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Die Erfindung betrifft eine Optik für eine Leuchte.
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WO 2014/091076 A1 zeigt eine Anordnung für eine Leuchte. Die Anordnung weist eine Linse und einen Reflektor auf, welcher zwischen der Linse und der Lichtquelle angeordnet ist. Die Linse weist eine mittig angeordnete konische Ausnehmung auf. Diese soll zu zusätzlichen Reflektionen führen, so dass jeder Lichtstrahl innerhalb der Linse wenigstens zwei Mal reflektiert wird. An der Austrittsfläche der Linse ist eine Vielzahl von Vorsprüngen ausgebildet, wobei sich einige der Vorsprünge in einen ersten Richtungssinn wölben und andere Vorsprünge sich in einen zweiten, dem ersten Richtungssinn entgegengesetzten Richtungssinn wölben.
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EP 3 006 816 B1 zeigt eine Leuchte mit einer Lichtquelle und einer zwischen der Lichtquelle und dem zu beleuchtenden Bereich angeordneten Linse. Die Linse weist an ihrer Austrittsseite eine im Querschnitt V-förmige Ausnehmung auf. Aus der
DE 10 2015 106 022 A1 , der
DE 10 2013 226 181 A1 und der
DE 10 2013 011 877 A1 ist jeweils ein optisches Element für eine Leuchte bekannt, das dazu dient von einer LED emittiertes Licht in einer vorgegebenen Verteilung auszusenden. Diese optischen Elemente haben jeweils eine Lichteintrittsseite und eine Lichtaustrittsseite. Ihnen ist weiter gemeinsam, dass die auf der Lichtaustrittsseite eine im Querschnitt V-förmige Ausnehmung aufweisen. Diese Ausnehmung dient optischen Zwecken und ist Teil der Lichtaustrittsfläche.
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Die
DE 10 2013 226 181 A1 offenbart ein optisches Element, das eine Ausnehmung mit v-förmigem Querschnitt aufweist. Dieser v-förmige Querschnitt wird von Flächen begrenzt, die Licht austreten lassen, das von der Rückseite des Optikelements reflektiert worden ist. Die schräg zueinander stehenden Flächen sind Lichtaustrittsflächen. Dies gilt auch für die
DE 10 2013 011 877 A1 .
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Auch aus der
DE 10 2015 106 022 A1 ist ein optisches Element bekannt, das Licht in verschiedenen Winkeln austreten lässt. Von einem LED-Element ausgehendes Licht kann auf geradem Weg zu einem Betrachter gelangen, wodurch Blendungen nicht ausgeschlossen sind.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik kann es als eine Aufgabe angesehen werden, eine verbesserte Optik anzugeben.
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Insbesondere kann es als eine Aufgabe angesehen werden, eine kompakte Optik für eine Leuchte anzugeben.
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Weiterhin kann es als eine Aufgabe angesehen werden, eine stabile Optik für eine Leuchte anzugeben.
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Wenigstens eine der vorstehenden Aufgabe wird durch eine Optik gemäß Anspruch 1 gelöst:
- Die erfindungsgemäße Optik weist eine Lichteintrittsseite und eine Lichtaustrittsseite auf. An der Lichteintrittsseite ist eine Lichtquelle anordnenbar, so dass diese ihr Licht in die Optik abstrahlt, um das in die Optik abgestrahlte Licht an der Lichtaustrittsseite auszugeben. Diese weist an der Lichtaustrittsseite eine Anordnung von einer oder mehrerer Abschirmflächen auf. Die Anordnung ist vorzugsweise mittig an der Lichtaustrittsseite angeordnet. Die Anordnung ist dazu eingerichtet, einen Bereich vor der Lichtaustrittsseite durch Reflektion des Lichts zur Seite hin gegen direktes Licht von der Lichtquelle abzuschirmen. Die Optik ist derart eingerichtet, dass ein Teil des Lichts von der Lichtquelle direkt an der Anordnung vorbei durch die Optik tritt. Dieser Teil des Lichts wird nach dem ersten Eintreten in die Optik folglich nicht reflektiert, bevor er aus der Lichtaustrittsseite austritt. Damit es durch die Abschirmung des Bereichs gegen direktes Licht mittels der Anordnung nicht zu einem unerwünschten Schattenwurf kommt, ist die Optik dazu eingerichtet, dass ein Teil des Lichtes von der Lichtquelle den durch die Anordnung abgeschirmten Bereich ausleuchtet. Die Optik ist dazu eingerichtet, dass das Licht der Lichtquelle, welches der Ausleuchtung des durch die Anordnung abgeschirmten Bereichs dient, überwiegend an der Anordnung vorbei durch die Lichtaustrittsseite tritt.
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Die Anordnung der erfindungsgemäßen Optik weist folglich eine Abmessung quer zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle auf, die es erlaubt, dass Licht von der Lichtquelle direkt an der Anordnung vorbeitritt und mehr als 50 Prozent, besonders bevorzugt mehr als 80 Prozent der Lichtleistung, welches der Ausleuchtung des durch die Anordnung abgeschirmten Bereichs dient an der Anordnung vorbei durch die Lichtaustrittsseite tritt. Noch mehr bevorzugt tritt wenigstens 90 % der Lichtleistung zur Ausleuchtung des durch die Anordnung vor direkter Beleuchtung abgeschirmten Bereichs an der Anordnung vorbei durch die Lichtaustrittsseite, ohne also die Anordnung vorher zu treffen.
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Die Optik ist vorzugsweise dazu eingerichtet, dass etwa 30 Prozent oder weniger des Lichtstromes von der Lichtquelle die Anordnung trifft.
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Die Anordnung ist folglich so schmal bemessen, so dass sie es erlaubt, dass Licht durch die Optik gemäß den oben angegebenen Strahlengängen tritt. Mit der Abmessung der Anordnung quer zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle kann bei bevorzugten Ausführungsformen auch die Abmessung in Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle zumindest auf einen Bereich festgelegt sein, denn die Lichtstrahlen von der Lichtquelle sollen von der Anordnung reflektiert, insbesondere totalreflektiert werden, um den Bereich vor der Optik gegen die Lichtstrahlen abzuschirmen. Wenn die Anordnung eine Ausnehmung, insbesondere eine längliche Ausnehmung (Rille), welche über die gesamte Länge der Optik verlaufen kann, in der Lichtaustrittsseite flächig begrenzt, so reicht hier bei der relativ schmalen Anordnung eine entsprechend geringe Tiefe der Ausnehmung aus. Dies ebnet den Weg zu einer flachen und stabilen Optik, denn die Ausnehmung stellt eine Materialschwächung der Optik dar, kann aber erfindungsgemäß schmal und wenig tief ausfallen.
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Die erfindungsgemäße Optik kann durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale weitergebildet werden:
- Die Abschirmflächen schließen vorzugsweise einen Winkel ein und grenzen aneinander an. Die Abschirmflächen sind vorzugsweise eben, in Ausführungsformen zumindest bis auf einen Übergangsabschnitt der Abschirmflächen an der Lichtaustrittsseite der Optik.
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Eine an der Lichteintrittsseite angeordnete Lichtquelle strahlt Licht in die Optik ab, wobei Lichtstrahlen auf die Anordnung treffen und von dieser reflektiert, vorzugsweise totalreflektiert werden, um den Bereich abzuschirmen. Die an den Abschirmflächen zur Seite totalreflektierten Strahlen treten bevorzugt nach abermaliger Totalreflexion an seitlichen Ablenkflächen der Optik weiter außen wieder aus der Optik aus. Dies führt zu einem vorteilhaften Erscheinungsbild der Leuchte im Betrieb und zu einer verringerten Blendwirkung.
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Die Optik ist dazu eingerichtet, dass maximal 50%, besonders bevorzugt maximal 25%, der von der Lichtquelle in die Optik abgestrahlten Lichtleistung durch die Optik in Richtung Anordnung tritt, direkt oder indirekt durch mindestens einmalige Reflexion nach dem Eintreten in die Optik. Die restliche in die Optik abgestrahlte Lichtleistung, welche nicht direkt oder indirekt in Richtung Anordnung durch die Optik tritt, wird an der Lichtaustrittsseite vorzugsweise vollständig ausgegeben. Hinzu tritt vorzugsweise Leistung, welche an der Anordnung reflektiert wurde und an anderer Stelle an der Lichtaustrittsseite aus der Optik austritt. Wenn die Anordnung klein oder schmal ist, so ist auch die Abschattung durch die Abschirmung klein, d.h. die „Korrektur“ der Abschattung durch Ablenken eines Teils des Lichtes in der Optik in den abgeschatteten Bereich kann gering ausfallen.
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Die Optik ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass die Lichtstrahlen, welche auf die Abschirmflächen treffen, zu etwa 90 Prozent oder mehr direkt (ohne vorige Reflektion nach dem Eintritt in die Optik) von der Lichtquelle stammen. Die Optik ist erfindungsgemäß derart eingerichtet, dass nur solche Lichtstrahlen auf die Abschirmflächen treffen, welche direkt von der Lichtquelle stammen. Dies bedeutet, dass die Lichtstrahlen, die auf die Abschirmflächen treffen, vorzugsweise nicht vorher mindestens ein Mal nach dem Eintritt in die Optik reflektiert wurden.
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Die künstliche Lichtquelle ist vorzugsweise eine Halbleiterlichtquelle, beispielsweise eine LED-Lichtquelle oder eine OLED-Lichtquelle. Die Lichtquelle kann beispielsweise durch eine Mid-Power-LED gebildet sein. Die Lichtquelle kann ein lichterzeugendes Element, z.B. eine LED oder OLED, und eine ein Konversionsmaterial enthaltende oder aufweisende Umhüllung aufweisen, wobei Lichtstrahlen von dem Licht erzeugenden Element je nach Abstrahlwinkel unterschiedlich lange Wege durch das Konversionsmaterial zurücklegen. Konversionsmaterial nimmt Licht einer Wellenlänge auf und gibt aufgrund dessen Licht mit einer anderen Wellenlänge, beispielsweise längerer Wellenlänge, ab. Die Farbe des durch die Lichtquelle abgegebenen Lichtes kann daher von dem Winkel abhängen, unter welchem das Licht betrachtet wird - einen Abstand zwischen Betrachter und Lichtquelle vorausgesetzt, der dem Abstand zwischen der Lichtaustrittsseite der Optik und der Lichtquelle entspricht. Die Abmessung der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle kann gemessen parallel zu der Breite der Anordnung aus Abschirmflächen größer sein als die Breite der Anordnung. Die Breite der Anordnung kann senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle zu messen sein.
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Die Optik ist vorzugsweise länglich. Die Optik ist bevorzugt spiegelsymmetrisch. Die Ausnehmung ist bevorzugt spiegelsymmetrisch. Alternativ kann die Ausnehmung rotationssymmetrisch sein und beispielsweise eine spitz zulaufende, bevorzugt konusförmige Ausnehmung sein.
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Die Optik ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass das Licht der Lichtquelle, welches zur Ausleuchtung des durch die Anordnung abgeschirmten Bereichs dient, nach, bevorzugt nur, einmaliger Reflektion an der Anordnung vorbei durch die Lichtaustrittsseite tritt. Die Anordnung ist folglich erfindungsgemäß so bemessen, dass Licht an der Anordnung vorbei reflektiert werden muss, um den abgeschirmten Bereich auszuleuchten.
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Die Optik kann einen TIR-Linsenabschnitt aufweisen, welcher zwischen der Lichtquelle und der Lichtaustrittsseite der Anordnung angeordnet ist, um mittels des TIR-Linsenabschnitts Lichtstrahlen an der Anordnung vorbei in den durch die Anordnung vor direkten Lichtstrahlen abgeschirmten Bereich abzulenken. TIR steht für totale interne Reflektion. Der TIR-Linsenabschnitt kann eine Eingangsausnehmung aufweisen. Die Lichtquelle kann in die Eingangsausnehmung hineinragen, so dass möglichst viel Licht von der Lichtquelle in den TIR-Linsenabschnitt trifft. Der TIR-Linsenabschnitt weist eine oder mehrere TIR-Flächen auf, welche dazu eingerichtet sind, auf die TIR-Flächen auftretenden Lichtstrahlen, welche von der Lichtquelle stammen, total in einer Richtung so zu reflektieren, dass diese, bevorzugt ohne weitere Reflektion, in Richtung zu der Lichtaustrittsseite so abgelenkt werden, so dass diese Lichtstrahlen den Bereich vor der Lichtaustrittsseite beleuchten, welcher andernfalls abgeschattet wäre.
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Die Optik weist bevorzugt eine oder mehrere Mischflächen auf, durch welche das Licht zum Ausleuchten des abgeschirmten Bereichs und/oder das Licht, welches direkt von der Lichtquelle aus der Lichtaustrittsseite tritt, aus der Lichtaustrittsseite tritt. Die Mischflächen grenzen an die Anordnung an. Die Mischflächen sind bevorzugt strukturiert, wobei dies im Sinne dieser Anmeldung für eine Fläche bedeutet, dass diese eine Vielzahl regelmäßig angeordneter Strukturelemente aufweist. Die Form der Strukturelemente ist vorzugsweise definiert. Beispielsweise kann die Vielzahl Strukturelemente aus einer Vielzahl von kugelsegmentförmigen Vorsprüngen bestehen. Alternativ kann die Vielzahl Strukturelemente beispielsweise aus einer Vielzahl kugelsegmentförmiger Vertiefungen bestehen. Die Strukturelemente weisen vorzugsweise eine Abmessung längs der (Misch-)fläche gemessen von 100 Mikrometern bis etwa 1000 Mikrometer auf. Die Höhe der Vorsprünge und/oder die Tiefe der Vertiefungen kann beispielsweise 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer betragen. Eine solche Fläche kann auch als mikrostrukturiert bezeichnet werden. Die Strukturierung einer Fläche sorgt dafür, dass aus dem Material der Optik in Richtung zu der Fläche beispielsweise tretende parallele Lichtstrahlen nach dem Durchtritt durch eine Struktur entweder divergieren oder konvergieren, so dass unterschiedliche farbige Lichtstrahlen, welche durch voneinander beabstandete Bereiche der Mischfläche treffen, durch das entweder divergieren oder konvergieren gemischt werden.
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Die Mischflächen können beispielsweise durch Abformen von einer (mikro-)strukturierten Werkzeugfläche gebildet sein, wobei dies bedeutet, dass die Werkzeugfläche mit einer Vielzahl regelmäßig angeordneter Strukturelemente versehen ist. Werkzeuge zum Spritzgießen weisen oftmals Einsätze auf, die in das Werkzeug eingesetzt werden und an deren Oberfläche das herzustellende Teil abgeformt wird. Mit dem Begriff Werkzeugfläche kann die Oberfläche eines solchen Einsatzes gemeint sein.
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Alternativ oder zusätzlich können die Mischflächen angeraut sein, wobei dies für eine Fläche im Sinne dieser Anmeldung bedeutet, dass die Fläche eine Vielzahl unregelmäßig angeordnete Strukturelemente aufweist. Diese können insbesondere undefiniert sein. Durch eine angeraute Fläche tretendes Licht wird diffus gebrochen. Die Optik gibt aus einer angerauten Fläche Licht also diffus ab. Dies führt auch dazu, dass unterschiedlich farbiges Licht, welches durch die angeraute Fläche durch beabstandete Bereiche der Fläche tritt, in hinreichendem Abstand nach dem Durchtritt durch die Fläche gemischt ist, die Fläche also farblich homogenes, bevorzugt weißes Licht abgibt. Anrauen der Fläche der Optik kann im Sinne dieser Anmeldung insbesondere abgeformt sein, von angerauter Werkzeugfläche bedeuten. Die Werkzeugfläche weist folglich eine Vielzahl von unregelmäßig angeordneten Strukturelemente auf, deren Form insbesondere undefiniert sein kann. Das Anrauen der Werkzeugoberfläche kann insbesondere durch Bearbeitung einer Fläche durch Laserbearbeitung oder Partikelstrahlen (z.B. mit Quarzsand oder Porzellanstaub) erfolgen. Bevorzugt wird die Werkzeugoberfläche dazu zuvor (hoch)glanzpoliert, um die Rauigkeit der fertigen Werkzeugoberfläche durch das anschließende Anrauen besonders genau festlegen zu können. Angeraut kann jedoch auch eine Fläche sein, welche aufgrund der Herstellung (z.B. Erodieren) ohne eigenen Anrauschritt bei der Herstellung bereits eine Vielzahl von unregelmäßig angeordneten Strukturelemente aufweist, so dass eine davon abgeformte Fläche der Optik das Licht diffus abgibt.
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Der Winkel zwischen der Mischfläche (einem Vektor, welcher in der Mischfläche liegt) und einer Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle und/oder zwischen der Mischfläche (einem Vektor, welcher in der Mischfläche liegt) und der Richtung eines Normalenvektors der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle ist vorzugsweise größer als der Winkel zwischen der Hauptabstrahlrichtung und der an die Mischfläche angrenzenden Abschirmfläche und/oder zwischen der Richtung des Normalenvektors und der an die Mischfläche angrenzenden Abschirmfläche. Der Mischflächenabschnitt ist mehr in Richtung zu dem durch die Leuchtenanordnung, welche die Lichtquelle und die Optik enthält, zu beleuchtenden Bereich orientiert.
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Die Optik ist bevorzugt dazu eingerichtet, insbesondere die Anordnung so bemessen, dass nur solche Lichtstrahlen auf die Anordnung treffen, welche direkt von der Lichtquelle stammen. Nach dem Eintritt in die Optik wenigstens einmal reflektierte Lichtstrahlen treffen nach der wenigstens einmalige Reflektion vorzugsweise nicht auf die Anordnung.
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Bereiche der Abschirmflächen sind bevorzugt von einer polierten, insbesondere glanzpolierten, Werkzeugoberfläche abgeformt. Bevorzugt sind die Abschirmflächen von einer polierten, insbesondere glanzpolierten, Werkzeugoberfläche abgeformt - bevorzugt zumindest bis auf Übergangsabschnitte (oder bis auf je einen Teil der Übergangsabschnitte) der Abschirmflächen, mit welchen die Abschirmflächen an die Mischflächen angrenzen. Bevorzugt ist die Optik dazu eingerichtet, dass sämtliche Lichtstrahlen totalreflektiert werden, welches auf die polierten oder glanzpolierten Bereiche der Abschirmflächen oder von einer polierten, insbesondere glanzpolierten, Werkzeugoberfläche abgeformten Bereiche der Abschirmflächen treffen. Wenn ein maximaler Reflexionsgrad der polierten oder von polierter Werkzeugfläche abgeformten Bereiche der Abschirmfläche erreicht wird, sorgt die Anordnung bestmöglich für eine Entblendung. Insbesondere wenn keine Lichtstrahlen aus der Optik durch einen Bereich einer Ausnehmung in der Optik an der Lichtaustrittsseite gehen, welcher Bereich der Ausnehmung von polierten und/oder von polierter Werkzeugfläche abgeformten Bereichen der Abschirmflächen begrenzt ist, ist die Entblendung durch die Anordnung besonders wirkungsvoll. Durch polierte und/oder von polierter Werkzeugfläche abgeformte Bereiche der Abschirmflächen treten also vorzugsweise keine von der Lichtquelle in die Optik gestrahlten Lichtstrahlen, um so eine effektive Abschirmung des Bereichs vor der Lichtaustrittsseite auch mittels einer schmalen bzw. kleine Anordnung zu erreichen.
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Bevorzugt ist die Mischfläche zwischen der Anordnung einerseits und einer inneren seitlichen Fläche (innere Flankenfläche) andererseits angeordnet. Die innere seitliche Fläche ist bevorzugt zwischen der Mischfläche und einer äußeren seitlichen Fläche (äußere Flankenfläche) angeordnet. Das von der Abschirmfläche reflektierte, insbesondere totalreflektierte, Licht tritt bevorzugt nach weiterer Reflektion, insbesondere Totalreflektion, durch die innere und/oder die äußere seitliche Fläche hindurch aus der Optik aus.
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Die inneren seitlichen Flächen sind vorzugsweise poliert, insbesondere glanzpoliert, oder von einer polierten, insbesondere glanzpolierten, Werkzeugfläche abgeformt. Die inneren seitlichen Flächen sind vorzugsweise nicht mikrostrukturiert und/oder nicht angeraut. Die innere seitliche Fläche ist vorzugsweise nach innen, schräg zur Mitte des von der Optik ausgehenden Lichtscheins orientiert und/oder die innere seitliche Fläche und die äußere seitliche Fläche schließen vorzugsweise einen Winkel kleiner 180° ein (gemessen im Optikkörper). Die äußere seitliche Fläche weist bevorzugt in Hauptabstrahlrichtung, d.h. der Normalenvektor der äußeren seitlichen Fläche ist bevorzugt etwa parallel zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle. Die äußere seitliche Fläche ist jedenfalls bevorzugt mehr zu dem zu beleuchtenden Bereich orientiert als die Abschirmfläche und/oder die innere seitliche Fläche, wenn der Winkel zwischen einem Normalenvektor der äußeren seitlichen Fläche und der Hauptabstrahlrichtung kleiner (z.B. 0°) ist als der Winkel zwischen der Hauptabstrahlrichtung und einem Normalenvektor der Abschirmfläche bzw. einem Normalenvektor der inneren seitlichen Fläche.
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Die innere Flankenfläche ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass von den Flächenabschnitten der Anordnung nach außen reflektierten Lichtstrahlen beim Austritt aus der Lichtaustrittsseite durch die inneren Flankenflächen nach außen gebrochen werden. Die innere Flankenfläche ist besonders bevorzugt dazu eingerichtet, durch die innere Flankenfläche tretendes Licht nicht diffus oder zerstreuend zu brechen, sondern das Licht unter definiertem Winkel nach außen zu brechen, der nur von der Richtung der Lichtstrahlen und nicht von der lokalen Oberflächenbeschaffenheit der inneren Flankenfläche abhängt. Dazu dient das bevorzugte Abformen der inneren Flankenfläche von glanzpolierter Werkzeugfläche.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die äußere seitliche Fläche Licht diffus brechend ausgebildet. Die Fläche kann beispielsweise von einer angerauten Werkzeugoberfläche abgeformt sein.
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Die Struktur der Mischfläche mit regelmäßigen Strukturelementen sorgt dafür, dass Lichtstrahlen beim Durchtreten der Fläche aus der Optik heraus aufgeweitet werden, z.B. von einschließlich 1° bis einschließlich 5°. Alternativ oder zusätzlich kann die Mischfläche nach dem Entformen aufgeraut werden. Aufgrund des Aufrauens der äußeren seitlichen Flächen und/oder der Mischfläche wirken die äußere seitliche Fläche und/oder die Mischfläche als Diffusor. Durch die äußere seitliche Fläche und/oder die Mischfläche tritt das Licht folglich diffus aus der Optik aus. Die Mikrostrukturierung und das Aufrauen sollen jeweils dem Mischen von Licht mit unterschiedlichen Farben und einem farb- und/oder intensitätshomogenen Lichtaustritt aus der Optik dienen. Bevorzugt wird eine Farbmischung erreicht, um eine Farbabhängigkeit des von der Leuchte mit Leuchtelement und Optik abgestrahlten Lichtes von dem Betrachtungswinkel zu vermeiden - für einen Betrachter, der ein Vielfaches des Abstands zwischen Lichtquelle und Lichtaustrittsseite von der Lichtaustrittsseite entfernt ist.
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Die Optik kann in Ausführungsformen von einem Linsenkörper (Linse) gebildet sein. Der Linsenkörper ist vorzugsweise ein länglicher und/oder spiegelsymmetrischer Körper. Die TIR-Abschnitte sind vorzugsweise rotationssymmetrisch. Die TIR-Linsenabschnitte sind vorzugsweise nicht von der Ausnehmung, insbesondere einer rillenförmigen Ausnehmung, welche sich entlang mehrerer TIR-Linsenabschnitte erstrecken kann, durchbrochen. Vielmehr ist die Ausnehmung bevorzugt von jedem der TIR-Linsenabschnitte in Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle beabstandet. Die TIR-Linsenabschnitte sind auf einer Seite eines Austrittsabschnitts angeordnet, welcher seitlich von den Ablenkflächen begrenzt sein kann. Der Linsenkörper mit TIR-Abschnitten und Austrittsabschnitt kann nahtlos einstückig im Spritzgießverfahren herstellt sein.
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Die Abschirmfläche kann mit einem gekrümmten Übergangsabschnitt an die Mischfläche angrenzen. Ein gekrümmter Übergangsabschnitt kann herstellungsbedingt entstehen, auch wenn die Konstruktion der Optik eine scharfe Kante vorsieht, welche die Mischfläche und die Abschirmfläche aneinander angrenzend bilden sollen. Die Abmessungen des Übergangsabschnitts können also kleiner als die Toleranz für die Optik in diesem Bereich sein. In einer Optik mit einer länglichen Ausnehmung (z.B. V-Rille) können die Krümmungsradien an unterschiedlichen Stellen entlang der Länge der Ausnehmung auch unterschiedlich sein. In anderen Ausführungsformen kann der Übergangsabschnitt im Entwurf der Optik nicht nur Toleranz bedingt geduldet sein, sondern die Abmessungen des Übergangsabschnitts können größer als die Toleranz sein. In diesen bevorzugten Ausführungsformen ist der gekrümmte Übergangsabschnitt gezielt konstruiert, wobei die Abmessungen bevorzugt größer als die Herstellungstoleranzen für die Optik in diesem Bereich sind. In Ausführungsformen kann unterschiedlich farbiges Licht unter unterschiedlichen Einfallswinkeln von der Lichtquelle direkt auf den Übergangsabschnitt treffen. Beispielsweise kann Licht einer ersten Farbe hauptsächlich unter größeren Winkeln auf den Übergangsabschnitt treffen als Licht einer zweiten Farbe. Ohne eine zusätzliche Maßnahme kann das Licht der ersten Farbe an dem Übergangsabschnitt eher totalreflektiert werden als das Licht der zweiten Farbe, so dass der Übergangsabschnitt für eine Farbtrennung sorgen kann. Dadurch kann in dem von der Optik abgegebenen Licht eine Abbildung des Übergangsabschnitts und/oder eine Abbildung der Lichtquelle oder ein farbiger Bereich des von der Optik abgegebenen Lichts mit der Form des Übergangsabschnitts vorhanden sein. Um diesen Abbildungseffekt zu verhindern, ist der gekrümmte Übergangsabschnitt vorzugsweise Licht diffus brechend ausgebildet, beispielsweise durch Abformen von einem rauen Abschnitt einer Werkzeugoberfläche oder bevorzugt ist zumindest ein Teil (Bereich) des Übergangsabschnitts, welcher Teil besonders bevorzugt an die Mischfläche angrenzt, diffus brechend ausgebildet. Der raue Bereich des Übergangsabschnitts kann von der Mischfläche aus gesehen in Richtung zu der Lichtquelle weiter reichen, als die Tiefe der Mikrostrukturierung oder die gemittelte Rautiefe der Mischfläche und/oder des Übergangsabschnitts. Der diffus brechende Bereich des Übergangsabschnitts reicht also vorzugsweise tiefer in die Ausnehmung hinein, bevorzugt um ein Vielfaches tiefer, als die Tiefe der Mikrostrukturierung oder die gemittelte Rautiefe der Mischfläche und/oder des diffus brechenden Bereichs des Übergangsabschnitts. Mit anderen Worten ist die Lichtaustrittsseite in besonders bevorzugten Ausführungsformen teilweise angeraut und/oder mikrostrukturiert und der angeraute und/oder mikrostrukturierte Bereich der Lichtaustrittsseite reicht in eine von der Anordnung der Abschirmflächen begrenzte Ausnehmung an der Lichtaustrittsseite und zwar bevorzugt tiefer als die gemittelte Rautiefe und/oder die Tiefe der Mikrostrukturierung.
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Es wird zudem eine Leuchtenanordnung angegeben, welche eine erfindungsgemäße Optik und eine Lichtquelle aufweist. In bevorzugten Ausführungsformen der Leuchtenanordnung ist zwischen Lichtquelle und Optik kein Reflektor angeordnet. Durch Verzicht auf einen Lichtquellen-externen Reflektor zwischen Lichtquelle und Linse kann die Leuchtenanordnung besonders flach gebaut sein.
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Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie den Figuren. Es zeigen beispielhaft:
- 1a - eine Schnittansicht durch eine Leuchtenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Optik zur Veranschaulichung von Strahlengängen zentraler, die Abschirmflächen treffender Strahlen der Lichtquelle,
- 1b - die Ausführungsform gemäß 1a mit veranschaulichten Strahlengängen von Strahlen, welche an der Anordnung aus Abschirmflächen vorbeitreten,
- 2 - eine Schnittdarstellung durch eine MID-Power-LED,
- 3a - eine erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung eines Kanten- oder Abbildungseffekts,
- 3b - einen vergrößerten Ausschnitt aus der Ansicht gemäß 3a,
- 4a - eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite einer erfindungsgemäßen Optik,
- 4b - eine Ausschnittsweise stark schematische Schnittdarstellung durch die Optik zur Veranschaulichung der Struktur der Lichtaustrittsseite und zur Veranschaulichung von Farbmischung durch Mikrosphären,
- 5a - eine Querschnittsansicht eines Werkzeugeinsatzes eines beispielhaften Werkzeugs zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Optik,
- 5bI - die Querschnittsabbildung gemäß 5a,
- 5bII - eine vergrößerte Darstellung des mit einem Rechteck in 5bI eingezeichneten Bereichs,
- 5c - der Bereich wie in 5bII bei einem Herstellungsverfahren des Werkzeugs,
- 5d - der Bereich wie in 5bII und 5c nach der Herstellung,
- 6 - eine nicht erfindungsgemäße Optik mit Strahlengängen ausgehend von einer Lichtquelle.
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In den 1a und 1b ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Leuchtenanordnung 10 zur Beleuchtung eines Bereichs 11 vor der Leuchtenanordnung 10 in einer Querschnittdarstellung (Schnitt quer zur Längserstreckungsrichtung der Leuchtenanordnung 10) veranschaulicht. In den 1a und 1b sind unterschiedliche Strahlengänge von Lichtstrahlen 12 innerhalb der Leuchtenanordnung 10 nachgezeichnet. Die folgende Beschreibung gilt für beide und , sofern nicht anders angegeben.
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Die Leuchtenanordnung 10 weist einen länglichen Träger 13 auf, auf dem bevorzugt mehrere Lichtquellen, insbesondere Halbleiterlichtquellen, beispielsweise mit einer oder mehreren LEDs, in einer Reihe angeordnet sind. Zwischen den Lichtquellen und dem zu beleuchtenden Bereich 11 ist eine längliche Optik 15 (Linearoptik) angeordnet. Der Träger 13 und die Optik 15 können an einem in 1a, 1b nicht dargestellten Rahmen der Leuchtenanordnung 10 befestigt sein. Dazu sind an der Optik 15 seitliche Trägerelemente 15a, 15b angeordnet. Die Optik 15 ist durch einen transparenten Kunststofflinsenkörper 15 gebildet. Die Optik 15, welche auch als Linse 15 bezeichnet werden kann, weist eine Lichteintrittsseite 16 auf, durch welche Licht von den Lichtquellen 14 in den massiven Optikkörper 15 eintritt.
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An der Lichteintrittsseite 16 weist die Optik 15 je Lichtquelle 14 einen TIR-Linsenabschnitt 17 auf, wobei TIR für totale innere Reflektion steht (total internal reflection). Die TIR-Linsenabschnitte 17 sind entlang der Längserstreckungsrichtung der Optik 15 (die Längserstreckungsrichtung der Optik zeigt senkrecht zur Zeichenebene der 1a bzw. 1b) vorzugsweise voneinander beabstandet angeordnet. Jeder TIR-Linsenabschnitt 17 ist von seitlichen ebenen, aneinander in einem stupfen Winkel angrenzenden Flächenabschnitten 18 (TIR-Flächen) begrenzt, welche den TIR-Linsenabschnitt 17 zusammen umfangsmäßig begrenzen. Alternativ kann der TIR-Linsenabschnitt 17 beispielsweise eine einzige gekrümmte TIR-Fläche aufweisen. Die TIR-Flächen 18 sind dazu eingerichtet, in das Vollmaterial des TIR-Linsenabschnitts 17 eintretende Lichtstrahlen total zu reflektieren. Dies wird im Zusammenhang mit der Darstellung des Strahlenganges peripherer Strahlen in 1b näher beschrieben. Jeder TIR-Linsenabschnitt 17 weist eine Eingangsausnehmung 19 (Bezugszeichen in 1a) auf. Die Eingangsausnehmung 19 wird von Eingangsflächen 20 begrenzt. Jede Lichtquelle 14 ragt vorzugsweise jeweils teilweise in entsprechende Eingangsausnehmung 19 hinein. Die Eingangsflächen 20 sind derart ausgerichtet, dass das Licht von der Lichtquelle 14 unter relativ kleinen Einfallswinkeln auf die Eingangsflächen 20 trifft, um nicht an den Eingangsflächen 20 reflektiert zu werden, sondern in das Material des TIR-Linsenabschnitts 17 einzudringen. Die Eingangsflächen sind vorzugsweise diffus brechend ausgebildet, in dem diese bevorzugt von angerauten Werkzeugflächen abgeformt sind.
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Die TIR-Linsenabschnitte 17 sind an einer (gedachten) Seite 21a eines länglichen Austrittsabschnitts 21 der Optik 15 angeordnet. Der Austrittsabschnitt 21 bildet - der gedachten Seite 21a entgegengesetzt - eine Lichtaustrittsseite 22 gegenüber dem von der Leuchtenanordnung 10 zu beleuchtenden Bereich 11. In dem Austrittsabschnitt 21 ist an der Lichtaustrittsseite 22 mittig eine längliche Abschirmanordnung 23 (Anordnung) aus zwei länglichen Abschirmflächen 24a, b angeordnet. Die Abschirmflächen 24a, b bilden eine längliche Ausnehmung 25 in der Lichtaustrittsseite 22, welche in Abstrahlrichtung, insbesondere Hauptabstrahlrichtung 26, der Lichtquelle 14 vorzugsweise offen ist. Die Ausnehmung 25 ist rillenartig. Die im Querschnitt gebildete Spitze 27 der Ausnehmung 25 zeigt zur Lichtquelle 14. Die Ausnehmung 25 ist wie dargestellt im Querschnitt bevorzugt etwa V-förmig. Die V-förmige Ausnehmung 25 kann sich entlang der Lichtaustrittsseite 22 ununterbrochen entlang mehrerer TIR-Linsenabschnitte 17 und damit entlang mehrerer Lichtquellen 14 erstrecken. Insbesondere kann sich die V-förmige Ausnehmung entlang der gesamten Längsausdehnung der Optik 15 erstrecken. Eine perspektivische Ansicht auf eine V-Rille 25 einer erfindungsgemäßen Optik 15 zeigt beispielsweise 4a.
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Die getrennten einzelnen TIR-Linsenabschnitte 17 für jede Lichtquelle 14 bewirken u.a. eine Längsentblendung (längs der Optik 15). Die TIR-Linsenabschnitte 17 können rotationssymmetrisch um die Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 14 sein. Ausführungsformen der TIR-Linsenabschnitte können einen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt (quer zur Hauptabstrahlrichtung) aufweisen. Je breiter und damit tiefer die Ausnehmung 25 ist, welche durch die Abschirmflächen 24a, b begrenzt wird, desto größer muss die Entfernung der TIR-Linsenabschnitte 17 von der Lichtaustrittsseite 22 sein, um zu verhindern, dass die TIR-Linsenabschnitte 17 von der Ausnehmung 25 durchbrochen werden. Durch eine relativ schmale und damit wenig tiefe Ausnehmung 25, welche durch die Abschirmflächen 24a, b der Anordnung 23 gebildet wird, ergibt sich folglich auch eine kompakte Bauform der Optik. Darüber hinaus ergibt sich dadurch eine relativ geringe Materialschwächung in diesem Bereich. Dies führt zu einer insgesamt stabilen Optik 15, selbst dann wenn der Optikkörper 15 in Abstrahlrichtung der Lichtquelle 14 relativ dünn ausgebildet ist.
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An gegenüberliegenden Längsseiten 28a, b des Austrittsabschnitts 21 sind Ablenkflächen 29 gebildet. Diese sind in Richtung der von der Anordnung 23 reflektierten Lichtstrahlen relativ zueinander versetzt angeordnet und bilden dadurch Stufen 30 des Austrittsabschnitts 21 aus. Die Ablenkflächen 29 sind an jeder der Längsseiten 28a, 28b so zur gegenüberliegenden Abschirmfläche 24a bzw. 24b ausgerichtet, dass von der Abschirmfläche 24a bzw. 24b reflektierte Strahlen der Lichtquelle 14 auf die Ablenkflächen 29 treffen und von dort zu der Lichtaustrittsseite 22 reflektiert werden. Die Ablenkflächen 29 sind vorzugsweise dazu eingerichtet, alle von den Abschirmflächen 24a, b der Anordnung 23 zu den Ablenkflächen 29 reflektierten Lichtstrahlen total zu reflektieren.
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Die Lichtaustrittsseite 22 weist zudem innere seitliche Flächen 31a, b (innere Flankenflächen) und äußere seitliche Flächen 32a, b (äußere Flankenflächen) auf, durch welche das von den Ablenkflächen 29 reflektierte Licht aus der Lichtaustrittsseite 22 austritt. Jede der inneren seitlichen Flächen 31a bzw. 31b schließt mit der angrenzenden äu-ßeren seitliche Fläche 32a bzw. 32b einen stumpfen Winkel ein.
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Bevorzugt sind alle Lichtstrahlen, welche die Optik 15 an der Lichtaustrittsseite 22 verlassen, an einer Außenfläche - an einer TIR-Fläche 18 oder einer Ablenkfläche 29 - des Optikkörpers 15 oder der Abschirmanordnung 23 reflektiert oder direkt durch die Optik 15 (ohne Reflektion nach dem ersten Eintreten in die Optik 15) getreten.
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Die Optik 15 ist vorzugsweise ein nahtlos einstückiger Körper (Linsenkörper), welcher bevorzugt gegossen, besonders bevorzugt spritzgegossen ist. 5a veranschaulicht einen Querschnitt durch einen Einsatz 33 eines Werkzeuges (äußere Form) zum Herstellen der Optik. Das Werkzeug, beispielsweise der Einsatz 33, weist Werkzeugflächen 34 auf, an denen die Flächen der Optik 15 durch Abformen gebildet werden. Werkzeugflächen 34 zum Abformen können beispielsweise durch Einsätze 33 des Werkzeugs gebildet werden, welche durch andere Einsätze ersetzt werden können, um mit dem Werkzeug abgewandelte Ausführungsformen der Optik 15 herzustellen. Die Werkzeugflächen 34 bestehen vorzugsweise aus Stahl. Einige der Werkzeugflächen 34 zum Abformen von Flächen können poliert, insbesondere glanzpoliert sein. Andere Werkzeugflächen 34 zum Abformen von Flächen der Optik 15 können mikrostrukturiert und/oder angeraut sein.
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Bevorzugt sind die Werkzeugflächen 35a, b zum Abformen der Abschirmflächen 24a, b bzw. der Anordnung 23 glanzpoliert, so dass die Abschirmflächen 24a, b von angrenzend an die Spitze 27 der Ausnehmung 25 bis zu Übergangsabschnitten 39a, b der Abschirmflächen 24a, b, mit denen die Abschirmflächen 24a, b an Mischflächen 40a, b angrenzen, von glanzpolierten Bereichen 41a, b der Werkzeugflächen 35a, b abgeformt sind. Damit werden Abschirmflächen 24a, b erhalten, welche Lichtstrahlen, die außerhalb der Übergangsabschnitte 39a, b auf die Abschirmflächen 24a, b auftreffen, totalreflektieren.
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Die Mischflächen 40a, b sind jeweils zwischen der Abschirmanordnung 23 und einer inneren Flankenfläche 31a, b angeordnet. Die Mischflächen 40a, b sind mehr in Richtung zu beleuchtendem Bereich 11 orientiert als die Abschirmflächen 24a, b, da ein Normalenvektor der Mischfläche und die Hauptabstrahlrichtung einen kleineren Winkel (z.B. 0°) mit der Hauptabstrahlrichtung einschließt als ein Normalenvektor einer Abschirmfläche mit der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle 14 einschließt. Die LED-Lichtquelle 14 ist bevorzugt derart in der Leuchtenanordnung 10 angeordnet, dass die Hauptabstrahlrichtung 26 der Lichtquelle 14 etwa senkrecht zu den Mischflächen 40a, b steht. Jede Mischfläche 40a, b ist dazu eingerichtet, das Licht, welches durch die Mischfläche 40a, b tritt zu mischen, so dass die Farbe oder Farbtemperatur des von der Optik 15 abgegebenen Lichts weitgehend unabhängig vom Betrachtungswinkel ist, dass die Farbtemperatur bei einem beliebigen Winkel relativ zur der Hauptabstrahlrichtung 26 beispielsweise maximal 250 Kelvin oder maximal 500 Kelvin von der mittleren Farbtemperatur abweicht. Die Mischflächen 40a, 40b können beispielsweise dazu eingerichtet sein, Licht diffus abzugeben, und/oder die Mischflächen 40a, 40b können dazu eingerichtet sein, Licht mittels regelmäßig angeordneter Strukturelemente 53 (s. beispielhaft 4b) zu sammeln oder zu zerstreuen, um das Licht zu mischen. Die Mischflächen 40a, b können insbesondere von angerauten und/oder strukturierten, insbesondere mikrostrukturierten, Werkzeugflächen 36a, b abgeformt sein.
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Die inneren Flankenflächen 31a, b sind vorzugsweise von glanzpolierten, unstrukturierten Werkzeugfläche 37a, b abgeformt, um das Licht durch die inneren Flankenflächen 31a, b nicht diffus abzugeben oder um die Lichtstrahlen, welche durch die inneren Flankenflächen 31a, b treten, nicht zu mischen, sondern mit definiertem Winkel zu brechen. Der Brechungswinkel hängt entsprechend nur von der Richtung der Lichtstrahlen und nicht von der lokalen Oberflächenbeschaffenheit der inneren Flankenfläche 31a, b ab.
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Die äußeren Flankenflächen 32a, b sind vorzugsweise von angerauter und/oder mikrostrukturierter Werkzeugflächen 38a, b abgeformt, um das durch die äußeren Flankenflächen 32a, b hindurchtretende Licht zu mischen, beispielsweise, im Falle rauer äußerer Flankenflächen 32a, b, durch diffuses Abgeben des Lichts.
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Die eine oder mehreren TIR-Flächen 18 und die eine oder mehreren Ablenkflächen 29 dienen dazu, möglichst das gesamte auf diese aus dem Vollmaterial des Linsenkörpers 15 auftreffende Licht in Richtung zu der Lichtaustrittsseite 22 zu reflektieren. Die TIR-Fläche(n) 18 und die Ablenkfläche(n) 29 sind vorzugsweise von polierter, insbesondere glanzpolierter, Werkzeugfläche (nicht dargestellt) abgeformt.
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Unter einer glanzpolierten Werkzeugfläche 35a, 35b, 37a, 37b bzw. einem glanzpolierten Bereich einer Werkzeugfläche wird bevorzugt eine Werkzeugfläche bzw. ein Bereich einer Werkzeugfläche verstanden, welcher eine mittlere Rauheit Ra kleiner gleich 0,1 Mikrometer, besonders bevorzugt kleiner gleich 0,05 Mikrometer aufweist. Die besonders bevorzugte Oberflächengüte kann auch mit einem Wert Rz (gemittelte Rautiefe) von kleiner oder gleich 0,2 Mikrometer charakterisiert werden. Die besonders bevorzugte Oberflächengüte kann auch als hochglanzpoliert bezeichnet werden. Die mittlere Rauheit ist das arithmetische Mittel des Betrags der Abweichung von einer Mittellinie. Die Mittellinie schneidet innerhalb einer Bezugsstrecke das wirkliche Profil derart, dass die Summe der Profilabweichungen von der Mittellinie minimal ist.
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Bevorzugt weisen die angerauten und/oder (mikro)strukturierten Flächen 32a, 32b, 40a, 40b bzw. angerauten und/oder (mikro)strukturierten Abschnitte 39a, 39b der Optik 15 und/oder der Werkzeugfläche 36a, 36b, 38a, 38b, von welcher die Fläche 32a, 32b, 40a, 40b oder der Abschnitt 39a, 39b abgeformt ist, eine mittlere Rauheit von zwischen Ra=0,5 Mikrometer bis 1,4 Mikrometer.
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2 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Lichtquelle 14, welche in den 1a und 1b als Lichtquelle 14 eingesetzt sein kann. Die Lichtquelle 14 weist ein Substrat 45, einen auf dem Substrat 45 angeordneten LED-Chip 46 und Konversionsmaterial, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine leuchtstoffhaltige (beispielsweise phosphorhaltige) Umhüllung 47, auf, durch die das von dem LED-Chip 46 weg von dem Substrat 45 abgegebene Licht hindurchtreten muss. Substrat 45, LED-Chip 46 und Umhüllung 47 bilden ein LED-Package. Die LED-Lichtquelle 14 weist eine dem Substrat 45 gegenüberliegende Lichtaustrittsfläche 48 auf, welche von der Phosphorschicht 47 gebildet ist. Die Lichtaustrittsfläche 48 kann beispielsweise einen Flächeneinhalt von einigen Quadratmillimetern aufweisen, beispielsweise eine Abmessung von 2,5 bis 3 Millimeter mal 2,5 bis 3 Millimeter. Diese Lichtaustrittsfläche 48 ist vorzugsweise eben und kann parallel zum Substrat 45 orientiert sein. Die Abmessung der Lichtaustrittsfläche 48 der Lichtquelle 14 kann gemessen parallel zu der Breite B (in 3a ist die halbe Breite B/2 einzeichnet)der Anordnung 23 größer sein als die Breite der Anordnung 23. Die Breite B der Anordnung 23 kann insbesondere der Breite der Öffnung der Ausnehmung 25 an der Lichtaustrittsseite 22 entsprechen. Die Breite B der Anordnung 23 oder die Breite der Öffnung der Anordnung 23 bzw. der Ausnehmung 25 kann beispielsweise 0,5 bis 3 Millimeter betragen. Die Tiefe T der Ausnehmung 25 entspricht in etwa der halben Breite B der Ausnehmung 25, so dass sich ein Öffnungswinkel der Ausnehmung 25 von etwa 90° ergibt. Der LED-Chip 46 definiert eine Hauptabstrahlrichtung 26, welche mit dem Pfeil gekennzeichnet ist. Die Hauptabstrahlrichtung 26 entspricht der Richtung des Normalenvektors der Lichtaustrittfläche 48. Die Lichtquelle 14 ist bevorzugt eine nahezu lambertsche Lichtquelle, so dass die Intensität mit zunehmendem Winkel θ zur Hauptabstrahlrichtung 26 mit dem Cosinus des Winkels abnimmt (I ≈ I max · cos θ).
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Wie in 2 veranschaulicht, und für Mid-Power-LED-Lichtquellen 14 typisch, strahlt die Lichtquelle 14 unter verschiedenen Winkeln Licht aus, welches unterschiedliche Lichtspektren 49a, b aufweist. Das liegt an dem Aufbau der weißen Mid-Power-LEDs. Der LED-Chip 46 (meistens InGaN/GaN) emittiert blaues Licht. Ein Teil des blauen Lichtes wird durch die Phosphorschicht 47 in gelbes Licht konvertiert. Als Summe aus blauen und gelben Anteile entsteht für das menschliche Auge das weiße Licht. Die Strahlen, die in Hauptabstrahlrichtung 26 von dem LED-Chip 46 ausgehen, müssen eine kürzere Strecke d1 durch die Phosphorschicht 47 zurücklegen, als Strahlen, die sich unter einem größeren Winkel zur Hauptabstrahlrichtung 26 des LED-Chips ausbreiten. Für Beispiele solcher Strahlen ist die Strecke durch die Phosphorschicht 47 beispielsweise d2 mit d2>d1. Nach Durchlaufen der Strecke d2 ist der gelbe Anteil des aus dem LED-Package austretenden Lichtes größer als nach dem Durchlaufen der Strecke d1. Zentrale Strahlen sind daher etwas bläulicher im Vergleich zu den Strahlen, die unter einem größeren Winkel zur LED-Chip-Austrittsfläche 48 emittiert werden. Die Farbtöne können winkelaufgelöst als Farbtemperatur in Kelvin gemessen werden. Der Farbtemperaturunterschied für die Lichtspektren unter den Messwinkeln, von beispielsweise 0° und 85° zur Hauptabstrahlrichtung 26 kann mehrere Hundert Kelvin betragen. Dies ist für die Leuchtenanordnung 10 nicht erwünscht. Raue und/oder mikrostrukturierte Flächen 32a, b, 40a, b der Lichtaustrittsseite 22 der Optik 15 sorgen für eine Farbmischung, so dass eine farbhomogene Lichtabgabe der Leuchtenanordnung 10 erhalten wird, die Lichtfarbe also nicht oder weniger abhängig von dem Betrachtungswinkel ist als die Lichtfarbe des von der Leuchtquelle 14 abgegebenen Lichts. Bevorzugt wird das Licht derart vermischt, dass die Farbtemperatur maximal 250 Kelvin von der über alle Abstrahlwinkel der Leuchtenanordnung 10 gemittelten Farbtemperatur abweicht.
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In 1a sind Strahlengänge für zentrale Lichtstrahlen 12a (von der Mitte der Lichtaustrittsfläche 48 ausgehende) Strahlen mit einem Winkel von beispielsweise höchstens +/-10% zur Hauptabstrahlrichtung 26) eingezeichnet. Zentrale Lichtstrahlen 12a haben maximale Lichtstärke und kaum Farbverschiebung. Die LED-Lichtquelle 14 ist derart in der Leuchtenanordnung 10 angeordnet, so dass die Anordnung aus Abschirmflächen 24a, b zwischen dem zu beleuchtenden Bereich 11 und der Lichtquelle 14 angeordnet ist. Die Optik 15 ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass hauptsächlich (z.B. zu 90 Prozent oder mehr) oder sogar nur solche Lichtstrahlen aus dem Material des Austrittsabschnitts 21 auf die Abschirmflächen 24a, b treffen, welche direkt von der Lichtquelle 14 stammen, d.h. ohne vorige (mindestens einmalige) Reflektion nach dem Eintritt in die Optik 15. Bevorzugt ist die Optik 15 dazu eingerichtet, dass nur solche Lichtstrahlen, welche von der Lichtquelle 14 in einen Winkel von gleich oder weniger +/-15°, besonders bevorzugt gleich oder weniger +/-10°, relativ zu der Hauptabstrahlrichtung 26 bzw. der Normalenrichtung emittiert werden, auf die Anordnung 23 Abschirmflächen 24a, b treffen. Zentrale Strahlen 12a werden an der Abschirmanordnung 23 totalreflektiert und dabei zur Seite abgelenkt. Diese Strahlen 12a werden dann an den Ablenkflächen 29 zur Lichtaustrittsseite 22, insbesondere zu der inneren Flankenfläche 31a bzw. 31b und der äußeren Flankenfläche 32a bzw. 32b reflektiert, um dort aus der Optik 15 auszutreten.
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Die erfindungsgemäße Leuchtenanordnung 10 ist bevorzugt dazu eingerichtet, dass weniger als 50 Prozent der Lichtleistung, welche die Lichtquelle 14 abgibt, - besonders bevorzugt weniger als 25 Prozent der Lichtleistung - die Abschirmanordnung 23 aus Abschirmflächen 24a, b trifft. Die Abschirmanordnung 23 hat vorzugsweise nur die Funktion (Entblendungsfunktion), die direkt von der Lichtquelle 14 stammenden Lichtstrahlen zur Seite zu reflektieren mit dem Ziel eine geringe Blendung der Leuchtenanordnung 10 und eine Verbesserung der optischen Erscheinung durch eine größere Lichtabstrahlfläche zu erreichen. Bevorzugt treten keine Strahlen durch solche Bereiche der Abschirmflächen 24a, b, welche von glanzpolierten Werkzeugflächen abgeformt sind, und in diesem Sinne glatt sind. Bevorzugt wird sämtliches Licht, bevorzugt zumindest sämtliche aus dem Zentrum der Lichtaustrittsfläche 48 der Lichtquelle 14 stammendes Licht, welches auf die von einer glanzpolierten Werkzeugfläche 35a, b abgeformten Bereiche der Abschirmflächen 24a, b trifft, totalreflektiert. Das Licht wird an den Abschirmflächen 24a, b zu den Ablenkflächen 29 reflektiert und von dort in Richtung zu der Lichtaustrittsseite 22 totalreflektiert.
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Die inneren Flankenflächen 31a, b der Lichtaustrittsseite 22 sind schräg gestellt, einander gegenüberliegend angeordnet. Die inneren Flankenflächen 31a, b sind zur Mitte des von der Lichtquelle 14 abgegebenen Lichtscheins oder, anders gesagt, nach innen orientiert. Auf Grund der Oberflächengüte der inneren seitlichen Flächen 31a, b, welche durch Abformen von glanzpolierter Werkzeugfläche 37a,b erhalten wird, werden den inneren seitlichen Flächen 31a, b austretende Lichtstrahlen mit definiertem Winkel nach außen gebrochen, um einen großen Bereich zu erhalten, welcher mit der Leuchtenanordnung 10 beleuchtet werden kann.
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3a zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Leuchtenanordnung 10. Veranschaulicht ist die Lichtquelle 14, eine der Abschirmflächen 24a (Schenkel der V-Rille), die andere Abschirmfläche 24b abschnittsweise, um die Abschirmanordnung 23 anzudeuten, eine Linie L, welche die Mitte der Öffnungsfläche der Ausnehmung 25 schneidet und die Symmetrieebene der Ausnehmung 25 bzw. der Anordnung 23 zeigt, welche Ausnehmung 25 durch die Abschirmflächen begrenzt 24a, b wird, und einen Abschnitt der Mischfläche 40a. Der Abstand zwischen der Lichtaustrittsfläche 48 und der Spitze 27 der Ausnehmung 25 beträgt beispielsweise einige Millimeter. Insbesondere ist einer der oben angesprochenen gekrümmten Übergangsabschnitte 39a der Abschirmfläche 24a, mit welchem die Abschirmfläche 24a an die Mischfläche 40a angrenzt, veranschaulicht. Anstelle einer scharfen Kante an einer Linie, an welcher die Abschirmfläche 24a bzw. 24b an die Mischfläche 40a, 40b angrenzt, weist die Abschirmfläche 24a bzw. 24b gezielt einen gekrümmten Übergangsabschnitt 39a, b auf, wobei der Krümmungsradius des Übergangsabschnitts 39a, b entlang der Länge der Ausnehmung 25 bzw. der Optik 15 variieren kann. Ebenfalls veranschaulicht sind zwei Lichtstrahlen L1, L2, von denen der erste Lichtstrahl L1 mehr aus dem Zentrum der Lichtquelle 14 stammt, während der zweite Lichtstrahl L2 mehr aus der Peripherie der Lichtquelle 14 aus Konversionsmaterial 47 stammt. Der erste Lichtstrahl L1 aus dem Zentrum ist daher bläulicher als der zweite Lichtstrahl L2. Wie ersichtlich treffen der erste Lichtstrahl L1 und der zweite Lichtstrahl L2 unter unterschiedlichen Winkeln auf den Übergangsabschnitt 39a auf. Der erste Strahl L1 trifft unter einem größeren Einfallswinkel relativ zur lokalen Flächennormalen auf den Flächenbereich des Übergangsabschnitts 39a auf als der zweite Lichtstrahl L2. Deshalb wird der erste Lichtstrahl L1 zur Seite totalreflektiert, während der zweite Lichtstrahl L2 nur teilweise reflektiert und zu einem anderen Teil durch den Übergangsabschnitt 39a austritt. Ohne zusätzliche Maßnahme würde es also im Übergangsabschnitt 39a zu einer Farbtrennung und damit zu einer farblichen Abbildung des gekrümmten Übergangsabschnitts 39a und/oder zu einer Abbildung der Lichtquelle 14, bzw. derer Randbereiche in Form von gelben Flecken kommen. Die Beleuchtung durch die erfindungsgemäße Leuchtenanordnung 10 ist jedoch vorzugsweise frei von einer durch Farbtrennung entstehenden Abbildung des gekrümmten Kantenbereichs bzw. Übergangsabschnitts 39a, insbesondere frei von einer mit bloßem Auge sichtbaren solchen Abbildung - in einem ausreichenden Betrachtungsabstand von Vielfachen des Abstand zwischen der Lichtquelle 14 und der Lichtaustrittsseite (22). Dazu sind die Übergangsabschnitte 39a, 39b vorzugsweise dazu ausgebildet, aus parallelen Richtungen auf den Übergangsabschnitt 39a, 39b auftreffende Lichtstrahlen mischen zu können, oder farbenmischend ausgebildet, beispielsweise indem jeder Übergangsabschnitt 39a, 39b das durch diesen hindurchtretende Licht diffus bricht. Die Übergangsabschnitte 39a, 39b können beispielsweise je von einem angerauten Bereich einer Werkzeugfläche abgeformt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Übergangsabschnitte 39a, 39b ausgebildet sein, aus parallelen Richtungen auf den Übergangsabschnitt auftreffende Lichtstrahlen zu mischen, indem der oder die Übergangsabschnitte 39a, 39b strukturiert, insbesondere mikrostrukturiert, sind. Die Übergangsabschnitte 39a, 39b können beispielsweise von einem strukturierten, insbesondere mikrostrukturierten Bereich einer Werkzeugfläche 36a, 36b abgeformt sein. Die Werkzeugfläche 36a, 36b kann von einer geometrischen Grundform abgeleitete Strukturelemente aufweisen, um Strukturelemente ebenfalls auf dem Übergangsabschnitt zu erzeugen. Die Strukturelemente auf der Werkzeugoberfläche 36a, 36b können beispielsweise sphärische oder kugelsegmentförmige gefräste Vertiefungen sein, welche kugelsegmentförmige Vorsprünge des Übergangsabschnitts bilden. Es versteht sich von selbst, dass auch der Übergangsabschnitt 39b der in 3 nur abschnittsweise dargestellten Abschirmfläche 24b vorzugsweise dazu eingerichtet ist, Lichtstrahlen, welche aus parallelen Richtungen durch den Übergangsabschnitt 39b treten, zu mischen, um unterschiedlich farbige Lichtstrahlen zu vermischen und damit eine Farbtrennung zu vermeiden. Jeder der diffus brechenden und/oder strukturierten Übergangsabschnitte 39a, 39b reicht vorzugsweise, jeweils gemessen von der Mischfläche 40a, 40b, in Richtung zu der Lichtquelle 14, weiter, als der Betrag der mittlere Rauheit, der gemittelten Rautiefe oder der maximalen Rautiefe des Übergangsabschnitts 39a bzw. 39b, bzw. weiter als die mittlere Höhe oder Tiefe oder die maximale Höhe oder Tiefe der (Mikro-)strukturen des Übergangsabschnitts 39a bzw. 39b. Die gemittelte Rautiefe (Rz) ist Summe der Höhe der höchsten Profilspitze und der Tiefe des tiefsten Profiltals gemittelt über beispielsweise fünf Einzelmessstrecken. Die maximale Rautiefe ist die größte Rautiefe (Summe der Höhe der höchsten Profilspitze und der Tiefe des tiefsten Profiltals) aller Einzelmessstrecken.
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In den 5a bis 5d wird ein Einsatz 33 eines beispielhaften Werkzeugs sowie Schritte eines Herstellungsverfahrens des Einsatzes 33 veranschaulicht. 5bI entspricht 5a. In 5bI ist jedoch mittels eines Kastens ein Bereich des Querschnitts gekennzeichnet, welcher Bereich in 5bII vergrößert dargestellt ist. Der Einsatz 33 weist gezielt einen gekrümmten Unterabschnitt 42a der Werkzeugfläche 35a zum Abformen der Abschirmfläche 24a auf. Dieser gekrümmte Unterabschnitt 42a dient dem Abformen des gekrümmten Übergangsabschnitts 39a der Abschirmfläche 24a der Optik 15. Die gestrichelt eingezeichnete Linie L veranschaulicht eine scharfe Kante, welche für den Einsatz 33 nicht gewünscht ist. In 5bII ist der Bereich des Einsatzes 33 vor der Fertigstellung des Einsatzes 33 veranschaulicht. Die Werkzeugflächen von einschließlich der Werkzeugfläche 36a zum Abformen der Mischfläche 40a bis einschließlich der Werkzeugfläche 35a bis einschließlich der Spitze 43 (s. 5bI) des Einsatzes 33, welche die Spitze 27 der Ausnehmung 25 bzw. der Anordnung 23 bildet, hochglanzpoliert. Es ist also auch der gekrümmte Unterabschnitt 42a (hoch)glanzpoliert. In einem folgenden Schritt, welcher anhand von 5c veranschaulicht werden kann, wird die Werkzeugfläche 35a zum Abformen der Ausnehmung 25 von der Spitze 43 des Einsatzes 33 bis teilweise einschließlich der gekrümmten Unterabschnitte 42a, 42b (Unterabschnitt 42b ist in dem Bereich nicht enthalten) mit einer Schutzabdeckung 44 abgedeckt. In einem weiteren Schritt wird der so vorbereitete Einsatz 33 bearbeitet, um nicht abgedeckte Flächenabschnitte anzurauen. Beispielsweise wird der Einsatz 33 dazu mit Porzellanstaub bestrahlt, wie durch die gestrichelten Pfeile P veranschaulicht. Nach anschließendem Entfernen der Schutzabdeckung 44 wird eine Oberfläche des Einsatzes 33 wie in 5d veranschaulicht erhalten. Angeraute Abschnitte der Oberfläche sind mit einer durchgezogenen Linie veranschaulicht und (hoch)glanzpolierte Abschnitte mit einer Strich-Punkt-Linie. Die Werkzeugfläche 36a zum Abformen der Mischfläche 40a ist durch die Bearbeitung angeraut geworden. Aber auch ein Teil des von der Schutzabdeckung 44 beim Bearbeiten frei gebliebenen Unterabschnitts 42a zum Abformen des gekrümmten Übergangsabschnitts 39a ist angrenzend an die Werkzeugfläche 36a zum Abformen der Mischfläche 40a durch die Bearbeitung angeraut und formt damit einen angrenzend an die Mischfläche 40a diffus brechenden Teil des Übergangsabschnitt 39a der Abschirmfläche 24a der Optik 15. Die Tiefe TR bis zu welcher der angeraute Teil oder Bereich des Übergangsabschnitts 39a in die Ausnehmung 25 reicht, kann an dem Einsatz 33 veranschaulicht werden. Die Tiefe TR beträgt ein Vielfaches der mittleren Rauheit, der gemittelten Rautiefe oder der maximalen Rautiefe der Mischfläche 40a und/oder des aufgrund der Bearbeitung diffus brechenden Bereichs des Übergangsabschnitts 39a. Beispielsweise ist die Tiefe TR wenigsten doppelt, oder bevorzugt mehr als fünfmal, so groß wie die mittleren Rauheit, die gemittelte Rautiefe oder der maximale Rautiefe der Mischfläche 40a und/oder des aufgrund der Bearbeitung diffus brechenden Teils oder Bereichs des Übergangsabschnitts 39a.
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Es ist möglich die Oberfläche des Einsatzes anschließend zu beschichten, um diese kratzfester zu machen. Jedenfalls wird nach dem Polieren, Bearbeiten und ggf. Beschichten eine Einsatzoberfläche erhalten, welche die gewünschte glanzpolierte Eigenschaft zum Abformen totalreflektierender Oberflächenbereiche bzw. die gewünschte Rauheit zum Abformen diffus brechender Oberflächenbereiche hat.
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Die Optik 15 ist bevorzugt dazu eingerichtet, den vor direktem Licht, d.h. ohne vorherige Reflektion aus dem Linsenkörper austretende Strahlung, abgeschirmten zentralen Bereich vor der Lichtaustrittsseite 22 durch reflektierte Lichtstrahlen zu beleuchten, um einen ansonsten aufgrund der Abschirmung erzeugten Schattenwurf oder einen insbesondere zentral oder mittig weniger beleuchteten Bereich zu vermeiden. Wie im Zusammenhang mit 1b ersichtlich wird ein Teil von Strahlen12c, welche an der Anordnung 23 aus Abschirmflächen 24a, 24b vorbeitreten (vor dem Austritt aus der Optik 15), mittels des TIR-Linsenabschnitts 17 zur Mitte abgelenkt, damit der mittlere Bereich des auszuleuchtenden Bereichs annähernd gleich stark beleuchtet wird wie weiter außen liegende Bereiche.
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In 1b sind Strahlengänge für Strahlen eingezeichnet, welche an der Anordnung 23 aus Abschirmflächen 24a, 24b vorbeitreten. Bündel innerer peripherer Strahlen 12b treten beiderseits der Anordnung 23 direkt von der Lichtquelle 14 durch die Optik 15 durch die Mischflächen 40a, 40b hindurch aus der Optik 15 heraus. Diese inneren peripheren Strahlen 12b werden nach dem Eintritt in die Optik 15 nicht reflektiert, zumindest nicht totalreflektiert. Sie erreichen insbesondere weder von glanzpolierten Werkzeugflächen abgeformte Bereiche der Abschirmflächen 24a, b noch TIR-Flächen 18.
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Äußere periphere Strahlen 12c, die unter einem noch größeren Winkel zur Hauptabstrahlrichtung 26 der Lichtquelle 14 emittiert werden als innere periphere Lichtstrahlen 12b, werden an den TIR-Flächen 18 totalreflektiert und treten ebenfalls durch die Mischflächen 40a, 40b aus der Optik 15 aus. Ein großer Teil dieser Lichtstrahlen ist dazu gedacht, den von direkten Lichtstrahlen abgeschirmten zentralen Bereich auszuleuchten. Die Optik 15 ist mittels jedes TIR-Linsenabschnitts 17 dazu eingerichtet, dass das Licht der Lichtquelle 14, welches der Ausleuchtung des durch die Abschirmanordnung 23 abgeschirmten Bereichs dient, überwiegend nach nur einmaliger Reflektion an der Abschirmanordnung 23 vorbei durch die Lichtaustrittsseite 22 tritt. Die Mikrostrukturierung und/oder Rauheit der Mischflächen 40a, 40b sorgt für eine Farbmischung der durch die Mischflächen 40a, 40b tretenden peripheren Lichtstrahlen.
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Aus den Strahlengängen, welche in 1a und 1b eingezeichnet sind, ergibt sich ein typischer Strahlengang in bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Optik 15. Zentrale Strahlen werden durch die Anordnung 23 aus Abschirmflächen 24a, b zur Seite reflektiert. Mittlere Strahlen (innere periphere Strahlen 12b) gehen an der Ausnehmung 25 bzw. Anordnung 23 vorbei und treffen auch den TIR-Abschnitt 17 nicht. Die äußeren peripheren Strahlen 12c werden durch den TIR-Linsenabschnitt 17 zur Mitte gerichtet, um den durch die Anordnung 23 (Abschirmflächen 24a, b) gegen direkte Lichtstrahlen abgeschirmten Bereich auszuleuchten. Um eine Winkelabhängigkeit der Farbe bzw. Farbtemperatur und farbige Abbildungen der Übergangsbereiche 39a, 39b bzw. der Lichtquelle 14 zu vermeiden, ist die Lichtaustrittsseite 22 zumindest flächenweise diffus streuend und/oder mikrostrukturiert, wobei diffus streuende und/oder mikrostrukturierte Bereiche in die von der Anordnung 23 (Abschirmflächen 24a, b) begrenzte Ausnehmung 25 an der Lichtaustrittsseite 22 reichen und zwar bevorzugt tiefer als die Strukturtiefe und/oder Rautiefe, des mikrostrukturierten und/oder diffus streuenden Bereichs, welcher bis in die Ausnehmung 25 hineinreicht.
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4a zeigt ausschnittsweise perspektivisch eine beispielhafte Optik 15 von unten, die der Optik 15 der Leuchtenanordnung 10 gemäß 1a, 1b vorzugsweise entspricht. Ersichtlich ist, wie auch in 1a und 1b veranschaulicht, dass die rillenförmige Ausnehmung 25, welche durch die Anordnung der Abschirmflächen 24a, b ausgebildet ist, als zentraler Abschnitt einer größeren Ausnehmung 50 in dem Optikkörper 15 angesehen werden kann. Diese größere Ausnehmung 50 ist zusätzlich zu den Abschirmflächen 24a, b sowie den Mischflächen 40a, 40b von den inneren Flankenflächen 31a, 31b flächig begrenzt. An die inneren Flankenflächen 31a, 31b grenzen längliche äußere Flankenflächen 32a, 32b an, welche im Wesentlichen so orientiert sind, wie die Mischflächen 40a, 40b. Die Lichtaustrittsseite 22 der Optik 15 kann als eine Aneinanderreihung von Flächen 32a, 32b, 40a, 40b, die von strukturierten und/oder angerauten Werkzeugflächen abgeformt sind, und Flächen 24a, 24b, 31a, 31b, die von polierten, insbesondere glanzpolierten Werkzeugflächen abgeformt sind, beschrieben werden. Von polierten Werkzeugflächen abgeformte Abschirmflächen 24a, b, welche die Ausnehmung 25 begrenzen, sind in einem Winkel von bevorzugt +/- 35° bis 55° zur Normalenrichtung bzw. Hauptabstrahlrichtung 26 der Lichtquelle 14 geneigt. Die Lichtaustrittsseite weist eine Gesamtbreite auf. Die Gesamtbreite wird bevorzugt zu 70 Prozent oder mehr von Flächen gebildet, welche strukturiert und/oder angeraut sind, um eine Farbmischung, beispielsweise durch diffuse Brechung, zu erzeugen, welche für eine vom Betrachtungswinkel weitgehend unabhängige Farbtemperatur sorgt.
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Die in 4a gestrichelt umrahmt veranschaulichten Bereiche 51a, b der Mischflächen 40a, b sind vorzugsweise von regelmäßig angeordneten Strukturelementen gebildet. Die Bereiche 51a, b reichen je einerseits an den Übergangsabschnitt 39a, 39b heran und andererseits an den Knick 52a, b, mit welchem die Mischfläche 40a, b an die innere Flankenfläche 31a, b angrenzt, wobei jedoch zwischen den Bereichen 51a, b und dem Übergangsabschnitt 39a, b bzw. dem Knick 52a, b ein Abstand gelassen ist. 4b zeigt einen Ausschnitt des Querschnitts durch die Optik 15 entlang der in 4a eingezeichneten Schnittlinie S. Die Strukturelemente 53 können beispielsweise kugelsegmentförmige Vorsprünge sein. Der Durchmesser des Basiskreises jedes Kugelsegments 53 kann beispielsweise im Mikrometerbereich liegen. Von der Lichtquelle 14 direkt oder indirekt durch Reflektion stammende Lichtstrahlen (in 4b durch Pfeile angedeutet) treten durch die Strukturelemente 53 aus und werden dabei durch die Strukturelemente 53 gesammelt, was in einem Abstand von zumindest dem mehrfachen der Brennweite zu einer homogenen, insbesondere farbhomogenen, Beleuchtung führt, selbst dann, wenn die Farbtemperatur des Lichtes in dem Optikkörper 15 an der Lichtaustrittsseite 22 vom Ort abhängt.
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6 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Optik 60 und simulierte Strahlengänge von Lichtstrahlen 61, welche vom Zentrum einer LED-Lichtquelle 62 ausgehen. Die V-Rillenförmige Ausnehmung 63 der Optik 60 gemäß 6 weist eine Breite 64 derart auf, so dass mehr als 90% der LED-Lichtleistung auf die die Ausnehmung 63 flächig begrenzenden Begrenzungsflächen 65a, b, welche die Schenkel der V-Form bilden, treffen. Zentrale Bereiche 66a, b der Begrenzungsflächen 65a, b an der Spitze 67 totalreflektieren einen zentralen Teil der Lichtstrahlen zur Seite. Äußere Bereiche 68a, b der Begrenzungsflächen 65a, b brechen einen peripheren Teil der Lichtstrahlen und zwar auf Grund der Oberflächenbeschaffenheit der äußeren Bereiche 68a, b der Begrenzungsflächen nicht diffus. Der periphere Teil der Lichtstrahlen wird durch die äußeren Bereiche 68a, b der Begrenzungsflächen 65a, b auf den Bereich gerichtet, welcher durch die zentralen Bereiche 66a, 66b der Begrenzungsflächen gegen direktes Licht von der Lichtquelle 62 abgeschirmt ist. Die Strahlen, die den abgeschirmten Bereich beleuchten, werden durch die äußeren Bereiche 68a, b der Begrenzungsflächen 65a, b auf Grund deren Oberflächenbeschaffenheit nicht vermischt, weil die äußeren Bereiche 68a, b wie auch die zentralen Bereiche 66a, 66b totalreflektierend glatt sind.
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Es wird eine bevorzugte erfindungsgemäße Optik 15 angegeben, welche eine Abschirmanordnung 23 aus Abschirmflächen 24a, 24b aufweist, welche einen zentralen Teil 12a der von einer Lichtquelle 14 ausgehenden Lichtstrahlen 12 zur Seite reflektiert, um Licht aus der Lichtaustrittsseite 22 der Optik 15, welche einen größeren Flächeninhalt verglichen mit der Lichtaustrittsfläche 48 der Lichtquelle 14 aufweist, homogen abzugeben. Der durch die Abschirmanordnung 23 abgeschirmte Bereich vor der Lichtaustrittsseite 22 wird durch Lichtstrahlen 12c beleuchtet, welche an der Abschirmanordnung 23 vorbei abgelenkt werden. Außerdem treten Lichtstrahlen von der Lichtquelle 14 direkt an der Abschirmanordnung 23 vorbei. Diese Lichtstrahlen 12b wurden nach dem ersten Eintritt in die Optik 15 nicht reflektiert. Während die Abschirmflächen 24a, 24b von der Spitze 27 der Ausnehmung 25 bis zu Übergangsabschnitten 39a, 39b totalreflektierend sind, sind Übergangsabschnitte 39a, 39b der Abschirmflächen 24a, 24b an der Öffnung, welche die Ausnehmung 25 an der Lichtaustrittsseite 22 bildet vorzugsweise diffus streuend, um eine Farbtrennung durch die Übergangsabschnitte 39a, 39b zu vermeiden. Eine erfindungsgemäße Leuchtenanordnung 10 mit der Optik 15 weist eine farbhomogene Lichtabgabe auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leuchtenanordnung
- 11
- Zu beleuchtender Bereich
- 12
- Lichtstrahlen
- 12a
- Zentrale Lichtstrahlen
- 12b
- Innere Lichtstrahlen
- 12c
- Äußere Lichtstrahlen
- 13
- Träger
- 14
- Lichtquelle
- 15
- Optik
- 15a, b
- Trägerelement
- 16
- Lichteintrittsseite
- 17
- TIR-Linsenabschnitt
- 18
- Flächenabschnitt, TIR-Fläche
- 19
- Eingangsausnehmung
- 20
- Eingangsflächen
- 21
- Austrittsabschnitt
- 22
- Lichtaustrittsseite
- 23
- Abschirmanordnung
- 24a,
- Abschirmflächen
- 24b 25
- Ausnehmung
- 26
- Hauptabstrahlrichtung
- 27
- Spitze
- 28a, b
- Längsseiten
- 29
- Ablenkflächen
- 30
- Stufen
- 31a, b
- Innere Flankenfläche
- 32a, b
- Äußeren Flankenfläche
- 33
- Einsatz
- 34
- Werkzeugflächen
- 35a, b
- Werkzeugfläche
- 36a, b
- Werkzeugfläche
- 37a, b
- Werkzeugfläche
- 38a, b
- Werkzeugfläche
- 39a, b
- Übergangsabschnitt
- 40a, b
- Mischfläche
- 41a, b
- Glanzpolierte Bereiche
- 42a, b
- Unterabschnitt
- 43
- Spitze
- 44
- Schutzabdeckung
- 45
- Substrat
- 46
- LED-Chip
- 47
- Konversionsmaterial
- 48
- Lichtaustrittsfläche
- B
- Breite
- T
- Tiefe
- 49a,b
- Spektren
- d1, d2
- Strecken
- L
- Linie / Symmetrieebene
- L1, L2
- Lichtstrahlen
- 50
- Ausnehmung
- 51a, b
- Bereich
- 52a, b
- Knick
- 53
- Strukturelement
- 60
- Optik
- 61
- Lichtstrahlen
- 62
- Lichtquelle
- 63
- Ausnehmung
- 64
- Breite
- 65a, b
- Begrenzungsfläche
- 66a, b
- Zentraler Bereich
- 67
- Spitze
- 68a, b
- Äußerer Bereich
- L
- Linie
- P
- Pfeile
- TR
- Tiefe
