DE19853956A1 - Lichtleitelement für Beleuchtungsanordnungen zur Raumbeleuchtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Lichtleitelement (3) für Beleuchtungsanordnungen (1) zur Raumbeleuchtung vorgeschlagen, welches eine Lichteintrittsfläche (10), durch die Licht in das Lichtleitelement (3) einkoppelbar ist, und eine zu der Lichteintrittsfläche (10) im wesentlichen senkrecht angeordnete Lichtaustrittsfläche (11) aufweist, wobei das Licht in dem Lichtleitelement (3) im wesentlichen in einer Richtung parallel zu der Lichtaustrittsfläche (11) transportiert wird. Um auf einfache Art und Weise ein Auskoppeln des in dem Lichtleitelement (3) transportierten Lichtes in einem für Beleuchtungszwecke geeigneten Winkelbereich aus der Lichtaustrittsfläche (11) des Lichtleitelementes (3) zu ermöglichen, weist die der Lichtaustrittsfläche (11) gegenüberliegend angeordnete Seitenfläche (13) des Lichtleitelementes (3) Flankenabschnitte (17) auf, die derart ausgebildet sind, daß das Licht an den Flankenabschnitten (17) so reflektiert wird, daß das reflektierte Licht die Lichtaustrittsfläche (11) beim Auftreffen auf dieselbe im wesentlichen in dem für Beleuchtungszwecke geeigneten Winkelbereich verläßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtleitelement für Beleuchtungsanordnungen zur Raum­ beleuchtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Beleuchtungsanordnung zur Raumbeleuchtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 20.

Lichtleitelemente bzw. Beleuchtungsanordnungen der eingangs genannten Art sind bereits aus der Praxis bekannt. Derartige Beleuchtungsanordnungen eignen sich insbesondere für großflächige Beleuchtungselemente zur Beleuchtung insbesondere von Innenräumen und auch für Beleuchtungselemente, bei denen die Wärmequelle möglichst nicht am Ort der Beleuchtung selbst angeordnet sein soll.

Bei solchen Beleuchtungsanordnungen wird Licht einer Lichtquelle seitlich über eine Lichteintrittsfläche in ein Lichtleitelement eingekoppelt und in dem Lichtleitelement im wesentlichen parallel zu dessen Lichtaustrittsfläche transportiert. Das sich im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen des Lichtleitelementes ausbreitende Licht wird aufgrund des ausgewählten Brechungsindexes des Lichtleitelement-Materials an den Seitenflächen des Lichtleitelementes totalreflektiert, wie dies aus der Lichtleitertechnik prinzipiell bekannt ist. Um eine geeignete Beleuchtung des Raumes zu erzielen, muß das Licht in geeigneter Weise an einer der Seitenflächen aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt werden.

Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Lichtleitelemente für Beleuchtungs­ anordnungen zur Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen und dergleichen bekannt. Die Problemstellung der Auskopplung des Lichtes aus dem Lichtleitelement ist bei derartigen Beleuchtungsanordnungen mit einer seitlichen Lichteinkopplung ähnlich, allerdings ist ein wesentliches Merkmal der Hintergrundbeleuchtungen, daß die Fläche möglichst gleich­ mäßig ausgeleuchtet sein soll, damit die hinterleuchtete Anzeige aus allen Richtungen erkennbar ist und betrachtet werden kann. Hierbei spielt der Austrittswinkel des Lichtes aus dem Lichtleitelement keine besondere Rolle, er darf beispielsweise auch sehr flach sein.

So ist beispielsweise in der WO 95/12782 eine Beleuchtungsanordnung zur Hintergrund­ beleuchtung offenbart, die eine Lichtquelle, ein Lichtleitelement mit einer Lichteintritts­ fläche in der Nähe der Lichtquelle und eine auf einer Seitenfläche des Lichtleitelementes angeordnete Mikroprismenanordnung aufweist. Die einzelnen Mikroprismen dieser Beleuchtungsanordnung haben eine mit der Seitenfläche des Lichtleitelementes optisch gekoppelte Lichteintrittsfläche, eine zu dieser parallel angeordnete Lichtaustrittsfläche und zumindest eine Seitenfläche zwischen Lichtein- und Lichtaustrittsfläche, die derart geneigt ist, daß das auf diese Seitenfläche des Mikroprismas auftreffende Licht so reflektiert wird, daß es die Lichtaustrittsfläche des Mikroprismas im wesentlichen senkrecht zu der Seitenfläche des Lichtleitelementes bzw. der Lichtaustrittsfläche des Mikroprismas verläßt. Die Materialien des Lichtleitelementes und das der Mikroprismen haben vorzugsweise einen gleichen oder ähnlichen Brechungsindex, so daß das Licht aus dem Lichtleitelement problemlos durch die Lichteintrittsfläche der Mikroprismen in die Mikroprismen ein­ koppeln kann.

In Weiterbildung dieser Beleuchtungsanordnung ist in der WO 96/21122 derselben Anmelderin eine Beleuchtungsanordnung beschrieben, bei der zwischen der Seitenfläche des Lichtleitelementes und der Mikroprismenanordnung eine Schicht aus einem Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als derjenige des Lichtleitelementes vorgesehen ist. Diese Schicht verhindert, daß Licht mit einem großen Einfallswinkel in Bezug auf das Lot der Seitenfläche des Lichtleitelementes in die Mikroprismen eintreten kann. Bei einer der in der WO 96/21122 offenbarten Ausführungsformen (Fig. 1C) ist das Lichtleitelement keilförmig ausgebildet, um mit größer werdendem Abstand von der Lichtquelle kleinere Einfallswinkel des Lichtes in Bezug auf das Lot der Seitenfläche des Lichtleitelementes zu erzeugen, bei denen das Licht an der Seitenfläche des Lichtleitelementes nicht mehr totalreflektiert wird.

Ferner ist in der WO 96/23166 offenbart, wie durch eine geeignete Wahl der Brechungs­ indizes der Materialien von Lichtleitelement und Mikroprismen und durch eine geeignete Gestaltung der Mikroprismen die Richtung des aus einer solchen Beleuchtungsanordnung austretenden Lichtes auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.

Weiter zeigt die DE-OS 29 42 655 eine Beleuchtungsanordnung zur optischen Anzeige von Informationen, bei der der Hauptteil der von der Lichtquelle ausgesandten Energie zur Beleuchtung der Anzeige ausgenutzt wird.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtleitelement für Beleuchtungsanordnungen zur Raumbeleuchtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, das auf einfache Art und Weise ein Auskoppeln des in dem Lichtleitelement transportierten Lichtes in einem für Beleuchtungszwecke geeigneten Winkelbereich aus der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelementes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Lichtleitelement mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei Lichtleitelementen, die für die Raumbeleuchtung verwendet werden, sollen im Gegensatz zu Lichtleitelementen für Hintergrundbeleuchtungen die Lichtstrahlen nur in möglichst kleinen Winkeln zum Lot der Lichtaustrittsfläche aus dieser austreten, um Blendungen zu vermeiden. Die an der der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegend an­ geordneten Seitenfläche des Lichtleitelementes in Transportrichtung des Lichtes vor­ gesehenen Flankenabschnitte reflektieren das auf diese Seitenfläche auftreffende Licht derart, daß das dort reflektierte Licht unter kleineren Einfallswinkeln in Bezug auf das Lot der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelementes auf diese Lichtaustrittsfläche auftrifft und deshalb an der Lichtaustrittsfläche nicht mehr totalreflektiert wird, sondern vielmehr die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelementes verlassen kann. Die Flankenabschnitte sind so gewählt, daß das in dem Lichtleitelement transportierte Licht in einem für Beleuchtungs­ zwecke geeigneten Winkelbereich aus der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelementes ausgekoppelt wird. Die Lichtaustrittsfläche weist hierzu ferner eine glatte Oberfläche auf, um unerwünschte Lichtstreuungen zu vermeiden.

Um einen gleichmäßigeren Lichtaustritt aus dem Lichtleitelement über dessen gesamte Breite zu erzielen, ist es ferner von Vorteil, wenn die der Lichtaustrittsfläche gegenüber­ liegend angeordnete Seitenfläche in Querrichtung des Lichtleitelementes eine konkave Krümmung aufweist.

Vorzugsweise sind die Flankenabschnitte in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche nach innen geneigt, wobei ihr Neigungswinkel in Bezug auf die Ebene der Lichtaustritts­ fläche bevorzugt etwa 30° bis 50° beträgt. Außerdem sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung diese Flankenabschnitte insbesondere an dem der Lichtquelle abgewandten Ende des Lichtleitelementes konkav oder konvex gekrümmt ausgebildet, so daß der Winkel­ bereich des aus dem Lichtleitelement austretenden Lichtes über die gesamte Breite des Lichtleitelementes möglichst gleichmäßig im geeigneten Bereich von etwa 60° bis 90° zur Ebene der Lichtaustrittsfläche liegt.

Ferner sind vorteilhafterweise zwischen diesen Flankenabschnitten auf der Seitenfläche des Lichtleitelementes Abschnitte vorgesehen, die entweder etwa parallel zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche ausgerichtet oder in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche nach außen geneigt sind, wobei im letzteren Fall ihr Neigungswinkel in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche kleiner als etwa 30° ist.

Um ein Austreten von in dem Lichtleitelement transportierten Licht durch die der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegende Seitenfläche des Lichtleitelementes sicher zu verhindern, ist in einer Weiterbildung der Erfindung die Seitenfläche zumindest im Bereich der Flankenabschnitte totalreflektierend ausgebildet, vorzugsweise verspiegelt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lichtleitelementes ist an der Licht­ austrittsfläche des Lichtleitelementes eine Prismen- bzw. Mikroprismenanordnung vor­ gesehen, die vorzugsweise von der Lichtaustrittsfläche beabstandet angeordnet ist. Eine solche Mikroprismenanordnung ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt und zum Beispiel in den oben genannten Druckschriften WO 95/12782 oder WO 96/23166, oder auch in der AT-B 403043 der Anmelderin beschrieben. Eine derartige Prismenanordnung dient der zusätzlichen Entblendung des aus dem Lichtleitelement austretenden Lichtes in Längsrichtung der Beleuchtungsanordnung bzw. des Lichtleitelementes.

Weiter ist es aus herstellungstechnischen Gründen von Vorteil, das Lichtleitelement aus mehreren Einzelteilen herzustellen. Auf diese Weise können insbesondere bei der Herstellung des Lichtleitelementes mittels Kunststoffspritzen Materialfehler aufgrund eines möglicherweise ungleichmäßigen Abkühlens der Kunststoff-Spritzmasse vermieden werden.

Die oben genannte Aufgabe wird außerdem durch eine Beleuchtungsanordnung zur Raum­ beleuchtung mit den Merkmalen des Anspruches 20 gelöst.

Die Beleuchtungsanordnung weist wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens ein Lichtleitelement mit einer in der Nähe der Lichtquelle angeordneten Lichteintrittsfläche auf, wobei das Lichtleitelement in der oben angegebenen Weise ausgebildet ist.

Die Beleuchtungsanordnung kann dabei beispielsweise eine Lichtquelle aufweisen, die zwischen zwei Lichtleitelementen angeordnet ist, oder aber ein Lichtleitelement, welches zwischen zwei Lichtquellen angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtquellen der Beleuchtungsanordnung von einer Reflektoranordnung umgeben, die gewährleistet, daß das gesamte von den Lichtquellen abgestrahlte Licht in die Lichtleitelemente eingekoppelt wird, so daß eine möglichst hohe Lichtausbeute erzielt werden kann.

Als Lichtquellen eignen sich beispielsweise im wesentlichen punktförmige, längliche oder kreisringförmige Lichtquellen.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegen­ stand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung zur Raumbeleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Unteransicht;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtleitelementes gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtleitelementes gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lichtleitelementes gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung gemäß der vor­ liegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1;

Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung in Draufsicht; und

Fig. 9A bis C weitere Ausführungsbeispiele eines Lichtleitelementes gemäß der vor­ liegenden Erfindung in schematischer Darstellung im Schnitt entsprechend Schnitt A-A von Fig. 1.

In Fig. 1 ist zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung in Form einer Deckenleuchte in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die dargestellte Beleuchtungsanordnung dient der Raumbeleuchtung, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung hierunter grundsätzlich Innenraumbeleuchtungen als auch Außenbeleuchtungen zu verstehen sind. Der Begriff Raumbeleuchtung soll insbesondere auf den Unterschied zu Beleuchtungsanordnungen für Hintergrundbeleuchtungen, wie sie in der Beschreibungs­ einleitung näher erläutert sind, hinweisen.

Die Beleuchtungsanordnung 1 weist einen Leuchtenträger 2, zwei aus mehreren gleich­ artigen Teilelementen 3a zusammengesetzte scheiben- bzw. plattenförmigen Lichtleit­ elemente 3, zwei jeweils bezüglich eines Lichtleitelementes 3 stirnseitig angeordnete Lichtquellen 4 und jeweils eine an der Schmalseite, an der sich die Lichtquelle 4 befindet, angeordnete Reflektoranordnung 5 auf. Als Lichtquelle 4 ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 eine längliche Leuchtstoffröhre eingesetzt. Ferner sind an der Beleuchtungs­ anordnung 1 Haltevorrichtungen 6 zum Befestigen der Beleuchtungsanordnung 1 an einem nicht dargestellten Träger, wie zum Beispiel einer Raumdecke, vorgesehen. Weiter sind in Fig. 1 Haltevorrichtungen 7 zum lösbaren Befestigen der Lichtleitelemente 3 an dem Leuchtenträger 2 und Haltevorrichtungen 8 zum lösbaren Befestigen der Reflektor­ anordnungen 5 an dem Leuchtenträger 2 angedeutet. Betriebsmittel, wie elektrische Anschlußteile und beispielsweise Vorschaltgeräte für die Leuchtstoffröhren 4 sind der Einfachheit halber in Fig. 1 weggelassen.

Nachfolgend werden anhand der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten schematischen Querschnittsdarstellungen drei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines Lichtleitelementes 3 näher beschrieben.

Das vorzugsweise im wesentlichen scheiben- bzw. plattenförmige Lichtleitelement 3 weist an einer Stirnseite eine Lichteintrittsfläche 10 auf, durch die Licht von einer in der Nähe dieser Lichteintrittsfläche 10 angeordneten Lichtquelle 4 in an sich bekannter Weise in das Lichtleitelement 3 eingekoppelt werden kann. Ferner weist das Lichtleitelement 3 eine zu der Lichteintrittsfläche 10 im wesentlichen senkrecht angeordneten Lichtaustrittsfläche 11 mit einer glatten Oberfläche auf, durch die das in dem Lichtleitelement 3 transportierte Licht in der weiter unten beschriebenen Weise ausgekoppelt werden kann. Die der Lichteintrittsfläche 10 gegenüberliegende Stirnseite 12 des Lichtleitelementes 3 ist reflektierend ausgebildet.

Das Lichtleitelement 3 besteht aus einem transparenten Material, wie beispielsweise Glas oder einem Kunststoffmaterial. Der Brechungsindex dieses Materials ist derart gewählt, daß bei dem Wellenlängenbereich des ausgewählten Lichtes, beispielsweise etwa 400 bis 700 nm oder sogar etwa 250 bis 700 nm, bei großen Einfallswinkeln in Bezug auf das Lot der Grenzflächen des Lichtleitelementes 3, d. h. genauer bei Einfallswinkeln größer als der Grenzwinkel, eine Totalreflexion des Lichtes im Inneren des Lichtleitelementes 3 statt­ findet. Geeignete Materialien besitzen einen Brechungsindex von etwa 1,45 bis 1,65, vorzugsweise etwa 1,50 bis 1,60. Somit wird das von einer Lichtquelle 4 durch die Lichteintrittsfläche 10 in das Lichtleitelement 3 eingekoppelte Licht, welches sich im wesentlichen parallel zu der Lichtaustrittsfläche 11 des Lichtleitelementes 3 ausbreitet, zunächst in dieser Richtung durch das Lichtleitelement transportiert ohne das Lichtleitelement 3 durch die Lichtaustrittsfläche verlassen zu können.

Außerdem besitzt das Lichtleitelement 3 eine der Lichtaustrittsfläche 11 gegenüberliegend angeordnete Seitenfläche 13, deren Ebene in den Randbereichen 14, 15 im wesentlichen parallel zu der Lichtaustrittsfläche 11 und in dem Bereich 16 zwischen diesen Rand­ bereichen 14, 15 schräg zu der Lichtaustrittsfläche 11 verläuft. Der Neigungswinkel des Zwischenbereiches 16 bezüglich der Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 beträgt vorzugs­ weise etwa 5° bis 15°, besonders bevorzugt etwa 6° bis 10°, wobei das Lichtleitelement 3 an der Lichteintrittsfläche 10 höher ausgebildet ist als an der gegenüberliegenden Stirnseite 12. Die Randbereiche 14, 15 des Lichtleitelementes 3 dienen als Auflage- oder Halte­ flächen für die Befestigung des Lichtleitelementes 3 in einer Beleuchtungsanordnung 1.

Wie insbesondere in den vergrößerten Ausschnitten der Fig. 2 und 3 deutlich zu erkennen ist, weist die Seitenfläche 13 in dem Zwischenbereich 16 Flankenabschnitte 17 auf, die in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 in Ausbreitungsrichtung des Lichtes in dem Lichtleitelement 3 geneigt sind. Der Neigungswinkel α der Flankenabschnitte 17 beträgt vorzugsweise 30° bis 50°, besonders bevorzugt 35° bis 45°, wobei der gewählte Neigungswinkel α von der Materialwahl des Lichtleitelementes 3 bzw. genauer von dem Brechungsindex des Materials des Lichtleitelementes 3 und von der Wahl des Lichtes bzw. dessen Wellenlänge abhängt. Außerdem ist die Seitenfläche 13 bzw. sind zumindest die Flankenabschnitte 17 des Zwischenbereiches 16 vorteilhafterweise totalreflektierend ausgebildet, um zu gewährleisten, daß kein Licht durch diese Seitenfläche 13 aus dem Lichtleitelement 3 austreten kann. Hierfür ist die Außenseite der Seitenfläche 13 beispielsweise mit einem reflektierenden Material beschichtet, vorzugsweise verspiegelt.

Die Abschnitte 18 der Seitenfläche 16 zwischen diesen Flankenabschnitten 17 sind in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 parallel zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind diese Abschnitte 18 hingegen ebenfalls um einen Neigungswinkei β geneigt, so daß sich im wesentlichen ein zickzack­ förmiger Verlauf der Seitenfläche 13 in dem Zwischenbereich 16 ergibt. Der Neigungs­ winkel β der Abschnitte 18 ist vorzugsweise kleiner als etwa 30°, besonders bevorzugt sind etwa 10°. Die lichttechnisch zur Zeit am meisten bevorzugte Ausführungsform des Lichtleitelementes weist eine Seitenfläche 13 mit einem Zwischenbereich 16 auf, dessen Flankenabschnitte 17 mit einem Neigungswinkel α von etwa 40° nach unten und dessen Abschnitte 18 zwischen den Flankenabschnitten 17 mit einem Neigungswinkel β von etwa 10° nach oben in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 geneigt sind.

Die derart vorgesehenen Flankenabschnitte 17 reflektieren das auf sie auftreffende Licht zurück in das Innere des Lichtleitelementes 3. Hierbei werden auch Lichtstrahlen, die etwa parallel zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 im Lichtleitelement 3 verlaufen und deshalb aus der Lichtaustrittsfläche 11 wegen Überschreiten des Grenzwinkels für die Totalreflexion nicht austreten können, von den Flankenabschnitten 17 aufgrund des Neigungswinkels α derart reflektiert, daß sie unter einem Einfallswinkel auf die Lichtaustrittsfläche 11 treffen, unter dem sie das Lichtleitelement 3 verlassen können. Die spezielle Wahl des Neigungswinkels α bewirkt, daß das Licht die Lichtaustrittsfläche 11 des Lichtleitelementes 3 zumindest größtenteils unter einem Winkel verläßt, der für allgemeine Beleuchtungszwecke geeignet ist, d. h. daß das Licht die Lichtaustrittsfläche 11 im wesentlichen in einem Winkelbereich von etwa 60° bis 90° zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche verläßt, so daß das Licht der Beleuchtungsanordnung 1 weitestgehend querentblendet ist.

Zusätzlich können die zwischen den Flankenabschnitten 17 und den Abschnitten 18 auf der Seitenfläche 13 gebildeten Kanten mit einem geeigneten Rundungsradius abgerundet sein. Dies ist von Vorteil, um den Hell-Dunkel-Kontrast zwischen direkt angestrahlten und nur indirekt angestrahlten Flankenabschnitten 17 zu vermindern.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtleitelementes 3 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Seitenfläche weist hierbei in Querrichtung des Lichtleitelementes 3 eine konkave Krümmung auf, die sich etwa von der Lichteintrittsfläche 10 bis zu der gegenüber­ liegenden Stirnseite 12 erstreckt, wobei das Lichtleitelement 3 analog zu den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen Randbereiche 14, 15 aufweisen kann, die parallel zu der Lichtaustrittsfläche 11 ausgerichtet sind. Die Krümmung der Seitenfläche 13 bewirkt, daß ein gleichmäßigerer Lichtaustritt aus dem Lichtleitelement über dessen gesamte Breite und damit eine gleichmäßigere Beleuchtungswirkung erzielt wird.

Sind die Flankenabschnitte 17 und die Abschnitte 18 wie in einem der beiden anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet, kann dies dennoch bei flachen Betrachtungswinkeln der Beleuchtungsanordnung zu einer ungleichmäßigen Licht­ verteilung führen, da der Winkelbereich des Lichtaustrittes aus dem Lichtleitelement 3 in dem der Lichtquelle 4 zugewandten Bereich größer ist, d. h. also auch flachere Austritts­ winkel auftreten, als in dem der Lichtquelle 4 abgewandten Bereich des Lichtleitelementes 3.

Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, die Form der Flankenabschnitte 17 in Quer­ richtung des Lichtleitelementes 3 zu verändern.

Wie in den vergrößerten Ausschnitten von Fig. 4 gezeigt, sind die Flankenabschnitte 17 und die Abschnitte 18 in dem der Lichteintrittsfläche 10 zugewandten Bereich wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 ausgebildet. Die Flankenabschnitte 17 sind in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche 11 in Ausbreitungsrichtung des Lichtes in dem Lichtleitelement 3 nach innen geneigt, während die zwischen diesen Flanken­ abschnitten 17 liegenden Abschnitte 18 nach außen geneigt sind. In dem der Lichteintrittsfläche 10 abgewandten Bereich des Lichtleitelementes 3 hingegen sind die Flankenabschnitte 17 konvex oder konkav gekrümmt. Der Übergang von im Querschnitt geradlinig ausgebildeten Flankenabschnitten 17 zu gekrümmt ausgebildeten Flanken­ abschnitt wird vorzugsweise fließend vorgesehen.

Es ist ferner denkbar, daß durch eine geeignete Wahl der Maße, der Neigungswinkel und der Kantenformen der Flankenabschnitte 17 besondere lichttechnische Effekte, wie beispielsweise das Zerlegen des Lichtes in seine Spektralfarben, erzielt werden können. Solche Spezialeffekte könnten insbesondere im Bereich der Werbung von Interesse sein.

Als Beispiel sollen noch Maße für ein derartiges Lichtleitelement 3 angegeben werden, die in der Praxis für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Ein bereits getestetes Ausführungsbeispiel eines Lichtleitelementes 3 hat im Querschnitt gemäß den Fig. 2 bis 4 eine Gesamtbreite von etwa 120-130 mm, eine Höhe von etwa 16 mm an der Stirnseite der Lichteintrittsfläche 10 und eine Höhe von etwa 2 mm an der der Lichteintrittsfläche 10 gegenüberliegenden Stirnseite 12. Die Breite des flachen Abschnittes 14 der Seitenfläche 13 an der der Lichteintrittsfläche 10 zugewandten Stirnseite beträgt etwa 17-19 mm, die Breite des anderen flachen Abschnittes 15 etwa 10 mm. In dem Zwischenbereich 16 der Seitenfläche 13 sind etwa 50 durch Flankenabschnitte 17 gebildete Stufen vorgesehen, wobei sich eine Breite dieser Stufen von etwa 2 mm und eine Höhe dieser Stufen von etwa 0,25-0,30 mm ergibt. Diese Maße geben nur einen Anhaltspunkt für mögliche Anwendungsformen, sie sind jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen. Der Fachmann wird ohne weiteres, die für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeigneten Ab­ messungen des Lichtleitelementes auswählen können. Die jeweilige Länge des Lichtleitelementes 3 wird entsprechend der Art der verwendeten Lichtquelle 4 angepaßt. Als mögliche Lichtquellen 4 kommen hierbei sowohl längliche oder kreisringförmige Lichtquellen, wie gerade oder gebogene Leuchtstoffröhren, als auch etwa punktförmige Lichtquellen, wie Glühbirnen, in Betracht.

Anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 5 bis 8 werden nachfolgend ver­ schiedene Ausführungsbeispiele von Beleuchtungsanordnungen beschrieben, die mit einem oder mehreren Lichtleitelementen 3 der oben beschriebenen Art ausgerüstet sind, wobei jeweils wahlweise eine beliebige Ausführungsform des Lichtleitelementes 3 ausgewählt werden kann.

In Fig. 5 wird das Licht von einer seitlich angeordneten Lichtquelle 4 durch die Lichteintrittsfläche 10 in das Lichtleitelement 3 eingekoppelt. Um die Lichtquelle herum ist eine in Fig. 4 nur schematisch angedeutete Reflektoranordnung 5 angeordnet, die gewährleistet, daß sämtliches von der Lichtquelle 4 abgestrahlte Licht in das Licht­ leitelement 3 eingekoppelt wird, so daß eine möglichst hohe Lichtausbeute erzielt werden kann.

An der Außenseite der Lichtaustrittsfläche 11 des Lichtleitelementes 3 ist zusätzlich eine Prismen- bzw. Mikroprismenanordnung 20 vorgesehen. Eine solche Prismenanordnung ist beispielsweise in den eingangs erwähnten Anmeldungen WO 95/12782 oder WO 96/23166, oder auch der AT-B 403043 der Anmelderin im Detail beschrieben. Eine derartige Prismenanordnung dient der Entblendung des aus dem Lichtleitelement 3 austretenden Lichtes in Längsrichtung der Beleuchtungsanordnung 1 bzw. des Lichtleit­ elementes 3. Die Prismen dieser Anordnung 20 weisen vorzugsweise in Querrichtung der Beleuchtungsanordnung 1 einen dreieckförmigen Querschnitt auf und erstrecken sich entlang der Längsachse der Beleuchtungsanordnung 1. Der Winkel der Dreiecksspitze dieser Prismen beträgt beispielsweise etwa 140°.

Da der bei der Prismenanordnung 20 eigentlich zur Auskopplung des Lichtes aus dem Lichtleitelement genutzte Effekt des ungebrochenen Lichteintritts in die Prismen sich bei dem erfindungsgemaß eingesetzten Lichtleitelement 3 eher störend auf die Quer­ entblendung des Lichtes auswirkt, ist die Prismenanordnung 20, wie in Fig. 5 gezeigt, an der Lichtaustrittsfläche 11 des Lichtleitelementes 3 auf Distanz gesetzt. Durch diese konstruktive Maßnahme tritt nur Licht über den Luftspalt 19 in die Prismenanordnung 20 ein, welches bereits in der gewünschten Weise durch die Flankenabschnitte 17 des Lichtleitelementes 3 querentblendet ist, und die Prismenanordnung 20 ist lichttechnisch von dem Lichtleitelement 3 entkoppelt, so daß sich die Effekte des Lichtleitelementes 3 und der Prismenstruktur 20 nicht überlagern und daher wesentlich einfacher zu berechnen sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist es ferner möglich, das Lichtleitelement 3 derart auszugestalten, daß es zwischen zwei Lichtquellen 4 verwendet werden kann. Das Lichtleitelement 3 setzt sich in diesem Fall sozusagen aus zwei Lichtleitelementen zusammen, wie sie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind, wobei die beiden Lichtleitelemente an den niedrigen, der Lichteintrittsfläche 10 jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten 12 zusammengefügt sind. Der auf diese Weise in der Mitte des Lichtleitelementes 3 gebildete flache Abschnitt 15 ist nicht unbedingt notwendig, er kann aber zum Beispiel für die Erzielung besonderer Effekte, wie einem dunkleren Mittelbereich der Beleuchtungsanordnung 1, genutzt werden.

Die beiden Lichtquellen 4 sind selbstverständlich wie in Fig. 5 jeweils mit einer (nicht dargestellten) Reflektoranordnung 5 zum Einkoppeln des gesamten von den Lichtquellen 4 abgestrahlten Lichtes in das Lichtleitelement 3 umgeben. Außerdem kann natürlich auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsanordnung 1 an der Lichtaustrittsfläche 11 des Lichtleitelementes 3 direkt oder beabstandet eine Mikroprismenanordnung 20 vorgesehen sein.

Als nächstes ist in Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungsanordnung 1 mit einer mittig angeordneten Lichtquelle 4 und zwei außen angeordneten Lichtleitelementen 3 dargestellt. Das Licht wird von der Lichtquelle 4 zu beiden Seiten über die jeweiligen der gemeinsamen Lichtquelle 4 zugewandten Lichteintrittsflächen 10 in die beiden Licht­ leitelemente 3 eingekoppelt, wobei die Lichtquelle 4 auch in diesem Fall mit einer nicht gezeigten Reflektoranordnung 5 versehen ist. Die der Lichtquelle 4 abgewandten Stirn­ seiten 12 der Lichtleitelemente 3 sind jeweils reflektierend ausgebildet, um das Licht in den Lichtleitelementen 3 zu halten. Beide Lichtleitelemente 3 können wahlweise mit oder ohne Mikroprismenanordnung 20 gekoppelt sein.

In Fig. 8 ist eine weitere spezielle Ausführungsform einer Beleuchtungsanordnung 1 in Draufsicht dargestellt.

Als Lichtquelle 4 wird eine ringförmige Lichtquelle, wie beispielsweise eine kreisring­ förmig gebogene Leuchtstoffröhre, verwendet. Sowohl innerhalb als auch außerhalb dieser ringförmigen Lichtquelle 4 ist jeweils ein im wesentlichen kreisförmiges bzw. kreisring­ förmiges Lichtleitelement 3 angeordnet. Im Querschnitt gemäß Schnitt B-B von Fig. 8 ist diese Beleuchtungsanordnung 1 eine Kombination der Beleuchtungsanordnungen der Fig. 6 und 7, wobei anstelle der gemeinsamen Lichtquelle 4 der in Fig. 7 dargestellten Beleuchtungsanordnung die gesamte Beleuchtungsanordnung von Fig. 6 einzusetzen ist.

Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ist es auch denkbar, eine im wesentlichen punktförmige Lichtquelle 4 zu verwenden, die von einem etwa kreisring­ förmigen Lichtleitelement 3 umgeben ist. Diese Ausgestaltung entspricht im Querschnitt dem Schnitt der Beleuchtungsanordnung von Fig. 7.

Anhand der oben beschriebenen unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten von Beleuchtungsanordnungen ist erkennbar, daß das Lichtleitelement 3 gemäß der vorliegenden Erfindung für die verschiedensten Ausführungsformen von Beleuchtungs­ anordnungen geeignet ist, wobei der Fachmann ohne weiteres noch weitere in dieser Anmeldung nicht ausdrücklich beschriebene Möglichkeiten auffinden wird.

Abschließend soll anhand der Fig. 9A bis C ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Lichtleitelementes 3 erläutert werden.

Insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen ist es von Vorteil, das Lichtleitelement 3 mehrteilig aufzubauen. Da insbesondere bei der Herstellung von Produkten mittels Kunststoffspritzen eine gleichmäßige Dicke des Produktes für ein gleichmäßiges Abkühlen der Kunststoff-Spritzmasse anzustreben ist, um Verspannungen oder gar Materialfehler bei den Produkten zu vermeiden, ist es vorzugsweise möglich, die Lichtleitelemente 3 gemäß der vorliegenden Erfindung als mehrteilige Grundstruktur herzustellen.

In Fig. 9B ist beispielsweise das Lichtleitelement 3 aus drei übereinander angeordneten Schichten 21a, 21b und 21c aufgebaut. Die drei Schichten 21a-c werden mittels eines geeigneten, transparenten Klebemittels miteinander fest verbunden. Im Gegensatz dazu wird das Lichtleitelement 3 gemäß Fig. 9A aus einem etwa U-förmigen Profilelement 21a gebildet und der dadurch gebildete Hohlraum 22 mit einem Medium mit geeignetem Brechungsindex und entsprechender Außenkontur aufgefüllt und mit dem Profilteil 21a verbunden. Es ist hier ebenso denkbar, anstelle des Hohlraumes 22 ein entsprechend geformtes Trägerelement aus einem geeigneten transparenten Material zu verwenden und dieses zu umspritzen.

Das in Fig. 9C dargestellte Lichtleitelement 3 ist in ähnlicher Weise aus einem etwa V-för­ migen Profil gebildet, welches aus zwei Teilen 21a und 21b aufgebaut ist. Der so gebildete Hohlraum 22 wird wiederum mit einem geeigneten Medium aufgefüllt.

Claims (24)

1. Lichtleitelement für Beleuchtungsanordnungen zur Raumbeleuchtung, mit einer Licht­ eintrittsfläche (10), durch die Licht in das Lichtleitelement (3) einkoppelbar ist, und einer zu der Lichteintrittsfläche (10) im wesentlichen senkrecht angeordneten Lichtaustrittsfläche (11), wobei das Licht in dem Lichtleitelement (3) im wesentlichen in einer Richtung parallel zu der Lichtaustrittsfläche (11) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lichtaustrittsfläche (11) gegenüberliegend angeordnete Seitenfläche (13) des Lichtleitelementes (3) in Transportrichtung des Lichtes im Lichtleitelement (3) Flankenabschnitte (17) aufweist, derart, daß das Licht an den Flankenabschnitten (17) derart reflektiert wird, daß das reflektierte Licht die Lichtaustrittsfläche (11) beim Auftreffen auf dieselbe verlassen kann, und daß die Lichtaustrittsfläche (11) eine glatte Oberfläche aufweist.

2. Lichtleitelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (13) in Querrichtung des Lichtleitelementes (3) eine konkave Krümmung aufweist.

3. Lichtleitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenabschnitte (17) in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) nach innen geneigt sind.

4. Lichtleitelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Flankenabschnitte (17) in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) etwa 30° bis 50° beträgt.

5. Lichtleitelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenabschnitte (17) konkav oder konvex bogenförmig ausgebildet sind.

6. Lichtleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flankenabschnitten (17) auf der Seitenfläche (13) Abschnitte (18) vorgesehen sind, die etwa parallel zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) ausgerichtet sind.

7. Lichtleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flankenabschnitten (17) auf der Seitenfläche (13) Abschnitte (18) vorgesehen sind, die in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) nach außen geneigt sind.

8. Lichtleitelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (β) der Abschnitte (18) in Bezug auf die Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) kleiner als etwa 30° ist.

9. Lichtleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (13) zumindest im Bereich der Flankenabschnitte (17) total­ reflektierend ausgebildet ist.

10. Lichtleitelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (13) zumindest im Bereich der Flankenabschnitte (17) verspiegelt ist.

11. Lichtleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Flankenabschnitten (17) auf der Seitenfläche (13) gebildeten Kanten abgerundet sind.

12. Lichtleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche (13) in den Randbereichen Bereiche (14, 15) zur Befestigung des Lichtleitelementes (3) aufweist, die etwa parallel zu der Ebene der Lichtaustrittsfläche (11) ausgerichtet sind.

13. Lichtleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lichtaustrittsfläche (11) des Lichtleitelementes (3) eine Prismen- bzw. Mikroprismenanordnung (20) vorgesehen ist.

14. Lichtleitelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen- bzw. Mikroprismenanordnung (20) von der Lichtaustrittsfläche (11) beabstandet angeordnet ist.

15. Lichtleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (3) aus wenigstens zwei Einzelteilen (21a-c, 22) hergestellt ist.

16. Lichtleitelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (3) aus mehreren übereinander angeordneten Schichten (21a-c) besteht.

17. Lichtleitelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (3) aus einem Profilteil (21a; 21a-b) besteht, dessen Hohlraum (22) mit einem geeigneten transparenten Medium aufgefüllt ist.

18. Lichtleitelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilteil (21a-b) aus mehreren Einzelteilen (21a, 21b) aufgebaut ist.

19. Lichtleitelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (3) aus einem Trägerelement aus einem geeigneten transparenten Material besteht, das zur Ausbildung des Lichtleitelementes (3) mit einem geeigneten Kunststoffmaterial umspritzt ist.

20. Beleuchtungsanordnung zur Raumbeleuchtung, mit wenigstens einer Lichtquelle (4) und wenigstens einem Lichtleitelement (3) mit einer in der Nähe der Lichtquelle (4) angeordneten Lichteintrittsfläche (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitelement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

21. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsanordnung (1) eine Lichtquelle (4) aufweist, die zwischen zwei Lichtleitelementen (3) angeordnet ist.

22. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsanordnung (1) ein Lichtleitelement (3) aufweist, das zwischen zwei Lichtquellen (4) angeordnet ist.

23. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle(n) (4) eine bzw. jeweils eine Reflektoranordnung (5) zum Einkoppeln des gesamten von der bzw. den Lichtquelle(n) abgestrahlten Lichtes in das oder die Lichtleitelement(e) (3) aufweist bzw. aufweisen.

24. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) eine im wesentlichen punktförmige, eine längliche oder eine kreisringförmige Lichtquelle ist.