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Die
Erfindung betrifft zunächst
eine Prismenscheibe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Prismenscheiben
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sind im Stand
der Technik bekannt und werden beispielsweise von der Anmelderin
zahlreich seit geraumer Zeit eingesetzt.
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Die
bekannten Prismenscheiben weisen eine Vielzahl strukturiert angeordneter
Prismen auf, die der Lichtlenkung dienen. So können beispielsweise Lichtanteile,
die ausgehend von einer Lichtquelle auf eine Lichteintrittsseite
der Prismenscheibe fallen, infolge eines Durchtritts durch die Prismen
abgelenkt werden. Unter der Annahme, dass parallele Lichtstrahlen
oder nahezu parallele Lichtstrahlen beispielsweise im Wesentlichen
senkrecht auf die Lichteintrittsseite der im Wesentlichen plattenförmigen Prismenscheibe
fallen, können
die Prismen bewirken, dass das durch die Prismenscheibe hindurchtretende
Licht entlang einer Vorzugsrichtung abgelenkt oder umgelenkt wird.
Die durch die Prismenscheibe hindurchtretenden Lichtstrahlen verlassen
die Prismenscheibe – in
Abhängigkeit
von der gewählten
Geometrie der Prismen – beispielsweise
unter einem spitzen Winkel β bezogen
auf eine Gerade, die senkrecht, d. h. im Sinne eines Normalenvektors,
zu der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe steht.
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In
bestimmten Anwendungsfällen
ist es gewünscht,
eine Vergleichmäßigung der
von einer Lichtquelle emittierten Lichtanteile zu erreichen, bevor
diese auf eine auszuleuchtende Fläche eines Gebäudes oder
eines Außenraumes
treffen. Hierzu ist es im Stand der Technik bekannt, Diffursorelemente einzusetzen,
beispielsweise in Form von mattierten Linsen.
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Ausgehend
von einer Prismenscheibe des Standes der Technik besteht die Aufgabe
der Erfindung darin, eine Prismenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 derartig weiter zu entwickeln, dass sie unter Beibehaltung ihrer
lichtlenkenden Funktion bei hoher lichttechnischer Effizienz auch eine
Lichtvergleichmäßigung bewirkt.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit
denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest Teilbereiche der Lichtaustrittsseite lichtstreuend ausgebildet
sind.
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Das
Prinzip der Erfindung besteht in einem ersten Schritt im Wesentlichen
darin, die lichtstreuende Funktion eines im Stand der Technik an
sich bekannten, gesonderten Elementes mit einer Prismenscheibe zu
kombinieren. In einem zweiten Schritt sieht die Erfindung vor, diese
lichtstreuende Funktion in die Prismenscheibe zu integrieren. Die
Kombination einer lichtlenkenden Prismenscheibe mit einem Element
mit lichtstreuender Funktion erscheint zunächst widersinnig. Während die
Prismenscheibe des Standes der Technik dazu dient, Licht in eine
Vorzugsrichtung hinzulenken, heben lichtstreuende Elemente diese
Vorzugsrichtung gerade wieder auf.
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Die
Erfindung erkennt jedoch, dass durch eine besondere Ausgestaltung
der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe die Funktion der Lichtlenkung
im Wesentlichen erhalten bleiben kann, zugleich aber eine Vergleichmäßigung des
durch die Prismenscheibe hindurchtretenden Lichtes erreichbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe weist
auf ihrer Lichtaustrittsseite zumindest Bereiche auf, die lichtstreuend
ausgebildet sind. Zumindest ein Teil der Lichtaustrittsseite der
Prismenplatte ist diffus streuend ausgebildet. Damit sind die lichtstreuenden Elemente
in die Prismenscheibe integriert. Dadurch, dass die Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe auf die erfindungsgemäße Weise ausgestaltet oder
bearbeitet ist, entfallen gesonderte Grenzflächen. Lichtstromverluste aufgrund
von Reflektionen an Grenzflächen
können
so gering gehalten werden. Dadurch, dass Teilbereiche der Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe lichtstreuend ausgebildet sind, wird eine weitaus
höhere
Lichtstromeffizienz erzielt als bei einer Anordnung, bei der ein
Diffusorelement im Lichtweg hinter der Prismenscheibe angeordnet
und von einem gesonderten Element bereitgestellt wäre. Ein solches
gesondertes Diffusorelement würde
dem Lichtstrom nämlich
zusätzliche
Grenzflächen
entgegensetzen, die zwangsläufig
zu Vielfachreflektionen und damit einhergehenden Lichtstromverlusten
führten.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe kann
einen denkbar geringen Bauraum einnehmen, da sie nahezu beliebig
dünn ausgestaltet
werden kann. Schließlich
ist eine erfindungsgemäße Prismenscheibe
auch preisgünstig
fertigbar.
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Als
Prismenscheibe für
eine Leuchte im Sinne der Erfindung wird jedes im Wesentlichen flächenhaft
ausgebildete oder plattenförmige
Element angesehen, unabhängig
von seiner Kontur. Die erfindungsgemäße Prismenscheibe kann unter
Umständen
auch geringfügig
gewölbt
ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Prismenscheibe aber flach
ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Ebene.
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Als
Prismenscheibe kommen insbesondere kreisscheibenförmige Elemente
in Betracht, aber gleichermaßen
auch ringförmige
Elemente. Die erfindungsgemäße Prismenscheibe
kann eine rechteckige, z. B. auch eine quadratische Kontur, oder
eine unregelmäßige Kontur,
beispielsweise auch nach Art eines Polygonzuges aufweisen. Insbesondere
kann die Prismenscheibe mit ihrer Kontur an die Kontur einer Lichtaustrittsöffnung einer
Leuchte angepasst sein, so dass die Prismenscheibe in der Lichtaustrittsöffnung oder
nahe der Lichtaustrittsöffnung
einer Leuchte anordenbar ist. Insoweit kann die erfindungsgemäße Prismenscheibe
auch ein herkömmliches
Abschlussglas einer Leuchte ersetzen.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe
umfasst eine Lichteintrittsseite und eine Lichtaustrittsseite. Als
Lichteintrittsseite wird die Seite der Prismenscheibe bezeichnet,
die der Lichtquelle oder den mehreren Lichtquellen zugewandt ist.
Als Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe wird diejenige Seite der
Prismenscheibe bezeichnet, die der auszuleuchtenden Fläche zugewandt
ist.
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Die
Prismenscheibe kann eine Dicke von beispielsweise wenigen Millimetern
aufweisen. Ihre Längs-
bzw. Quererstreckung, im Fall einer kreisscheibenförmigen Prismenscheibe
im Durchmesser, kann beispielsweise zwischen 2 und 150 Zentimetern betragen.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe weist
eine Vielzahl strukturiert angeordneter Prismen zur Erzielung einer
Lichtlenkung entlang einer Vorzugsrichtung auf. Als Prisma im Sinne
der Erfindung wird ein optisches Prisma verstanden, das die Form eines
Keils und damit zwei nicht planparallel zueinander ausgerichtete
Oberflächen
aufweist. Während ein
optisches Prisma in der Physik in der Regel dazu herangezogen wird,
eine spektrale Zerlegung weißen Lichtes
zu bewerkstelligen, kommt es bei der erfindungsgemäßen Prismenscheibe
auf eine solche spektrale Farbzerlegung nicht an. Hier wird aufgrund der
Vielzahl vorgesehener Prismen und aufgrund der Anordnung einer reellen
Lichtquelle mit einem kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen
Spektrum im sichtbaren Bereich sowie aufgrund nahezu unendlich vieler
Lichtstrahlen mit nahezu unendlich vieler Richtungsvarianten eine
derartige Durchmischung erzielt, dass die Prismenscheibe gemäß der vorliegenden Patentanmeldung
keine oder nahezu keine sichtbaren Farbeffekte bewirkt. Die Lichtfarbe
des auf die Prismenscheibe einfallenden Lichtes entspricht der Lichtfarbe
des aus der Prismenscheibe austretenden Lichtes.
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Während die
Spektralzerlegung durch das Prisma bei der erfindungsgemäßen Prismenscheibe keine
wesentliche Rolle spielt, kommt der Ablenkung des Lichtstrahles
durch das Prisma, wie gleichermaßen bei einem herkömmlichen
optischen Prisma in der Physik, bei der vorliegenden Erfindung eine
große
Bedeutung zu. Infolge der unter einem Winkel geneigt zueinander
angeordneten Ein- und Austrittsfläche des Prismas werden Lichtstrahlen
infolge der unterschiedlichen Brechungsindizes des Mediums des Prismas
und der Luft abgelenkt. Die Prismenscheibe wird vorzugsweise derart
zur Lichtquelle ausgerichtet, dass die von der Lichtquelle auf die
Lichteintrittsseite der Prismenscheibe fallenden Strahlen, jedenfalls
bei näherungsweiser
Betrachtung, im Wesentlichen parallel auftreffen, oder zumindest
wesentliche Lichtanteile des Lichtes parallel auftreffen. Durch
Anordnung der Prismen wird eine Ablenkung dieses Lichtes erreicht,
so dass die Lichtstrahlen die Lichtaustrisseite der Prismenscheibe
entlang einer Vorzugsrichtung verlassen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Prismenscheibe sind
die Prismen strukturiert angeordnet. Dies bedeutet, dass die Anordnung
der Prismen nicht beliebig getroffen ist, sondern eine Anordnung
vorgesehen ist, die gewährleistet,
dass eine Lichtlenkung auch tatsächlich
entlang einer Vorzugsrichtung erfolgt.
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Im
Falle einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe
mit beispielsweise im Wesentlichen rechteckiger Kontur, die eine
Vielzahl von Prismen aufweist, die sich sämtlich entlang von zueinander
parallel ausgerichteten Geraden erstrecken, kann beispielsweise erreicht
werden, dass sämtliche
lotrecht auf die Lichteintrittsseite der Prismenscheibe treffenden,
einfallenden Strahlen um einen Winkel β zu einem Normalenvektor der
Lichtaustrittsseite abgelenkt, die Prismenscheibe verlassen. Alle
aus der Prismenscheibe heraustretenden Lichtstrahlen stehen in diesem
Falle parallel zueinander, so dass tatsächlich eine Vorzugsrichtung
erreicht ist, entlang der eine Lichtlenkung durch die Prismenscheibe
erfolgt.
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Die
Erzielung einer derartigen Lichtlenkung bedingt eine besondere Anordnung
der zahlreichen Prismen, die bei dem zuletzt beschriebenen Beispiel durch
die parallele Ausrichtung der Prismen zueinander getroffen ist.
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Als
Vorzugsrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird aber beispielsweise
auch eine radiale Lichtlenkung verstanden. So kann beispielsweise
bei einer kreisscheibenförmig
ausgebildeten erfindungsgemäßen Prismenscheibe
eine Anordnung der Prismen in konzentrischer Weise getroffen sein.
Die Prismen erstrecken sich dann entlang konzentrischer Kreisringe.
In diesem Fall werden alle parallel zueinander und senkrecht auf
die Lichteintrittsseite der Prismenscheibe auftreffenden Lichtstrahlen
bezogen auf eine parallel zu einem Normalenvektor verlaufende Längsmittelachse
der Prismenscheibe in rotationssymmetrischer Weise um einen bestimmten
Ablenkwinkel radial nach außen
abgelenkt.
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Eine
strukturierte Anordnung der Prismen erfordert also eine tatsächliche
messbare Lichtlenkung der parallelen, lotrecht zur Lichteintrittsseite
der Prismenscheibe einfallenden Lichtstrahlen unter einem bestimmten
Winkel oder Winkelbereich.
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Eine
strukturierte Anordnung der Prismen im Sinne der Erfindung erfordert
aber nicht zwingend axial langgestreckte und parallel zueinander
angeordnete Prismen oder Prismenringe, die konzentrisch zueinander
angeordnet sind. Vielmehr kann auch eine auf einen ersten Blick
chaotisch wirkende, scheinbar unregelmäßig getroffene Anordnung vieler kleiner
Prismen eine strukturierte Anordnung der Prismen im Sinne der Erfindung
darstellen, wenn die Vielzahl der Prismen insgesamt eine deutlich
Lichtlenkung entlang einer Vorzugsrichtung bewerkstelligen kann.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe kann
Prismen auf der Lichteintrittsseite und/oder Prismen auf der Lichtaustrittsseite
aufweisen. Bei Betrachtung eines Querschnittes der Prismenscheibe
kann sich insoweit eine sägezahnartige
Struktur auf einer oder auf beiden Seiten der Prismenscheibe ergeben.
Insbesondere kann die Oberfläche
der Prismen unmittelbar die Lichteintrittsseite oder die Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe bereitstellen.
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Erfindungsgemäß sind zumindest
Teilbereiche der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe lichtstreuend
ausgebildet. Dies bedeutet, dass entweder nur ein Teil der Lichtaustrittsseite
oder die gesamte Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe lichtstreuend ausgebildet
sein kann. Falls nur ein Teil der Gesamtfläche der Lichtaustrittsseite
lichtstreuend ausgebildet ist, können
mehrere lichtstreuend ausgebildete Teilbereiche miteinander verbunden
oder inselartig voneinander getrennt sein.
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Vorzugsweise
sind die lichtstreuend ausgebildeten Teilbereiche der Lichtaustrittsseite
ebenfalls strukturiert angeordnet. Dabei ist weiter vorteilhaft die
strukturierte Anordnung der lichtstreuend ausgebildeten Teilbereiche
in Anpassung an die strukturierte Anordnung der Prismen getroffen.
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Eine
lichtstreuende Ausbildung von Teilbereichen der Lichtaustrittsseite
bedeutet im Sinne der Erfindung, dass Maßnahmen getroffen sind, die
dazu führen,
dass die durch die Prismenscheiben hindurchtretenden Lichtanteile,
die auf diese Teilbereiche treffen, von Streustrukturen zumindest
teilweise gestreut werden. Als Streustrukturen kommen beispielsweise
unregelmäßige Oberflächenkonturen, wie
beispielsweise Oberflächenrauigkeiten,
in Frage. Alternativ können
auch Mikrolinsen auf der Lichtaustrittsseite angeordnet sein. Insbesondere
erstrecken sich die Streu-Strukturen entlang der Oberfläche der Prismen.
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Besonders
vorteilhaft sind die Streu-Strukturen nur entlang bestimmter Prismenoberflächen angeordnet.
Vorteilhaft sind die Prismen abgestumpft, wobei die Streu-Strukturen
nur entlang der abgestuften Flächen
der Prismen angeordnet sind.
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Die
erfindungsgemäße lichtstreuende
Ausbildung von Teilbereichen der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe
umfasst auch Anordnungen, bei denen gesonderte Körper, insbesondere Folien,
z. B. Klebefolien, unmittelbar mit der Prismenscheibe verbunden
oder dieser jedenfalls unmittelbar benachbart angeordnet sind. Beispielsweise
können
dünne, transluzente
Folien auf die Lichtsaustrittsseite der Prismenscheibe aufgeklebt
oder auf eine andere geeignete Weise an der Prismenscheibe befestigt
werden. Durch die unmittelbare Verbindung der Folie mit der Prismenscheibe
kann bei Verwendung geeigneter Befestigungsmittel gleichermaßen erreicht
werden, dass zusätzliche
Grenzflächen
und damit einhergehende Reflektionsverluste vermieden bzw. eliminiert
werden. Die der Lichtquelle abgewandte Seite der Folie bzw. gegebenenfalls
auch die der Lichtquelle zugewandte Seite der Folie kann aufgeraut oder
mit entsprechenden Streustrukturen versehen sein, so dass eine lichtstreuende
Wirkung erzielt wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Streustrukturen
im Sinne lichtstreuender Mittel in die Prismenscheibe integriert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Prismen langgestreckt
ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Prismen einen im Wesentlichen
konstanten Querschnitt aufweisen, der sich entlang einer Gerade
oder entlang einer Kreisbahn erstreckt. Es handelt sich dabei vorzugsweise um
zylindrische Körper.
Dies ermöglicht
auf besonders einfache Weise die Erzielung einer strukturierten
Anordnung der Prismen und eine hohe definierte Lichtlenkung entlang
einer Vorzugsrichtung.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich
die Prismen jeweils entlang einer Geraden. Diese Ausgestaltung umfasst
auch den Fall, dass sich die Prismen entlang mehrerer zueinander
paralleler Geraden erstrecken. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung
für eine Prismenscheibe
mit rechteckiger Kontur.
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Weiter
vorteilhaft erstrecken sich die Prismen jeweils entlang eines Kreises.
Mehrere Prismen können
sich entlang konzentrischer Kreise erstrecken. Diese Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft bei einer im Wesentlichen kreisringförmigen oder kreisscheibenförmigen Prismenscheibe.
Hierdurch kann auch eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Lichtlenkung
erzielt werden.
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Weiter
vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Prismen auf der Lichteintrittsseite
der Prismenscheibe angeordnet sind. Dies ermöglicht eine Lichtlenkung unter
Erzielung eines besonders großen
Ablenkungswinkels, wenn zusätzlich
noch auf der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe Prismen angeordnet
sind. Zudem ermöglicht
diese Ausführungsform
der Erfindung eine besonders einfache Anbringung von Streustrukturen
auf der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe, die bei diesem Ausführungsbeispiel
unter Umständen
auch plan gehalten werden kann. Beispielsweise kann eine lichtstreuende
Folie entlang der gesamten Fläche
der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe aufgeklebt werden. Die
Folie selbst kann z. B. in unterschiedliche Bereiche strukturiert
sein und Bereiche aufweisen, die Licht streuen, sowie Bereiche,
die das Licht durchlassen, ohne eine Lichtstreuung zu verursachen.
Gleichermaßen könnte die
Folie Bereiche aufweisen, die das Licht in einem stärkeren Maße streuen,
und Bereiche, die das Licht in einem geringeren Maße streuen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Prismen
auf der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe angeordnet. Dies
ermöglicht
eine Anbringung von lichtstreuenden Strukturen unmittelbar auf der
Lichtsaustrittsseite.
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Weiter
vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Prismen abgestumpft sind.
Die im Querschnitt im Wesentlichen keilförmigen, d. h. dreieckigen,
Prismen sind mit ihrer Basis, also mit ihrer längsten Grundseite, vorteilhafterweise
zu einer Mittelebene der Prismenscheibe hin orientiert, die zwischen
der Lichtaustrittsseite und der Lichteintrittsseite der Prismenscheibe
liegt. Jedes herkömmliche Prisma
weist zwei sich von der Basis nach außen erstreckende Prismenflächen auf,
die sich in einer gedachten Gerade schneiden. Im Falle der Verwendung
eines abgestuften Prismas sind die beiden Prismenflächen miteinander
durch eine Fläche
verbunden, wobei diese Fläche,
die im Folgenden als abgestumpfte Fläche bezeichnet wird, parallel
zu der Basis oder Grundfläche
des Prismas ausgerichtet ist.
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Die
Anordnung abgestumpfter Prismen ermöglicht in besonders vorteilhafter
und in besonders einfacher Weise die Ausbildung lichtstreuender
Teilbereiche der Lichtaustrittsseite. So kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass Streu-Strukturen auf den abgestumpften Flächen angeordnet
sind. Alternativ oder zusätzlich
können
lichtstreuende Strukturen auch auf einer Prismenfläche vorgesehen
sein.
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Schließlich können auch
lichtstreuende Strukturen unterschiedlicher Art auf der Lichtaustrittsfläche der
Prismenscheibe angeordnet sein. Beispielsweise können lichtstreuende Strukturen
erster Art entlang ersten Teilbereichen, z. B. an den abgestumpften
Flächen,
und lichtstreuende Strukturen zweiter Art, entlang zweiten Teilbereichen,
beispielsweise an den Prismenflächen,
angeordnet sein.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die abgestumpfte
Fläche der
Prismen jeweils nach außen
gerichtet. Dies ermöglicht
die Anordnung lichtstreuender Strukturen auf der Lichtaustrittsseite
in besonders einfacher Weise.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Teilbereiche
zur Erzielung einer lichtstreuenden Wirkung mit Streustrukturen
versehen. Die Streustrukturen können
beispielsweise durch Rauheiten der Oberfläche angebracht werden. Derartige
Oberflächenrauheiten
können auch
durch eine nachträgliche
Bearbeitung der Oberfläche
der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe nach dem Herstellungsprozess
erzielt werden. Beispielsweise kann eine aus Glas bestehende Prismenscheibe
gesandstrahlt werden, so dass die gewünschte Oberflächenrauheit
erhalten wird. Alternativ kann auch eine andere geeignete Bearbeitung
der Oberfläche
erfolgen, um den gewünschten
Rauheitsgrad und die damit einhergehende gewünschte, lichtstreuende, diffusive
Wirkung zu erzielen.
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Angemerkt
sei, dass die Aufbringung der Oberflächenrauheiten auch während der
Herstellung der Prismenscheibe erfolgen kann. So kann beispielsweise
bei einer aus Kunststoff bestehenden Prismenscheibe, die als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt
wird, die gewünschte
Oberflächenrauheit dadurch
erreicht werden, dass die Werkzeugform gesandstrahlt wird. Die in
der Werkzeugform vorhandenen Oberflächenrauheiten drücken sich
beim Spritzgussformprozess auf der Außenseite der Prismenscheibe
ab.
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Angemerkt
sei, dass bei der erfindungsgemäßen Prismenscheibe
die Lichteintrittsseite im Wesentlichen vollständig frei von lichtstreuenden
Strukturen gehalten ist.
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Die
auf der Lichtaustrittsseite angeordneten Streustrukturen können auch
durch Mikrolinsen bereitgestellt werden. Beispielsweise ist denkbar,
dass die Mikrolinsen jeweils nur entlang der abgestumpften Fläche der
Prismen angeordnet sind, wohingegen die Oberflächenrauheiten an den Prismenflanken,
also an den Prismenflächen,
vorgesehen werden. Die Mikrolinsen können gleichermaßen nachträglich in
die Prismenscheibe eingearbeitet werden, was allerdings mit einem
höheren
Aufwand verbunden ist. Insbesondere bei Ausbildung der Prismenscheibe
als Kunststoff-Spritzgussteil empfiehlt sich eine Einarbeitung von
Mikrolinsen in die Werkzeugform.
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Schließlich können die
Streu-Strukturen auch durch eine Nano-Strukturierung der Oberfläche der
Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe erzielt werden. Eine solche
Nano-Strukturierung kann beispielsweise die Ausnutzung von Interferenzeffekten ermöglichen,
so dass es gleichermaßen
zu einer lichtstreuenden Wirkung kommt.
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Schließlich sei
angemerkt, dass die Streustrukturen sich entlang der gesamten Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe oder nur entlang von Teilbereichen der Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe erstrecken können.
Insbesondere können Streustrukturen
nur auf bestimmten Prismenflanken und/oder nur an den abgestumpften
Seiten der Prismen angeordnet sein.
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In
diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass die erfindungsgemäße Prismenscheibe
entlang ihrer Lichtaustrittsseite und/oder entlang ihrer Lichteintrittsseite
nahezu vollständig
mit Prismen besetzt sein kann. Allerdings umfasst die Erfindung
auch Prismenscheiben, bei der nur Teilbereiche der Lichteintrittsseite
und/oder der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe mit Prismen
besetzt sind.
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Die
Streu-Strukturen können
schließlich auch
durch Befestigung eines gesonderten Körpers, insbesondere einer gesonderten
Folie, insbesondere einer Klebefolie, an der Lichtaustrittsseite
der Prismenseite, bereitgestellt sein.
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Wie
zuvor erwähnt
ist es beispielsweise denkbar, dass die Prismen nur auf der Lichteintrittsseite
der Prismenscheibe angeordnet sind. In diesem Fall könnte die
Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe im Wesentlichen plan, d.
h. glatt, ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache
Befestigung einer sich entlang der gesamten Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe erstreckenden Folie. Die Folie kann beispielsweise
mit einer Klebefläche
versehen sein, um auf diese Weise unmittelbar, fest, unter Vermeidung
optisch wirksamer Grenzflächen,
mit der Prismenscheibe verbunden zu werden. Die Außenseite
der Folie kann eine gewünschte
Oberflächenrauheit
aufweisen, so dass die gewünschten lichtstreuenden
Effekte zutage treten. Alternativ kann die Folie auch ein geometrisches
Muster aufweisen, welches beispielsweise dem Anordnungsmuster der Prismen
auf der Lichteintrittsseite der Prismenscheibe entspricht. Das Muster
der Klebefolie kann dementsprechend Teilbereiche enthalten, die
eine lichtstreuende Wirkung entfalten, und andere Bereiche, die
keine lichtstreuende Wirkung entfalten. Auf diese Weise kann der
gewünschte
Grad an Diffusivität
und Lichtlenkung erreicht werden. Das auf der Klebefolie vorgesehene
Muster der lichtstreuenden Bereiche kann einem auf der Lichteintrittsseite
der Prismenscheibe vorhandenen Muster einer Anordnung der Prismen
entsprechen. So kann beispielsweise gewährleistet sein, dass die abzulenkenden
Lichtanteile, die durch die Prismenfläche hindurchtreten, in einem
geringeren Maße
gestreut werden, und die durch die abgestumpften Flächen der
Prismen hindurchtretenden Lichtanteile in einem höheren Maße gestreut
werden. Auch ein umgekehrter Effekt kann aber gewünscht sein,
derart, dass die durch die abgestumpften Flächen der Prismen austretenden Lichtanteile
in geringerem Maße
diffus gestreut werden und die durch die Prismenflächen, das
heißt durch
die Flächen
des Prismas, die geneigt zur Basis angeordnet sind, austretenden
Lichtanteile in einem höheren
Maße diffusiv
gestreut werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Prismenscheibe aus
Kunststoff, insbesondere aus PMMA. Dies ermöglicht eine besonders einfache
Herstellung.
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Die
Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren
Aspekt auf eine Leuchte gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 21.
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Eine
derartige Leuchte ist im Stand der Technik bekannt und wird beispielsweise
von der Anmelderin seit geraumer Zeit vertrieben.
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Ausgehend
von der bekannten Leuchte der Anmelderin besteht die Aufgabe der
Erfindung darin, die bekannte Leuchte derartig weiter zu entwickeln, dass
unter Beibehaltung einer lichtlenkenden Funktion der Prismenscheibe
eine Lichtvergleichmäßigung erreicht
wird.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 21, insbesondere
mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass
das Licht auf die Prismenscheibe unter einem ersten Winkel auftritt
und von einer Vielzahl strukturiert angeordneter Prismen derart
abgelenkt wird, dass es die Prismenscheibe nach Durchtritt unter
einem zweiten, geänderten Winkel
verlässt,
wobei unmittelbar an der Prismenscheibe Streu-Strukturen angeordnet
sind, die das durch die Prismenscheibe hindurchtretende Licht zumindest
teilweise streuen.
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Die
erfindungsgemäße Leuchte
umfasst vorzugsweise eine Prismenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis
20.
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Die
Erfindung bezieht sich sowohl auf Leuchten, die Prismenscheiben
mit einer rechteckigen Kontur verwenden, und die beispielsweise
das Licht entlang einer einzigen Vorzugsrichtung emittieren. Die
Erfindung bezieht sich aber gleichermaßen auch auf Leuchten, die
eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Prismenscheibe verwenden,
und die eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Winkelablenkung
ermöglichen.
Ein solches Ausführungsbeispiel
ist in der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellt und beschrieben.
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Im Übrigen versteht
sich die Erfindung gemäß Anspruch
21 am Besten in Würdigung
und Berücksichtigung
der zu den Ansprüchen
1 bis 20 dargestellten Vorteile und erfinderischen Prinzipien.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Leuchte als axial
langgestreckte Standleuchte ausgebildet und leuchtet eine Bodenfläche aus.
Dies ermöglicht
die Anordnung eines Lichtkopfes, das heißt eines Bereiches der Leuchte mit
Lichtquelle und Prismenscheibe, im freien, also oberen Endabschnitt
der Leuchte. Dies ermöglicht des
Weiteren, dass eine Lichtquelle oder mehrere Lichtquellen oberhalb
der Prismenscheibe angeordnet sind. Damit kann eine sehr kompakte
Leuchte mit einem geringen Durchmesser konstruiert werden, die einen
großen
Lichtkegel auf die auszuleuchtende Bodenfläche wirft.
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Vorteilhaft
sind in der Leuchte mehrere LEDs als Lichtquellen angeordnet. Diese
können
mit ihrer Hauptstrahlrichtung im Wesentlichen lotrecht zur Prismenscheibe
ausgerichtet sein. Damit kann unter Verwendung von LEDs als Lichtquellen
mit einem geringen Öffnungswinkel
ohne bedeutende Lichtstromverluste eine optimierte Ausleuchtung
der Bodenfläche
erzielt werden.
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Weiter
vorteilhaft sind Lichtquellen und Prismenscheibe oberhalb eines
Trägerkreuzes
angeordnet. Das Trägerkreuz
kann beispielsweise dazu dienen, der Leuchte eine mechanische Stabilität zu verleihen.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchte
kann trotz Vorhandensein eines Trägerkreuzes eine Ausleuchtung
der Bodenfläche
erzielt werden, die die Abbildung der Struktur des Trägerkreuzes
im Schattenwurf vermeidet. Damit wird eine homogene Ausleuchtung
der Bodenfläche
möglich.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie
anhand der nun folgenden Beschreibung mehrerer, in den Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele.
Darin zeigen:
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1 in
einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht ein erstes Ausführungsbespiel
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe,
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2 in
einer Darstellung vergleichbar 1 ein weiteres
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe,
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3 in
einer Darstellung gemäß 2 ein weiteres
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe,
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4 schematisch
in Draufsicht das Ausführungsbeispiel
der 1 in einer Ansicht gemäß Ansichtspfeil IV in 1,
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5 das
Ausführungsbeispiel
der 1 in einer schematischen Unteransicht gemäß Ansichtspfeil
V in 1,
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6 in
einer Darstellung gemäß 1 ein weiteres
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe,
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7 das
Ausführungsbeispiel
der 6 in einer Draufsicht gemäß Ansichtspfeil VII in 6,
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8 in
einer Darstellung gemäß 7 das Ausführungsbeispiel
der 6 gemäß Ansichtspfeil VIII
in 6
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9 in
einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht, etwa gemäß Schnittlinie
IX-IX in 11, einen Schnitt durch ein
Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Leuchte,
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10 in
einer teilgeschnittenen schematischen Schnittdarstellung etwa entlang
Schnittlinie X-X in 9 den Leuchtenkopf mit Lichtquelle
und Prismenscheibe,
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11 in
einer sehr schematischen, teilgeschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Leuchte
einschließlich
der auf einer Bodenfläche
erzeugten Lichtverteilung,
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12 das
Ausführungsbeispiel
der Leuchte gemäß 11 in
einer Draufsicht gemäß Ansichtspfeil
XII in 11 zur Verdeutlichung der erzielten Lichtverteilung,
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13 in
einer schematischen Ansicht den Strahlenverlauf durch ein Prisma
des Standes der Technik, und
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14 die
Veranschaulichung des erfinderischen Prinzips anhand eines Einzelprismas.
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Die
in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Prismenscheibe
soll zunächst
anhand des Ausführungsbeispiels
der 1 erläutert werden.
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Angemerkt
sei, dass in der nachfolgenden Figurenbeschreibung der Übersichtlichkeit
halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile, Elemente oder
Flächen
mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner
Buchstaben, bezeichnet sind.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Prismenscheibe 10 als
flächenhaft
ausgebildeten, im Wesentlichen plattenförmigen Körper. Ein bezüglich der 1 rechter
Bereich der Prismenscheibe 10 ist zur Veranschaulichung
im Schnitt dargestellt und mit B bezeichnet. Dieser schraffiert
dargestellte Bereich B verdeutlicht, dass die Prismenscheibe 10 aus
einem einzigen massiven Körper
bestehen kann, der einen Mittelbereich 13 oder Mittelabschnitt 13,
eine erste Anordnung 14 von Prismen 16, auf der
Lichteintrittsseite 11 und eine zweite Anordnung 15 von
Prismen 17 auf der Lichtaustrittsseite 12 aufweist.
Die Prismenscheibe 10 kann aus einem lichtdurchlässigen Material,
wie Glas oder Kunststoff, beispielsweise aus PMMA, bestehen. Die
Lichteintrittsseite 11 der Prismenscheibe 10 ist
einer in 1 nicht dargestellten und nur
durch den Buchstaben L angedeuteten Lichtquelle zugewandt. Die Lichtaustrittsseite 12 ist der
Lichtquelle L abgewandt bzw. einer in 1 nicht dargestellten,
auszuleuchtenden Fläche
zugewandt.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die Prismenscheibe 10 mit
ihrem Mittelabschnitt 13 und den Anordnungen 14, 15 von
Prismen vorzugsweise einstückig
ausgebildet ist. Ein nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prismenscheibe
besteht aber auch aus mehreren Abschnitten 13, 14, 15,
die fest miteinander verbunden sind, z. B. miteinander verklebt
oder miteinander verschweißt
sind, so dass zwischen den Abschnitten keine Abstandsräume bestehen
und keine optischen Grenzflächen
in den Lichtweg eingebracht werden.
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Angemerkt
sei, dass auf der Lichteintrittsseite 11 eine Vielzahl
von Prismen 16a, 16b 16c, 16d, 16e, 16f, 16g usw.
angeordnet ist, wohingegen auf der Lichtaustrittsseite 12 der
Prismenscheibe 10 eine Vielzahl von Prismen 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g usw.
angeordnet ist. Die Zahl der Prismen 16 auf der Lichteintrittsseite
kann sich von der Zahl der Prismen 17 auf der Lichtaustrittsseite 12 unterscheiden.
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Zwischen
jeweils zwei Prismen, z. B. zwischen den Prismen 16b und 16c,
sind Freiräume 18 vorhanden,
die mit Luft gefüllt
sind. Die Freiräume 18 der
Prismenanordnung 14 sind bezüglich 1 nach oben
hin offen ausgebildet. Die Freiräume 18 der Prismenanordnung 15 sind
bezüglich 1 nach
unten hin offen ausgebildet. Die in 1 mit 19a bezeichnete
Ansichtslinie stellt sich einem Betrachter der 1 insoweit
nur dar, wenn die Prismen 16a, 16b, 16c usw.
einen gekrümmten
Verlauf aufweisen, wie dies beispielsweise das später noch
detailliert zu erläuternde
Ausführungsbeispiel
der 6 bis 8 zeigt. Das Gleiche gilt für die bezüglich 1 untere Ansichtslinie 19b.
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Unter
Bezugnahme auf die 13 soll nun, bevor eine Erläuterung
des Verlaufs der Lichtstrahlen bei der erfindungsgemäßen Prismenscheibe
erfolgt, der Lichtstrahlenverlauf bei einem herkömmlichen Prisma des Standes
der Technik dargelegt werden.
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13 zeigt
ein herkömmliches
Einzelprisma 20 mit einer Grundfläche oder Basis 21 und
zwei Prismenflächen
PF1 und PF2. Die
Prismenfläche
PF2 ist zu der Basis 21 unter einem
spitzen Winkel α geneigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel
der 13 beträgt
der spitze Winkel α etwa
27°.
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Bezüglich 13 von
oben her auf die Basis 21 im Wesentlichen lotrecht auftreffende
Lichtstrahlen P1 und P2 werden an der Basis 21 nicht abgelenkt
und treten in das Prisma 20 ein. An der zweiten, gegenüber der
Basis 21 geneigten Prismenfläche PF2 findet
eine Brechung derart statt, dass die aus dem Prisma 20 austretenden
Strahlen eine Ablenkung um den Winkel β erfahren. Der Ablenkwinkel β hängt von
dem Prismenwinkel α ab,
sowie von dem Brechungsindex des Prismenmaterials und von der Lichtfarbe.
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Entscheidend
ist, dass alle parallel auf die Basis des Prismas 20 treffenden
Lichtstrahlen, symbolisiert durch die Strahlen P1 und P2, die Prismenfläche PF2 auch wieder parallel zueinander verlassen.
Alle parallel einfallenden Strahlen werden daher im Wesentlichen
um den gleichen Winkel β abgelenkt.
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Eine
entsprechende Ablenkung erfahren auch geringfügig geneigt auf die Basis 21 eintreffende
Strahlen, was durch die Lichtstrahlen P3 und P4 veranschaulicht
werden soll. Auch diese Lichtstrahlen werden durch die Prismen-Grenzflächen 20,
PF2 gebrochen und damit abgelenkt. Im Falle
schräg
auf die Prismenfläche 21 auftreffender
Strahlen findet bereits an der ersten Grenzfläche 21 eine Ablenkung unter
einem Winkel γ statt.
An der zweiten Grenzfläche
PF2 findet dann eine weitere Ablenkung statt.
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In
Kenntnis der Funktionsweise eines Prismas 20 gemäß 13 wird
die Funktionsweise der Prismenscheibe 10 gemäß 1 deutlich.
Ausgehend von der Lichtquelle L fällt eine Vielzahl paralleler
oder zumindest weitgehend paralleler Lichtstrahlen 22a, 22b, 22c und 22d auf
die Lichteintrittsseite 11 der Prismenscheibe 10.
Diese Lichtstrahlen werden durch die Prismen 16i, 16h und 16g der
ersten Anordnung 14 von Prismen sowie durch die Prismen 17g, 17f und 17e der
zweiten Anordnung 15 von Prismen jeweils doppelt abgelenkt
und verlassen die Prismenscheibe als Lichtstrahlen 22a', 22b', 22c' und 22d'.
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In
Analogie zu der Darstellung der 13 werden
also bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 die senkrecht zur Lichteintrittsfläche 11 auf
die Prismenscheibe 10 treffenden Lichtstrahlen 22a, 22b, 22c, 22d um
einen Winkel β und
damit entlang einer Vorzugsrichtung V abgelenkt.
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Völlig unerheblich
ist dabei, dass der Winkel β bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1 möglicherweise
ein anderer ist als der Winkel β der 13.
Die Größe des Winkels β gemäß 1 hängt davon
ab, wie die Prismenwinkel α1 und α2 bei den Prismen der ersten Prismenanordnung 14 und
der zweiten Prismenanordnung 15 gewählt sind.
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Im
Unterschied zu dem Prisma 20 der 13 sind
die Prismen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g sowie 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g bei dem
Ausführungsbeispiel
der 1 abgestumpft. Eine Abstumpfung wird dadurch erzielt,
dass ein Einzelprisma 20 etwa entlang einer in 13 mit
T bezeichneten Linie abgetrennt ist, so dass sich ein Prismenstumpf 23 ergibt.
Die Prismenstümpfe
sind bei der Prismenanordnung 15 des Ausführungsbeispiels der 1 beispielhaft
mit 23a, 23b, 23c, 23d bezeichnet.
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Bei
der ersten Prismenanordnung 14 auf der Lichteintrittsseite 11 der
Prismenscheibe 10 können gleichermaßen, wie
in 1 dargestellt, Prismenstümpfe vorgesehen sein. Diese
sind bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 aber nicht so stark ausgeprägt wie bei der zweiten Prismenanordnung 15.
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Wie
sich aus der schematischen Darstellung des Lichtstrahlenverlaufs
einfallender paralleler Strahlen aus 1 ergibt,
findet durch die Anordnung der zahlreichen Prismen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g sowie 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g eine
Lichtlenkung entlang einer Vorzugsrichtung V statt.
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Die
von der Lichtquelle L im Wesentlichen entlang einer Hauptabstrahlrichtung
H emittierten, im Wesentlichen senkrecht auf die Lichteinfallsseite 11 der
Prismenplatte 10 treffenden Lichtanteile werden im Wesentlichen
entlang einer Vorzugsrichtung V abgelenkt. Damit kann durch die
Prismenscheibe eine Lichtlenkung in dem gewünschten Maße erzielt werden. Beispielsweise
bei bestimmten Einbausituationen oder aufgrund einer vorgegebenen
Geometrie der Leuchte, kann es gewünscht sein, Bereiche einer Gebäudefläche oder
dgl. auszuleuchten, die sich nicht in Hauptabstrahlrichtung H der
Lichtquelle, sondern bezüglich 1 rechts
unterhalb der Prismenscheibe 10 befinden, also in Richtung
der Vorzugsrichtung V liegen. Das von der Prismenscheibe 10 emittierte
Licht kann zu dieser auszuleuchtenden Fläche hingelenkt werden.
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Gemäß dem erfinderischen
Prinzip sind im Bereich der Lichtaustrittsseite 12 der
Prismenscheibe 10 zumindest Teilbereiche lichtstreuend
ausgebildet. So ist beispielsweise von der Erfindung vorgesehen,
dass die bezüglich 1 nach
unten weisende Stirnflächen 24 der
Prismenstümpfe 23a, 23b, 23c, 23d mit
einer gewissen Oberflächenrauigkeit
versehen sind. Das diese Prismenstumpfflächen 24 erreichende
Licht wird dann an diesen rauen Oberflächen diffus gestreut. Hierdurch
wird das durch die Prismenscheibe 10 hindurchtretende Licht
vergleichmäßigt.
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Das
erfinderische Prinzip soll aus Gründen der Übersicht anhand eines Einzelprismas 20 gemäß 14 zunächst wie
folgt veranschaulicht werden: Hierfür wird angenommen, das Prisma
der 13 sei auf seiner Prismenfläche PF2 mit
einer besonderen Oberflächenrauigkeit
versehen, die in 14 mit R bezeichnet ist. Die
Oberflächenrauigkeit
kann beispielsweise im Falle einer aus Glas bestehenden Prismenstruktur 20 erreicht
werden, indem die Prismenfläche
PF2 gesandstrahlt wird.
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Die
parallel einfallenden Lichtstrahlen P1, P2 und P3 werden gemäß 14 aufgrund
des Prismenwinkels α entlang
der Vorzugsrichtung V abgelenkt. Aufgrund der Oberflächenrauigkeit
R werden aber auch Lichtstrahlanteile, die durch die Lichtpfeile Px
und Py bezeichnet sind, entlang anderer Richtungen als der Vorzugsrichtung
V abgelenkt. Dadurch wird eine Homogenisierung, d. h. Vergleichmäßigung des
durch die Prismenscheibe hindurchtretenden Lichtes erzielt. Zugleich
wird allerdings der lichtlenkende Effekt auch geschmälert. In
dem Maße,
in dem diffuse Eigenschaften der Prismenfläche PF2 zunehmen,
nehmen die lichtlenkenden Effekte ab. Je mehr Lichtanteile Px und
Py die Prismenfläche
PF2 in einer Richtung abweichend von der
Vorzugsrichtung V verlassen, umso weniger Anteile werden entlang
der Vorzugsrichtung V auf die Gebäudefläche G geworfen.
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Die
Erfindung setzt aber diffus streuende Strukturen so ein, dass eine
lichtlenkende Wirkung beibehalten werden kann, z. B. durch Anbringung von
Streustrukturen besonderer Art, z. B. bestimmter Oberflächenrauigkeiten,
oder durch Anordnung von Streustrukturen nur entlang von Abschnitten
oder Teilen oder Teilbereichen der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe.
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Die
in 14 angedeutete und mit G bezeichnete Gebäudefläche kann
auf diese Weise mit einem weicheren Licht ausgeleuchtet werden,
als es ohne Anordnung einer Oberflächenrauigkeit R möglich wäre. Zugleich
wird auch noch der folgende Effekt erreicht: Auf der Lichtaustrittsseite 12 der
Prismenscheibe 10 werden die Leuchtdichten vergleichmäßigt. Damit
gelingt es, die Strukturen der Lichtquellen im Falle einer Betrachtung
durch die Prismenscheibe hindurch in einem stärkeren Maße aufzulösen und zu vergleichmäßigen.
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Das
erfinderische Prinzip macht sich das Ausführungsbeispiel der 1 zunutze.
Hier sind z. B. sämtliche
Prismenstumpfflächen 24 mit
einer Oberflächenrauigkeit
versehen. In 1 ist dies aus Gründen der Übersichtlichkeit
allerdings nicht dargestellt. Alternativ können auch nur oder zusätzlich die geneigten
Prismenflächen
PF2 der zweiten Prismenanordnung 15 an
der Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10 mit
derartigen lichtstreuenden Strukturen versehen sein. Auch Letzteres
ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt.
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1 soll
des Weiteren verdeutlichen, dass bei der erfindungsgemäßen Prismenscheibe 10 nicht sämtliche
parallel, entlang der Hauptabstrahlrichtung H auf die Lichtaustrittsseite 11 einfallenden
Lichtstrahlen entlang der Vorzugsrichtung V abgelenkt werden. So
ist beispielsweise anhand des schematisch verdeutlichten Strahlenganges
des einfallenden Lichtstrahles 22e zu erkennen, dass dieser
infolge des Prismas 16i zunächst abgelenkt wird (vgl. Lichtstrahlabschnitt 22e'), und anschließend auf
die abgestumpfte Fläche 24e des
zugehörigen
Prismas 17g fällt.
Hierdurch wird der Lichtstrahl dann unter Umständen nicht nochmalig abgelenkt
und die Prismenscheibe 10 als Lichtstrahl 22e'' verlassen.
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Sämtliche,
die Prismenscheibe 10 durch die abgestumpften Flächen 24 hindurch
verlassenden Lichtstrahlanteile verlassen die Prismenscheibe 10 unter
unterschiedlichen Winkeln. Durch Anbringung von Streu-Strukturen an den
abgestumpften Flächen 24 werden
die Effekte, die zu einer Vergleichmäßigung der Lichtverteilung
beitragen, noch erhöht.
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2 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe 10 in einer
Darstellung vergleichbar der Darstellung der 1. Hier
ist die erste Prismenanordnung 14 weggelassen worden. Die
Prismenscheibe 10 weist demzufolge nur noch eine zweite
Prismenanordnung 15 auf der Lichtaustrittsseite 12 auf.
Die Lichteintrittsseite 11 der Prismenscheibe 10 ist
durchgehend eben, also glatt, ausgebildet.
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Die
von der Lichtquelle L abgestrahlten, parallelen Lichtstrahlen treffen
im Wesentlichen senkrecht auf die Lichteintrittsfläche 11 der Prismenscheibe 10 und
werden um einen Winkel β entlang
einer Vorzugsrichtung V abgelenkt.
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Unter
Annahme eines bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der 1 identischen
Prismenwinkels γ2 ist der Ablenkungswinkel β bei dem
Ausführungsbeispiel
der 2 z. B. geringer als der Ablenkungswinkel β des Ausführungsbeispiels
der 1. Grund dafür
ist, dass die erste Prismenanordnung 14 auf der Lichteintrittsseite 11 bei
diesem Ausführungsbeispiel entfallen
ist und insoweit nur noch eine lichtlenkende Grenzfläche vorgesehen
ist.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 2 können
gleichermaßen
sämtliche
abgestumpfte Flächen der
Prismen mit Rauigkeiten oder anderen Streustrukturen versehen sein.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist dies bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 nur anhand des mit 23 bezeichneten Prismenstumpfes
dargestellt. Dieser Prismenstumpf 23 ist auf seiner Prismenstumpfseite 24 mit
einer besonderen Oberflächenrauigkeit
R versehen.
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Die
drei eng benachbart zueinander einfallenden, parallelen Lichtstrahlen
P1, P2 und P3 werden entsprechend der unregelmäßigen Grenzfläche 24 diffus
gestreut. Dies veranschaulichen die hindurchtretenden Lichtstrahlanteile
P1', P2' und P3'.
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Der Übersichtlichkeit
halber ist in 2 lediglich der mit 23 bezeichnete
Prismenstumpf mit einer Oberflächenrauigkeit
R versehen dargestellt. Auch die anderen Prismenstümpfe 23i, 23j, 23k können aber
vorteilhaft auf ihren Prismenstumpfflächen 24 vergleichbare
Streustrukturen aufweisen.
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Gleichermaßen können auch
bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 lediglich die Prismenflächen PF2 mit
Streustrukturen, insbesondere mit Oberflächenrauigkeiten, versehen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 sind gemäß der gewählten Darstellung
allerdings nur die Prismenstumpfflächen 24 mit Streustrukturen
versehen, wohingegen die Prismenflächen PF2 frei
von Streustrukturen dargestellt sind.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß 3 weist
eine Prismenscheibe 10 lediglich auf ihrer Lichteinfallsseite 11 eine
erste Anordnung 14 mit Prismen 16 auf. Auch hier
wird das von einer Lichtquelle L entlang einer Hauptabstrahlrichtung
H abgesandte Licht um einen Ablenkungswinkel β entlang einer Vorzugsrichtung
V abgelenkt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Lichtaustrittsseite 12 im Wesentlichen plan ausgebildet.
Dies ermöglicht
eine besonders einfache und z. B. auch eine durchgängige Bearbeitung
der Lichtaustrittsseite 12. Beispielsweise kann die gesamte Lichtaustrittsseite 12 der
Prismenscheibe 10 im Falle einer aus Glas bestehenden Prismenscheibe 10 gesandstrahlt
werden. Alternativ ist auch jegliche andere geeignete Bearbeitung
mit anderen Mitteln denkbar.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass die erfindungsgemäßen Streu-Strukturen an der
Lichtaustrittsseite 12 auch z. B. durch Anbringen einer
Folie bereitgestellt werden können.
Diese kann z. B. unmittelbar auf die Lichtaustrittsseite 12 aufgeklebt
werden. Die der Lichtquelle L abgewandte Seite der Folie kann z.
B. mit einer entsprechenden Oberflächenrauigkeit ausgestattet
sein, um den gewünschten
lichtstreuenden, d. h. diffusiven, Effekt zu erzielen. Für den Fall,
dass eine gesonderte Folie an der Prismenscheibe 10 angebracht
wird, ist das Ausführungsbeispiel
der 3 von besonderem Vorteil, da hier die Folie flächig entlang
der gesamten Lichtaustrittsseite 12 aufgeklebt oder auf
sonstige geeignete Weise befestigt werden kann. Die Verwendung einer
Folie ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft möglich, da durch das unmittelbare
Heranbringen der Klebefolie an die Unterseite der Prismenscheibe 10 die
Entstehung von optisch wirksamen Grenzflächen und Reflektionsverluste
vermieden werden können
und auf diese Weise eine hohe Lichtstromeffizienz erzielbar ist.
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Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
der Darstellung ist auch in 3 lediglich
ein kleiner Teilbereich der Lichtaustrittsseite 12 als
mit einer Oberflächenrauigkeit
R versehen dargestellt. Auch hier verdeutlicht das Lichtstrahlbündel eng
benachbarter, zueinander parallel einfallender Lichtstrahlen P1,
P2, P3, dass eine Diffusor-Wirkung erzielt werden kann. Die austretenden
und von der Oberflächenrauigkeit diffusiv
gestreuten Lichtstrahlen sind mit P1', P2' und P3' bezeichnet.
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Anzumerken
ist, dass die Anbringung oder Einarbeitung lichtstreuender Streu-Strukturen
in oder an der Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10 in
einem Maße
erfolgt, dass die gewünschte
Lichtlenkung durch die Prismen nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt wird.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass nur ein Teil der
Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10 mit
lichtstreuenden Strukturen versehen wird, oder dass die lichtstreuenden
Strukturen selbst beispielsweise nur in einem vorherbestimmten Maße eine
diffusiv streuende Wirkung entfalten.
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4 zeigt
das Ausführungsbeispiel
der Prismenscheibe 10 gemäß 1 in einer
schematischen Draufsicht etwa entlang der Blickrichtung eines Betrachters
des Ansichtspfeils IV in 1. Dem Betrachter der 4 offenbart
sich also die Lichteintrittsseite 11 der Prismenscheibe 10.
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Zunächst wird
deutlich, dass die Kontur K gemäß der abgebrochenen
Darstellung in der 4 im Wesentlichen rechteckig
ausgebildet ist. Die einzelnen Prismen 16d, 16e, 16f, 16g verlaufen
also im Wesentlichen parallel zueinander. Dem Betrachter der 4 wird
aber deutlich, dass die Zeichnung nicht maßstäblich zu verstehen ist. Die
rechteckige Kontur kann hinsichtlich ihrer Breite und Länge beliebig
gewählt
werden, um beispielsweise eine Platzierung der Prismenscheibe 10 in
einer Lichtaustrittsöffnung
einer Leuchte zu ermöglichen.
Die Kontur K der Prismenscheibe 10 ist insoweit auf die
Kontur der Lichtaustrittsöffnung
einer Leuchte vorteilhaft abgestimmt und entspricht dieser.
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Man
erkennt in Draufsicht gemäß 4 die Prismenstumpfflächen 24 der
Lichteintrittsseite 11, die allerdings nicht so deutlich
ausgeprägt
sind, wie die Prismenstumpfflächen 24 auf
der Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10 gemäß 1.
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Zur
besseren Erläuterung
des Zusammenhangs der Figuren sei noch einmal darauf hingewiesen,
dass 1 eine schematische Darstellung etwa entlang der
Schnittlinie I-I in 4 bzw. gleichermaßen eine
Schnittdarstellung der Prismenscheibe 10 gemäß 5 etwa
entlang der dortigen Schnittlinie I-I ist.
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5 zeigt
die Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10,
entspricht also einer Unteransicht nach Ansichtspfeil V in 1.
Man erkennt hier die Prismen 17c, 17d, 17e,
die analog zu 4 lang gestreckt und parallel
zueinander verlaufen und somit entlang parallel zueinander verlaufender
Geraden ausgerichtet sind. Weiter zeigt 5 deutlich
die beiden Prismenflächen
PF1 und PF2 sowie
die jeweils dazwischen liegende Prismenstumpffläche 24.
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Auch
in den 4 und 5 sind der Übersichtlichkeit halber die
Streustrukturen nicht dargestellt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 6 bis 8 erstrecken sich die zahlreichen
Prismen im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 nicht
entlang von Geraden sondern entlang von Kreislinien. Das Ausführungsbeispiel
der 6 kann man sich insoweit auch als eine Fortsetzung
des Ausführungsbeispiels
der 1 weiter nach links mit gespiegelter Anordnung
der Prismenstrukturen 14 und 15 vorstellen.
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Die
Prismenscheibe 10 gemäß 6 ist
ein im Wesentlichen kreisscheibenförmiger Körper und weist gleichermaßen eine
Lichteintrittsseite 11 und eine Lichtaustrittsseite 12 auf.
Auf der Lichteintrittsseite 11 ist eine erste Struktur 14 mit
Prismen 16a, 16b, 16c, 16d angeordnet
und auf der Lichtaustrittsseite 12 ist eine zweite Anordnung 15 von
Prismen 17a, 17b und 17c getroffen.
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Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
sei hier angenommen, dass gleiche Prismenwinkel α1, α2 wie bei
dem Ausführungsbeispiel
der 2 zur Anwendung kommen.
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Das
von der Lichtquelle L entlang der Hauptabstrahlrichtung H ausgesandte
Licht wird durch die Prismen um einen Winkel β entlang einer radialen Vorzugsrichtung
V abgelenkt. Die radiale Vorzugsrichtung V soll im Sinne des Anspruches
1 der vorliegenden Patentanmeldung verdeutlichen, dass bei Betrachtung
einer Schnittdarstellung durch die Prismenscheibe quer zu ihrer
flächigen
Längserstreckung
zwei spiegelbildlich verkehrte Vorzugsrichtungen erkennbar sind.
Dies gründet
sich auf der spiegelbildlichen, rotationssymmetrischen Anordnung der
Prismen. Aufgrund der rotationssymmetrischen Anordnung der Prismenscheibe 10 und
der Prismenstrukturen 14, 15 kann von einer radial,
d. h. rotationssymmetrisch, um eine Mittellängsachse M der Prismenscheibe
rotierenden Vorzugsrichtung V im Sinne des Anspruches 1 gesprochen
werden.
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Die 7 und 8 zeigen
das Ausführungsbeispiel
der Prismenscheibe 10 gemäß 6 in Draufsicht
und in Unteransicht. 7 zeigt die ringartig, d. h.
konzentrisch angeordneten Prismen 16a, 16b, 16c und 16d. 8 zeigt
in Unteransicht gemäß Ansichtspfeil
VIII die unteren, gleichermaßen
ringartig angeordneten Prismen 17a, 17b und 17c.
In 8 kann man auch deutlich die Prismenstumpfflächen 24a, 24b und 24c erkennen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die Prismenstumpfflächen 24a, 24b, 24c, die
kreisringförmig
ausgebildet sind, mit diffus wirkenden lichtstreuenden Streu-Strukturen
versehen. Beispielsweise können
die Prismenstumpfflächen 24a, 24b und 24c jeweils
mit einer Oberflächenrauigkeit
versehen sein. Zugleich können
die Flanken der Prismen 17a, 17b und 17c,
also die Prismenflächen PF2a, PF2b und Pf2c frei von diffus wirkenden Streu-Strukturen
sein.
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Die
lichtstreuenden Teilbereiche gemäß Anspruch
1 der vorliegenden Patentanmeldung werden bei diesem Ausführungsbeispiel
also nur von den Prismenstumpfflächen 24a, 24b und 24c bereitgestellt.
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Angemerkt
sei, dass bei diesem Ausführungsbeispiel
der 6 bis 8 die Zahl der ringförmig angeordneten
Prismen 16, 17 beliebig wählbar ist. Auch die Dicke der
Prismenscheibe 10 und der Durchmesser der Prismenscheibe
sind frei wählbar.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Prismenscheibe
gemäß den 6 bis 8 beträgt der Durchmesser
beispielsweise etwa 11 cm. Bei dieser Prismenscheibe können beispielsweise
sechzehn Prismen 16 auf der Lichteintrittsseite 11 der
Prismenscheibe 10 und vierzehn Prismen 17 auf
der Lichtaustrisseite 12 der Prismenscheibe 10 angeordnet
werden.
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Eine
erfindungsgemäße Leuchte 25 unter Verwendung
einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe 10 gemäß den 6 bis 8 soll
nun anhand des Ausführungsbeispiels
der 9 bis 12 erläutert werden.
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11 zeigt
eine Leuchte, die in ihrer Gesamtheit mit 25 bezeichnet
ist. Sie ist im Wesentlichen axial lang gestreckt ausgebildet und
weist eine Höhe
h auf. Die Leuchte umfasst einen Leuchtenkörper 26 mit im Wesentlichen
kreiszylindrischer Struktur und mit einem Durchmesser d.
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Die
Leuchte 25 ist als Standleuchte ausgebildet und mit ihrem
Fußbereich
F am Boden BD eines Gebäudes
oder vorzugsweise einer Außenfläche festgelegt.
Mit der Leuchte 25 soll die Bodenfläche BD innerhalb eines Beleuchtungskreises 27 möglichst
gleichmäßig ausgeleuchtet
werden.
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Die
Leuchte 25 weist ein Trägerkreuz 28 auf, welches
aus zwei unter einem 90°-Winkel
zueinander ausgerichteten Wänden 32a, 32b (9)
besteht. Diese Wände
sind insbesondere nicht reflektierend ausgebildet, beispielsweise
matt schwarz lackiert. Das Trägerkreuz 28 erstreckt
sich über
eine Höhe
k.
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Der
Leuchtenkopf 29 ruht oberhalb des Trägerkreuzes 28 und
ist in Alleindarstellung in 10 dargestellt.
Der Leuchtenkopf 29 ist gehäuseartig ausgebildet und weist
einen Innenraum 30 zur Aufnahme von Lichtquellen 31a, 31b auf.
Wie sich insbesondere aus der Darstellung der 9 ergibt,
können
in jedem der vier Quadranten I, II, III, IV, die von den Wänden 32a und 32b des
Trägerkreuzes 28 voneinander
separiert sind, z. B. zwei LEDs 31 untergebracht werden.
Selbstverständlich
kommen auch andere Leuchtmittel als Lichtquellen in Betracht. Auch ist
die Zahl der Leuchtmittel beliebig wählbar. Vorteilhaft ist aber,
wenn in jedem der vier Quadranten I, II, III und IV gemäß 9 eine
identische Zahl an Leuchtmitteln in einer im Wesentlichen rotationssymmetrischen
Anordnung untergebracht ist.
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Die
Lichtquellen 31a, 31b strahlen ausweislich 10 im
Wesentlichen entlang einer Hauptabstrahlrichtung H nach unten ab.
Das austretende Licht fällt
auf die Lichteintrittsseite 11 einer erfindungsgemäßen Prismenscheibe 10 gemäß den 6 bis 8.
Nach Durchtritt durch die Prismenscheibe 10 verlässt das
Licht aufgrund der Prismenanordnung die Prismenscheibe 10 abgelenkt
um einen Winkel β entlang
der Vorzugsrichtung V. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 6 erläutert, ist
die Vorzugsrichtung V rotationssymmetrisch umlaufend, so dass der
erzeugte Lichtkegel einen Kegelstumpfkörper überspannt.
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Die
erfindungsgemäße Prismenscheibe 10 ist
bei der erfindungsgemäßen Leuchte 25 gemäß 10 mit
Streu-Strukturen an die Lichtaustrittsseite 12 versehen.
Diese Streu-Strukturen können,
wie zuvor beschrieben, z. B. durch eine Oberflächerauheit von Teilbereichen
der Lichtaustrittsseite 12 gebildet sein. Die Pfeile P1', P2' und P3' sollen in 10 entsprechend
der Darstellung der 3 verdeutlichen, dass im Bereich
der Lichtaustrittsseite 12 der Prismenscheibe 10 eine
Lichtstreuung auftritt. Diese führt
dazu, dass der von der Leuchte 25 erzielte Lichtkegel 33 in
hohem Maße
vergleichmäßigt ist. Der
Lichtkegel 33 weist einen Öffnungswinkel 6 auf, der
dem Ablenkungswinkel β entspricht.
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Die
in 12 schraffiert dargestellte auszuleuchtende Kreisringfläche am Boden
BD kann so gleichmäßig ausgeleuchtet
werden.
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Insbesondere
kann durch Einsatz der erfindungsgemäßen Prismenscheibe 10 verhindert
werden, dass sich die in 12 gestrichelt
fortgesetzt dargestellte Struktur 34 des Trägerkreuzes 28 als Schattenwurf
in der Beleuchtungsverteilungskurve abzeichnet. Zwischen jeweils
zwei benachbarten Quadranten, beispielsweise zwischen den Quadranten
III und IV des Beleuchtungsfeldes der 12 findet
eine gewisse Überlappung
der Lichtverteilungen statt, so dass die in 12 gestrichelt
dargestellte Verlängerung 34 des
Trägerkreuzes 28 sich
nicht als Schatten auf der auszuleuchtenden Bodenfläche BD abzeichnet.
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Angemerkt
sei, dass die Ausführungsbeispiele
der Erfindung die erfindungsgemäße Lehre
lediglich andeuten. Die Rauigkeiten zur Erzielung von Streustruktur
können
beispielsweise durch eine Sandstrahlbearbeitung einer aus Glas bestehenden Prismenscheibe 10 erzeugt
werden. Im Falle einer aus Kunststoff bestehenden erfindungsgemäßen Prismenscheibe
kann die gewünschte
Oberflächenrauigkeit
beispielsweise auch dadurch erzeugt werden, dass die Werkzeugform
für das
Kunststoffspritzgussteil sandgestrahlt ist und sich die Rauigkeit
in der Werkzeugform in den Kunststoff-Spritzling eindrückt.
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Als
lichtstreuende Strukturen im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen
neben Oberflächenrauigkeiten
auch andere geeignete Mittel, wie Linsen oder Oberflächenstrukturen,
in Frage, die eine lichtstreuende Wirkung erzielen können. Lichtstreuende Strukturen
im Sinne der vorliegenden Erfindung sind also solche Strukturen,
die zu einer Durchmischung des Lichtes, zu einer Homogenisierung
und zu einer Vergleichmäßigung beitragen
können.
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Die
lichtstreuenden Strukturen sind ausschließlich an der Lichtaustrittsseite
der Prismenscheibe angebracht. Sie können sich entlang der gesamten
Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe oder nur entlang von Flächenabschnitten
der Lichtaustrittsseite erstrecken.
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Die
Ausführungsbeispiele
der 1 bis 14 zeigen Prismen 16, 17, 20,
die eine Grundfläche
oder Basis 21, eine dazu im Wesentlichen senkrecht angeordnete
erste Prismenfläche
PF1 und eine zweite, spitzwinklig zu der
Basis angeordnete Prismenfläche
PF2 aufweisen. Angemerkt sei aber, dass von
der Erfindung auch Prismenscheiben umfasst sind, deren Prismen zwei
Prismenflächen
PF1 und PF2 aufweisen,
die beide spitzwinklig zu der entsprechenden Basis 21 geneigt
sind.
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Des
Weiteren sei angemerkt, dass von der Erfindung auch Prismenscheiben
umfasst sind, die, wie das Ausführungsbeispiel
der 1, Doppelprismen aufweisen. Insoweit ist die einander
gegenüberliegende
Anordnung beispielsweise des Prismas 16c auf der Lichteintrittsseite 11 und
des Prismas 17b auf der Lichtaustrittsseite 12 als
eine Art Doppelprisma mit zwei Basisflächen 21a und 21b anzusehen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Figurenbeschreibung wurden nur Ausführungsbeispiele
beschrieben und dargestellt, bei denen die Prismen 16, 17 abgestumpft
sind und jeweils eine entsprechende abgestumpfte Fläche 24 aufweisen.
Von der Erfindung sind allerdings auch solche Prismenscheiben umfasst,
deren Prismen nicht abgestumpft sind, sondern einen Querschnitt
aufweisen, wie dieser beispielsweise in 13 dargestellt
ist.
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Die
Streu-Strukturen können
gemäß der vorliegenden
Patentanmeldung ausschließlich
an den Prismenflächen
auf der Lichtaustrittsseite der Prismenscheibe oder ausschließlich auf
den abgestumpften Flächen
der Prismen auf der Lichtaustrittsseite oder nur an bestimmten Prismenflächen oder nur
an bestimmten abgestumpften Flächen
oder nur entlang Von Abschnitten der Prismenflächen oder nur entlang von Abschnitten
der abgestumpften Flächen
angeordnet sein.
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Schließlich sei
angemerkt, dass die Prismenscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht zwingend durchgängig
mit Prismen besetzt sein muss. Je nach gewünschter Anwendung ist es von der
Erfindung umfasst, dass nur ein Flächenabschnitt der Prismenscheibe,
beispielsweise nur ein sich entlang eines bestimmten Umfangs-Winkelbereiches erstreckender
Flächenabschnitt
der Prismenscheibe, Prismenstrukturen aufweist.
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Schließlich ist
bezüglich
des Ausführungsbeispieles
der 9 bis 12 anzumerken, dass, soweit
dort eine Prismenscheibe 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 8 verwendet
wird, vorzugsweise der radial innere Bereich frei von Prismen ist,
da hier keine Lichtleitung möglich
bzw. erwünscht
ist. Bezogen auf 9 erstrecken sich die Prismenringe
also außerhalb
einer Kreislinie KL um die Mittellängsachse M. Dies ist einleuchtend,
da die Wände 32a und 32b des
Trägerkreuzes 28 in
dem Bereich radial innerhalb der Kreislinie KL eine Lichtweiterleitung.
verhindern, da die Wände 32a, 32b lichtundurchlässig ausgestaltet
sind.