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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahler mit zumindest einer Lichtquelle sowie einer Linse zum Formen eines Strahlenbündels zum Beleuchten eines Zielgebiets, wobei die Linse auf gegenüberliegenden Stirnseiten eine vorzugsweise napfförmige Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist und umfangsseitig verteilt mehrere Schalensegmente besitzt, die als totalreflektierende Freiformsegmente ausgebildet sind. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Haushaltsgerät mit dem erfindungsgemäßen Strahler.
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Stand der Technik
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In verschiedenen Beleuchtungsanwendungen unterliegen Strahler strikten Randbedingungen hinsichtlich der Baugröße und der Einbauumgebung, so dass es schwierig ist, das jeweilige Zielgebiet tatsächlich homogen auszuleuchten bzw. die gewünschte Lichtverteilung im Zielgebiet exakt zu erreichen. Bei beengten Einbauverhältnissen, wie beispielsweise in Hausgeräten, ist es oft nicht möglich, mehrere optische Elemente hintereinander zu verbauen, so dass oft mit nur einer Linse das Strahlenbündel so geformt werden muss, dass im Zielgebiet die gewünschte Lichtverteilung vorliegt. Erschwerend kann dabei hinzukommen, dass das Zielgebiet eine lichttechnisch anspruchsvolle Konturierung besitzt, wie beispielsweise rechteckige oder dreieckige Objekte oder ungleichförmige Lebensmittel oder Lebensmittelverpackungen, was oft dazu führt, dass in den Randbereichen bzw. in den Ecken Inhomogenitäten bzw. Ausleuchtungsdefizite auftreten. Diese Problematik verschärft sich nochmals dann, wenn der Strahler, insbesondere dessen Linse eine Außenkontur hat, die vom zu beleuchtenden Zielgebiet abweicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Strahler und ein Haushaltsgerät mit einem verbesserten Strahler der genannten Art zu schaffen, der die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll ein kompakter Strahler und ein Haushaltsgerät mit einem kompakten Strahler geschaffen werden, der verschieden konturierte Zielgebiete homogen ausleuchten kann.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch einen Strahler gemäß Anspruch 1 und 14 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es wird vorgeschlagen, dass die mehreren, lichtumlenkenden Schalensegmente der Linse jeweils im Zielgebiet einen größeren Flächenanteil bestrahlen, als dem jeweiligen Schalensegment an sich zukommt. Sind beispielsweise vier Schalensegmente vorgesehen, kann jedes Schalensegment mehr als ein Viertel der Fläche des Zielgebiets bestrahlen. Sind drei Schalensegmente vorgesehen, kann jedes Schalensegment mehr als ein Drittel der Fläche des Zielgebiets bestrahlen.
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Um mit einer begrenzten Zahl von Schalensegmenten eine vergleichmäßigte Ausleuchtung des Zielgebiets zu erreichen, kann jedes Schalensegment einen mehr als doppelt so großen Flächenanteil bestrahlen, als dem jeweiligen Schalensegment an sich zukommt.
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Insbesondere können die umfangsseitigen, zumindest teilweise totalreflektierenden Schalensegmente derart konturiert bzw. konfiguriert sein, dass das von einem jeweiligen Schalensegment abgegebene Strahlenbündel im Zielgebiet einen Flächenanteil von zumindest 2/n bestrahlt, wobei n die Anzahl der Schalensegmente der Linse ist. Mit anderen Worten bestrahlt jedes Strahlensegment zumindest einen doppelt so großen Anteil an der von den Segmenten insgesamt bestrahlten, sozusagen aufsummierten Fläche als dem Schalensegment aufgrund seines Anteils an der Schalensegmenteanzahl an sich zukommt.
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Dabei wird die Segmentierung der Schalensegmente dazu genutzt, das Zielgebiet mehrfach bzw. überdeckend auszuleuchten, indem jedes Schalensegment einen Flächenanteil des vom Indirektstrahlenbündel insgesamt beleuchteten Flächenstücks beleuchtet, mindestens doppelt so groß ist wie der Anteil des jeweiligen Schalensegments an der lichttechnisch aktiven Fläche des Indirektlicht-Linsenkorpus.
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Der von einem Schalensegment bestrahlte Flächenanteil kann auch 3/n oder mehr betragen. In Weiterbildung der Erfindung kann unabhängig von der Zahl der Schalensegmente vorgesehen sein, dass jedes umfangsseitige Linsenschalensegment mehr als 50% oder auch mehr als 75% des Zielgebiets des Indirektlichtbündels ausleuchtet.
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Durch die reflektierenden Schalensegmente der Linse einerseits und die stirnseitigen Lichteintritts- und -austrittsflächen, die im Zusammenspiel miteinander auch an den genannten Schalensegmenten vorbei ein Lichtbündel formen, generiert die Linse sozusagen zweierlei Licht und wird hinsichtlich der erzielbaren Lichtverteilung deutlich variabler. Einerseits formt die Linse über ihre stirnseitigen Lichteintritts- und - austrittsflächen am zentralen Linsenkorpus ein direkt abgestrahltes Direktlichtbündel mit einer gewünschten Lichtverteilung im Zielgebiet, sowie andererseits ein Indirektlichtbündel, das sozusagen zweifach bzw. mehrfach geformt wurde, nämlich einerseits vom zentralen Linsenkorpus und andererseits von den ergänzenden, umfangsseitigen Linsensegmenten, die das Licht mit der gewünschten Lichtverteilung in das Zielgebiet strahlen.
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Das genannte Direktlichtbündel meint dabei das von der Linse abgestrahlte Strahlenbündel, das im Strahlengang von der Lichtquelle her betrachtet zunächst an der Lichteintrittsfläche der Linse eingefangen und von der Lichteintrittsfläche durch den Linsenkorpus hindurch direkt, das heißt ohne Reflexion an den reflektierenden Schalensegmenten, auf die Lichtaustrittsfläche gelenkt wird, um von der Lichtaustrittsfläche dann abgestrahlt zu werden. Das Indirektlichtbündel tritt natürlich auch über die Lichtaustrittsfläche der Linse aus, wird jedoch von den Strahlen gebildet, die zuvor im Linsenkorpus auf die reflektierenden, umfangsseitigen Schalensegmente getroffen und dort per Totalreflexion und/oder Reflexion umgelenkt worden sind.
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Die umfangsseitig vorgesehenen Schalensegmente der Linse sind vorzugsweise zumindest teilweise totalreflektierend ausgebildet, um zumindest einen Teil des von der napfförmigen Lichteintrittsfläche her auf die Schalensegmente fallenden Lichts per Totalreflexion umzulenken. Zusätzlich können die Schalensegmente aber auch zumindest teilweise reflektierend beschichtet sein, um in schwierigen Abschnitten der Schalensegmente, in denen Totalreflexion nur schwierig erzielbar wäre, eine Umlenkung der auftreffenden Lichtstrahlen per Reflexion sicherzustellen und insgesamt für die als Freiformsegmente ausgebildeten Schalensegmente eine größere Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Konturierung zu erreichen. Hierdurch kann das von den Schalensegmenten erzeugte Indirektlichtbündel in der gewünschten Weise geformt werden und noch besser an die Erfordernisse im Zielgebiet und die Einbausituation des Strahlers angepasst werden.
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Durch das Zusammenspiel der Direkt und Indirektlichtbündel kann eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Lichtverteilung im Zielgebiet erreicht werden. Gleichzeitig kann eine kurze axiale Baulänge der Linse erzielt werden, die einen Einbau in beengte Montageumgebungen begünstigt.
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Insbesondere kann durch eine Überlagerung des Direktstrahlenbündels und des Indirektstrahlenbündels im Zielgebiet eine gewünschte Lichtverteilung leichter erreicht werden, da das eine Strahlenbündel Defizite des anderen Strahlenbündels hinsichtlich der gewünschten Lichtverteilung ausgleichen kann. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Lichteintritts- und -austrittsflächen einerseits und die umfangsseitigen Schalensegmente andererseits derart konfiguriert sein, dass das Direktstrahlenbündel aus dem zentralen Linsenkorpus einerseits und das Indirektstrahlenbündel aus den Schalensegmenten andererseits im Zielgebiet unterschiedliche, voneinander abweichende Beleuchtungsstärkeverteilungen aufweisen.
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Beispielsweise kann das Direktstrahlenbündel einen zentralen Beriech des Zielgebiets im Wesentlichen gleichmäßig ausleuchten, während das Indirektstrahlenbündel Randbereiche des Zielgebiets stärker aufhellt oder eine dort eventuell abfallende Beleuchtungsstärke des Direktstrahlenbündels kompensiert oder überhöht, so dass eine randseitige Aufhellung erzielt wird. Denkbar ist aber auch eine umgekehrte Konfigurierung, bei der das Indirektstrahlenbündel einen Zentralbereich gleichmäßig ausleuchtet und das Direktstrahlenbündel eine randseitige Aufhellung des Zielgebiets bewirkt.
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Grundsätzlich kommt es in Betracht, dass das Indirektlichtbündel aus den umfangsseitigen Schalensegmenten und das Direktlichtbündel aus dem zentralen Linsenkorpus separate und/oder einander nicht überlappende Zielgebiete bestrahlen, beispielsweise dergestalt, dass die bestrahlten Zielgebiete nahtlos aneinander angrenzen.
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Insbesondere aber können die Direkt und Indirektlichtbündel dasselbe Zielgebiet und/oder überlappende Zielgebiete bestrahlen, um im Zielgebiet eine überlagerte Lichtverteilung zu erzielen und sich die Beleuchtungsstärken im Zielgebiet aufsummieren bzw. ergänzen.
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Das Direktlichtbündel aus dem zentralen Linsenkorpus kann vorteilhafterweise ebenfalls mehr als 50% oder auch mehr als 75% des gemeinsamen Zielgebiets ausleuchten.
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Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Zielgebiet des Direktstrahlenbündels zumindest näherungsweise kongruent zum Zielgebiet des Indirektstrahlenbündels ist.
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Vorteilhafterweise kann durch das Zusammenspiel der vorzugsweise napfförmigen Lichteintrittsfläche und der gegenüberliegenden Lichtaustrittsfläche der Linse auch das Direktlichtstrahlenbündel manipuliert werden und im Vergleich zu dem an der Lichteintrittsfläche der Linse von der Lichtquelle her empfangenen Strahlenbündel hinsichtlich des Aufweitwinkels und/oder der Lichtverteilung verändert werden, so dass das von der Lichtaustrittsfläche austretende Direktlichtstrahlenbündel von dem an der Lichteintrittsfläche empfangenen Strahlenbündel abweicht. Das genannte Direktlichtstrahlenbündel wird dabei nur von der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche umgelenkt bzw. manipuliert, nicht jedoch von den umfangsseitigen Schalensegmenten, da das Direktlichtstrahlenbündel von der Lichteintrittsfläche direkt auf die Lichtaustrittsfläche gelenkt wird.
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Das genannte Direktlichtstrahlenbündel ist dabei vorteilhafterweise nicht diffus, sondern ein gerichtetes Strahlenbündel, wobei das Strahlenbündel in verschiedener Weise geformt werden kann, beispielsweise aufgeweitet oder verjüngt und/oder hinsichtlich der Lichtstärkeverteilung manipuliert werden kann.
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Beispielsweise können die Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen dazu ausgebildet sein, ein Direktlichtstrahlenbündel mit im Zielgebiet asymmetrischer Beleuchtungsstärkeverteilung zu erzeugen.
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Durch das Konzept, umfangsseitig an der Linse zumindest teilweise total reflektierende Linsenschalensegmente verteilt anzuordnen, die das sich im Linsenkorpus zur Umfangsseite hin ausbreitende Licht einfangen bzw. umlenken, können unabhängig von der Querschnittsform des abgestrahlten Strahlenbündels verschiedene Strahler bzw. Linsenumrißkonturen realisiert werden bzw. umgekehrt mit einer bestimmten, bspw. durch die Montageumgebung vorgegebenen Linsenumrißkontur verschiedene Strahlenbündelquerschnitte erzielt werden.
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Dementsprechend kann ein Leuchtensatz mit mehreren Strahlern bereitgestellt werden, die trotz gleicher Umfangskonturen und/oder gleicher Anschlussmaße der Linsenumrisse aller Strahler verschiedene Abstrahlcharakteristiken verwirklichen. Der Zusammenhang zwischen dem Querschnitt des von der Linse abgegebenen Strahlenbündels und der Außenkontur der Linse wird sozusagen aufgehoben. Beispielsweise kann der Leuchtensatz einen ersten Strahler aufweisen, dessen Linse dazu ausgebildet ist, im Zielgebiet ein im Querschnitt rundes Strahlenbündel abzugeben, und Schalensegmente besitzt, von denen jedes dazu ausgebildet ist, im Querschnitt des Strahlenbündels zumindest einen Flächenanteil von zumindest 2/n zu bestrahlen, wobei n die Anzahl der Schalensegmente ist, sowie zumindest einen zweiten Strahler, dessen Linse dazu ausgebildet ist, im Zielgebiet ein im Querschnitt mehreckiges Strahlenbündel abzugeben, und ebenfalls Schalensegmente besitzt, von denen jedes dazu ausgebildet ist, im Querschnitt des Strahlenbündels zumindest einen Flächenanteil von zumindest 2/n zu bestrahlen, wobei n auch hier die Anzahl der Schalensegmente ist.
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Trotz Segmentierung der lichttechnisch effektiven Linsen, insbesondere totalreflektierenden, umfangsseitigen Linsenflächen in mehrere Schalensegmente kann also insbesondere auch ein rundes bzw. kreisrundes Strahlenbündel erzeugt werden, während die genannte Segmentierung gleichermaßen für die Erzeugung von eckigen Strahlenbündeln genutzt werden kann. Dabei wird die Segmentierung dazu genutzt, das Strahlenbündel mehrfach bzw. überdeckend auszuleuchten, indem jedes Schalensegment einen Flächenanteil des vom Strahlenbündel insgesamt beleuchteten Flächenstücks beleuchtet, der mindestens doppelt so groß ist wie der Flächenanteil des jeweiligen Schalensegments an der gesamten lichttechnisch aktiven Fläche der Linse bzw. der Summe aller Schalensegmente. Hierdurch kann eine gleichmäßige, homogene Ausleuchtung erzielt werden.
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Der genannte erste Strahler, der ein rundes Strahlenbündel erzeugt, kann hierbei grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, wobei das genannte runde Strahlenbündel im Querschnitt kreisrund oder elliptisch oder oval oder in ähnlicher Weise rund sein kann.
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In Weiterbildung der Erfindung können auch verschiedene Strahler mit verschieden geformten, insgesamt betrachtet runden Strahlenbündeln vorgesehen sein. Ist beispielsweise der erste Strahler bzw. dessen Linse dazu ausgebildet, im Zielgebiet ein kreisrundes Strahlenbündel zu erzeugen, kann ein dritter Strahler vorgesehen sein, dessen Linse dazu ausgebildet ist, im Zielgebiet ein elliptisches oder ovales Strahlenbündel zu erzeugen. Dabei können die Schalensegmente vorteilhafterweise jeweils als zumindest teilweise totalreflektierender Freiformflächenkorpus ausgebildet sein, die in der vorgenannten Weise jeweils einen Flächenanteil von zumindest 2/n des kreisrunden, beleuchteten Flächenstücks bzw. 2/n des elliptischen oder ovalen beleuchteten Flächenstücks ausleuchten können.
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Der vorgenannte zweite Strahler, der ein eckiges Strahlenbündel erzeugt, kann ebenfalls verschieden ausgebildet sein, wobei dessen Linse insbesondere dazu konfiguriert sein kann, ein im Querschnitt polygonales Strahlenbündel, insbesondere ein rechteckiges oder sechseckiges Strahlenbündel zu erzeugen. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, ein dreieckiges, fünfeckiges oder in anderer Weise mehreckiges Polygon als Strahlenbündel vorzusehen.
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Die Schalensegmente können dabei an ihren einfassenden Umrißkrägen unterschiedlich konturiert sein. Insbesondere kann auch die Linse, die einen runden Strahlenkegel bzw. ein rundes Strahlenbündel erzeugt, eine näherungsweise eckige, insbesondere polygonale Kontur wie beispielsweise in Form eines zumindest angenäherten Quadrats oder eines Rechtecks oder eines Sechsecks aufweisen. Umgekehrt kann die Linse des Strahlers, die in der vorgenannten Weise ein eckiges Strahlenbündel abgibt, eine runde Konturierung aufweisen, beispielsweise eine kreisrunde oder elliptische bzw. ovale Umfangskontur aufweisen. Um die Austauschbarkeit der Strahler bzw. Linsen gegeneinander und damit die Montierbarkeit in dieselbe Einbauumgebung zu erzielen, kann jedoch für die Linsen der Strahler eines zusammengehörigen Leuchtensatzes dieselbe Umfangskontur gewählt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Haushaltsgerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit dem erfindungsgemäßen Strahler. Das Haushaltsgerät kann ein Backofen, Haushaltskältegerät oder Geschirrspüler sein. Vorzugsweise ist das Haushaltsgerät zum Lagern und Konservieren von Lebensmitteln vorgesehen beziehungsweise ein Haushaltskältegerät. Das Haushaltskältegerät kann ein wärmeisoliertes Gehäuse beziehungsweise Korpus mit einem Innenbehälter, der den kühlbaren Innenraum begrenzt aufweisen. Das Gehäuse kann ein Außengehäuse aufweisen. In dem Außengehäuse kann ein dazu separater Innenbehälter angeordnet sein. Der Innenbehälter kann vollständig aus Kunststoff gebildet sein. Der Innenbehälter kann Wände aufweisen, die einen Innenraum für Lebensmittel begrenzen. Der Innenraum kann beispielsweise ein Kühlfach oder ein Gefrierfach sein. Der Innenraum kann durch vertikale Seitenwände, eine Bodenwand, eine Deckenwand und eine Rückwand des Innenbehälters begrenzt sein. In einem Zwischenraum zwischen dem Außengehäuse und dem Innenbehälter kann ein thermisch isolierendes Material eingebracht sein. Insbesondere kann dies beispielsweise ein Isolationsschaum sein. Der Innenraum kann mittels einer Kältevorrichtung gekühlt werden. Diese ist vorzugsweise als ein dem Fachmann im Prinzip bekannter Kältemittelkreislauf ausgebildet sein und ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie den somit kühlbaren Innenraum zumindest in etwa auf eine vorgegebene Temperatur kühlt. Der kühlbare Innenraum ist vorzugsweise zum Lagern von Lebensmitteln vorgesehen. Darüber hinaus kann das Haushaltsgerät eine Tür aufweisen. Diese kann bewegbar an dem Gehäuse angeordnet sein. Sie kann zum frontseitigen Verschließen des Innenraums vorgesehen sein. Das Haushaltskältegerät weist ferner einen Strahler oder Leuchtensatz aus Stahlern an einer Rückseite zum Ausleuchten des Innenraums auf. Der Strahler kann bei geöffneter Tür aktiviert und bei geschlossener Tür deaktiviert werden. Den Auslöser für die Aktivierung des Strahlers kann ein Positionssensor am Frontrahmen des Gehäuses oder an der Tür geben, welcher die geschlossene oder geöffnete Position der Tür erfasst, beispielsweise ein Näherungssensor, insbesondere Hall-Sensor. Der Strahler kann an einer Rückwand, Deckenwand, vertikalen Seitenwand oder Bodenwand des Innenbehälters in einer integralen Vertiefung oder schaumseitigen Hinterlegteil untergebracht sein. Auch kann der Strahler an einer Innenseite der Tür vorgesehen sein. Vorzugweise ist der Strahler an einer Deckenwand des Innenraums vorgesehen, da dort ein günstiger Ausleuchtwinkel möglich ist. Ferner kann durch transparente Ablageböden, insbesondere Glasböden, eine homogenere Ausleuchtung in dem Innenraum erreicht werden. Der Strahler wird vorzugsweise über ein Netzteil und entsprechende Verkabelung mit elektrischer Energie versorgt. Ferner kann der Strahler mit Pulsweitenmodulation betrieben werden, so dass ein geringerer Gesamtverbrauch des Haushaltsgeräts unterstützt werden kann. Den Innenraum kann durch einen erfindungsgemäßen Strahler oder durch mehrere bzw. einem Leuchtensatz von erfindungsgemäßen Strahlern ausgeleuchtet werden. Der erfindungsgemäße Strahler hat den Vorteil, dass Objekte im Innenraum mit homogener Helligkeit und Konturschärfe ausleuchtbar. Dadurch ist der Innenraum übersichtlicher und angenehmer ausgeleuchtet für die Augen des Nutzers. Ferner kann dadurch ein qualitativ hochwertiges Bild von einer in dem Innenraum vorgesehenen Digitalkamera aufgenommen werde kann. Dazu kann der Strahler im Innenraum des Haushaltsgeräts als Blitzlichteinrichtung fungieren und gleichzeitig mit der Bildaufnahme aktiviert sein. Ferner kann der Strahler kurzzeitig hochdimmen bzw. die Leuchtstärke kurzzeitig hochgefahren werden mit der Bildaufnahme. Der Strahler bzw. die Blitzeinrichtung kann entsprechend einen Lichtblitz während einer Bildaufnahme aussenden, so dass eine verbesserte Aufnahme mittels Blitzlicht möglich ist.
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Der Strahler kann in einer Digitalkamera zur Aufnahme eines Bildes von einem Innenraum oder einer Türinnenseite des Haushaltsgeräts vorgesehen sein. Damit ein Bild des Lagerguts mit einer ausreichenden Helligkeit durch die Digitalkamera aufgenommen werden kann, wird ein Strahler, insbesondere eine Blitzlichteinrichtung, in der Digitalkamera vorgesehen. Der Strahler fungiert demnach als Blitzlichteinrichtung (Flash-Light) zum Aussenden eines Lichtblitzes während einer Bildaufnahme, so dass eine Bildaufnahme mittels Blitzlicht gewonnen wird. Die Blitzlichteinrichtung ist demnach in der Digitalkamera vorgesehen. Die Blitzlichteinrichtung kann durch eine zusätzliche Steuerung aktiviert werden, die ein Steuersignal für jede Digitalkamera ausgibt. Ferner kann die Digitalkamera eine Steuerelektronik aufweisen, die den Strahler bzw. die Blitzlichteinheit und Bilderfassungseinheit entsprechend ansteuert und die erzeugten Bilddaten über eine Kommunikationsschnittstelle an eine andere Einheit, wie beispielsweise Steuerelektronik des Haushaltsgeräts, Server oder Mobiltelefon, sendet.
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Die Digitalkamera kann an einer Innenseite einer Tür des Haushaltsgeräts angeordnet beziehungsweise montiert sein, beispielsweise zur Aufnahme eines Bildes von dem Innenraum. Ferner kann die Digitalkamera an einer vertikalen Seitenwand des Innenbehälters angeordnet sein, beispielsweise zur Aufnahme eines Bildes von der Innenseite der Tür. Die Digitalkamera kann an einer Innenseite der Tür zur Bildaufnahme des Innenraums vorgesehen sein und/oder an einer vertikalen Seitenwand zur Bildaufnahme der Innenseite der Tür vorgesehen sein. Ferner kann die Digitalkamera an einer Deckenwand zur Bildaufnahme des Innenraums, insbesondere von einer Lagerfläche einer ausgezogenen Schublade im Innenraum, oder der Innenseite der Tür vorgesehen sein. Ein Hinterlegteil, welches vorzugsweise in dem Zwischenraum zwischen Außengehäuse und Innenbehälter angeordnet ist, kann zum mechanischen Halten beziehungsweise zum direkten mechanischen Koppeln mit der Digitalkamera vorgesehen und verbaut sein. Ferner kann die Digitalkamera in einer integralen Vertiefung des Innenbehälters mittels einer Schlüssellochverbindung und Rastvorsprüngen befestigt sein. Der Strahler wird entsprechend mit der Bildaufnahme einer Bildererfassungseinheit, beispielsweise ein optischer Sensor und/oder Objektiv, der Digitalkamera ausgelöst. Der Strahler ist vorzugsweise neben der dazu separaten Bilderfassungseinheit auf einer Leiterplatine angeordnet. Ferner kann durch die Komponentenanordnung umfassend eine Leiterplatine und eine flexible Leiterplatte eine Vormontagebaugruppe gebildet werden. Die flexible Leiterplatte, insbesondere flexiblen Flachbandleiter, kann über einen elektrischen Steckverbinder mit der Leiterplatine verbunden sein. Durch die Positioniervorrichtung kann die Leiterplatine in allen drei Raumrichtungen lagegesichert angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Leiterplatine an einem Hinterlegteil des Innenbehälters oder der Innenseite der Tür fixiert. Alternativ kann die Leiterplatine an einem Gehäusesegment definiert axial fixiert werden. Die Platine weist im montierten Endzustand dann eine axial lagegesicherte Endposition im Gehäusesegment auf. Ferner kann die Leiterplatine mit dem Strahler und der Bildererfassungseinheit in einem Frontteil der Digitalkamera angeordnet und montiert sein. Insbesondere ist hier eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung vorgesehen. Insbesondere wird diese Leiterplatine in dem Frontteil durch zumindest eine Schnapp-Rastverbindung positionsfixiert gehalten. Das Frontteil mit der darin montierten Leiterplatine mit dem Strahler und der Bildererfassungseinheit kann an das Gehäusesegment der Digitalkamera montiert sein. Insbesondere ist hier eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung vorgesehen. Das Gehäusesegment und das Frontteil kann umfangsseitig geschlossen ausgeführt bzw. schacht- oder rohrförmig ausgebildet sein. Insbesondere ist hier zumindest eine Schnapp-Rastverbindung vorgesehen. An dem Frontteil sind vorzugsweise Schnappelemente vorgesehen beziehungsweise angeformt. Diese Schnappelemente verschnappen dann mit entsprechenden Gegenschnappelementen, die vorzugsweise an dem Gehäusesegment ausgebildet sind.
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Mit Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten‟, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“, „Breitenrichtung“, „Höhenrichtung“ etc. sind die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen des Geräts und bei einem dann insbesondere vor dem Gerät stehenden und in Richtung des Geräts blickenden Beobachter gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1: die Linse und die Lichtquelle eines Strahlers in verschiedenen Ansichten nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, die die umfangsseitig verteilt angeordneten Linsenschalensegmente und den gesamten Linsenkorpus auch in Schnittansichten,
- 2: eine Darstellung der Linse aus 1 in verschiedenen Ansichten aus verschiedenen Blickrichtungen, die die Konturierung der umfangsseitig verteilt angeordneten Schalensegmente zeigt,
- 3: eine Darstellung der Anordnung mehrerer Linsen in einem Gehäuse des Strahlers in verschiedenen Ansichten aus verschiedenen Blickrichtungen einschließlich einer Schnittansicht und einer Explosionsdarstellung,
- 4: zwei um 90° zueinander verdrehte Schnittansichten einer Linse des Strahlers aus den vorhergehenden Figuren, die die verschiedenen Strahlungswinkel des abgegebenen Strahlungskegels verdeutlicht,
- 5: Längsschnitte in zueinander um 90° verdrehten Ebenen durch die Linse ähnlich 4, wobei in den Schnittansichten die Strahlengänge für das Direktstrahlenbündel und die Strahlengänge für das Indirektstrahlenbündel einmal für den breiten Strahlungswinkel und einmal für den engen Strahlungswinkel eingetragen sind,
- 6: die Lichtverteilung im Zielgebiet der Linse, die eine Randüberhöhung der Lichtstärke im Zielgebiet durch die Schalensegmente und die Lichtverteilung in zwei zueinander um 90° verdrehten Ebenen,
- 7: eine schematische Darstellung eines Haushaltsgeräts mit dem erfindungsgemäßen Strahler, und
- 8: eine Darstellung des erfindungsgemäßen Strahlers in einer Digitalkamera des Haushaltsgeräts nach 7.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Wie die Figuren zeigen, umfasst der Strahler 1 eine Lichtquelle 2 beispielsweise in Form einer LED oder eines LED-Clusters, deren Licht von einer Linse 3 eingefangen und zu einem Strahlenbündel 4 zum Ausleuchten eines Zielgebiets 5 geformt wird. Die Linse 3 kann dabei dazu ausgebildet sein, das gesamte Licht der Lichtquelle 2 einzufangen.
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Die Linse 3 kann dabei einen Linsenkorpus 6 aufweisen, der an gegenüberliegenden Stirnseiten einerseits eine Lichteintrittsfläche 7 und eine Lichtaustrittsfläche 8 aufweist. Die Lichteintrittsfläche 7 kann beispielsweise napfförmig oder senkenförmig konturiert sein und über der Lichtquelle 2 sitzen, so dass die Lichtquelle 2, die beispielsweise ein Halbraumstrahler sein kann, ihr Licht vollständig in die Lichteintrittsfläche 7 den zentralen Linsenkorpus 6 einstrahlt.
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Je nach gewünschter Lichtverteilung und gewünschtem Zielgebiet kann die Linse 3 insgesamt und die Lichtaustritts- und -eintrittsflächen 8, 7 im Speziellen verschieden konturiert sein, beispielweise insgesamt leicht konvexe und/oder konkave oder doppel- bzw. mehrmulden und/oder hügelförmige Freiformflächen bilden, beispielsweise um ein im Querschnitt zumindest näherungsweise rechteckiges Direktstrahlenbündel 4d zu erzeugen und/oder ein rechteckiges Zielgebiet 5 näherungsweise vollständig auszuleuchten. Solche gewölbten Linsenflächen können auch mit ebenen Linsenflächen kombiniert sein, wobei beispielsweise zumindest ein Teil bzw. Abschnitt der Lichtaustrittsfläche 8 eben ausgebildet sein kann.
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Das genannte Direktstrahlenbündel 4d, vgl. auch 5, kann dabei genauer gesagt von dem zentralen bzw. stirnseitig orientierten Teil der Lichteintrittsfläche 7 und der gegenüberliegenden, ebenfalls stirnseitigen Lichtaustrittsfläche 8 im Zusammenspiel miteinander geformt werden, wobei sich das Direktstrahlenbündel 4d dadurch auszeichnet, dass es von Strahlen erzeugt bzw. gebildet wird, die von dem genannten zentralen Teil der Lichteintrittsfläche 7 direkt, das heißt ohne Umlenkung an den Umfangsflächen der Linse, auf die Lichtaustrittsfläche 8 gelenkt werden und von dort austreten, vgl. 5.
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Insbesondere können die stirnseitigen Lichteintritts- und -austrittsflächen 7, 8 dazu ausgebildet sein, im Zusammenspiel miteinander das Direktlichtstrahlenbündel 4d zu manipulieren, so dass es im Vergleich zu dem an der Lichteintrittsfläche 7 von der Lichtquelle 2 empfangenen Strahlenbündel hinsichtlich des Aufweitwinkels und/oder der Lichtverteilung manipuliert ist und von dem an der Lichteintrittsfläche 7 empfangenen Strahlenbündel abweicht.
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Umfangsseitig verteilt um den Linsenkorpus 6 herum weist die Linse 3 mehrere Schalensegmente 10 auf, die den Linsenkorpus 6 umfangsseitig umgeben bzw. umschließen. Die Schalensegmente 10 formen dabei aus dem von der Lichteintrittsfläche 7, insbesondere vom äußeren Ringabschnitt der insgesamt napfförmigen Lichteintrittsfläche 7, eingefangenen und zur Umfangsseite der Linse 3 hin gelenkten Licht ein Indirektstrahlenbündel 4i, das ebenfalls über die Lichtaustrittsfläche 8, insbesondere deren äußeren Rand bzw. Ringabschnitt, austreten und auf das Zielgebiet 5 gerichtet sein kann, so dass im Zielgebiet 5 eine Überlagerung des Direktstrahlenbündels 4d und des Indirektstrahlenbündels 4i erfolgt.
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Wie die Figuren zeigen, können die Schalensegmente 10 als Freiformflächen ausgebildet sein. Unabhängig hiervon können die Schalensegmente 10 eine stirnseitige Randkontur 13 umfassen, die mehrachsig gekrümmt ausgebildet sein kann. Einerseits kann die genannte Randkontur 13 der Schalensegment 10 eine Krümmung um die zentrale Lichtabstrahlachse 14 herum aufweisen.
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Dabei können die Schalensegmente 10 zumindest teilweise totalreflektierend ausgebildet sein und zu dem jeweiligen Schalensegment 10 gelangendes Licht außenumfangsseitig durch Totalreflexion ablenken, so dass das totalreflektierte Licht zur Lichtaustrittsfläche 8 geworfen wird und dort austreten kann, und das Indirektstrahlenbündel 4i bzw. einen Teil hiervon bildet. Die genannten Schalensegmente 10 können an der Außenseite aber auch reflektierend beschichtet sein, um in schwierigen Abschnitten der Segmente, in denen Totalreflexion schwierig wäre, eine Umlenkung der Lichtstrahlen durch Reflexion sicherzustellen. Vorteilhafterweise werfen die Schalensegmente insgesamt das vom äußeren Rand der napfförmigen Lichteintrittsfläche herkommende Licht durch Reflexion und/oder Totalreflexion auf die Lichtaustrittsfläche 8, von der das Licht dann als Indirektstrahlenbündel 4i austritt.
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Wie 2 zeigt, können beispielsweise vier Schalensegmente 10 vorgesehen sein, wobei aber auch drei oder fünf oder sechs oder mehr als sechs Schalensegmente um den Linsenkorpus 6 herum verteilt angeordnet sein können.
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Wie die 4 und 5 verdeutlichen, können die Direkt und Indirektstrahlenbündel 4d und 4i im Zielgebiet 5 überlagert werden und das Zielgebiet 5 gemeinsam ausleuchten, wobei die Zielgebiete der Direkt und Indirektstrahlenbündel zueinander kongruent sein können. Alternativ können die Zielgebiete einander aber auch nur teilweise überlappen oder ggf. auch ohne Überlappung, beispielsweise nahtlos angrenzend sein.
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Vorteilhafterweise bestrahlt dabei jedes Schalensegment 10 einen Flächenanteil des Zielgebiets 5, der größer ist als der Anteil des Schalensegments an der lichttechnisch aktiven Totalreflexionsfläche der Linse 3. Insbesondere kann jedes Schalensegment 10 einen Flächenanteil im Zielgebiet 5 bestrahlen, der mindestens doppelt so groß ist wie der zahlenmäßige Anteil des jeweiligen Schalensegments an der Gesamtzahl der Schalensegmente 10. Ist n die Anzahl der Schalensegmente 10, kann jedes Schalensegment 10 einen Flächenanteil von 2/n oder mehr im Zielgebiet 5 bestrahlen. Durch die überlappende Bestrahlung des Zielgebiets 5 durch jedes Schalensegment 10 kann einer Vergleichmäßigung der Ausleuchtung erzielt werden.
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Wie die 4 und 5 verdeutlichen, können die Linsen 3 Strahlenbündel mit verschieden breiten bzw. breiten und engen Strahlungswinkeln abstrahlen, wobei es bei einer asymmetrischen Lichtverteilung auch möglich ist, dass die abgestrahlten Lichtbündel in verschiedenen Schnittebenen verschiedene Strahlungswinkel besitzen. Beispielsweise kann die Linse 3 in einer die Hauptabstrahlrichtung enthaltenden Schnittebene breit abstrahlen und in einer dazu um 90° verdrehten Schnittebene eng abstrahlen, vgl. 4.
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Andererseits ist es aber auch möglich, verschiedene Linsen 3 zu schaffen, die zwar gleiche Anschlussmaße und -konturen besitzen, so dass sie in ein gemeinsames Gehäuse mit gleichen Anschlussmaßen bzw. Einbauöffnungen eingebaut werden können, vgl. 3, gleichwohl aber verschiedene Abstrahlcharakteristiken haben können, beispielsweise die in 4 und 5 dargestellten breiten und engen Strahlungswinkel realisieren können.
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In 7 ist in einer vereinfachten Darstellung ein Haushaltsgerät 20 gezeigt. Das Haushaltsgerät 20 ist hier ein Haushaltskältegerät. Es ist insbesondere zum Lagern und Konservieren von Lebensmitteln ausgebildet. Das Haushaltskältegerät kann beispielsweise ein Kühlgerät oder ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät sein.
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Das Haushaltskältegerät weist ein Gehäuse 21 auf. Das Gehäuse 21 weist ein Außengehäuse 21a auf. In dem Außengehäuse 21a ist ein dazu separater Innenbehälter 25 angeordnet. Der Innenbehälter 25 ist insbesondere vollständig aus Kunststoff gebildet. Der Innenbehälter 25 weist Wände auf, die einen Innenraum 24 für Lebensmittel begrenzen. Der Innenraum 5 kann beispielsweise ein Kühlfach oder ein Gefrierfach sein. Der Innenraum 5 ist durch vertikale Seitenwände 25b, eine Bodenwand 25a, eine Deckenwand (nicht gezeigt) und eine Rückwand 25c des Innenbehälters 25 begrenzt. In einem Zwischenraum zwischen dem Außengehäuse 21a und dem Innenbehälter 25 ist ein thermisch isolierendes Material (nicht gezeigt) eingebracht. Insbesondere kann dies beispielsweise ein Isolationsschaum sein.
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Darüber hinaus weist das Haushaltskältegerät eine Tür 22 auf. Diese ist bewegbar an dem Gehäuse 21 angeordnet. Sie ist zum frontseitigen Verschließen des Innenraums 24 vorgesehen.
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Das Haushaltskältegerät weist ferner einen Strahler 1 oder Leuchtensatz aus Strahlern 1 an einer Rückseite 25c zum Ausleuchten des Innenraums 24 auf. Der Strahler 1 wird dazu bei geöffneter Tür 22 aktiviert und bei geschlossener Tür 22 deaktiviert. Den Trigger für die Aktivierung des Strahlers liefert vorzugsweise ein hier nicht dargestellter Positionssensor am Frontrahmen des Gehäuses 21 oder an der Tür 22. Der Strahler 1 kann natürlich auch an einer Deckenwand, vertikalen Seitenwand 25b oder Bodenwand 25a des Innenbehälters vorgesehen sein. Auch kann der Strahler an einer Innenseite 23 der Tür 22 vorgesehen sein. Ferner kann der Strahler 1 neben der Ausleuchtung des Innenraums 24 auch als Beleuchtung für eine Bildaufnahme des Innenraums oder Innenseite 23 der Tür 22
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Darüber hinaus weist das Haushaltskältegerät eine Digitalkamera 30 an einer Innenseite der Tür 22 auf. Ferner ist eine Digitalkamera 30 an der vertikalen Seitenwand 25b des Innenbehälters 25 angeordnet. Die Digitalkamera 30 an der Innenseite der Tür 22 ist zur Bilderfassung des Innenraums 24 vorgesehen und die Digitalkamera 30` an der vertikalen Seitenwand 25b ist zur Bilderfassung der Innenseite 23 der Tür 22 vorgesehen. Ferner kann die Digitalkamera 30 an der Deckenwand (nicht gezeigt) zur Bilderfassung des Innenraums 24 und/oder Innenseite 23 der Tür 22 vorgesehen sein, insbesondere zur Bilderfassung vom Lagerinhalt einer ausgezogenen Schublade im Innenraum 24. Ein Hinterlegteil, welches vorzugsweise in dem Zwischenraum zwischen Außengehäuse 21a und Innenbehälter 25 angeordnet ist, kann zum mechanischen Halten beziehungsweise zum direkten mechanischen Koppeln mit der Digitalkamera 30 vorgesehen und verbaut sein.
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In 8 ist der erfindungsgemäße Strahler 1, insbesondere Blitzlichteinheit, in einer Digitalkamera 30, 30` des Haushaltsgeräts 20, insbesondere Haushaltskältegeräts, vorgesehen und verbaut. Der Strahler 1 wird mit einer Bilderfassungseinheit 31 ausgelöst, um den Innenraum des Haushaltsgeräts auszuleuchten und entsprechend die Bildqualität zu erhöhen. Der Strahler 1 ist vorzugsweise neben der dazu separaten Bilderfassungseinheit 31 auf einer Leiterplatine 32 angeordnet. Die Bilderfassungseinheit 31 umfasst vorzugsweise einen optischen Sensor und ein davor angeordnetes Objektiv. Ferner kann die Digitalkamera 30, 30` eine Steuerelektronik aufweisen, die den Strahler 1 bzw. Blitzlichteinheit und Bilderfassungseinheit entsprechend ansteuert und die erzeugten Bilddaten über eine Kommunikationsschnittstelle an eine andere Einheit, wie beispielsweise Steuerelektronik des Haushaltkältegeräts, Server oder Mobiltelefon, sendet.
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Ferner ist durch die Komponentenanordnung umfassend eine Leiterplatine 37 und eine flexible Leiterplatte 34 eine Vormontagebaugruppe 38 gebildet. Die flexible Leiterplatte 34, insbesondere der flexible Flachbandleiter, ist über einen elektrischen Steckverbinder 39 mit der Leiterplatine 37 verbunden. Ferner ist die flexible Leiterplatte 34 über einen weiteren elektrischen Steckverbinder 39 mit der Leiterplatine 32 verbunden.
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Durch die Positioniervorrichtung 35 ist die Leiterplatine 37, in allen drei Raumrichtungen lagegesichert angeordnet. Die Positioniervorrichtung 35 ist funktionell und bestimmungsgemäß dazu vorgesehen, die Leiterplatine 37 an einem Hinterlegteil 26 des Innenbehälters 23 oder der Innenseite 25 der Tür 22 zu fixieren. Das Hinterlegteil 26 bildet den Bauraum 36 für die Leiterplatine 37 aus, in dem die Positioniervorrichtung 35 angeordnet ist. Alternativ kann die Leiterplatine 11 über eine entsprechende Positioniervorrichtung 35 in einer integralen Vertiefung des Innenbehälters 25 oder in dem Gehäusesegment 41 definiert axial fixiert werden. Die Positioniervorrichtung 35 ist vorzugsweise eine harte oder federnde Schnapp-Rastverbindung.
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Ferner ist die Leiterplatine 32 mit dem Strahler 1 und der Bildererfassungseinheit 31 in einem Frontteil 33 der Digitalkamera 30 angeordnet und montiert. Insbesondere ist hier eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung vorgesehen. Insbesondere wird diese Leiterplatine 32 in dem Frontteil 7 durch zumindest eine Schnapp-Rastverbindung 40 positionsfixiert gehalten. Dadurch wird eine sehr kompakte Bauweise des Strahlers 1 und Bilderfassungseinheit 31 erreicht.
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Das Frontteil 7 mit der darin montierten Leiterplatine 32 mit dem Strahler 1 und der Bildererfassungseinheit 31 wird an das Gehäusesegment 41 der Digitalkamera 30 montiert. Insbesondere ist hier eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung vorgesehen. Das Gehäusesegment 41 und das Frontteil 33 sind umfangsseitig geschlossen ausgeführt bzw. schacht- oder rohrförmig ausgebildet. Insbesondere ist hier zumindest eine Schnapp-Rastverbindung vorgesehen. An dem Frontteil 7 sind Schnappelemente 42 vorgesehen beziehungsweise angeformt. Diese Schnappelemente 42 verschnappen dann mit entsprechenden Gegenschnappelementen, die an dem Gehäusesegment 41 integral ausgebildet sind.
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Die vorliegende Erfindung hat erhebliche Variationsmöglichkeiten, ohne vom Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung wird Verbesserungen und Modifikationen an den exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen. Alle diese Verbesserungen und Änderungen sind im Rahmen der offenbarten Ausführungen und der nachfolgenden Ansprüche berücksichtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strahler
- 2
- Lichtquelle
- 3
- Linse
- 4
- Strahlenbündel
- 4d
- Direktstrahlenbündel
- 4i
- Indirektstrahlenbündel
- 5
- Zielgebiet
- 6
- Linsenkorpus
- 7
- Lichteintrittsfläche
- 8
- Lichtaustrittsfläche
- 10
- Schalensegmente
- 20
- Haushaltsgerät
- 21
- Gehäuse
- 21a
- Außengehäuse
- 22
- Tür
- 23
- Innenseite
- 24
- Innenraum
- 25
- Innenbehälter
- 25a
- Bodenwand
- 25b
- Seitenwand
- 25c
- Rückwand
- 26
- Hinterlegteil
- 30, 30`
- Digitalkamera
- 31
- Bilderfassungseinheit
- 32
- Leiterplatine
- 33
- Frontteil
- 34
- flexible Leiterplatte
- 35
- Positioniervorrichtung
- 36
- Bauraum
- 37
- Leiterplatine
- 38
- Vormontagebaugruppe
- 39
- elektrische Steckverbinder
- 40
- Schnapp-Rastverbindung
- 41
- Gehäusesegment
- 42
- Schnappelemente