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Die vorliegende Erfindung betrifft eine flächige Lichtleiplatte bzw. Lichtleiteroptik sowie eine mit dieser ausgestatteten Leuchte.
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Lichtleitplatten sind im Stand der Technik bekannt. In der Regel findet bei Lichtleitplatten die Lichteinkopplung mittels aneinandergereihter LEDs entlang einer oder mehrerer ihrer Stirnseiten statt. Um die einzelnen Lichtpunkte der Leuchtmittel aufzulösen, muss das so in die Lichtleitplatte eingekoppelte Licht gemischt werden. Hierzu wird eine Einkoppelstrecke in der Lichtleitplatte benötigt, bis das Licht sich homogen gemischt und verteilt hat. Je größer der Pitch - also der Abstand - zwischen den einzelnen Leuchtmitteln ist, desto größer bzw. länger ist die Mischstrecke festzulegen. Da die Mischstrecke in der Regel nicht zur Lichtabgabe dient, wird diese in der Regel mit einem Leuchtenrahmen kaschiert. Je größer also die Mischstrecke, desto größer fällt auch ein Leuchtenrahmen aus, um die durch die Mischstrecke gebildete „Fehlerstelle“ der Lichtleitplatte abzudecken. Folglich reduziert sich die optisch funktionale Fläche einer entsprechenden Leuchte.
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Alternativ ist es denkbar, die Anzahl der Leuchtmittel zu erhöhen und diese dann mit einem geringeren Pitch - also in einem engeren Abstand zueinander - vorzusehen. Auf diese Weise kann zwar die Mischstrecke deutlich verkürzt und bestenfalls auch der Lichteinkoppelbereich homogen leuchten wirken. Jedoch erfordert dies den Einsatz einer hohen Anzahl an LEDs, was einen hohen Energiebedarf, eine hohe Wärmeentwicklung und insgesamt erhöhte Kosten zur Folge hat.
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Auch war es bekannt, in der Mischstrecke Mikrostruktur vorzusehen, um eine Durchmischung des Lichtes zu fördern. Dies hat jedoch die Effektivität der Leuchte durch Streuverluste und gegebenenfalls inhomogene Lichtverteilung beeinträchtigt.
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Des Weiteren erfordert die bekannte Lichteinkopplung eine Platine, welche sich über die gesamte Länge bzw. Stirnseite der Lichtleitplatte erstreckt, um die LEDs möglichst gleichmäßig verteilt zur homogen Lichteinstrahlung bereitzustellen. Folglich sind derartige Lichtleiteroptiken insbesondere für den Tunable-White-Einsatz schlecht geeignet; denn dieser führt etwa zu einer Verdopplung der beschriebenen Problemstellung, da er eine Verdopplung der LEDs bei einer Halbierung des Pitches erfordert.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lichtleiteroptik bzw. flächige Lichtleitplatte sowie eine damit ausgestattete Leuchte bereitzustellen, welche bei geringer Anzahl an Leuchtmitteln eine homogene Lichtdurchmischung und Lichtverteilung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine flächige Lichtleitplatte bzw. Lichtleiteroptik. Diese weist zwei flächige Seiten auf, welche durch eine umlaufende Stirnseite miteinander verbunden sind. Die flächige Lichtleitplatte weist zudem einen Mischlichtleiterbereich (Primärlichtleiter) mit einem Einkoppelbereich auf, in den Licht eines Leuchtmittels einkoppelbar ist. Des Weiteren weist die flächige Lichtleitplatte einen Hauptlichtleiterbereich (Sekundärlichtleiter bzw. Hauptlichtleiter) mit einem Auskoppelbereich auf, über den von dem Mischlichtleiterbereich kommendes Licht nach außen abgegeben werden kann. Der Mischlichtleiterbereich und der Hauptlichtleiterbereich sind durch einen Kopplungsbereich miteinander verbunden bzw. durch diesen voneinander getrennt. Der Kopplungsbereich dient dabei der Führung des in den Mischlichtleiterbereich eingekoppelten Lichts vom Mischlichtleiterbereich in den Hauptlichtleiterbereich. Der Kopplungsbereich ist dabei durch eine sich in wenigstens eine der beiden flächigen Seiten hinein erstreckende und bevorzugt längliche Nut gebildet. Folglich werden die beiden flächigen Seiten im Wesentlichen durch den Mischlichtleiterbereich sowie den Hauptlichtleiterbereich und, sofern sich der Kopplungsbereich ebenso in einer Ebene einer der flächigen Seiten erstreckt, auch durch den Kopplungsbereich begrenzt und von der umlaufenden Stirnseite (außen-)umfangsseitig umgeben. Die flächigen Seiten sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet, können jedoch auch einen nicht-konstanten Abstand und bevorzugt eine zueinander abgewinkelte Ausrichtung haben. „Länglich“ in Bezug auf die Nut bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass die Nut eine insgesamt - bzgl. ihrer Breite - längliche Ausdehnung aufweist, wobei die Nut in Draufsicht und im Querschnitt grundsätzlich jede beliebige Form bzw. Erstreckungsrichtung aufweisen kann, wie beispielhaft aus den Ausführungsbeispielen noch ersichtlich wird; sie hat also eine geradlinige oder anders geformte (bspw. gebogene) Längserstreckung.
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Mittels einer derart ausgebildeten Lichtleitplatte wird es ermöglicht, einen bevorzugt schmalen Mischlichtleiterbereich bereitzustellen, welcher der homogenen Lichtmischung dient und von dem Hauptlichtleiterbereich durch Nut und Kopplungsbereich getrennt bereitgestellt sind. Mittels der Nut kann es ermöglicht werden, das in den Mischlichtleiterbereich ein Großteil des eingekoppelten Lichts nahe des Einkoppelbereichs bevorzugt mittels Totalreflektion in dem Mischlichtleiterbereich weitergeführt wird und nur zu einem Teil über den - mit Bezug auf die Lichtleitplattendicke - in der Höhe schmal ausgebildeten Kopplungsbereich in den flächigen Hauptlichtleiterbereich gelangt. Der schmal ausgebildete Kopplungsbereich ermöglicht es darüber hinaus, das sich in dem Mischlichtleiterbereich fortpflanzende Licht über eine große Länge gleichmäßig - also homogen - in den Hauptlichtleiterbereich einzukoppeln und somit eine insgesamt homogen Lichteinkopplung bei guter Lichtdurchmischung zu ermöglichen. Da sich das Licht zur Lichtdurchmischung in dem bevorzugt länglichen Mischlichtleiterbereich fortpflanzt, ist nur ein vergleichsweise kleiner Einkoppelbereich erforderlich. Somit kann eine homogene Lichtverteilung und Lichtdurchmischung mit nur wenigen kompakt angeordneten Leuchtmitteln erzielt werden. Folglich kann insgesamt die Anzahl der zu verwendenden Leuchtmittel gegenüber den bekannten Lösungen deutlich reduziert werden. Durch die Verbindung von Mischlichtleiterbereich zu Hauptlichtleiterbereich mittels des Kopplungsbereichs kann das Licht über Vollmaterial der Lichtleitplatte in den Hauptlichtleiterbereich gelangen. Folglich kann auf bisher verwendete Mikrostrukturen verzichtet werden. Insgesamt kann so eine besonders effektive und homogene Lichtverteilung und Lichtführung erzielt werden.
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Der Kopplungsbereich kann durch zwei gegenüberliegende, sich jeweils in eine der flächigen Seiten hineinerstreckende und bevorzugt längliche Nute gebildet sein. Mit anderen Worten kann der Kopplungsbereich bzw. die Nut in beliebiger Weise bereitgestellt werden, sofern diese eine Trennung der flächigen Lichtleitplatte in den Mischlichtleiterbereich und den Hauptlichtleiterbereich ermöglichen.
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Die Nut erstreckt sich von der sie aufweisenden flächigen Seite zu der jeweils anderen flächigen Seite hin. Dies bevorzugt orthogonal zu der sie aufweisenden flächigen Seite. Somit kann in einfacher Weise eine Nut bereitgestellt werden. Diese kann beispielsweise mittels einfacher Fertigungsverfahren in die Lichtleitplatte eingebracht werden. Beispielsweise kann die Nut hierzu mittels Polierfräsen eingebracht werden. Dieses Verfahren ist besonders bevorzugt, da die Nut eine möglichst glatte Oberflächenstruktur haben sollte, damit sie möglichst lichtleitend wirkt und das Licht nicht aufstreut.
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Die Nut kann über ihre Länge gesehen eine variable Tiefe aufweisen. Im Umkehrschluss bedeutet dies in der Regel, dass der Kopplungsbereich eine über seine Länge gesehen variable Höhe aufweist. Die Tiefe der Nut nimmt bevorzugt bezüglich ihrer Längserstreckung zur Mitte der Nut hin bzw. mit zunehmenden Abstand zum Einkoppelbereich ab. In gleicher Weise kann die Höhe des Kopplungsbereichs bevorzugt bezüglich seiner Längserstreckung zur Mitte hin bzw. mit zunehmenden Abstand zum Einkoppelbereich zunehmen. Insbesondere bevorzugt ist eine konstante Veränderung und insbesondere Abnahme der Tiefe der Nut bzw. Zunahme der Höhe des Kopplungsbereichs. Mithin verjüngt sich also die Nut in ihrer Tiefe von dem Einkoppelbereich ausgehend weg. Dies hat den Vorteil, dass in einem Bereich nahe des Einkoppelbereichs, in dem eine besonders große Lichtmenge vorliegt, lediglich ein kleiner Kopplungsbereich bereitgestellt wird, welcher bevorzugt mit zunehmen Abstand von dem Einkoppelbereich zunimmt. Da die Lichtmenge mit zunehmenden Abstand zum Einkoppelbereich bzw. zum Leuchtmittel abnimmt, wird aufgrund einer zunehmenden Höhe des Kopplungsbereichs bzw. einer abnehmenden Tiefe der Nut ein vergrößerter Verbindungsbereich (nämlich der Kopplungsbereich) zwischen Mischlichtleiterbereich und Hauptlichtleiterbereich bereitgestellt, sodass insgesamt über die gesamte Länge der Nut bzw. des Kopplungsbereichs gleichmäßig viel Licht in den Hauptlichtleiterbereich eingekoppelt werden kann. Dies wiederum führt zu einer besonders homogen Lichtverteilung im Hauptlichtleiterbereich und folglich zu einer homogenen Lichtabgabe.
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Die Nut erstreckt sich wenigstens teilweise und bevorzugt vollständig längs über die sie aufweisende flächige Seite. Unter „längs“ wird bevorzugt eine im Wesentlichen geradlinige Erstreckung verstanden. So hat beispielsweise eine sich längs erstreckende Nut den Vorteil, dass diese einfach bereitgestellt und die Lichtleitplatte in einfacher Weise in einen Lichtmischleiterbereich einerseits und den Hauptlichtleiterbereich andererseits getrennt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann die Nut den Hauptlichtleiterbereich wenigstens teilweise seitlich begrenzen. Dabei kann die Nut beispielsweise den Hauptlichtleiterbereich einseitig, beidseitig, mehrseitig oder auch offen bzw. geschlossen umfangsseitig begrenzen; mithin also den Hauptlichtleiterbereich bevorzugt wenigstens teilweise oder auch vollständig seitlich umgibt.
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Der Mischlichtleiterbereich kann gegenüber der Nut durch eine weitere Nut - und folglich einen weiteren Kopplungsbereich - begrenzt sein. In einer solchen Ausgestaltungsform liegt bevorzugt beidseits des Mischlichtleiterbereichs jeweils ein Hauptlichtleiterbereich vor. Auch ist es denkbar, dass der Mischlichtleiterbereich gegenüber der Nut durch einen (ersten) Bereich der Stirnseite begrenzt ist. Mithin also der Mischlichtleiterbereich an einer äußeren Seite und ggf. an mehreren äußeren Seiten oder auch umfangsseitig bzgl. der Lichtleitplatte vorgesehen ist. Je nach gewünschter Ausgestaltungsform kann somit der Mischlichtleiterbereich in beliebigen Stellen der Lichtleitplatte bereitgestellt sein. Somit kann die Leuchte in beliebiger Weise flexible gestaltet werden.
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Der beschriebene erste Bereich der Stirnseite, welcher den Mischlichtleiterbereich nach außen begrenzt, kann einen konstanten oder auch einen variablen Abstand zur Nut aufweisen. Mithin kann also der Mischlichtleiterbereich eine konstante oder auch eine variable Breite aufweisen. Bei einer konstanten Breite des Mischlichtleiterbereichs sind der erste Bereich sowie die Nut bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform eines variablen Abstandes sind der erste Bereich und die Nut abgewinkelt zueinander ausgerichtet, wobei sie bevorzugt einen Winkel α von 2 bis 45°, weiter bevorzugt 4 bis 30° und besonders bevorzugt 5 bis 20° einschließen. Dies bevorzugt bei sich längs erstreckender Nut.
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Der Mischlichtleitbereich kann über seine Länge bzw. über die Länge der Nut gesehen eine variable Breite aufweisen. Die Breite kann hierzu besonders bevorzugt bzgl. seiner (oder derer der Nut) Längserstreckung zur Mitte des Mischlichtleiterbereichs hin und/oder mit zunehmendem Abstand zum Einkoppelbereich abnehmen und insbesondere konstant abnehmen. Somit kann zusätzlich oder alternativ eine homogene Lichtverteilung und Auskopplung aus dem Mischlichtleiterbereich zu dem Hauptlichtleiterbereich hin über die Stirnseitengeometrie der Lichtleitplatte gesteuert werden.
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Der Einkoppelbereich ist bevorzugt durch einen den Mischlichtleiterbereich stirnseitig begrenzenden (zweiten) Bereich der Stirnseite gebildet. Auf diese Weise kann der Einkoppelbereich einfach und auf kleinem Raum durch gegebene Strukturbereiche der Lichtleitplatte bereitgestellt werden.
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Der Einkoppelbereich ist bevorzugt orthogonal zu der Längserstreckung der Nut ausgerichtet. Somit kann Licht bevorzugt orthogonal zur herkömmlichen Einkoppelrichtung im Randbereich des Lichtleiters eingekoppelt werden, wodurch eine besonders geringe Anzahl an Leuchtmitteln erforderlich ist, um eine homogene Lichtdurchmischung im Mischlichtleiterbereich und Einkopplung in den Hauptlichtleiterbereich ermöglicht wird.
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Die flächige Lichtleitplatte und insbesondere der Mischlichtleiterbereich können eine oder auch mehrere Einkoppelbereiche aufweisen. Beispielsweise bei längsgestreckter Nut ist es denkbar, dass der Mischlichtleiterbereich wenigstens zwei bezüglich seiner Längserstreckung bzw. der Längserstreckung der Nut gegenüberliegende Einkoppelbereiche aufweist.
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Die flächige Lichtleitplatte weist des Weiteren Auskoppelstrukturen auf, um Licht aus dem Hauptlichtleiterbereich über den Auskoppelbereich auszukoppeln. Die Auskoppelstrukturen sind dabei bevorzugt als Struktur auf oder in wenigstens einer der flächigen Seiten vorgesehen; beispielsweise integral mit einer der flächigen Seiten ausgebildet oder als separates Auskoppelelement auf einer der flächigen Seiten vorgesehen. Auf diese Weise kann eine definierte und bevorzugt homogene Lichtauskoppklug ermöglicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Leuchte mit einer erfindungsgemäßen Lichtleitplatte sowie einem Leuchtmittel zum Einkoppeln von Licht über den Einkoppelbereich in den Mischlichtleiterbereich. Das Leuchtmittel kann dabei eine LED aufweisen und insbesondere eine Hochleistungs-LED oder eine COB-LED (COB = „Chip-On-Board“; Nacktchip- bzw. Direktmontage) aufweisen. Das Leuchtmittel ist dabei bevorzugt auf einer Leiterplatte bereitgestellt, welche ferner bevorzugt flächig an der Stirnseite und wenigstens dem Einkoppelbereich vorgesehen ist. Auf diese Weise können klassische Komponenten in besonders kompakter Bauweise zur Bereitstellung einer Leuchte ausgehend von der erfindungsgemäßen Lichtleitplatte eingesetzt werden. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lichtleitplatte kann zudem die Anzahl der Leuchtmittel zur Erzielung einer homogenen Durchmischung und Verteilung des Lichtes gegenüber bekannten Leuchten und somit auch die Größe der diese aufweisenden Leiterplatten deutlich reduziert werden.
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Die Leuchte kann des Weiteren ein Optikelement zur optischen Beeinflussung des von dem Hauptlichtleiterbereich nach außen abgegebenen Lichts aufweisen. Bei diesem Optikelement kann es sich beispielsweise um eine Optikplatte wie eine prismatische Platte zum Lenken des Lichts handeln. Diese ist bevorzugt flächig an dem Auskoppelbereich vorgesehen, um einerseits in kompakter Weise bereitgestellt zu werden und andererseits eine effektive definierte Lichtabgabe bzw. Lichtbeeinflussung zu ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Leuchte kann ferner eine Leuchtenabdeckung aufweisen. Diese ist bevorzugt transparent ausgebildet. Die Leuchtenabdeckung ist vorzugsweise wenigstens an der den Auskoppelbereich aufweisenden flächigen Seite und besonders bevorzugt gegenüber derselben bezüglich des Optikelements vorgesehen. Die Leuchtenabdeckung deckt somit bevorzugt in Lichtabgaberichtung gesehen die Komponenten der Leuchte ab, um diese auf beliebige Weise zu schützen; bspw. vor Berührung, Schlägen, Verschmutzung und dergleichen.
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Die Leuchte kann ferner eine Kaschierungsabdeckung aufweisen, welche wenigstens die den Mischlichtleiterbereich begrenzenden Bereiche wenigstens einer oder beider flächigen Seiten wenigstens teilweise abdeckt. Auf diese Weise kann der Mischlichtleiterbereich bzw. die Mischstrecke der Lichtleiteroptik in einfacher Weise kaschiert werden.
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Die Leuchte kann des Weiteren eine Stirnkappe zum wenigstens partiellen Abdecken der Stirnseite insbesondere im Bereich des Einkoppelbereichs aufweisen. Somit wird es ermöglicht, insbesondere elektronische Komponenten aufweisende Seiten der Lichtleitplatte mit einfachen Mitteln einerseits optisch ansprechend auszugestalten und andererseits vor Zugriff zu schützen. Die Stirnkappe kann hierzu bevorzugt das Leuchtmittel und insbesondere die Leiterplatte aufnehmen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann die Stirnkappe darüber hinaus als Kühlkörper ausgebildet sein. Da lediglich eine geringe Anzahl an Leuchtmitteln erforderlich ist und somit die elektronischen Komponenten vergleichsweise klein ausgebildet werden können, ist eine Wärmeabfuhr mittels entsprechender Stirnkappen effektiv möglich.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegender Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele im Lichte der Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6 unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 7 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen flächigen Lichtleitplatte gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 8 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen flächigen Lichtleitplatte gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 9 eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 10 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 11 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 12 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 13 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 14 eine perspektivische Detailansicht der erfindungsgemäßen Leuchte gemäß 13 in Explosionsdarstellung,
- 15 eine stirnseitige Ansicht der erfindungsgemäßen Leuchte gemäß 13.
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Zu den 1 bis 6 ist anzumerken, dass jeweils die Darstellung (a) eine perspektivische Ansicht darstellt, die Darstellung (b) eine perspektivische Ansicht gemäß Darstellung (a) mit schematischer Wiedergabe der Strukturelemente darstellt, Darstellung (c) eine seitliche Ansicht der Darstellung (a) in Pfeilrichtung C darstellt, Darstellung (d) eine seitliche Ansicht der Darstellung (a) in Pfeilrichtung D darstellt, und Darstellung (e) eine Draufsicht auf die Darstellung (a) in Pfeilrichtung E darstellt.
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Die Figuren zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer flächigen Lichtleitplatte 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die flächige Lichtleitplatte 1 kann aus beliebigen Materialien hergestellt werden und ist insbesondere aus geeigneten Kunststoffen oder Glas hergestellt. Die flächige Lichtleitplatte 1 weist zwei flächige Seiten 11, 12 auf. Diese sind durch eine umlaufende Stirnseite 10 miteinander verbunden. In den hier dargestellten Ausführungsformen weist die Lichtleitplatte 1 meist eine im Wesentlichen viereckige Form auf. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist diese meist rechteckig oder quadratisch. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltungsform beschränkt. Die Lichtleitplatte 1 kann jede beliebige Form aufweisen und beispielsweise auch rund oder eine andere symmetrische oder asymmetrische Form haben. Die flächigen Seiten 11, 12 sind hier parallel zueinander ausgerichtet. Folglich hat die Stirnseite 10 eine konstante Höhe. Es ist jedoch auch denkbar, dass die flächigen Seiten 11, 12 einen nicht-konstanten Abstand zueinander haben und insbesondere zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind.
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Die Lichtleitplatte 1 weist, wie den Figuren zu entnehmen ist, zwei wesentliche Bereiche auf. Diese sind einerseits ein Mischlichtleiterbereich 20. Der Mischlichtleiterbereich 20 wiederum weist einen Einkoppelbereich 21 auf, in den Licht eines Leuchtmittels 2 einkoppelbar ist. Der Einkoppelbereich 21 kann dabei durch ein den Mischlichtleiterbereich 20 stirnseitig begrenzenden Bereich der Stirnseite 10 gebildet sein. Damit der Mischlichtleiterbereich als solcher dienen und sich entsprechend eingekoppeltes Licht in diesem fortpflanzen kann - beispielsweise mittels Totalreflexion -, weist der Mischlichtleiterbereich bevorzugt eine längliche Form auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Mischlichtleiterbereich an den entsprechenden Seiten mittels einer reflektierenden Oberfläche versehen ist, so dass sich das Licht aufgrund von Reflexion an der reflektierenden Oberfläche in dem Mischlichtleiterbereich 20 entsprechend fortpflanzt.
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Zum anderen weist die Lichtleitplatte 1 einen Hauptlichtleiterbereich 30 auf. Der Hauptlichtleiterbereich 30 wiederum weist einen Auskoppelbereich 31 auf, über den von dem Mischlichtleiterbereich 20 kommendes bzw. eingekoppeltes Licht nach außen abgegeben werden kann. Hierzu kann die Lichtleitplatte 1 ferner Auskoppelstrukturen 32 wie eine Reflektorfolie, eine Diffusorplatte, ein Blockraster oder andere optisch beeinflussende (strukturelle) Bereiche aufweisen. Mittels der Auskoppelstrukturen 32 soll es erreicht werden, Licht aus dem Hauptlichtleiterbereich 30 über den Auskoppelbereich 31 definiert auszukoppeln. Die Auskoppelstrukturen 32 sind dabei bevorzugt als Struktur auf oder in wenigstens einer der flächigen Seiten 11, 12 vorgesehen, können jedoch auch als separates Auskoppelelement bereitgestellt werden, wie die rückseitig die Lichtleitplatte 1 abdeckende Reflektorfolie 32 in 9 zeigt.
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Der Mischlichtleiterbereich 20 und der Hauptlichtleiterbereich 30 sind durch einen Kopplungsbereich 40 zum Führen des in den Mischlichtleiterbereich 20 eingekoppelten Lichts vom Mischlichtleiterbereich 20 in den Hauptlichtleiterbereich 30 miteinander verbunden. Der Kopplungsbereich 40 wird dabei durch eine sich in wenigstens eine der beiden flächigen Seiten 11, 12 hinein erstreckende längliche Nut 50 gebildet. Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen dabei allesamt Ausführungsformen, bei denen sich die Nut 50 lediglich in eine der beiden flächigen Seiten 11 hinein erstreckt. Dabei erstreckt sich die Nut 50 bevorzugt orthogonal zu der sie aufweisenden Seite 11 zu der jeweils anderen flächigen Seite 12 hin. Dies ermöglicht eine strukturell besonders einfache Ausgestaltung der Nut 50. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Kopplungsbereich 40 durch zwei gegenüberliegende, sich jeweils in eine der beiden flächigen Seiten 11, 12 hinein erstreckende längliche Nute 50 gebildet ist.
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Die Nut 50 kann, wie beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 gezeigt, eine konstante Tiefe T aufweisen. Mithin kann dann der Kopplungsbereich 40 bevorzugt eine konstante Höhe H aufweisen. Es ist bevorzugt jedoch auch denkbar, dass, wie in den anderen Ausführungsbeispielen gezeigt, die Nut 50 über ihre Länge L gesehen eine variable bzw. veränderliche Tiefe T aufweist. Wie beispielsweise den Ausführungsbeispielen der 1, 3, 4 und 7 bis 11 zu entnehmen ist, kann die Tiefe T bezüglich der Längserstreckung L der Nut 50 zur Mitte M der Nut 50 hin bzw. zu einem Bereich zwischen den beiden Endbereichen der Nut 50 hin abnehmen und hier insbesondere konstant abnehmen. Mithin verjüngt sich die Nut 50 in ihrer Tiefe T mit zunehmendem Abstand zum Einkoppelbereich 21 und nimmt dabei bevorzugt konstant ab. Letzteres kann auch dem Ausführungsbeispiel der 2 entnommen werden, bei dem lediglich auf einer Seite der Nut 50 bzw. des Mischlichtleiterbereichs 20 ein Einkoppelbereich 21 vorgesehen ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann sich die Nut 50 bevorzugt vollständig längs über die sie aufweisende flächige Seite 11 erstrecken. Dies ist beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 und 7 bis 13 zu erkennen. Auf diese Weise kann eine vollständige Trennung der Lichtleitplatte 1 in Mischlichtleiterbereich 20 einerseits und Hauptlichtleiterbereich 30 andererseits bereitgestellt werden. Somit kann eine definierte Lichtmischung im Mischlichtleiterbereich 20 erfolgen und das so homogen gemischte Licht kann gleichmäßig über die gesamte Länge des Mischlichtleiterbereichs 20 in den Hauptlichtleiterbereich 30 eingekoppelt werden, um dort homogen verteilt bereitzustehen.
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Die Nut 50 begrenzt den Hauptlichtleiterbereich 30 bevorzugt wenigstens teilweise seitlich. Dies ergibt sich vorliegend aus allen dargestellten Ausführungsbeispielen. Eine beidseitige Begrenzung des Hauptlichtleiterbereichs 30 durch die Nut 50 ist beispielsweise den Ausführungsbeispielen der 4 bis 6, 8 und 10 bis 15 zu entnehmen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform umgibt die Nut 50 den Hauptlichtleiterbereich 30 wenigstens teilweise oder auch vollständig, wie dies den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 zu entnehmen ist.
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Wie insbesondere dem Ausführungsbeispiel der 3 zu entnehmen ist, kann der Mischlichtleiterbereich 20 gegenüber der Nut 50 durch eine weitere Nut 50 begrenzt sein. Mithin ist in einem solchen Ausführungsbeispiel der Mischlichtleiterbereich 20 bevorzugt wenigstens beidseitig (hier an zwei gegenüberliegenden Seiten) jeweils von einem Hauptlichtleiterbereich 30 begrenzt.
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Es ist alternativ auch denkbar, dass der Mischlichtleiterbereich 20 gegenüber der Nut 50 durch einen Bereich 22 der Stirnseite 10 begrenzt ist; der Mischlichtleiterbereich 20 mithin also randseitig bezüglich der Lichtleitplatte 1 bereitgestellt ist. Dies ist den übrigen Ausführungsbeispielen mit Ausnahme der 3 zu entnehmen. Der so exponierte Bereich 22 der Stirnseite 10 kann überdies funktional in den Mischlichtleiterbereich 20 eingebunden sein. So dient er beispielsweise aufgrund seiner geometrischen Anordnung und Ausrichtung bevorzugt der Totalreflexion des über den Einkoppelbereich 21 in dem Mischlichtleiterbereich 20 eingekoppelten Lichts. Es ist jedoch auch denkbar, dass dieser Bereich 22 der Stirnseite 10 mit einer reflektierenden Oberfläche versehen ist, um somit ein Fortpflanzen des Lichts innerhalb des Mischlichtleiterbereichs 20 sicher zu gewährleisten.
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Der besagte Bereich 22 der Stirnseite 10 kann, wie den Ausführungsbeispielen der 1, 2, 4 bis 6 sowie 13 bis 15 zu entnehmen ist, einen konstanten Abstand zur Nut 50 aufweisen. Mithin sind dieser Bereich 22 der Stirnseite 10 und die Nut 50 bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
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Es ist alternativ auch denkbar, dass dieser Bereich 22 der Stirnseite 10 einen variablen Abstand zur Nut 50 in Längsrichtung L derselben gesehen aufweist, wie dies beispielhaft den Ausführungsbeispielen der 7 bis 11 zu entnehmen ist. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind dieser Bereich 22 der Stirnseite 10 sowie die Nut 50 abgewinkelt zueinander ausgerichtet. Ein entsprechender Winkel α kann hier bevorzugt in einem Bereich von 2 bis 45°, weiter bevorzugt 4 bis 30° und besonders bevorzugt 5 bis 20° liegen.
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Dabei kann sich, wie in den beschriebenen Ausführungsbeispielen dargestellt, bevorzugt die Breite B des Mischlichtleiterbereichs 20 mit zunehmendem Abstand von dem Einkoppelbereich 21 und/oder bezüglich der Längserstreckung L der Nut 50 bzw. des Mischlichtleiterbereichs 20 zur Mitte M derselben/desselben hin abnehmen, insbesondere konstant abnehmen. Der Mischlichtleitbereich 20 kann also über seine Länge bzw. über die Länge der Nut 50 gesehen eine variable Breite B aufweisen.
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Somit kann wahlweise über eine entsprechende Variation der Breite B des Mischlichtleiterbereichs 20 über seine Länge gesehen und/oder über die Variation der Tiefe T der Nut 50 über ihre Länge L gesehen eine definierte Auskopplung von Mischlicht aus dem Mischlichtleiterbereich 20 über den Kopplungsbereich 40 in den Hauptlichtleiterbereich 30 ermöglicht werden. Bevorzugt ist hierbei, lediglich eine geringe Fläche mittels eines schmalen Kopplungsbereichs 40 in einem Bereich des Mischlichtleiterbereichs 20 bereitzustellen, in dem eine hohe Lichtmenge vorliegt (also insbesondere nahe des Einkoppelbereichs 21), während mit zunehmendem Abstand von dem Einkoppelbereich 21 die Höhe des Kopplungsbereichs 40 zunimmt, so dass insgesamt eine homogene Lichteinkopplung von dem Mischlichtleiterbereich 20 in den Hauptlichtleiterbereich 30 erfolgen kann.
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Der Einkoppelbereich 21 ist dabei bevorzugt orthogonal zu der Längserstreckung der Nut 50 ausgerichtet, so dass das in den Mischlichtleiterbereich 20 eingekoppelte Licht sich bevorzugt effektiv in dem gesamten Mischlichtleiterbereich 20 fortpflanzt, dort homogen gemischt wird, und letztlich gleichmäßig in den Hauptlichtleiterbereich 30 eingekoppelt wird.
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Wie beispielsweise dem Ausführungsbeispiel der 2 zu entnehmen ist, kann die Lichtleitplatte 1 bzw. deren Mischlichtleiterbereich 20 einen einzigen Einkoppelbereich 21 aufweisen. Über diesen wird das Licht folglich in den Mischlichtleiterbereich 20 eingekoppelt und pflanzt sich in diesem in gewünschter Weise fort. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Lichtleitplatte 1 wenigstens 2 (vgl. das Ausführungsbeispiel gemäß 1, 3 und 6 bis 15) oder auch mehr (hier 4; vgl. Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5) Einkoppelbereiche 21 aufweist. Die Einkoppelbereiche 21 können dabei in Anzahl und Position den gewünschten Anforderungen beliebig angepasst sein. Bei längsgestreckter Nut 50 sind bevorzugt 2 bezüglich der Längserstreckung L gegenüberliegende Einkoppelbereiche 21 vorgesehen, wie dies beispielhaft den Ausführungsbeispielen der 1, 3, 4 und 8 bis 15 zu entnehmen ist. Wie beispielsweise dem Ausführungsbeispiel der 6 zu entnehmen ist, kann der Mischlichtleiterbereich 20 auch an beliebiger Position mit einer Ausnehmung 23 versehen sein, welche bevorzugt orthogonal zu der angrenzenden Nut 50 ausgerichtet ist. Die jeweils seitlich gegenüberliegenden Stirnbereiche der Ausnehmung 23 können dann als Einkoppelbereiche 21 dienen. Somit kann bei hier geschlossen umlaufend bereitgestelltem Mischlichtleiterbereich 20 eine besonders kompakte Lichteinkopplung ermöglicht werden.
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Gemäß der Erfindung ist ferner eine die erfindungsgemäße Lichtleitplatte 1 aufweisende Leuchte 100 umfasst. Diese weist dann neben der erfindungsgemäßen Lichtleitplatte 1 ferner wenigstens ein Leuchtmittel 2 zum Einkoppeln von Licht über den Einkoppelbereich 21 in den Mischlichtleiterbereich 20 auf. Das Leuchtmittel 2 kann dabei ein LED und insbesondere eine Hochleistungs-LED oder eine COB-LED aufweisen. Das Leuchtmittel - insbesondere LED - ist dabei bevorzugt auf einer Leiterplatte 3 bereitgestellt. Diese ist, wie den dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen ist, bevorzugt flächig an der Stirnseite 10 und wenigstens an dem Einkoppelbereich 21 vorgesehen. Da der Mischlichtleiterbereich 20 eine gute homogene Lichtdurchmischung sowie eine gleichmäßige Lichtverteilung zur Einkopplung in den Hauptlichtleiterbereich 30 via Kopplungsbereich 40 ermöglicht, kann mit einer besonders geringen Anzahl an Leuchtmitteln 2 eine insgesamt homogene Lichtabgabe der Leuchte 100 erzeugt werden. Insbesondere ist eine derartige Leuchte 100 für den Tunable-White-Einsatz geeignet, der eine besonders gute Lichtdurchmischung erfordert. So kann beispielsweise mit nur zwei Leuchtmitteln (LEDs) eine Tunable-White-Leuchte 100 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lichtleitplatte bzw. Lichtleiteroptik 1 bereitgestellt werden.
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Wie insbesondere den 9 bis 15 zu entnehmen ist, kann die Leuchte 100 darüber hinaus weitere Komponenten aufweisen.
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So kann die Leuchte 100 beispielsweise ein Optikelement 4 zur optischen Beeinflussung des von dem Hauptlichtleiterbereich 30 nach außen abgegebenen Lichts aufweisen. Bei dem Optikelement 4 kann es sich bevorzugt um eine Optikplatte wie eine prismatische Platte handeln. Das Optikelement 4 ist dabei bevorzugt flächig an dem Auskoppelbereich 31 vorgesehen. Die Elemente liegen somit bevorzugt flächig aneinander an. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und optisch effektive Bauweise der erfindungsgemäßen Leuchte 100.
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Des Weiteren kann die Leuchte 100 eine bevorzugt transparente Leuchtenabdeckung 5 aufweisen. Diese ist wenigstens an der den Auskoppelbereich 31 begrenzenden bzw. aufweisenden flächigen Seite 12 vorgesehen. Bevorzugt ist die Leuchtenabdeckung 5 gegenüber des Auskoppelbereichs 31 bezüglich des Optikelements 4 vorgesehen, sofern ein Optikelement 4 eingesetzt wird.
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Die Leuchte 100 kann ferner eine Kaschierungsabdeckung 6 aufweisen, wie sie insbesondere in den Ausführungsbeispielen der 12 bis 15 zu erkennen ist. Die Kaschierungsabdeckung 6 hat die Aufgabe, wenigstens die den Mischlichtleiterbereich 20 begrenzenden Bereiche wenigstens einer oder beider flächigen Seiten 11,12 wenigstens teilweise und bevorzugt ganz abzudecken. Auf diese Weise soll der Mischlichtleiterbereich 20 sicher abgedeckt werden und nur noch der zur Lichtabgabe vorgesehene Hauptlichtleiterbereich 30 nach außen exponiert sein. Somit kann insgesamt ein harmonisches Erscheinungsbild der Leuchte 100 erzielt werden.
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Wie ebenso insbesondere den Ausführungsbeispielen der 12 bis 15 zu entnehmen ist, kann die Leuchte 100 ferner eine Stirnkappe 7 zum wenigstens partiellen Abdecken der Stirnseite 10 insbesondere an einem Bereich des Einkoppelbereichs 21 aufweisen. Insbesondere bei der in den 12 bis 15 dargestellten länglichen Leuchte 100 können somit schmale Endbereiche mittels der Stirnkappen 7 komplett abgedeckt werden, um somit ein optische ansprechendes Erscheinungsbild zu erzeugen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform sind an diesen schmalen Stirnseiten 10 ferner die Einkoppelbereiche 21 vorgesehen. An diesen liegen dann bevorzugt die mit den LEDs als Leuchtmittel 2 bestückten Leiterplatten 3 flächig an, um somit das Licht sicher in die Mischlichtleiterbereiche 20, welche in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen beidseits des Hauptlichtleiterbereichs 30 vorgesehen sind, einzukoppeln. Da, wie bereits erwähnt, lediglich eine geringe Anzahl an Leuchtmitteln 2 erforderlich ist, liegt nur eine vergleichsweise geringe Wärmeentwicklung vor, so dass entsprechende Kühlstrukturen ebenso vergleichsweise gering dimensioniert ausgebildet sein können. Insofern ist es denkbar, dass die Stirnkappe 7 gleichzeitig als Kühlkörper ausgebildet ist. Dabei ist bevorzugt die Stirnkappe 7 derart ausgebildet, dass sie das Leuchtmittel 2 und insbesondere die Leiterplatte 3 abdeckt bzw. aufnimmt. Die Stirnkappe 7 ist dazu aus einem geeigneten Material, wie Kunststoff oder Aluminium, hergestellt. Die Stirnkappe 7 kann ferner Kühlstrukturen, wie Kühlrippen, aufweisen.
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Die Leuchte 100 kann des Weiteren ein Leuchtengehäuse aufweisen. Dieses wird vorliegend durch die Kaschierungsabdeckung 6 bereitgestellt, welche durch die endseitig aufgesetzten Stirnkappen 7, welche sowohl die Lichtleitplatte 1 als auch die Kaschierungsabdeckung 6 seitlich umgeben, zusammengehalten werden. Ebenso umgeben die Stirnkappen 7 seitlich den Aufbau aus Lichtleitplatte 1, Optikelement 4 und Leuchtenabdeckung 5, wobei diese in den dargestellten Ausführungsbeispielen ferner mittels der Kaschierungsabdeckung 6 seitlich klammerartig zusammengehalten und über die Stirnkappen 7 letztlich sicher fixiert sind.
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Im Übrigen kann die Leuchte 100 übliche Komponenten, wie beispielsweise einen Treiber 8 und dergleichen aufweisen. Ebenso kann die Leuchte 100 eine Tragstruktur - wie hier beispielsweise ein Schienensystem 9 - aufweisen, mittels dem einerseits die Leuchte befestigt und über das andererseits Komponenten - insbesondere elektronischen Komponenten 8 der Leuchte 100 - fixiert werden können.
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Die vorliegende Erfindung ist auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sofern sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Insbesondere sind die Merkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise mit- und untereinander austauschbar und kombinierbar. Insbesondere ist die Anzahl an Mischlichtleiterbereichen 20 und Hauptlichtleiterbereichen 30 je Lichtleitplatte 1 durch die Erfindung nicht beschränkt. Ebenso die geometrische Ausgestaltung derselben sowie der diese verbindenden Kopplungsbereiche 40 bzw. diese trennende Nute 50. Auch die Bereiche der Einkoppelbereiche 21 sowie Auskoppelbereiche 31 sind weder in Anzahl noch Position durch die vorliegende Erfindung beschränkt. Die Variation von Tiefe T der Nut, Höhe H des Kopplungsbereichs 40 und Breite B des Mischlichtleiterbereichs 20 sind durch die Erfindung nicht beschränkt. Auch sind die vorbeschriebenen Komponenten der Leuchte 100 in beliebigen geeigneten Materialien und Ausprägungen denkbar. Ferner kann die Leuchte 100 auch weitere Komponenten - insbesondere optische Komponenten, elektronische Komponenten oder strukturelle Komponenten - aufweisen.
