DE102019125640A1 - Optical element - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element (1) für eine flächige Leuchte, aufweisend eine flächige Lichteinkopplungsseite zum Einleiten von Licht in das optische Element (1) und eine der flächigen Lichteinkopplungsseite gegenüberliegende flächige Lichtauskopplungsseite (2) zur Abgabe des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts. Die Lichtauskopplungsseite (2) weist auf: eine erste Zone (3) zur diffus streuenden Lichtabgabe eines ersten Teils des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts, und mehrere in der ersten Zone (3) vorgesehene zweite Zonen (4) zur Lichtabgabe eines zweiten Teils des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts derart, dass das über die zweiten Zonen (4) abgegebene Licht wenigstens teilweise definiert gerichtet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine flächige Leuchte aufweisend ein solches optisches Element (1).The present invention relates to an optical element (1) for a flat lamp, having a flat light coupling side for introducing light into the optical element (1) and a flat light coupling side (2) opposite the flat light coupling side for emitting the light introduced via the light coupling side. The light coupling-out side (2) has: a first zone (3) for diffusely scattering light output of a first part of the light introduced via the light coupling-in side, and several second zones (4) provided in the first zone (3) for light output of a second part of the light input side light introduced on the light coupling side in such a way that the light emitted via the second zones (4) is at least partially directed in a defined manner. The invention also relates to a flat lamp having such an optical element (1).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element sowie eine flächige Leuchte aufweisend ein solches optisches Element.The present invention relates to an optical element and a flat lamp having such an optical element.
Hintergrundbackground
Flächige Leuchten kommen in der Regel zur großflächigen Beleuchtung zur Anwendung. Zum Beispiel dienen solche Leuchten der Beleuchtung von Räumen wie beispielsweise Büros. Zudem können solche Leuchten auch zur Beleuchtung von in Räumen vorgesehenen Arbeitsplätzen vorgesehen sein. Die Lichtabgabe durch die Leuchte sollte dabei derart erfolgen, dass das Licht „entblendet“ bzw. „blendfrei“ abgegeben wird, um insbesondere einerseits Personen nicht zu blenden und andererseits störende Reflexionen auf senkrecht stehenden Flächen zu vermeiden. „Entblendet“ bzw. „blendfrei“ bedeutet dabei, dass oberhalb eines bestimmten Grenzwinkels bezüglich der Vertikalen bzw. Flächennormale der flächigen Leuchte die sogenannte Leuchtdichte unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts abfällt. Eine Lichtabgabe unter zu flachen Winkel hätte hingegen insbesondere eine Blendung von Personen zur Folge, die von schräg unten auf die Leuchte blicken.Flat lights are usually used for large-area lighting. For example, such luminaires are used to illuminate rooms such as offices. In addition, such lights can also be provided for illuminating workplaces provided in rooms. The light output by the luminaire should take place in such a way that the light is “glare-free” or “glare-free”, in order not to dazzle people on the one hand and to avoid disturbing reflections on vertical surfaces on the other. “Glare-free” or “glare-free” means that the so-called luminance drops below a predetermined limit value above a certain limit angle with respect to the vertical or surface normal of the flat lamp. A light emission at an angle that is too flat would, however, result in particular in the glare of people who are looking at the luminaire at an angle from below.
Durch die flächige Ausgestaltung der Leuchte kann die Leuchte insbesondere kompakt angeordnet werden; die Leuchte erscheint dabei für einen Betrachter flächig bzw. im Wesentlichen zweidimensional. Für ein vorteilhaftes Erscheinungsbild der Leuchte bzw. des für die Leuchte vorgesehenen Montagebereichs wie beispielsweise einer Decke kann es gewünscht sein, dass die Leuchte dreidimensional erscheint. Eine dreidimensionale Erscheinung der Leuchte kann beispielsweise erzeugt werden, indem die Leuchte dreidimensional gestaltet ist, also nicht eine im Wesentlichen flächige Ausbildung aufweist; dies bedingt jedoch wiederum, dass die Leuchte relativ viel Bauraum beansprucht und somit nicht sehr kompakt ausgebildet ist. Außerdem ist eine flächige Ausbildung der Leuchte besser geeignet für eine entblendende Wirkung bei der Lichtabgabe.Due to the flat design of the lamp, the lamp can be arranged in a particularly compact manner; the luminaire appears flat or essentially two-dimensional to a viewer. For an advantageous appearance of the luminaire or of the mounting area provided for the luminaire, such as a ceiling, it may be desirable for the luminaire to appear three-dimensional. A three-dimensional appearance of the luminaire can be produced, for example, in that the luminaire is designed three-dimensionally, that is to say does not have an essentially flat design; however, this in turn means that the luminaire takes up a relatively large amount of space and is therefore not very compact. In addition, a flat design of the lamp is more suitable for an anti-glare effect when emitting light.
Die vorliegende Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, die zuvor genannten Nachteile zu überwinden. Das heißt, es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dreidimensionalen Effekt einer Leuchte bereitzustellen, während die Leuchte kompakt ist und eine entblendende Wirkung hat.The present invention thus sets itself the task of overcoming the disadvantages mentioned above. That is, it is particularly an object of the present invention to provide a three-dimensional effect of a lamp while the lamp is compact and has a glare-reducing effect.
Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.These and other objects, which will be mentioned on reading the following description or which can be recognized by the person skilled in the art, are achieved with the subject matter of the independent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims which refer back to them.
Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein optisches Element für eine flächige Leuchte. Das optische Element weist eine flächige Lichteinkopplungsseite zum Einleiten von Licht in das optische Element und eine der flächigen Lichteinkopplungsseite gegenüberliegende flächige Lichtauskopplungsseite zur Abgabe des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts auf. Die Lichtauskopplungsseite weist auf: eine erste Zone zur diffus streuenden Lichtabgabe eines ersten Teils des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts, und mehrere in der ersten Zone vorgesehene zweite Zonen zur Lichtabgabe eines zweiten Teils des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts derart, dass das über die zweiten Zonen abgegebene Licht wenigstens teilweise definiert (aus-)gerichtet ist, bevorzugt also nicht oder definiert gebrochen wird.According to a first aspect, the invention relates to an optical element for a flat lamp. The optical element has a planar light coupling-in side for introducing light into the optical element and a planar light coupling-out side opposite the planar light coupling-in side for emitting the light introduced via the light coupling-in side. The light outcoupling side has: a first zone for diffusely scattering light output of a first part of the light introduced via the light injection side, and several second zones provided in the first zone for light output of a second part of the light introduced via the light injection side such that the light introduced via the second zones emitted light is at least partially defined (aligned), that is preferably not or is refracted in a defined manner.
Unter einer „teilweise definiert gerichteten Lichtabgabe“ wird verstanden, dass das bzw. wenigstens der entsprechende Teil des über die zweiten Zonen abgegebene Lichts insbesondere nicht diffus gestreut wird. Die aus den zweiten Zonen abgegeben Lichtstrahlen weisen demnach definierte und vorzugsweise unterschiedliche und/oder gleiche Richtungen auf. Insbesondere soll das das optische Element wenigstens in dem genannten Teil der zweiten Zonen durchlaufende Licht somit nicht oder definiert gebrochen werden. Beispielsweise in einem Fall, in dem die Lichteinkopplungsseite und die Lichtauskopplungsseite des genannten Teils der zweiten Zone parallel zu einander ausgerichtet sind, werden senkrecht auftreffende Lichtstrahlen nicht gebrochen. Bei in diesem Teil der zweiten Zone zueinander nicht paralleler Lichteinkopplungsseite und Lichtauskopplungsseite und/oder bei schrägem Lichteinfall der Lichtstrahlen wird bevorzugt eine definierte Lichtbrechung bewirkt; welche sich von einer meist undefinierten Lichtstreuung unterscheidet.A “partially defined directed light emission” is understood to mean that the or at least the corresponding part of the light emitted via the second zones is, in particular, not diffusely scattered. The light beams emitted from the second zones accordingly have defined and preferably different and / or the same directions. In particular, the light passing through the optical element at least in the mentioned part of the second zones should therefore not be refracted or refracted in a defined manner. For example, in a case in which the light coupling-in side and the light coupling-out side of said part of the second zone are aligned parallel to one another, light rays incident perpendicularly are not refracted. In this part of the second zone, when the light input side and light output side are not parallel to one another and / or when the light rays incline at an angle, a defined refraction of light is preferably effected; which differs from a mostly undefined light scattering.
Die diffus streuende Lichtabgabe über die erste Zone stellt dabei insbesondere die (definierte) entblendende Wirkung des optischen Elements bereit. Die im Wesentlichen definiert gerichtete (also insbesondere nicht oder definiert gebrochene; mithin also nicht oder definiert umgelenkte) und somit insbesondere nicht diffus streuende Lichtabgabe über die zweiten Zonen bewirkt dabei insbesondere, dass über diese zweiten Zonen eine Lichtabgabe erfolgt, die weniger bis gar nicht entblendet ist im Vergleich zu der Lichtabgabe über die erste Zone. Das heißt, insbesondere für Blickwinkel, für die die erste Zone geringere Leuchtdichten hat, um somit eine Blendung zu verhindern, haben die zweiten Zonen jeweils höhere Leuchtdichten, um somit eine gewollte Blendung bzw. (definierte) Brillanz zu bewirken.The diffusely scattering light output via the first zone provides in particular the (defined) anti-glare effect of the optical element. The light output via the second zones, which is essentially directed in a defined manner (i.e. in particular not or defined refracted; therefore not or defined deflected) and thus in particular not diffusely scattering, causes light output via these second zones that is less glare-free or not glare-free is compared to the light output over the first zone. That is to say, in particular for viewing angles for which the first zone has lower luminance levels in order to prevent glare, the second zones each have higher luminance levels in order to achieve a desired glare or (defined) brilliance.
Durch die erste Zone und die somit diffus streuende Lichtabgabe behält das optische Element seine entblendende Wirkung - beispielsweise für den Einsatz im Bürobereich -, während die durch die zweiten Zonen bewirkte Brillanz das optische Element und somit beispielsweise eine mit dem optischen Element vorgesehene flächige Leuchte dreidimensional erscheinen lässt. Somit erscheint das flache optische Element bzw. die flächige Leuchte mit diesem optischen Element dreidimensional, ohne dass das optische Element oder die Leuchte (zusätzlich) dreidimensional ausgestaltet werden muss.Due to the first zone and the diffusely scattering light output, the optical element retains its glare-free effect - for use in offices, for example - while the brilliance brought about by the second zones makes the optical element and thus, for example, a flat luminaire provided with the optical element appear three-dimensional leaves. The flat optical element or the flat lamp with this optical element thus appears three-dimensional without the optical element or the lamp having to be (additionally) designed three-dimensionally.
Jede der zweiten Zone kann durch eine definierte Form von der ersten Zone abgegrenzt sein. Somit kann insbesondere eine definierte Brillanz erzeugt werden, die das optische Element in besonders vorteilhafter Weise dreidimensional erscheinen lässt.Each of the second zones can be delimited from the first zone by a defined shape. In this way, in particular, a defined brilliance can be generated, which makes the optical element appear three-dimensional in a particularly advantageous manner.
Jede der zweiten Zonen kann durch eine kreisförmige, elliptische und/oder mehreckige (beispielsweise sechseckige), insbesondere im Wesentlichen hexagonale Form von der ersten Zone abgegrenzt sein. Im Allgemeinen sind die zweiten Zonen jeweils nicht auf eine bestimmte Form beschränkt. Beispielsweise können die zweiten Zonen unterschiedliche Formen aufweisen; alternativ ist es auch denkbar, dass die zweiten Zonen identische Formen aufweisen.Each of the second zones can be delimited from the first zone by a circular, elliptical and / or polygonal (for example hexagonal), in particular essentially hexagonal shape. In general, the second zones are not limited to any particular shape. For example, the second zones can have different shapes; alternatively, it is also conceivable that the second zones have identical shapes.
Jede der zweiten Zonen kann eine Größe wie beispielsweise eine von der jeweiligen Form begrenzte Fläche aufweisen. Beispielsweise sind in der ersten Zone die zweiten Zonen mit unterschiedlichen Größen vorgesehen. Somit kann besonders vorteilhaft ein dreidimensionaler Effekt des optischen Elements erzeugt werden.Each of the second zones can have a size such as, for example, an area delimited by the respective shape. For example, the second zones with different sizes are provided in the first zone. A three-dimensional effect of the optical element can thus be generated in a particularly advantageous manner.
Mit zunehmendem Abstand zu einem Innenbereich des optischen Elements sind vorzugsweise zweite Zonen mit kleineren Größen in der ersten Zone angeordnet. Auf diese Weise kann besonders gut ein insbesondere makroskopischer dreidimensionaler Effekt des optischen Elements erzeugt werden, da die mit zunehmenden Abstand kleiner werdenden zweiten Zonen einen Tiefeneindruck erzeugen und somit die im Wesentlichen zweidimensionale Lichtauskopplungsseite in Form einer dreidimensionalen Form wie beispielsweise einer Kugel erscheinen lassen.As the distance from an inner region of the optical element increases, second zones with smaller sizes are preferably arranged in the first zone. In this way, an especially macroscopic three-dimensional effect of the optical element can be generated particularly well, since the second zones, which become smaller with increasing distance, create an impression of depth and thus make the essentially two-dimensional light coupling-out side appear in the form of a three-dimensional shape such as a sphere.
Die Größe ist bevorzugt ein Umkreis, wobei besonders bevorzugt dieser Umkreis in einem Bereich von 5 mm bis 35 mm, beispielsweise in einem Bereich von 10 mm bis 30 mm liegt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zweite Zonen, die besonders nah an dem besagten Innenbereich liegen und besonders bevorzugt diesem Innenbereich direkt gegenüberliegen, also die innersten zweiten Zonen, einen Umkreis von im Wesentlichen 30 mm aufweisen, wohingegen die vom Innenbereich am weitest entfernten zweiten Zonen bzw. die äußersten zweiten Zonen, also insbesondere die der äußeren Begrenzung der ersten Zone direkt gegenüberliegenden zweiten Zonen, einen Umkreis von im Wesentlichen 10 mm aufweisen. Alternativ kann die Größe auch ein Umfang sein, wobei die vorgenannten Werte bzw. Wertebereiche dann bevorzugt auch für den Umfang gelten.The size is preferably a circumference, this circumference particularly preferably being in a range from 5 mm to 35 mm, for example in a range from 10 mm to 30 mm. For example, it can be provided that second zones, which are particularly close to said inner area and particularly preferably directly opposite this inner area, i.e. the innermost second zones, have a circumference of essentially 30 mm, whereas the second zones furthest away from the inner area or the outermost second zones, that is to say in particular the second zones directly opposite the outer boundary of the first zone, have a circumference of essentially 10 mm. Alternatively, the size can also be a scope, the aforementioned values or value ranges then preferably also applying to the scope.
Gemäß einem Beispiel kann mit zunehmendem Abstand zu einem bzw. dem Innenbereich der Abstand zwischen benachbarten zweiten Zonen größer werden. Dies kommt insbesondere dem durch das optische Element erzeugten dreidimensionalen Effekt zugute. Der zunehmende Abstand zwischen benachbarten zweiten Zonen kann beispielsweise dadurch bedingt sein, dass die zweiten Zonen mit zunehmenden Abstand kleiner werden.According to one example, the distance between adjacent second zones can become larger with increasing distance from one or the inner region. This is of particular benefit to the three-dimensional effect produced by the optical element. The increasing distance between adjacent second zones can be due, for example, to the fact that the second zones become smaller with increasing distance.
Der Innenbereich des optischen Elements kann ein Zentrum des optischen Elements sein. Beispielsweise ist das Zentrum mittig bezüglich der Breite und/oder Höhe des optischen Elements; die Breite und Höhe sind dabei jeweils in Draufsicht, also in Richtung der Flächennormale der flächigen Lichtauskopplungsseite gesehen, sodass die Tiefe der Dicke des optischen Elements entspricht.The inner region of the optical element can be a center of the optical element. For example, the center is central with respect to the width and / or height of the optical element; the width and height are each seen in a plan view, that is to say in the direction of the surface normal of the planar light coupling-out side, so that the depth corresponds to the thickness of the optical element.
Die zweiten Zonen können über wenigstens einen Teil und bevorzugt über den gesamten Bereich der ersten Zone vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dies bewirkt ein besonders vorteilhaftes (makroskopisch) dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements.The second zones can be arranged preferably evenly distributed over at least a part and preferably over the entire area of the first zone. This brings about a particularly advantageous (macroscopic) three-dimensional appearance of the optical element.
Die zweiten Zonen können jeweils wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur aufweisen. Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann dabei derart ausgebildet sein, dass die zweiten Zonen geeignet sind, den zweiten Teil des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts nicht diffus streuend zu beeinflussen und somit direkt definiert gerichtet abzugeben. Somit kann besonders einfach bewirkt werden, dass die zweiten Zonen den zweiten Teil des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts definiert gerichtet abgeben bzw. insbesondere nicht diffus streuen.The second zones can each have at least one light outcoupling structure. The at least one light coupling-out structure can be designed in such a way that the second zones are suitable for influencing the second part of the light introduced via the light coupling-in side in a non-diffusely scattering manner and thus emitting it directly in a defined manner. It can thus be effected in a particularly simple manner that the second zones emit the second part of the light introduced via the light coupling side in a defined direction or, in particular, do not scatter it diffusely.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur zur Abgabe von Licht in eine definierte Richtung derart ausgebildet ist, dass die zweiten Zonen geeignet sind, den zweiten Teil des über die Lichteinkopplungsseite eingeleiteten Lichts in definierte Richtungen abzugeben. Durch die definierten Richtungen der Lichtabgabe mit den zweiten Zonen und deren Lichtauskopplungsstrukturen kann eine besonders vorteilhafte Leuchtdichteverteilung und damit (dynamische) Brillanz erzeugt werden, sodass dadurch ein besonders vorteilhaftes dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements erzeugt werden kann.Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one light outcoupling structure for emitting light in a defined direction is designed in such a way that the second zones are suitable for emitting the second part of the light introduced via the light coupling side in defined directions. By the defined directions of the light emission with the second zones and their Light outcoupling structures can produce a particularly advantageous luminance distribution and thus (dynamic) brilliance, so that a particularly advantageous three-dimensional appearance of the optical element can thereby be produced.
Die zweiten Zonen können jeweils mehrere Lichtauskopplungsstrukturen aufweisen. Die mehreren Lichtauskopplungsstrukturen können dabei unterschiedlich oder auch identisch ausgebildet sein. Die mehreren Lichtauskopplungsstrukturen sind vorzugsweise gleichmäßig über die jeweilige zweite Zone, beispielsweise der Form der jeweiligen zweiten Zone entsprechend verteilt (angeordnet). Mit anderen Worten können die Lichtauskopplungsstrukturen, beispielsweise wenigstens die jeweils äußersten Lichtauskopplungsstrukturen, eine Form aufspannen, die der Form der jeweiligen zweiten Zone entspricht.The second zones can each have a plurality of light outcoupling structures. The multiple light outcoupling structures can be designed differently or identically. The plurality of light outcoupling structures are preferably distributed (arranged) uniformly over the respective second zone, for example corresponding to the shape of the respective second zone. In other words, the light outcoupling structures, for example at least the outermost light outcoupling structures in each case, can span a shape which corresponds to the shape of the respective second zone.
Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann klar ausgebildet sein. Durch die (glas-)klare Ausbildung kann besonders einfach bewirkt werden, dass das über die zweiten Zonen abgegebene Licht nicht diffus gestreut wird, um somit die dreidimensionale Erscheinung des optischen Elements bereitzustellen.The at least one light outcoupling structure can be clearly embodied. The (glass) clear design makes it particularly easy to ensure that the light emitted via the second zones is not diffusely scattered in order to thus provide the three-dimensional appearance of the optical element.
Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann kreisförmig und/oder punktförmig ausgebildet sein. Bei mehreren, jeweils kreisförmig und/oder punktförmig vorgesehenen Lichtauskopplungsstrukturen in der jeweiligen zweiten Zone ist die jeweilige zweite Zone dann bevorzugt kreisförmig und/oder punktförmig gefleckt ausgebildet. Durch die kreisförmige und/oder punktförmige Ausbildung der wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur ergibt sich ein besonders vorteilhaftes dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements.The at least one light outcoupling structure can be circular and / or point-shaped. In the case of a plurality of light outcoupling structures, each provided circular and / or punctiform, in the respective second zone, the respective second zone is then preferably formed in a circular and / or punctiform spotted manner. The circular and / or point-like design of the at least one light coupling-out structure results in a particularly advantageous three-dimensional appearance of the optical element.
Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann ein klarer, der Form der jeweiligen zweiten Zone entsprechender und vorzugsweise geschlossen umlaufender Bereich sein, wobei dieser Bereich vorzugsweise die jeweilige zweite Zone umgibt. Mit anderen Worten kann die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur eine der jeweiligen zweiten Zone entsprechende Ringform aufweisen. Durch diese Form der wenigstens einen Lichtauskopplungsstruktur lässt sich ein besonders vorteilhaftes dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements bereitstellen.The at least one light outcoupling structure can be a clear region corresponding to the shape of the respective second zone and preferably encircling it in a closed manner, this region preferably surrounding the respective second zone. In other words, the at least one light coupling-out structure can have a ring shape corresponding to the respective second zone. This shape of the at least one light outcoupling structure makes it possible to provide a particularly advantageous three-dimensional appearance of the optical element.
Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann klar sein und die jeweilige zweite Zone im Wesentlichen vollständig bedecken. Mit anderen Worten kann die jeweilige zweite Zone aus der (einzigen) klaren Lichtauskopplungsstruktur bestehen. Demnach kann die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur bezüglich der jeweiligen zweiten Zone besonders einfach bereitgestellt werden, während die Lichtauskopplungsstrukturen, bereitgestellt durch die mehreren zweiten Zonen, ein besonders vorteilhaftes dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements erzeugen.The at least one light outcoupling structure can be clear and essentially completely cover the respective second zone. In other words, the respective second zone can consist of the (single) clear light outcoupling structure. Accordingly, the at least one light outcoupling structure can be provided particularly easily with respect to the respective second zone, while the light outcoupling structures, provided by the plurality of second zones, produce a particularly advantageous three-dimensional appearance of the optical element.
Die wenigstens eine Lichtauskopplungsstruktur kann in Richtung der Flächennormalen der flächigen Lichtauskopplungsseite des optischen Elements gesehen mehrere vorzugsweise aneinander angrenzende dreieckförmige Lichtauskopplungsstrukturen aufweisen. Die dreieckförmige Ausgestaltung der Lichtauskopplungsstruktur ist dabei besonders für die Lichtabgabe in die definierten Richtungen bevorzugt; das dreidimensional Erscheinungsbild des optischen Elements kann dadurch besonders gut erzeugt werden.The at least one light outcoupling structure can have a plurality of preferably adjoining triangular light outcoupling structures, viewed in the direction of the surface normal of the flat light outcoupling side of the optical element. The triangular configuration of the light decoupling structure is particularly preferred for the emission of light in the defined directions; the three-dimensional appearance of the optical element can thereby be produced particularly well.
In einem Beispiel können die Flächennormalen der dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen bezüglich der flächigen Lichtauskopplungsseite unterschiedlich und insbesondere gemäß mindesten sechs unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich ausgerichtet sein, sodass durch die unterschiedlichen Ausrichtungen der dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen Licht aus den Lichtauskopplungsstrukturen in die unterschiedlichen, definierten Richtungen abgebbar ist. Durch die unterschiedlichen Ausrichtungen der dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen können die definierten Richtungen der Lichtabgabe besonders einfach eingestellt werden. Zudem ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Erscheinungsbild der zweiten Zonen, da die zweiten Zonen für einen Betrachter durch die unterschiedlichen Richtungen der Lichtabgabe je nach Blickwinkel unterschiedlich erscheinen; das heißt, je nach Blickwinkel ändert sich die Erscheinung der Lichtauskopplungsseite.In one example, the surface normals of the triangular light outcoupling structures can be differently aligned with respect to the flat light outcoupling side and in particular differently in at least six different directions, so that the different alignments of the triangular light outcoupling structures can emit light from the light outcoupling structures in the different, defined directions. Due to the different orientations of the triangular light outcoupling structures, the defined directions of the light output can be set particularly easily. In addition, the result is a particularly advantageous appearance of the second zones, since the second zones appear different to a viewer due to the different directions of the light emission depending on the viewing angle; that is, the appearance of the light coupling-out side changes depending on the viewing angle.
Der in Richtung der Flächennormale der flächigen Lichtauskopplungsseite des optischen Elements gesehene und zwischen zwei Flächennormalen unterschiedlich ausgerichteter dreieckförmiger Lichtauskopplungsstrukturen eingeschlossene Winkel beträgt beispielsweise 60°, 120°, 180°, 240° oder 300°. Dieser Winkel entspricht beispielsweise unterschiedlichen Blickrichtungen bezüglich des optischen Elements. Somit wird eine besonders vorteilhafte blickwinkelabhängige Brillanz des optischen Elements erzeugt, welche dem optischen Element ein besonders vorteilhaftes dreidimensionales Erscheinungsbild verleiht.The angle included between two surface normals of differently oriented triangular light output structures, viewed in the direction of the surface normal of the surface normal light output side of the optical element, is, for example, 60 °, 120 °, 180 °, 240 ° or 300 °. This angle corresponds, for example, to different viewing directions with respect to the optical element. A particularly advantageous viewing angle-dependent brilliance of the optical element is thus generated, which gives the optical element a particularly advantageous three-dimensional appearance.
Die dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen können durch sägezahnartige Lichtauskopplungsstrukturen (insbesondere Prismen= gebildet sein. Unter „sägezahnartig“ wird dabei insbesondere eine Form verstanden, die einer Pyramide mit wenigstens einer dreieckförmigen Seitenfläche entspricht. Diese sägezahnartigen Lichtauskopplungsstrukturen sind vorzugsweise undefiniert angeordnet, um die unterschiedlich ausgerichteten Flächennormalen der dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen bereitzustellen. Durch diese undefinierte bzw. chaotische Anordnung der sägezahnartigen Lichtauskopplungsstrukturen ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Erscheinungsbild der zweiten Zonen zur Bewirkung des dreidimensionalen Erscheinungsbilds des optischen Elements.The triangular light outcoupling structures can be formed by sawtooth-like light outcoupling structures (in particular prisms =. “Sawtooth-like” is understood to mean in particular a shape that is that of a pyramid with at least one triangular side surface corresponds to. These sawtooth-like light outcoupling structures are preferably arranged in an undefined manner in order to provide the differently oriented surface normals of the triangular light outcoupling structures. This undefined or chaotic arrangement of the sawtooth-like light coupling-out structures results in a particularly advantageous appearance of the second zones for effecting the three-dimensional appearance of the optical element.
Die sägezahnartigen Lichtauskopplungsstrukturen können jeweils eine Grundfläche und eine Mantelfläche mit einer Seitenfläche aufweisen, also insbesondere pyramidenartig ausgebildet sein. Die Seitenflächen der sägezahnartigen Lichtauskopplungsstrukturen sind dabei die dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen. Auf diese Weise können die Flächennormalen der dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen besonders einfach bereitgestellt werden.The sawtooth-like light outcoupling structures can each have a base surface and a lateral surface with a side surface, that is to say, in particular, be designed in the manner of a pyramid. The side surfaces of the sawtooth-like light outcoupling structures are the triangular light outcoupling structures. In this way, the normals to the surface of the triangular light outcoupling structures can be provided in a particularly simple manner.
Die mehreren dreieckförmigen Lichtauskopplungsstrukturen können die jeweilige zweite Zone im Wesentlichen vollständig bedecken. Dadurch ergibt sich ein besonders gutes dreidimensionales Erscheinungsbild des optischen Elements.The plurality of triangular light outcoupling structures can essentially completely cover the respective second zone. This results in a particularly good three-dimensional appearance of the optical element.
Jede der Lichtauskopplungsstrukturen kann eine Breite bzw. einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 mm aufweisen, wobei die Breite bzw. der Durchmesser auch im Wesentlichen 1,5 mm betragen kann. Alternativ oder zusätzlich kann jede der Lichtauskopplungsstrukturen einen Umkreis im Bereich von 1 mm bis 5 mm aufweisen. Diese Werte werden besonders bevorzugt, um ein eine entblendende Wirkung bereitstellendes, aber zugleich dreidimensional erscheinendes optisches Element bereitzustellen. Beispielsweise kann jede der Lichtauskopplungsstrukturen auch einen Umfang aufweisen, wobei dann die zuvor genannten Werte bzw. Wertebereiche des Umkreises bevorzugt für den Umfang der jeweiligen Lichtauskopplungsstruktur gelten.Each of the light outcoupling structures can have a width or a diameter in the range from 0.1 mm to 2 mm, preferably in the range from 0.1 to 1 mm, wherein the width or the diameter can also be essentially 1.5 mm. Alternatively or additionally, each of the light outcoupling structures can have a circumference in the range from 1 mm to 5 mm. These values are particularly preferred in order to provide an optical element that provides an anti-glare effect but at the same time appears three-dimensional. For example, each of the light outcoupling structures can also have a circumference, in which case the aforementioned values or value ranges of the circumference preferably apply to the circumference of the respective light outcoupling structure.
Ein Abstand zwischen benachbarten Lichtauskopplungsstrukturen der jeweiligen zweiten Zone kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegen. Die Lichtauskopplungsstrukturen der jeweiligen zweiten Zone können also relativ nah beieinander vorgesehen sein, um das durch diese Lichtauskopplungsstrukturen bewirkte vorteilhafte Erscheinungsbild des optischen Elements zu bewirken.A distance between adjacent light outcoupling structures of the respective second zone can be in a range from 0.5 mm to 2 mm. The light outcoupling structures of the respective second zone can therefore be provided relatively close to one another in order to bring about the advantageous appearance of the optical element brought about by these light outcoupling structures.
Es kann ein Abstand zwischen der Lichtauskopplungsstruktur und einer Abgrenzung bzw. Form, die die jeweilige zweite Zone von der ersten Zone abgrenzt, vorgesehen sein. Somit kann der gewünschte dreidimensionale Lichteffekt für das vorteilhafte Erscheinungsbild des optischen Elements besonders gut erzeugt werden. Dieser Abstand beträgt bevorzugt wenigstens 3 mm.A distance can be provided between the light outcoupling structure and a delimitation or shape which delimits the respective second zone from the first zone. The desired three-dimensional light effect for the advantageous appearance of the optical element can thus be generated particularly well. This distance is preferably at least 3 mm.
Jede der zweiten Zonen kann in Bereichen, in denen keine Lichtauskopplungsstruktur vorgesehen ist, wenigstens teilweise eine Fresnelstruktur und/oder eine Mikrostrukturfolie aufweisen. Mit anderen Worten können diese Bereiche für eine diffuse Lichtabgabe vorgesehen sein, sodass die zweiten Zonen Licht abgeben, das teilweise diffus gestreut und teilweise nicht diffus gestreut wird.Each of the second zones can at least partially have a Fresnel structure and / or a microstructure film in areas in which no light coupling-out structure is provided. In other words, these areas can be provided for diffuse light emission, so that the second zones emit light that is partly diffusely scattered and partly not diffusely scattered.
Das optische Element kann einen das optische Element und die Lichtauskopplungsseite vorzugsweise umlaufend geschlossen begrenzenden Rand aufweisen, wobei der Rand auch die erste Zone vorzugsweise umlaufend geschlossen begrenzt. Mit anderen Worten ist beispielsweise die Vorderseite des optischen Elements die flächige Lichtauskopplungsseite, wobei die Vorderseite bzw. Lichtauskopplungsseite aus der ersten Zone und den zweiten Zonen und, falls vorhanden, aus der weiter unten beschriebenen dritten Zone bzw. dem Innenbereich besteht. Somit wird besonders vorteilhaft bewirkt, dass das optische Element eine entblendende Wirkung erzeugt und gleichzeitig - insbesondere durch die zweiten Zonen - dreidimensional erscheint.The optical element can have an edge delimiting the optical element and the light coupling-out side, preferably closed all round, the edge also delimiting the first zone, preferably closed all round. In other words, the front side of the optical element is, for example, the flat light outcoupling side, the front side or light outcoupling side consisting of the first zone and the second zones and, if present, of the third zone or the inner area described below. This has the particularly advantageous effect that the optical element produces an anti-glare effect and at the same time appears three-dimensional, in particular due to the second zones.
Die erste Zone kann vorzugsweise mikroskopische Fresnelstrukturen zur diffus streuenden Lichtabgabe mittels der ersten Zone aufweisen. Dadurch kann eine besonders gute entblendende Wirkung bereitgestellt werden. Zudem sind die mikroskopischen Fresnelstrukturen derart klein ausgebildet, dass sie für ein menschliches Auge kaum erkennbar sind. In einem Beispiel ist die erste Zone durch eine Mikrostrukturfolie zur diffus streuenden Lichtabgabe mittels der ersten Zone gebildet.The first zone can preferably have microscopic Fresnel structures for diffusely scattering light emission by means of the first zone. A particularly good anti-glare effect can thereby be provided. In addition, the microscopic Fresnel structures are so small that they can hardly be seen by the human eye. In one example, the first zone is formed by a microstructure film for diffusely scattering light emission by means of the first zone.
Die erste Zone kann ferner eine dritte Zone zur Abgabe des von einem Sekundärleuchtmittel abgegebenen Lichts aufweisen. Das Sekundärmittel kann beispielsweise eine Notleuchte sein. Das Sekundärleuchtmittel bzw. die Notleuchte ist dabei vorzugsweise so vorgesehen, dass dieses bzw. diese Licht abgibt, wenn das Leuchtmittel für die Lichtabgabe über die erste und zweite Zone (Primärleuchtmittel) kein Licht abgibt bzw. abgeben kann, beispielsweise, weil eine elektrische Versorgung des Primärleuchtmittels nicht verfügbar ist. Beispielsweise kann die nicht verfügbare elektrische Versorgung durch eine Steuervorrichtung erkannt werden, die dann in entsprechender Weise das Sekundärleuchtmittel zur Lichtabgabe steuert.The first zone can also have a third zone for emitting the light emitted by a secondary illuminant. The secondary means can be, for example, an emergency light. The secondary illuminant or the emergency light is preferably provided in such a way that this or these emit light when the illuminant for the light emission via the first and second zone (primary illuminant) does not emit or can emit any light, for example because an electrical supply to the Primary illuminant is not available. For example, the unavailable electrical supply can be recognized by a control device which then controls the secondary illuminant for emitting light in a corresponding manner.
Die dritte Zone ist vorzugsweise klar ausgebildet. Somit kann für einen Beobachter eine gute Sichtbarkeit des von dem Sekundärleuchtmittel abgegebenen Lichts gewährleistet werden.The third zone is preferably clear. Good visibility of the light emitted by the secondary illuminant can thus be ensured for an observer.
Die dritte Zone ist vorzugsweise als Ausnehmung zur Aufnahme des Sekundärleuchtmittels ausgebildet. Somit können die dritte Zone und das Sekundärleuchtmittel einfach relativ zueinander vorgesehen werden, beispielsweise indem die Ausnehmung das Sekundärleuchtmittel in der dritten Zone definiert positioniert und/oder ausrichtet.The third zone is preferably designed as a recess for receiving the secondary illuminant. The third zone and the secondary illuminant can thus be provided in a simple manner relative to one another, for example in that the recess positions and / or aligns the secondary illuminant in a defined manner in the third zone.
Die dritte Zone kann in einem bzw. dem (oben genannten) Innenbereich des optischen Elements vorgesehen sein. Somit ist eine besonders gute Sichtbarkeit des von dem Sekundärleuchtmittel abgegebenen Lichts gewährleistet, insbesondere derart, dass die vorgenannte Entblendung des Lichts über die erste Zone und die Bewirkung des dreidimensionalen Erscheinungsbilds des optischen Elements über die zweiten Zonen wenig bis gar nicht beeinflusst wird.The third zone can be provided in one or the (above-mentioned) inner region of the optical element. This ensures particularly good visibility of the light emitted by the secondary illuminant, in particular in such a way that the aforementioned glare control of the light via the first zone and the effect of the three-dimensional appearance of the optical element via the second zones are little or not influenced.
Das optische Element ist bevorzugt aus einem dünnwandigen Material wie beispielsweise einer Folie hergestellt. Dadurch ergibt sich ein besonders kompakter und einfach herzustellender Aufbau des optischen Elements. Insbesondere weist ein solches optisches Element nur eine Dicke, nämlich die Materialdicke des dünnwandigen Materials bzw. der Folie auf.The optical element is preferably made from a thin-walled material such as a film, for example. This results in a particularly compact and easy to manufacture structure of the optical element. In particular, such an optical element has only one thickness, namely the material thickness of the thin-walled material or the film.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine flächige Leuchte. Die flächige Leuchte weist einen flächigen Lichtleiter mit einer flächigen Lichtauskopplungsseite zur Abgabe von in den Lichtleiter eingeleiteten Licht auf. Die Leuchte weist ferner ein optisches Element wie oben beschrieben auf, wobei die flächige Lichteinkopplungsseite des optischen Elements in vorzugsweise flächigem Kontakt mit der flächigen Lichtauskopplungsseite des Lichtleiters ist, sodass von dem Lichtleiter über die Lichtauskopplungsseite abgegebenes Licht über die flächige Lichteinkopplungsseite des optischen Elements in das optische Element einleitbar ist.According to a second aspect, the invention relates to a flat lamp. The flat lamp has a flat light guide with a flat light coupling-out side for emitting light introduced into the light guide. The luminaire also has an optical element as described above, wherein the flat light coupling side of the optical element is in preferably flat contact with the flat light output side of the light guide, so that light emitted by the light guide via the light output side into the optical element via the flat light input side of the optical element Element can be initiated.
Die oben beschriebenen Ausführungen und Vorteile bezüglich des optischen Elements gelten für die flächige Leuchte analog. Das heißt, das optische Element bewirkt insbesondere, dass die eigentlich im Wesentlichen zweidimensional ausgebildete Leuchte ein dreidimensionales Erscheinungsbild erhält, und zwar im Wesentlichen nur durch den durch die erste Zone und die mehreren zweiten Zonen des optischen Elements bedingten Lichteffekt. Das optische Element bedeckt dabei bevorzugt vollflächig die flächige Lichtauskopplungsseite des Lichtleiters.The above-described designs and advantages with regard to the optical element apply analogously to the flat lamp. That is, the optical element has the effect, in particular, that the luminaire, which is actually essentially two-dimensional, has a three-dimensional appearance, namely essentially only through the light effect caused by the first zone and the multiple second zones of the optical element. The optical element preferably covers the flat light coupling-out side of the light guide over the entire surface.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren gegeben. In den Figuren zeigen
-
1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Elements; -
2 eine Draufsicht einer zweiten Zone des in1 gezeigten optischen Elements gemäß einer ersten Ausführungsform; -
3 eine Draufsicht einer zweiten Zone des in1 gezeigten optischen Elements gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
4 eine Draufsicht einer zweiten Zone des in1 gezeigten optischen Elements gemäß einer dritten Ausführungsform; -
5 eine Draufsicht einer zweiten Zone des in1 gezeigten optischen Elements gemäß einer vierten Ausführungsform; -
6 eine Detailansicht (Draufsicht), welche einen Ausschnitt der Lichtauskopplungsstrukturen der in5 gezeigten zweiten Zone vergrößert darstellt; und -
7 eine perspektivische Ansicht einer sägezahnartigen Lichtauskopplungsstruktur zur Bildung der in den5 und6 gezeigten Lichtauskopplungsstrukturen.
-
1 a plan view of an embodiment of an optical element according to the invention; -
2 a plan view of a second zone of the in1 shown optical element according to a first embodiment; -
3rd a plan view of a second zone of the in1 shown optical element according to a second embodiment; -
4th a plan view of a second zone of the in1 shown optical element according to a third embodiment; -
5 a plan view of a second zone of the in1 shown optical element according to a fourth embodiment; -
6th a detailed view (top view), which shows a section of the light decoupling structures of the in5 shows the second zone shown enlarged; and -
7th a perspective view of a sawtooth-like light decoupling structure for forming the in FIGS5 and6th light outcoupling structures shown.
Die
Das optische Element
Das über die flächige Lichteinkopplungsseite in das optische Element
Wie in der
Damit die erste Zone
Die erste Zone
Die Lichtauskopplungsseite
Die zweiten Zonen
Die zweiten Zonen
Jede der zweiten Zonen
Zur Erzeugung der vorgenannten dreidimensionalen Form ist es bevorzugt, wenn mit zunehmendem Abstand zu einem Innenbereich
Wie die
Der Innenbereich
Die zweiten Zonen
Die erste Zone
Das Primärleuchtmittel und das Sekundärleuchtmittel sind dabei bevorzugt mit einer Steuereinrichtung wie beispielsweise einem Betriebsgerät funktional verbunden. Die Steuereinrichtung ist dabei bevorzugt wenigstens eingerichtet, zu erkennen, ob das Primärleuchtmittel nicht betrieben wird bzw. nicht betrieben werden kann, beispielsweise, weil eine entsprechende elektrische Energieversorgung für das Primärleuchtmittel nicht verfügbar ist; auf Basis dieser Erkennung steuert dann die Steuereinrichtung in entsprechender Weise das Sekundärleuchtmittel - schaltet dieses also zur Lichtabgabe beispielsweise an -, damit dieses dann entsprechend über die dritte Zone
Die dritte Zone
Zum einfachen relativen Vorsehen der dritten Zone
Wie oben beschrieben, sind die zweiten Zonen
Die in den
Die
Die Lichtauskopplungsstrukturen
Die mehreren Lichtauskopplungsstrukturen
Bevorzugt ist, wenn ein Abstand zwischen den direkt der Abgrenzung der jeweiligen zweiten Zone
Die
Der durch die Lichtauskopplungsstruktur
Die Lichtauskopplungsstruktur
Die
In der
Wie die
In der
Wie die
Die unterschiedlich ausgerichteten Flächennormalen
Wie die
Jede der Lichtauskopplungsstrukturen
Wie beispielhaft in den
Das optische Element
Die
Eine beispielhafte Anwendung des optischen Elements
Die Rückseite des Lichtleiters weist vorzugsweise einen Reflektor auf. Der Lichtleiter weist ferner Auskoppelstrukturen auf, beispielsweise in Form von (mechanischen) Verletzungen der Oberfläche. Zum Beispiel weist die Rückseite des Lichtleiters die Auskoppelstrukturen auf. Ziel dieser Auskoppelstrukturen ist es, das beispielsweise stirnseitig in den Lichtleiter eingekoppelte Licht zur Vorderseite des Lichtleiters umzulenken, um das Licht somit großflächig über den Lichtleiter über die Vorderseite bzw. Lichtauskopplungsseite des Lichtleiters abzugeben. Der Abstand zwischen benachbarten Auskoppelstrukturen beträgt beispielsweise ca. 0,5 mm bis 2 mm, und/oder die Auskoppelstrukturen haben vorzugsweise eine Größe, beispielsweise Durchmesser oder Breite, von ca. 0,1 mm bis 1 mmThe rear side of the light guide preferably has a reflector. The light guide also has decoupling structures, for example in the form of (mechanical) damage to the surface. For example, the rear side of the light guide has the coupling-out structures. The aim of these decoupling structures is to deflect the light coupled into the light guide at the front, for example, to the front of the light guide in order to emit the light over a large area via the light guide via the front or light output side of the light guide. The distance between adjacent coupling-out structures is, for example, approx. 0.5 mm to 2 mm, and / or the coupling-out structures preferably have a size, for example diameter or width, of approx. 0.1 mm to 1 mm
Das optische Element
Durch den Kontakt zwischen der Lichteinkopplungsseite des optischen Elements
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Beispielsweise ist es nicht zwingend, dass die zweiten Zonen
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EP20775258.5A EP4034805A1 (en) | 2019-09-24 | 2020-09-17 | Optical element |
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- 2019-09-24 DE DE102019125640.2A patent/DE102019125640A1/en active Pending
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- 2020-09-17 EP EP20775258.5A patent/EP4034805A1/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2021058373A1 (en) | 2021-04-01 |
EP4034805A1 (en) | 2022-08-03 |
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