DE19961493A1 - Hängeleuchte mit indirekter Lichtabstrahlung - Google Patents
Hängeleuchte mit indirekter LichtabstrahlungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Leuchte zum Abhängen von einer Decke oder dergleichen mit einer oder mehreren Lampen und einem von einer Lampe beabstandeten, zumindest teilweise lichtdurchlässigen ein- oder mehrteiligen Körper mit einer ersten Außenseite, auf welche die Lampe direkt oder indirekt Licht einstrahlt, und einer der ersten Außenseite gegenüberliegenden zweiten Außenseite, welche eine Lichtaustrittsfläche der Leuchte bildet, wobei mindestens eine Grenzfläche des Körpers zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex mit einer lichtbrechenden Struktur versehen ist, wobei die Lampe relativ zu dem Körper so angeordnet und der Körper so gestaltet ist, daß ein Teil des auf den Körper einfallenden Lichts der Lampe durchgelassen wird und an der Lichtaustrittsfläche austritt und ein weiterer Teil des Lichts an oder in dem Körper reflektiert wird und zumindest teilweise in eine Richtung weg von dem Körper zur indirekten Beleuchtung von der Leuchte abgestrahlt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte zum Abhängen von einer Decke oder dergleichen, nach
folgend auch Hänge- oder Pendelleuchte genannt, mit einer oder mehreren Lampen und einem
von einer Lampe beabstandeten zumindest teilweise lichtdurchlässigen Körper, auf den auf
einer ersten Außenseite von einer Lampe Licht eingestrahlt wird und der auf einer zweiten
Außenseite eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei eine Grenzfläche des Körpers zwischen
zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex mit einer lichtbrechenden Struktur ver
sehen ist. Eine derartige Leuchte ist beispielsweise aus EP 0 846 915 A1 bekannt.
Bei der in der EP 0 846 915 A1 beschriebenen Leuchte wird das Licht einer Lampe von einer
Schmalseite aus in einen Vollichtleiter eingekoppelt und mittels einer Prismenstruktur an der
Lichtaustrittsfläche ausgekoppelt. Da häufig mehrere Reflexionen in dem Lichtleiter erfor
derlich sind, um das Licht an der Lichtaustrittsfläche auskoppeln zu können, sind die Licht
verluste in dem Lichtleiter relativ groß. Hinzu kommt, daß die bekannten Prismenstrukturen,
wie sie beispielsweise aus US-PS 5 396 350 und US-PS 5 555 109 bekannt sind, nur eine ge
ringe Auskoppeleffizienz für das auf die Lichtaustrittsfläche einfallende Licht aufweisen. Die
Auskopplung eines Indirektanteils aus einem Vollichtleiter ist aufwendig. Daher wurde nach
dem Stand der Technik ein Reflektor verwendet, der einen Teil des Lichts direkt an dem Vol
lichtleiter vorbei nach oben zur indirekten Beleuchtung reflektiert.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte der eingangs beschriebenen Art zur Verfü
gung zu stellen, welche eine bessere Lichtausbeute besitzt und welche einfacher aufgebaut
werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Leuchte zum Abhängen von einer
Decke oder dergleichen mit einer oder mehreren Lampen und einem von einer Lampe beab
standeten, zumindest teilweise lichtdurchlässigen ein- oder mehrteiligen Körper mit einer er
sten Außenseite, auf welche die Lampe direkt oder indirekt Licht einstrahlt, und einer der
ersten Außenseite gegenüberliegenden zweiten Außenseite, welche eine Lichtaustrittsfläche
der Leuchte bildet, wobei mindestens eine Grenzfläche des Körpers zwischen zwei Medien
mit unterschiedlichem Brechungsindex mit einer regelmäßigen lichtbrechenden Struktur, ins
besondere einer linien- oder gitterförmigen Struktur, versehen ist, wobei die Lampe relativ zu
dem Körper so angeordnet und der Körper so gestaltet ist, daß ein Teil des auf den Körper
einfallenden Lichts der Lampe durchgelassen wird und an der Lichtaustrittsfläche austritt und
ein weiterer Teil des Lichts an oder in dem Körper reflektiert wird und zumindest teilweise in
eine Richtung weg von dem Körper zur indirekten Beleuchtung von der Leuchte abgestrahlt
wird.
Erfindungsgemäß wird also das Licht der Lampe nicht mehr ausschließlich an einer Schmal
seite eines transparenten Körpers eingestrahlt, sondern zumindest teilweise auf einer der
Lichtaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Körpers. Auf diese Weise läßt sich in einfa
cher Weise eine Lichtabstrahlung in die Richtung entgegengesetzt zu der Lichtaustrittsfläche
erzeugen, die für eine indirekte Beleuchtung verwendet werden kann. Damit umgeht man das
Problem der bekannten Leuchten, einen ausreichenden Indirektanteil auskoppeln zu können.
Der lichtdurchlässige oder transparente Körper kann insbesondere auch aus mehreren Teilen
bestehen und muß nicht notwendig ein Vollkörper sein. Die Leuchte kann außer der vorange
hend genannten Lichtaustrittsfläche auch weitere Lichtaustrittsflächen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die lichtbre
chende Struktur eine Abschirmung des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts ober
halb eines Grenzwinkels in mindestens einer Ebene senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche er
zeugt. Die Erfindung kann vorsehen, daß der Körper eine Grenzfläche zwischen zwei Medien
mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist, die mit einer lichtbrechenden Struktur ver
sehen ist, die entsprechend einem vorzugsweise kreuzungsfreien Linienmuster ausgebildet ist,
dessen Linie oder Linien einen oder mehrere längliche lichtbrechende Abschnitte auf einander
gegenüberliegenden Seiten begrenzen, derart, daß sich in jedem Schnitt entlang einer (nicht
notwendig ebenen) Fläche, die senkrecht auf der oder den Linien des Linienmusters steht,
mehrere Schnittpunkte der Fläche mit der oder den Linien ergeben, wobei jeweils zwischen
zwei Schnittpunkten einer der besagten Abschnitte liegt. Dabei ist die Breite der lichtbrechen
den Abschnitte in der Richtung senkrecht zu den Linien kleiner als deren Länge in Richtung
der Linien. Die lichtbrechende Struktur erzeugt, bezogen auf eine Fläche senkrecht zu der
oder den Linien, eine Abschirmung des aus der Grenzfläche austretenden Lichts oberhalb
eines Grenzwinkels bezüglich einer Normalen zu der Grenzfläche. Vorzugsweise wird dabei
in den Flächen parallel zu den Linien im wesentlichen keine Abschirmung oder nur eine Ab
schirmung bei wesentlich größeren Winkeln erzeugt, so daß die besagte lichtbrechende
Struktur im wesentlichen eine Abschirmung des Lichts der Leuchte in einer Richtung bewirkt.
Die Abschirmung bewirkt, daß oberhalb des Grenzwinkels die Leuchtdichte unter einen vor
gegebenen Grenzwert abfällt, nach der derzeit geltenden deutschen Norm 200 cd/m2. Eine
geplante europäische Norm sieht unterschiedliche Grade der Abschirmung vor, die durch
Leuchtdichtewerte von 200 cd/m2, 500 cd/m2 und 1000 cd/m2 definiert sind. Durch die Ab
schirmung kann eine Blendungsbegrenzung erreicht werden, wie sie insbesondere in den der
zeit genannten Vorschriften für Bildschirmarbeitsplätze gefordert wird.
Vorzugsweise sind die lichtbrechenden Abschnitte, anders als die bislang, z. B. aus der US-
PS 5 396 350 bekannten Prismen, länglich, d. h. ihre Länge ist deutlich größer als ihre Breite,
z. B. mehr als das Dreifache, vorzugsweise mehr als das Zehnfache. Derartige längliche,
wellen- oder rippenförmige Strukturen lassen sich wesentlich einfacher herstellen als die bis
lang verwendeten pyramidenförmigen Strukturen. Sie haben weiterhin den Vorteil, daß die
lichtbrechenden Abschnitte einen wesentlich größeren Anteil an der Grenzfläche haben, so
daß die Auskoppeleffizienz verbessert wird.
Insbesondere kann die lichtbrechende Struktur eine Struktur von lichtbrechenden Abschnitten
sein, die entsprechend einem Muster von sich nicht kreuzenden, vorzugsweise parallelen Li
nien angeordnet sind, welche die lichtbrechenden Abschnitte auf einander gegenüberliegen
den Seiten begrenzen. Die Linien, welche die Struktur definieren, sind vorzugsweise parallele
gerade Linien. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Strukturen denkbar, z. B. eine Struktur,
bei der Linien in Form von konzentrischen Kreisen ausgebildet sind oder eine Struktur mit
einer einzigen eine Fläche ausfüllenden Linie, z. B. eine Spiralstruktur mit einem spiralförmi
gen lichtbrechenden Abschnitt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Körper an einer zweiten
Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die in dem
Lichtweg von der ersten Grenzfläche zu der besagten Lichtaustrittsfläche liegt, eine zweite
lichtbrechende Struktur aufweist, die entsprechend einem Linienmuster, z. B. aus sich nicht
kreuzenden, vorzugsweise parallelen Linien angeordnet sind, dessen Linie oder Linien einen
oder mehrere längliche lichtbrechende Abschnitte begrenzen, derart, daß sich in jedem Schnitt
entlang einer Fläche, die senkrecht auf der oder den Linien des Linienmusters steht, mehrere
Schnittpunkte der Fläche mit der oder den Linien ergeben, wobei jeweils zwischen zwei die
ser Schnittpunkte einer der besagten Abschnitte liegt. Dabei ist die Breite der lichtbrechenden
Abschnitte in der Richtung senkrecht zu den Linien kleiner als deren Länge in Richtung der
Linien. Die zweite Struktur erzeugt, bezogen auf eine Fläche senkrecht zu der oder den Lini
en, eine Abschirmung des aus der zweiten Grenzfläche austretenden Lichts oberhalb eines
Grenzwinkels bezüglich einer Normalen zu der zweiten Grenzfläche, während in der Rich
tung parallel zu den Linien im wesentlichen keine Abschirmung oder nur eine Abschirmung
bei wesentlich größeren Winkeln erfolgt. Die Linie oder Linien der zweiten Struktur schnei
den in einer Projektion auf die Lichtaustrittsfläche die Linie oder Linien der ersten Struktur,
so daß sich in der Projektion ein netzförmiges Muster ergibt, derart, daß das aus der Licht
austrittsfläche der Leuchte austretende Licht zumindest in zwei nicht parallelen Ebenen senk
recht zu der Lichtaustrittsfläche oberhalb eines Grenzwinkels bezüglich einer Normalen zu
der Lichtaustrittsfläche abgeschirmt wird. Vorzugsweise stehen die Linien der ersten und
zweiten Struktur in der Projektion senkrecht aufeinander. Die Linien der ersten und/oder
zweiten Struktur müssen dabei nicht notwendigerweise gerade sein. Denkbar ist z. B., daß die
erste Struktur von konzentrischen Kreisen und die zweite Struktur eine Struktur von Linien
ist, die in der Projektion sich im Mittelpunkt der Kreise der anderen Struktur schneiden.
Ebenso ist denkbar, daß die erste und zweite Struktur zwei gegenläufige Spiralen bilden.
Vorzugsweise können der oder die lichtlenkenden Abschnitte zwischen linienförmigen Ver
tiefungen der ersten und/oder zweiten Struktur ausgebildet und in Richtung der Linien im
wesentlichen gleichförmig sein und insbesondere Prismen sein. Denkbar ist auch eine Struk
tur mit einem linsenförmigen Querschnitt senkrecht zu der oder den Linien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Struktur entspre
chend einem Muster von geraden parallelen kreuzungsfreien Linien aufgebaut, zwischen de
nen sich Prismen als lichtbrechende Abschnitte befinden, deren Querschnittsprofil im wesent
lichen translationsinvariant bezüglich der Richtung der Linien ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die erste und/oder zweite Grenzfläche eine
Grenzfläche zwischen Luft und einem optisch dichteren Medium, wobei die Prismen im
Querschnitt im wesentlichen symmetrisch sind und der Prismenwinkel w die folgenden Rela
tionen erfüllt:
w/2 ≦ C
w ≧ 2 (2 arcsin(1/n) + 90)/3
tan(w/2) ≦ (n sin(arcsin(1/n) - 3 w/2) + cos(w/2))/(n cos(arcsin(1/n) - 3 w/2) +
sin(w/2)),
wobei n der Brechungsindex des zweiten Mediums an der Grenzfläche und C der Abschirm
winkel der Lichtstärkeverteilung an der Grenzfläche ist.
Der Querschnitt der Prismen hat gemäß einer besonderen Ausführungsform die Form eines
Polygonzugs. Vorzugsweise haben die Prismen einen dreieckigen Querschnitt. Sie können
jedoch auch gekrümmte Seitenwände und/oder eine flache Stirnfläche anstelle einer scharfen
Kante aufweisen. Wichtig ist, daß sie die vorangehend erwähnte Abschirmung in der Rich
tung quer zu den Linien aufgrund von Lichtbrechung bewirken.
Die Grenzfläche oder Grenzflächen des Körpers mit einer lichtbrechenden Struktur können an
einer Außenseite des Körpers, aber auch in seinem Inneren liegen.
Erfindungsgemäß können die erste und zweite Struktur an zwei einander gegenüberliegenden
Seiten einer lichtbrechenden Platte ausgebildet sein, welche dabei vorzugsweise den besagten
Körper bildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Körper
zwei oder mehrere geschichtete plattenförmige Elemente aufweist, deren Grundflächen par
allel zueinander angeordnet sind, wobei die erste Struktur in einer Grundfläche eines ersten
plattenförmigen Elementes und die zweite Struktur in einer Grundfläche des zweiten platten
förmigen Elementes ausgebildet ist.
Die beiden Grundflächen mit der ersten bzw. zweiten Struktur können direkt aneinander an
grenzen. In diesem Fall bilden die Platten eine Einheit mit den beiden strukturierten Grund
flächen in der Mitte, also im Inneren des Körpers, und vorzugsweise unstrukturierten, also im
wesentlichen glatten Grundflächen auf der Außenseite. Die strukturierten Grundflächen kön
nen auch jeweils nach außen weisen, so daß die Platten mit den unstrukturierten Flächen an
einander angrenzen. Schließlich ist es auch möglich, daß die beiden strukturierten Grenzflä
chen beide in dieselbe Richtung weisen, entweder in die Richtung des Lichtaustritts aus dem
besagten Körper oder in die entgegengesetzte Richtung.
Die Erfindung kann vorsehen, daß eine Lampe, welche Licht auf die erste Außenseite des
Körpers einstrahlt, oder ein Reflektor, welcher Licht einer Lampe zu der ersten Außenseite
des Körpers reflektiert, seitlich von dem Körper und versetzt zu der ersten Seite des Körpers
angeordnet ist.
Die Erfindung kann einen einer oder mehreren Lampen zugeordneten Reflektor vorsehen,
welcher Licht der Lampe bzw. der Lampen teilweise zu der ersten Außenseite des Körpers
reflektiert und teilweise von dem Körper weg nach oben zur Erzeugung eines indirekten
Lichtanteils der Leuchte abgibt. Dies entspricht im wesentlichen der in der EP 0 846 915 A1
vorgeschlagenen Technik zur Erzeugung eines indirekten Lichtanteils.
Vorzugsweise kann die Erfindung vorsehen, daß der ersten Außenseite des Körpers eine
Dachfläche gegenübersteht, welche von dem Körper reflektiertes Licht auf diesen zurückre
flektiert. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß sie von dem Körper reflektiertes Licht teil
weise zu dem Körper zurückreflektiert und teilweise in eine Richtung weg von dem Körper
lenkt oder in eine Richtung weg von dem Körper durchläßt.
Hierfür kann die Dachfläche teilweise transparent und teilweise reflektierend ausgebildet sein.
Um die indirekte Lichtabgabe zu kontrollieren und insbesondere einen ausreichenden direkten
Lichtanteil zu erhalten, kann auch vorgesehen sein, daß die Dachfläche abschnittsweise ganz
oder teilweise transparent und abschnittsweise im wesentlichen vollständig reflektierend ist.
Eine teilweise Transparenz kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Dachfläche
ganz oder teilweise als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet ist.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, daß die Dachfläche eine lichtbrechende Struktur zum Aus
koppeln von Licht in die der Lichtaustrittsfläche entgegengesetzte Richtung aufweist. Diese
lichtbrechende Struktur kann eine Prismenstruktur sein, wie sie aus der US-PS 5 396 350 oder
der US 5 555 109 bekannt ist, oder auch eine Struktur, wie sie zum Lichtauskoppeln an der
Lichtaustrittsfläche an der Unterseite des Lichtleiters vorgesehen ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Lichtauskoppelung an der Dachfläche für eine diffuse Beleuch
tung, beispielsweise einer Decke, kann auch darin bestehen, daß die Dachfläche durch eine
entsprechende Strukturierung, z. B. Aufrauhen oder dgl., transparent streuend ausgebildet
wird.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, daß die Dachfläche teilweise aus einem kla
ren Material mit einem hohen Transmissionsgrad besteht und/oder teilweise aus einem voll
ständig oder überwiegend reflektierenden Material besteht. Die Dachfläche kann auch ganz
oder teilweise als Lochblech ausgebildet sein, insbesondere wie in der CH 670 493 A5 be
schrieben.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß in der Dachfläche im wesentlichen ausschließlich
transmittierende und im wesentlichen ausschließlich reflektierende Abschnitte vorgesehen
sind.
Es hat sich gezeigt, daß die Lichtstärke des über die Lichtaustrittsfläche abgestrahlten Lichts
für kleine Winkel zur Senkrechten vergrößert wird, wenn die Dachfläche ganz oder ab
schnittsweise diffus reflektierend ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Leuchte kann einen Hohllichtleiter aufweisen, der durch ein Gehäuse
mit einem Hohlraum festgelegt ist, dessen Innenwände zumindest teilweise reflektierend sind,
der an einer Schmalseite zum Einkoppeln von Licht von einer oder mehreren der Lampen
eingerichtet ist, der an einer Seite zumindest teilweise durch die erste Außenseite des besagten
transparenten Körpers begrenzt ist und der eine der Lichtauskoppeleinrichtung gegenüberlie
gende Dachfläche aufweist, die nach innen, also zu dem Hohlraum hin, zumindest teilweise
reflektierend ist. Es müssen nicht alle Innenwände reflektierend sein. Es kann vorgesehen
sein, daß sie teilweise Licht durchlassen oder nur abschnittsweise reflektieren.
Der Hohlraum kann zu der Lampe hin geschlossen sein und eine Lichteinkoppeleinrichtung
zum Einkoppeln von Licht von der Lampe in den Hohlraum aufweisen, im einfachsten Fall
eine transparente Wand.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, daß der Hohllichtleiter zu
der oder den Lampen hin offen ist, so daß Licht von den Lampen direkt in den Hohlraum ge
langen kann.
Die Verwendung eines Hohllichtleiters führt zu einem größeren Anteil des direkt abgestrahl
ten Lichts. Dieser Anteil kann insbesondere durch eine Verspiegelung der Dachfläche oder
durch eine diffus reflektierende Dachfläche erhöht werden. Die Auskopplung von Licht läßt
sich in einfacher Weise dadurch realisieren, daß als Boden des Hohlraums ein oder mehrere
entsprechend strukturierte Platten eingesetzt werden. Obwohl derzeit zwei derartige Platten
bevorzugt sind, können durchaus auch mehr derartige Platten mit unterschiedlichen Struktu
ren vorgesehen werden, um die Lichtabstrahlcharakteristik zu beeinflussen, insbesondere um
den Abstrahlwinkel in verschiedenen Ebenen zu begrenzen. Wenn eine Abschirmung nur in
eine Richtung beabsichtigt ist, kann auch nur eine einzige Platte mit einer entsprechenden
Strukturierung verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Innenraumleuchte,
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Leuchte gemäß Fig. 1 senkrecht zu der Lam
penachse und illustriert den Strahlengang in dem Hohllichtleiter,
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden rillenförmig strukturierten
Prismenplatten zum Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter,
Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Prismenplatten gemäß Fig. 3 entlang der Linie
IV-IV,
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der beiden Prismenplatten gemäß Fig. 3 entlang der
Linie V-V,
Fig. 6 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Leuchte,
Fig. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Hohllichtleiters in einer Ausfüh
rungsform mit einer refraktiven Lichtauskoppeleinrichtung für den Indi
rektanteil,
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte,
Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Hohllichtleiters der Leuchte
gemäß Fig. 6 oder 7,
Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte in ei
nem schematischen Querschnitt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte, die allgemein
mit 1 bezeichnet ist. Bei dieser Leuchte 1 ist eine Leuchtstofflampe 3 in der Mitte zwischen
zwei Hohllichtleitern 5 mit einem Hohlraum 6 angeordnet, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, auf
der der Lampe 3 zugewandten Schmalseite offen ist. Der Hohlraum 6 wird oben durch eine
teilweise reflektierende Dachfläche 7, seitlich durch reflektierende Seitenwände 9 und unten
durch einen eine Lichtauskoppeleinrichtung 11 bildenden Lichtlenkkörper begrenzt, der nach
folgend näher beschriebene lichtbrechende Strukturen zum Auskoppeln von Licht aus dem
Hohllichtleiter 5 aufweist. Die Lampe 3 ist oben und unten von einem Reflektor 13a bzw. 13b
umgeben, welcher vorzugsweise so ausgestaltet ist, daß das Licht der Lampe 3 nahezu voll
ständig in die beiden Hohllichtleiter 5 eingekoppelt wird.
Die Lichtauskoppeleinrichtung 11 ist in den Fig. 3 bis 5 perspektivisch bzw. im Schnitt
näher dargestellt. Sie besteht aus zwei Platten 20 und 22, die jeweils an der der Seite des
Lichteinfalls gegenüberliegenden Seite eine Mikroprismenstruktur mit satteldachförmigen
Mikroprismen 24a, 24b, . . . bzw. 26a, 26b, . . . (nachfolgend kollektiv mit 24 bzw. 26 bezeich
net) versehen sind, die durch gerade rinnenförmige Vertiefungen 28a, 28b, . . . bzw. 30a, 30b, . . .
(nachfolgend kollektiv mit 28 bzw. 30 bezeichnet) voneinander getrennt sind. Dabei stehen
die Kantenlinien der Prismen 24 bzw. die Vertiefungen 28 senkrecht zu den Kantenlinien der
Prismen 26 bzw. den Vertiefungen 30. Der besseren Anschaulichkeit halber sind die Prismen
platten in Fig. 3 bis 5 so dargestellt, daß die Prismen, die im Einsatz nach außen, also zur
Lichtaustrittsseite hin, liegen, nach oben gerichtet dargestellt ist. Die Breite der Prismen liegt
gemäß den derzeit bevorzugten Ausführungsformen zwischen ca. 0,01 mm bis 40 mm, bevor
zugt 0,05 mm bis 10 mm und besonders bevorzugt 0,1 mm bis 5 mm. Die Platten 20 und 22
bestehen aus einem leicht bearbeitbaren lichtdurchlässigen Material, z. B. Acrylglas oder Po
lycarbonat.
Die Prismenstrukturen der Platten 20 bzw. 22 legen jeweils einen Abschirmwinkel der
Leuchte in der Ebene senkrecht zu den Kantenlinien der Prismen 24 bzw. 26 bzw. den Vertie
fungen dazwischen fest. Dabei bestehen zwischen dem Prismenwinkel w und dem Ab
schirmwinkel C in der Ebene senkrecht zu den Kantenlinien der Mikroprismen (vgl. Fig. 4),
wenn der Hohlraum 6 mit Luft gefüllt ist, die folgenden Relationen:
w/2 ≦ C
w ≧ 2 (2 arcsin(1/n) + 90)/3
tan(w/2) ≦ (n sin(arcsin(1/n) - 3 w/2) + cos(w/2))/(n cos(arcsin(1/n) - 3 w/2) +
sin(w/2)),
wobei n der Brechungsindex der Platte 20 bzw. 22 ist. Aufgrund der senkrecht zueinanderste
henden Prismenstrukturen ergibt sich eine Entblendung sowohl in Längs- als auch in Quer
richtung, wobei der Abschirmwinkel C für die beiden Richtungen durch eine geeignete Wahl
des Prismenwinkels w unterschiedlich für die beiden Prismenstrukturen 24 und 26 gewählt
werden kann.
Anstelle von orthogonalen rillenförmigen Prismenstrukturen sind auch andere linienförmige
Prismenstrukturen mit orthogonal aufeinanderstehenden Linien denkbar, z. B. kreisförmige
Rillen bzw. Prismen in einer Struktur und sternförmig von dem Kreiszentrum ausgehenden
Rillen mit dazwischenliegenden Prismen in der anderen Struktur, die auf allen Kreisrillen
senkrecht stehen. Die Orientierung der Prismenstrukturen 24 und 26 kann von der in den
Fig. 3 bis 5 dargestellten Orientierung abweichen. Beide Prismenstrukturen können bei
spielsweise in die gleiche Richtung weisen, so daß eine der Prismenstrukturen an der ebenen
Fläche der anderen Platte aufsteht oder die Prismenstrukturen können auch direkt aneinander
angrenzen.
Die Wirkungsweise des Hohllichtleiters ist in Fig. 2 anhand beispielhafter Strahlengänge illu
striert. Für einen Teil der Lichtstrahlen (vgl. Lichtstrahl S1) wird das direkt auf die Lichtaus
koppeleinrichtung 11 einfallende Licht über die Prismen 24 und 26 direkt ausgekoppelt. Für
einen weiteren Teil des Lichts (vgl. Strahl S2) wird das Licht an der Prismenstruktur in den
Hohlraum 6 hinein zurückreflektiert, anschließend an der Dachfläche 7 und der Seitenwand 9
reflektiert und gelangt dann wieder mit einem geeigneten Einfallswinkel zu der Lichtauskop
peleinrichtung 11, wo es durch die Prismenstrukturen 24 und 26 ausgekoppelt wird. Die
Dachfläche 7 ist nicht vollständig reflektierend ausgebildet, sondern vielmehr teilweise trans
parent, so daß ein Teil des in dem Hohllichtleiter 5 umlaufenden Lichts an der Dachfläche
ausgekoppelt wird, was durch Teillichtstrahlen S3 und S4 angedeutet ist. Die Dachfläche 7
kann diffus streuend ausgebildet sein, sie kann aber auch eine Lichtauskoppeleinrichtung
ähnlich der Lichtauskoppeleinrichtung 11 aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, daß sie
abschnittsweise vollständig reflektierend und abschnittsweise teilweise oder vollständig
transparent ist. Sie kann insbesondere auch ganz oder teilweise hochglänzend ausgebildet
sein. Die geeignete Wahl der Dachfläche 7 hängt davon ab, welche Lichtstärkeverteilung man
für den Indirektanteil wünscht. Für eine möglichst wenig variierende Lichtstärkeverteilung
des indirekt abgestrahlten Lichts ist eine diffus oder teilweise diffus streuende Dachfläche
sinnvoll, während dann, wenn eine bestimmte Vorzugsrichtung für den Indirektanteil ge
wünscht ist, eine lichtbrechende lichtlenkende Struktur, beispielsweise eine Prismenstruktur,
vorteilhaft ist, da sich dadurch die Lichtstärkeverteilungskurve gezielt beeinflussen läßt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Lampen ist schematisch in Fig. 6
dargestellt. Dort ist an den beiden äußeren Schmalseiten der Lichtleiter 5 jeweils eine weitere
Leuchtstofflampe 40 angeordnet, welche von außen Licht in den Hohllichtleiter 5 einkoppelt.
Wie vorangehend mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, koppeln die beiden Lichtauskoppelein
richtungen 11 einen Teil des Lichts der Lampen 3 und 40 direkt aus und reflektieren einen
weiteren Teil des Lichts zu der Dachfläche 7, wo er wiederum teilweise als indirekter Licht
anteil nach oben austritt und teilweise in den Hohlraum 6 zurückreflektiert wird. Die Lampen
40 sind von Reflektoren 42 zum Einkoppeln von Licht in die Hohllichtleiter 5 umgeben.
Gleichzeitig sind diese Reflektoren 42 jedoch auch so ausgebildet, daß ein Teil des Lichts der
Lampen 40 nach oben schräg an dem Hohllichtleiter 5 vorbei als Indirektanteil abgestrahlt
wird. Dies kann durch eine geeignete Form des Reflektors, durch eine teilweise Ausbildung
der Reflektoren 42 als Lochbleche oder in anderer geeigneter Weise realisiert werden. Dies
entspricht der Lichtauskoppelung des Indirektanteils gemäß der EP 0 846 915 A1, auf die
hinsichtlich weiterer Möglichkeiten der Auskopplung des indirekten Lichtanteils und der Ge
staltung der Reflektoren 42 verwiesen wird.
Fig. 7 zeigt schematisch im Querschnitt einen modifizierten Hohllichtleiter, bei dem an zwei
einander gegenüberliegenden Schmalseiten jeweils von einer Lampe Licht in den Hohlraum 6
eingekoppelt wird, beispielsweise wie in Fig. 6 dargestellt. Der Hohlraum 6 wird auf der Un
terseite wieder durch die Lichtauskoppeleinrichtung mit den Prismenplatten 20 und 22 und
auf der Oberseite durch eine Dachfläche 70 begrenzt. Die Dachfläche 70 weist zwei nach in
nen geneigte vollständig reflektierende Dachabschnitte 72a und 72b auf, zwischen denen sich
ein ebener Abschnitt 74 erstreckt. In dem ebenen Abschnitt 74 ist eine Prismenstruktur zum
Auskoppeln von Licht aus dem Hohlraum 6 ausgebildet, um einen Teil des Lichts in dem
Hohlraum 6 als indirekten Lichtanteil auszukoppeln. Dieses Beispiel illustriert auch, wie man
den Indirektanteil, der aus dem Hohlraum 6 ausgekoppelt wird, dadurch kontrollieren kann,
daß man Abschnitte mit unterschiedlichen Reflexions- bzw. Transmissionseigenschaften vor
sieht.
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 6, bei der ebenfalls in einen
Hohllichtleiter von zwei Schmalseiten aus Licht eingekoppelt wird. Anders als bei den voran
gehend beschriebenen Ausführungsformen ist dabei nur ein einziger Hohllichtleiter 101 mit
Prismenplatten 20 und 22 an seiner Unterseite vorgesehen, an dessen beiden Schmalseiten
jeweils eine Leuchtstofflampe 103 bzw. 105 angeordnet ist, die Licht in den Hohlraum 107
einstrahlen. Den Lampen 103 und 105 sind Reflektoren 109 und 111 zugeordnet, die das auf
sie einfallende Licht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6, teilweise in den Hohlraum
107 hinein und teilweise über den Hohllichtleiter 101 hinweg nach oben reflektieren. Als
Abwandlung dieser Ausführungsform kann eine der beiden Lampen entfallen und durch eine
in den Hohlraum 107 reflektierende Abschlußwand des Hohllichtleiters 101 ersetzt werden.
Alternativ oder ergänzend kann auch an der Frontseite 113 und/oder an der Rückseite 115 des
Hohllichtleiters 115 eine weitere Lampe zum Einkoppeln von Licht in den Hohlraum 107
vorgesehen sein.
Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Hohllichtleiters, der bei Ausführungs
formen der erfindungsgemäßen Leuchten mit zweiseitiger Lichteinstrahlung, wie sie bei
spielsweise bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 vorgesehen sind, verwendet wer
den kann. Bei dieser Ausführungsform weist der Hohllichtleiter etwa in der Mitte eine nach
beiden Seiten reflektierende Trennwand 116 auf, so daß der Hohlraum des Hohllichtleiters in
zwei Kammern 117a und 117b unterteilt wird. In jede dieser beiden Kammern 117a und 117b
wird von einer Lampe, beispielsweise den beiden Lampen 103 und 105 gemäß dem Ausfüh
rungsbeispiel der Fig. 8, Licht eingestrahlt. Nach oben ist der Hohllichtleiter durch eine teil
weise lichtdurchlässige Dachfläche 118 abgeschlossen, die in Fig. 9 konkav nach innen ge
wölbt dargestellt ist. Selbstverständlich können auch anderen Formen der Dachfläche in ge
eigneter Weise verwendet werden.
Fig. 10 zeigt Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Leuchte ohne einen Hohllichtlei
ter. Bei der Ausführungsform der Fig. 10 ist seitlich neben einer Prismenplatte 120, die wie
vorangehend mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 beschrieben ausgebildet ist, eine Lampe 122 gegen
über der oberen Grundfläche der Prismenplatte 120 nach oben versetzt angeordnet, welche
Licht auf die Platte 120 einstrahlt. Ein Reflektor 124, der an den beiden Stirnseiten durch
eine Kappe (nicht dargestellt) abgeschlossen ist, lenkt das auf ihn von der Lampe 122 einfal
lende Licht zu der Platte 120. Er kann gleichzeitig als Abschirmung für das von der Lampe
122 direkt abgestrahlte Licht dienen und verhindern, daß Licht über das Ende der Platte 120
hinaus direkt abgestrahlt wird. Vorzugsweise ist der Reflektor, wie in Fig. 10 angedeutet, in
einer Evolventenform ausgebildet, die verhindert, daß Licht auf die Lampe 122 zurückreflek
tiert wird. Das auf die Platte 120 einfallende Licht wird teilweise durchgelassen und teilweise
reflektiert, wobei das reflektierte Licht ungehindert nach oben abstrahlt und den Indirektanteil
der Leuchte bildet. Die Prismenplatte 120 bewirkt eine Abschirmung des nach unten abge
strahlten Lichts bezüglich der Zeichenebene.
Selbstverständlich kann die Leuchte gemäß Fig. 10 auch für eine Abschirmung in zwei Ebe
nen eingerichtet werden, wobei dann, wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungs
formen, zwei Prismenplatten mit senkrecht zueinander stehenden Prismen verwendet werden
und das direkt von der Lampe 122 abgestrahlte Licht entweder so gelenkt wird, daß es aus
schließlich auf die Prismenplatte 120 einfällt, oder mit herkömmlichen Mitteln, z. B. Blenden,
in geeigneter Weise abgeschirmt wird. Ebenso können die mit Bezug auf Fig. 1 bis 8 be
schriebenen Ausführungsformen auch nur mit einer einzigen Prismenplatte realisiert werden.
Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten
Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
1
Leuchte
3
Lampe
5
Hohllichtleiter
6
Hohlraum
7
Dachfläche
9
Seitenwand
11
Lichtauskoppeleinrichtung
13
a,
13
b Reflektor
20
Platte
22
Platte
24
,
24
a,
24
b Prismen
26
,
26
a,
26
b Prismen
28
,
28
a,
28
b Vertiefung
30
,
30
a,
30
b Vertiefung
40
Lampe
42
Reflektor
70
Dachfläche
72
a,
72
b geneigte Dachabschnitte
74
Prismenstruktur
101
Hohllichtleiter
103
Lampe
105
Lampe
107
Hohlraum
109
Reflektor
111
Reflektor
113
Frontseite
115
Rückseite
116
Trennwand
117
a,
117
b Kammer
118
Dachfläche
120
Prismenplatte
122
Lampe
124
Reflektor
Claims (17)
1. Leuchte zum Abhängen von einer Decke oder dergleichen mit einer oder mehreren
Lampen (3; 40, 103, 105; 122) und einem von einer Lampe beabstandeten, zumindest teilwei
se lichtdurchlässigen ein- oder mehrteiligen Körper (11; 120) mit einer ersten Außenseite, auf
welche die Lampe (3; 40, 103, 105; 122) direkt oder indirekt Licht einstrahlt, und einer der
ersten Außenseite gegenüberliegenden zweiten Außenseite, welche eine Lichtaustrittsfläche
der Leuchte bildet, wobei mindestens eine Grenzfläche des Körpers zwischen zwei Medien
mit unterschiedlichem Brechungsindex mit einer lichtbrechenden Struktur (26, 28) versehen
ist, wobei die Lampe (3; 40, 103, 105; 122) relativ zu dem Körper (11; 120) so angeordnet
und der Körper (11; 120) so gestaltet ist, daß ein Teil des auf den Körper einfallenden Lichts
der Lampe durchgelassen wird und an der Lichtaustrittsfläche austritt und ein weiterer Teil
des Lichts an oder in dem Körper reflektiert wird und zumindest teilweise in eine Richtung
weg von dem Körper zur indirekten Beleuchtung von der Leuchte abgestrahlt wird.
2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtbrechende Struktur
eine Abschirmung des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts oberhalb eines Grenz
winkels in mindestens einer Ebene senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche erzeugt.
3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche mit
einer lichtbrechenden Struktur versehen ist, die zumindest abschnittsweise entsprechend ei
nem Linienmuster (28, 30) aus einer oder mehreren Linien ausgebildet ist, dessen Linie oder
Linien (28, 30) einen oder mehrere längliche lichtbrechende Abschnitte (24a, 24b; 26a, 26b)
auf einander gegenüberliegenden Seiten begrenzen, deren Breite in der Richtung senkrecht zu
den Linien kleiner als deren Länge in Richtung der Linien ist, wobei die lichtbrechende
Struktur, bezogen auf eine Fläche senkrecht zu der oder den Linien, eine Abschirmung des
aus der Grenzfläche austretenden Lichts oberhalb eines Grenzwinkels bezüglich einer Nor
malen zu der Grenzfläche erzeugt.
4. Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper an einer zweiten
Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, die in dem
Lichtweg des aus der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts nach der ersten Grenzfläche
liegt, eine zweite lichtbrechende Struktur aufweist, die zumindest abschnittsweise entspre
chend einem Linienmuster aus einer oder mehreren Linien ausgebildet ist, dessen Linie oder
Linien (30) einen oder mehrere längliche lichtbrechende Abschnitte (26a, 26b) auf einander
gegenüberliegenden Seiten begrenzen, deren Breite in der Richtung senkrecht zu den Linien
kleiner als deren Länge in Richtung der Linien ist, wobei die zweite Struktur, bezogen auf
eine Fläche senkrecht zu der oder den Linien, eine Abschirmung des aus der zweiten Grenz
fläche austretenden Lichts oberhalb eines Grenzwinkels bezüglich einer Normalen zu der
zweiten Grenzfläche erzeugt, wobei die Linien der zweiten Struktur relativ zu den Linien der
ersten Struktur so angeordnet sind, daß das aus der Lichtaustrittsfläche austretende Licht zu
mindest in zwei nicht parallelen Ebenen senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche oberhalb eines
Grenzwinkels bezüglich einer Normalen zu der Lichtaustrittsfläche abgeschirmt wird.
5. Leuchte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder
zweite Struktur entsprechend einem Muster von geraden parallelen kreuzungsfreien Linien
(28a, 28b, 30a, 30b) aufgebaut ist, zwischen denen sich Prismen (24a, 24b, 26a, 26b) als
lichtbrechende Abschnitte befinden, deren Querschnittsprofil im wesentlichen translationsin
variant bezüglich der Richtung der Linien ist.
6. Leuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper mehrere
geschichtete plattenförmige Elemente (20, 22) aufweist, deren Grundflächen parallel zueinan
der angeordnet sind, wobei die erste Struktur in einer Grundfläche eines ersten plattenförmi
gen Elements und die zweite Struktur in einer Grundfläche eines zweiten plattenförmigen
Elements ausgebildet ist.
7. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampe
(3; 40; 103, 105; 122), welche Licht auf die erste Außenseite des Körpers (11; 120) einstrahlt,
oder ein Reflektor (124), welcher Licht einer Lampe zu der ersten Außenseite des Körpers
reflektiert, seitlich von dem Körper und zu der ersten Außenseite des Körpers versetzt in eine
Richtung senkrecht zu dieser Seite angeordnet ist.
8. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen einer oder
mehreren Lampen zugeordneten Reflektor (42), welcher Licht der Lampe bzw. der Lampen
teilweise zu der ersten Außenseite des Körpers (11; 120) reflektiert und teilweise von dem
Körper weg nach oben zur Erzeugung eines indirekten Lichtanteils der Leuchte abgibt.
9. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten
Außenseite des Körpers eine Dachfläche (7; 70) gegenübersteht, welche von dem Körper re
flektiertes Licht teilweise zu dem Körper zurückreflektiert und teilweise in eine Richtung weg
von dem Körper lenkt oder durchläßt.
10. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumin
dest einen Hohllichtleiter (5; 101) aufweist, der durch ein Gehäuse mit einem Hohlraum (6)
festgelegt ist, in den an mindestens einer Seite Licht von einer oder mehreren der Lampen
eingekoppelt wird, dessen Innenwände (7, 9) zumindest zum Teil reflektierend sind, der an
einer Seite, die von der oder den besagten Seiten zum Einkoppeln von Licht verschieden ist,
zumindest teilweise durch die erste Außenseite des besagten Körpers begrenzt ist und der eine
dem Körper (11; 120) gegenüberliegende Dachfläche (7) aufweist, die nach innen hin zumin
dest teilweise reflektierend ist.
11. Leuchte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein reflek
tierender Abschnitt der Dachfläche (7) teilweise transparent ist.
12. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche (7) ganz oder teilweise als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet ist.
13. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche eine lichtbrechende Struktur (74) zum Auskoppeln von Licht in die der besagten Licht
austrittsfläche entgegengesetzte Richtung aufweist.
14. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche (7) abschnittsweise aus einem klaren Material besteht.
15. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche (7) abschnittsweise aus einem vollständig oder überwiegend reflektierenden Material
besteht.
16. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche (7) ganz oder abschnittsweise diffus reflektierend ausgebildet ist.
17. Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dach
fläche (7) ganz oder teilweise als Lochblech ausgebildet ist.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
DE19961493A DE19961493A1 (de) | 1999-05-25 | 1999-12-20 | Hängeleuchte mit indirekter Lichtabstrahlung |
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- 1999-12-20 DE DE19961493A patent/DE19961493A1/de not_active Withdrawn
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