsgemäß kann das Objekt-Wellenfeld je nach Gestaltung des Aufnahme-Objektes durch Reflexion von Licht an dessen Oberfläche und/oder durch Transmission von Licht durch das Aufnahme-Objekt hindurch erzeugt werden. Bei der Gestaltung eines Reflexionsobjektes können zweckmäßigerweise die Streueigenschaften des Aufnahme-Objektes korreliert zu der gewünschten Lichtverteilungskurve am vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte eingestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, solche Oberflächenbereiche des Aufnahme-Objektes, die einem Bereich des vorgegebenen Flächenabschnittes mit hoher Leuchtdichte entsprechen, in Bezug auf Ihre Eigenschaften hoch diffus streuend zu gestalten, insbesondere in der Form eines Lambertschen Strahlers. Dagegen können Abschnitte des Aufnahme-Objektes, welche in vorgegebenen Flächenabschnittbereichen solchen mit niedrigerer Beleuchtungsstärke entsprechen, in ihrer Streueigenschaft reduziert gestaltet sein, sodass das Aufnahme-Objekt die vorgegebene Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte „nachbildet“. Entsprechend kann vorgesehen sein, in solchen Bereichen, in welchen der vorgegebene Flächenabschnitt, respektive die Abschnitte des hiermit korrelierten Aufnahme-Objektes, eine Beleuchtungsstärke von Null aufweisen soll, den Reflexionsgrad auf Null zu setzen. Die angegebenen Abstufungen des diffusen Reflexionsgrades an der Oberfläche des Aufnahme-Objektes können beispielsweise durch das Aufbringen einer unterschiedlichen Dichte von Bariumsulfat erzeugt werden, wie es als optisches Material auf dem Gebiet, beispielsweise bei Lichtmessungen, eingesetzt wird.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, beim Schritt des Bereitstellens des Aufnahme-Objektes eine Umkehr der jeweiligen Beabstandung von Punkten auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt zum Speichermedium durchzuführen, sodass am Ort des vorgegebenen Flächenabschnitts bei der Erzeugung eines realen Bildes durch die Beugung des Referenzwellenfeldes am Hologramm eine „effektive“ orthoskopische Darstellung am Ort des vorgegebenen Flächenabschnittes erfolgt, da der Pseudoskopie-Effekt bei der Darstellung eines reellen Bildes durch Beugung an einem Hologramm erfindungsgemäß schon bei der Gestaltung des Aufnahme-Objektes berücksichtigt werden kann.
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In solchen Fällen, bei welchen Beleuchtungslicht zur Erzeugung des Objekt-Wellenfeldes durch das Aufnahme-Objekt transmittiert, kann das Aufnahme-Objekt in Bezug auf seine Streueigenschaften im Volumen korreliert zur gewünschten Lichtverteilung im vorgegebenen Flächenabschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Aufnahme-Objekt als satinierte Glasplatte ausgebildet sein, wobei der Grad der Satinierung die Streueigenschaften des Aufnahme-Objektes festlegen kann, der korreliert zu der gewünschten Lichtverteilung am Flächenabschnitt eingestellt werden kann.
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Sowohl bei einem reflektierenden als auch bei einem lichttransmittierenden Aufnahme-Objekt kann dieses in einer einfachen Ausführungsform eben oder plattenförmig gestaltet sein, wobei der diffuse Reflexionsgrad über das gesamte Aufnahme-Objekt gleich, d.h. konstant sein kann entsprechend einer homogen beleuchteten Fläche im Wirkbereich der Leuchte.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Leuchte zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf einem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte, umfassend eine Lichtquelle sowie eine Leuchtenoptik mit einem flächigen, lichtleitenden Optikelement mit zumindest einem Einkoppel-Grenzflächenabschnitt zum Einkoppeln von Licht und zumindest einem Auskoppel-Grenzflächenabschnitt zum Auskoppeln von Licht sowie ein auf den Grenzflächenabschnitt zum Auskoppeln von Licht des Optikelements aufgebrachtes lichtempfindliches Speichermedium, in welchem ein Hologramm gespeichert ist, wie obenstehend beschrieben.
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In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform für die Herstellung einer Leuchtenoptik kann auf das Aufbringen eines lichtempfindlichen Speichermediums auf den Auskoppel-Grenzflächenabschnitt des Optikelements dadurch verzichtet werden, dass das lichtleitende Optikelement selbst die Funktionalität eines lichtempfindlichen Speichermediums bereitstellt. In dieser Ausführungsform stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein Herstellungsverfahren für eine Leuchtenoptik bereit, zur Verwendung in einer Leuchte zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf einem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte, umfassend die Schritte
- - Bereitstellen eines lichtleitenden Optikelements mit zumindest einem Einkoppel-Grenzflächenabschnitt zum Einkoppeln von Licht und mit zumindest einem Auskoppel-Grenzflächenabschnitt zum Auskoppeln von Licht, wobei das lichtleitende Optikelement als lichtempfindliches Speichermediums wirkt;
- - Erzeugen eines optischen Referenz-Wellenfeldes durch Einkoppeln von Referenzlicht an dem zumindest einem Einkoppel-Grenzflächenabschnitt in das lichtleitenden Optikelement;
- - Bereitstellen eines mit der vorgegebenen Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt korrelierten Aufnahme-Objektes;
- - Erzeugen, eines Objekt-Wellenfeldes durch Beleuchten des Aufnahme-Objektes und Richten des optischen Objekt-Wellenfeldes auf das Optikelements und Einkoppeln des optischen Objekt-Wellenfeld in das, das lichtempfindliche Speichermediums bereitstellende Optikelement;
- - Einschreiben und Speichern eines Hologramms durch räumliche Überlagerung des optischen Referenz-Wellenfeld und des optisches Objekt-Wellenfeld im lichtempfindlichen Speichermediums, sodass durch das Erzeugen des Referenz-Wellenfeldes und Beugung des Referenz-Wellenfeldes an dem gespeicherten Hologramm die vorgegebene Lichtverteilung auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt erzeugbar ist.
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Alle oben stehend zur ersten beschriebenen Ausführungsform erläuterten erfindungsgemäßen Weiterbildungen sind auch erfindungsgemäß auf die zweite Ausführungsform anwendbar. In Bezug auf die zweite beschriebene Ausführungsform betrifft die Erfindung auch eine Leuchtenoptik, hergestellt nach einem Verfahren der zweiten Ausführungsform bzw. einer weitergebildeten zweiten Ausführungsform. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Leuchte umfassend ein Leuchtengehäuse, eine Lichtquelle sowie eine solche Leuchtenoptik.
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Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform sowie diverser Varianten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
- 1a in einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäß gestaltete flächige Leuchte mit Kanteneinkopplung und homogen zu beleuchtendem Flächenabschnitt unterhalb der Leuchte in einer Seitenansicht,
- 1b die Darstellung gemäß 1a in einer Aufsicht mit Sicht auf die Lampe in Richtung zum beleuchteten Flächenabschnitt,
- 2 eine Leuchtenoptik zur Verwendung in der Leuchte gemäß 1a/b, und
- 3 einen Belichtungsaufbau zum Einschreiben einer Hologrammstruktur in ein an einem Lichtleiterelement angebrachten Speichermedium
zeigt.
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Die 1a, b stellen eine flächige Leuchte 1 dar, wie sie beispielsweise als Deckenleuchte eingesetzt werden kann. Der Einfachheit halber sind in der Darstellung der Leuchte 1 allein die optisch wirksamen Bauteile angegeben, namentlich ein langgestrecktes LED-Modul 10, umfassend eine langgestreckte Leiterplatte mit elektrisch und geometrisch in Reihe angeordneten LEDs sowie eine Leuchtenoptik 15, die sich in der beschriebenen Ausführungsform aus einem flächigen Lichtleiterelement 20 mit zwei gegenüberliegenden Hauptflächen und die Hauptflächen verbindenden Kantenflächen, und einer optischen Speicherschicht 30 zusammensetzt, wobei in Letztere ein Phasenhologramm eingeschrieben ist. Dieses Phasenhologramm stellt eine Brechungsindexstrukturierung innerhalb der optischen Speicherschicht dar mit einer Modulation im Bereich der optischen Wellenlängen, sodass an dieser Strukturierung das Licht gebeugt und damit in vorgegebener Weise gerichtet werden kann. Hierzu ist das LED-Modul 10 an einer lichteinkoppelnden Kante des Lichtleiterelementes 20 angebracht, beispielsweise mittels einer optischen Klebers angeklebt, um zum einen eine Befestigung der beiden Bauteile zueinander und zum anderen einen guten optischen Übergang zwischen LED-Modul und flächigem Lichtleiterelement 20 mit vermindertem Lichtverlust zu gewährleisten.
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In den 1a, b ist neben der Leuchte 1 auch der von der Leuchte zu beleuchtende Flächenabschnitt 50 angegeben, welcher hier beispielhaft rechteckförmig und eben ausgebildet ist. Die mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchte ist so gestaltet, dass eine homogene Lichtverteilung innerhalb dieser Fläche 50 eingestellt ist, wobei außerhalb der genannten Fläche eine möglichst vollständige Entblendung realisiert sein soll, d.h. außerhalb der Fläche 50 liegt eine möglichst vollständige Abschattung vor. In einer weiteren Ausführungsform kann natürlich auch vorgesehen sein, die angegebene Abschattung kontinuierlich zu gestalten, z.B. derart, dass die Beleuchtungsstärke mit dem Abstand zum vorgegebenen Flächenabschnitt 50 in einer Ebene, in der der Flächenabschnitt liegt, abnimmt.
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Erfindungsgemäß wird die beschriebene vorgegebene Lichtverteilung innerhalb des Flächenabschnitts 50 durch besondere Gestaltung der Leuchtenoptik 15 realisiert, ohne dass zwingend die im Stand der Technik ansonsten übliche Abblendelemente und/oder Reflektoren zusätzlich zu dem flächigen Lichtleiterelement 20 verwendet werden müssen.
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2 zeigt in einer detaillierteren Darstellung die Leuchtenoptik 15 der beschriebenen Ausführungsform, wobei die optische Speicherschicht 30 mit einer optisch transparenten und bezüglich des Brechungsindex an die Speicherschicht angepasste Schutzschicht 35 abgedeckt ist, um das in die optische Speicherschicht 30 eingebrachte Hologramm gegen äußerer Einflüsse, insbesondere Witterungseinflüsse zu schützen, welche die beschriebene Phasenstrukturierung innerhalb der Schicht zerstören können. In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform kann auch vorgesehen, die optische Speicherschicht 30 im Volumen mit einem Zusatz zu versehen zu versehen, um die Speicherschicht gegen äußere Einflüsse wie Witterungseinflüsse zu schützen.
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3 zeigt einen optischen Aufbau zum Einschreiben und Speichern des Hologramms in die, an dem flächigen Lichtleiterelement 20 angebrachte optische Speicherschicht 30, wobei das eingeschriebene Hologramm die obenstehend angegebene Lichtverteilung innerhalb bzw. außerhalb des Flächenabschnitts 50 erzeugt. Der Holographieaufbau weist eine kohärente Lichtquelle, beispielsweise einen Laser 60 auf, dessen emittiertes Licht über einen Strahlteiler 65 aufgeteilt wird zur Erzeugung eines Referenz-Wellenfeldes und eines Objekt-Wellenfeldes, die sich in der optischen Speicherschicht 30 zum Einschreiben des Hologramms räumlich überlagern. Um ein Referenz-Wellenfeld bereitzustellen, das sich über die Fläche des gesamten Lichtelements 20 erstreckt, ist in der Prinzipskizze der 3 eine Zylinderlinse 66 bzw. Linienoptik vorgesehen zum Auffächern des Laserstrahls senkrecht zur Zeichnungsebene der 3. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Laserlicht über die gesamte Kante des Lichtleiterelements eingekoppelt wird in gleicher Weise wie bei dem LED-Modul 10 beim späteren Betrieb der Leuchte. Der vom Strahlteiler 65 in der 3 vertikal nach unten reflektierte Anteil des Laserlichts wird über eine bekannte Strahlaufweitung, beispielsweise umfassend eine Mehrzahl von Linsen, so aufgeweitet, dass das Licht ein vorbereitetes Aufnahme-Objekt 80 beleuchtet. In der beschriebenen Ausführungsform ist das Aufnahme-Objekt 80 in Form einer Glasplatte ausgebildet, die auf der Licht-exponierten Oberfläche mit einer Beschichtung 81 aus einem diffus hochstreuende Material versehen ist. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Bariumsulfat, das damit die optischen Eigenschaften der Oberfläche 82 des Aufnahme-Objektes festlegt, wobei die Geometrie bzw. Abmessungen der Oberfläche 82 durch die Glasplatte 80 bestimmt ist. Diese bei der Aufnahme des Hologramms beleuchtete Oberfläche 82 korrespondiert mit dem vorgegebenen Flächenabschnitt 50 der Leuchte gemäß 1a, b.
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Dabei sind die Abmessungen des vorgegebenen Flächenabschnitts 50 mit den Abmessungen der exponierten Hauptfläche der Glasplatte 80 identisch, darüber hinaus auch die Orientierung und Beabstandung der Oberfläche 82 des Objektes bzw. des Flächenabschnittes 50 zur Leuchtenoptik 15 der Leuchte 1 gemäß den 1a, b. Da bei der späteren Leuchte der vorgegebene Flächenabschnitt 50 eine maximale Helligkeit aufweisen soll, ist die Oberfläche 82 des Aufnahme-Objektes 80 entsprechend als diffus hochstreuende Oberfläche präpariert.
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Bei der Aufnahme des Hologramms überlagert sich das von der Oberfläche 82 des Aufnahme-Objektes 80 gestreute Licht als Objekt-Wellenfeld mit dem Referenz-Wellenfeld innerhalb der lichtempfindlichen optischen Speicherschicht, sodass eine Phasenmodulationsstruktur im Speichermedium eingeschrieben wird. Je nach Speichermedium erfolgt nach der Einschreibung eine Stabilisierung bzw. Fixierung des angegebenen Phasenhologramms.
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Die so fertiggestellte Leuchtenoptik kann dann in eine Leuchte gemäß 1a, b eingesetzt werden, um auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt 50 im Wirkungsbereich der Leuchte die vorgegebene Lichtverteilung bzw. eine vorgegebene Beleuchtungsstärke zu erzeugen.
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Zusammenfassend dargestellt, wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik die zu beleuchtende Fläche als Aufnahme-Objekt betrachtet, und entsprechend präpariert zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung innerhalb des vorgegebenen Flächenabschnittes verwendet, wobei die holographische Aufnahme des Objektes dann zum Beugen des Referenz-Wellenfeldes verwendet wird, um die gewünschte Lichtverteilung innerhalb des vorgegebenen Flächenabschnittes zu erzeugen. Vorzugsweise wird bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchtenoptik in einer Leuchte erstere so eingesetzt, dass sich das reelle Bild des Aufnahme-Objektes auf dem vorgegebenen Flächenabschnitt im Wirkungsbereich der Leuchte einstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchte
- 10
- LED-Modul
- 15
- Leuchtenoptik
- 20
- Lichtleiterelement, Optikelement
- 30
- Optische Speicherschicht, lichtempfindliches Speichermedium
- 35
- Schutzschicht
- 50
- Flächenabschnitt
- 60
- Laser
- 65
- Strahlteiler
- 66
- Zylinderlinsenanordnung
- 70
- Strahlaufweitung
- 80
- Aufnahme-Objekt
- 81
- Optische Beschichtung
- 82
- Oberfläche des Aufnahme-Objektes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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