DE4301339A1 - Zweiteiliger Lichtverteilungskörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen Lichtverteilungskörper aus klar-transparentem Material, in dessen mindestens eine Lichteintrittskante Licht eingespeist wird und der mindestens über einen großen Anteil seiner Fläche beidseitig Licht abstrahlt.

Es sind beidseitig abstrahlende Lichtverteilungskörper bekannt, die auf beiden Oberflächenseiten strukturiert sind, um das sonst in dem scheibenförmigen Lichtverteilungskörper gefangene Licht in den Außenraum zu lenken. Um die Struktur auf der Oberfläche des Lichtverteilungskörpers völlig aufzulösen, kann man im Abstand von der Oberfläche diffus auf streuende transparente Scheiben anordnen, die das aus der Lichtleitscheibe auftretende Licht mischen und zwar um so wirkungsvoller, je weiter die diffus aufstreuende "Mischscheibe" von der die Struktur tragenden Oberfläche entfernt angeordnet ist.

Bei zu naher oder direkt auf der strukturierten Oberfläche angeordneten "Mischscheiben" besteht die Gefahr, daß sich die Struktur abzeichnet.

Der Lichtverteilungskörper muß eine ausreichende, manchmal beträchtliche Dicke besitzen, um einen möglichst großen Lampenlichtstrom umfassen zu können.

Dies kann wegen des hohen Gewichtes und der schlechten Hantierbarkeit bei der Bearbeitung zu hohen Kosten führen.

Vorteilhaft bei diesen herkömmlichen Lichtleitscheiben ist die Möglichkeit, das Licht gleichmäßig zu verteilen, in dem eine entsprechend darauf abgestimmte Struktur aufgebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Lichtleitscheibe zu entwickeln, die das abstrahlende Licht gleichmäßig verteilen kann, deren Scheibendicke stark vermindert werden kann und deren den Lichtaustritt verursachende Struktur sich möglichst wenig auf der "Mischscheibe" abzeichnet.

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe werden folgende Maßnahmen ergriffen:

• - Die bisher einteiligen Lichtleitscheiben werden in zwei Scheiben halber Dicke unterteilt, die parallel oder im Winkel zueinander angeordnet werden. Die Scheiben können einander berühren oder im Abstand zueinander angeordnet sein.
• - Die Scheiben werden in dem Bereich, in dem sie flächig Licht abstrahlen sollen, auf den einander zugewandten Seiten strukturiert, teil-transparent beschichtet oder mit einer entsprechenden Rasterung versehen, wobei die Stärke der entsprechenden Maßnahme auf die gewünschte Gleichmäßigkeit bzw. Lichtverteilung der abstrahlenden Fläche ausgerichtet ist.
• - Für geringere Ansprüche an die Gleichmäßigkeit sowie stark verminderte Helligkeit kann auf eine der beiden Scheiben verzichtet werden, jedoch ist auch die Balance zwischen beiden abstrahlenden Seiten dann schwierig einzustellen.
• - Falls die Struktur so grob ist, daß sie mit dem Auge erkannt wird, ist es vorteilhaft, auf die oben beschriebene, an sich bekannte Weise vor beiden Seiten des Lichtverteilungskörpers "Mischscheiben" anzubringen, die das von der Lichtverteilungsscheibe empfangene Licht diffus aufstreuen und sehr gleichmäßig an den Außenraum weitergeben. Diese Scheiben können optisch getrennt direkt auf der Oberfläche des Lichtverteilungskörpers angebracht werden, da die strukturierte Oberfläche um die Dicke der Einzelscheiben von der "Mischscheibe" entfernt ist und die Struktur besser als bei den früheren Ausführungen aufgelöst werden kann. Es ist aber auch möglich, die "Mischscheiben" im Abstand von der Oberfläche des Lichtverteilungskörpers anzuordnen.
• - Falls nur einseitige Lichtabstrahlung gewünscht wird, kann die zweite Scheibe ersetzt werden durch einen Spiegel oder bei etwas geringeren Anforderungen an die Gleichmäßigkeit eine diffus strahlende Reflektorschicht mit hohem Reflexionsvermögen, die optisch getrennt von der Oberfläche des Lichtverteilungskörpers angebracht ist.
• - Es ist vorteilhaft, auf an sich bekannte Weise die der Lichtquelle gegenüberliegende Kante des Lichtverteilungskörpers zu verspiegeln.
• - Auf bekannte Weise kann aus dem Lampenlicht, das nicht zur Einspeisung in die Lichtleitplatte benötigt wird, die Beleuchtung des Weges oder der Umgebung der Leuchte abgeleitet werden.

Die Erfindung wird an den folgenden Beispielen erläutert:

Bild 1 zeigt eine zweiseitig abstrahlende Leuchte mit dem erfindungsgemäßen zweischeibigen Lichtverteilungskörper und "Mischscheiben" zur Aufnahme der Piktogramme.

Bild 2 zeigt eine entsprechende Leuchte mit nur einseitiger Lichtabstrahlung.

Bild 3 zeigt den Lichtverteilungskörper für verringerte Ansprüche an Helligkeit und Gleichmäßigkeit mit einteiligem Lichtverteilungskörper.

Bild 4 zeigt eine zweiseitig abstrahlende Leuchte, bei der nur eine Teilfläche abstrahlt und bei der die "Mischscheibe" nicht vorhanden ist.

Bild 5 zeigt eine Bild 4 entsprechende einseitig abstrahlende Leuchte, bei der die zweite Scheibe des Lichtverteilungskörpers ersetzt ist durch eine reflektierende Scheibe.

Bild 6, 7 und 8 zeigen Ausführungen mit drei und mehr Scheiben.

In Bild 1 ist der zweiteilige Lichtverteilungskörper (3)/(4) aus klar transparenten Material abgebildet. Er besitzt eine glatte oder nur leicht wellige nach außen gerichtete Oberfläche. Das von der Lampe (1) stammende Licht wird vorteilhaft durch einen Reflektor (2) gebündelt und dringt über die Lichteintrittskanten (14)/(15) in den Lichtverteilungskörper ein.

Die Lampe (1) kann röhrenförmig sein oder punktförmig. Es können auch mehrere Lampen in Kombination vorgesehen sein.

Auch an den übrigen Kanten des Lichtverteilungskörpers könnten Lampen angeordnet sein.

Im gewählten Beispiel ist jedoch die der Lichteintrittskante gegenüberliegende Kante (12)/(13) verspiegelt, um möglichst viel Licht nutzen zu können.

Ohne Verspiegelung könnte an dieser Stelle Licht austreten und zu einer Beleuchtung der Umgebung z. B. für Zwecke der Wegebeleuchtung in der Notbeleuchtung genutzt werden. Der Reflektor (2) könnte auch so ausgebildet sein, daß nicht alles Licht in den Lichtverteilungskörper gerichtet wird, sondern ein Teil zur Beleuchtung der Umgebung speziell zur Wegebeleuchtung genutzt wird.

Das Lampenlicht wird nun durch den Effekt der Totalreflexion in beiden Teilen des Lichtleitkörpers gefangen und durch Strukturierung oder Beschichtung mit teilweise transparenten diffusen Medien auf den Grenzflächen (5)/(6) aus den Lichtleitscheibenteilen ausgelenkt.

Dadurch treten an den Grenzflächen (5)/(6) folgende Effekte auf: Einerseits reflektieren sie das in den Lichtverteilungskörper geleitete Licht direkt in den Außenraum der Leuchte, andererseits bewirken sie einen Lichtdurchtritt von der einen Scheibenhälfte auf die andere Scheibenhälfte, wo das Licht zum Teil die Scheibe ebenfalls verläßt, zum anderen Teil wiederum durch Totalreflexion weitergeleitet werden. Dies bewirkt eine Mischung des Lichtes, wodurch eine große Gleichmäßigkeit der Lichtabstrahlung erzielt werden kann.

Weiterhin kann die Gleichmäßigkeit unterstützt werden durch unterschiedlich starke Strukturierung oder Beschichtung je nachdem in welcher Entfernung von der Lichteintrittskante die entsprechende Teilfläche, die abstrahlen soll, liegt. Weiterhin kann die Abstrahlcharakteristik beeinflußt werden durch den Abstand zwischen den beiden Scheiben und auch durch eine Schrägstellung der Scheiben gegeneinander.

Die Mischung zwischen den Scheiben ist bei einer prismatischen Aufrauhung der Grenzflächen (5)/(6) besonders günstig, weil dann das von der benachbarten Scheibe übergeleitete Licht zu einem größeren Teil unter einem solchen Winkel in die jeweils andere Scheibe eintritt, daß Totalreflexion und damit eine weitere Ausnutzung des Lichtleiteffektes auftritt.

Um die für einen nahen Beobachter evtl. noch erkennbare Struktur der Grenzflächen (5)/(6) aufzulösen, ist es möglich, auf an sich bekannte Weise optisch getrennt, vorzugsweise direkt auf dem Lichtverteilungskörpern, aber auch im Abstand transparente diffus aufsteuernde Scheiben oder Folien (8)/(9) anzuordnen, die das vom Lichtverteilungskörper empfangene Licht gleichmäßig an die Umgebung abstrahlen. Weil die strukturierten Flächen um die halbe Lichtverteilungsscheibendicke von diesen Scheiben entfernt ist, können diese direkt auf der Oberfläche des Lichtverteilungskörpers angeordnet werden und müssen nur in Ausnahmefällen im Abstand angeordnet werden. Durch die teilweise Reflexion der Lichtmischscheiben tritt weiterhin noch ein Effekt der Vergleichmäßigung auf, weil sich die Scheiben gegenseitig beleuchten nach Durchstrahlung des Lichtverteilungskörpers.

In Bild 2 wird eine Symmetriehälfte der Leuchte nach Bild 1 durch einen Spiegel (7) ersetzt. Dadurch wird die Leuchte einseitig abstrahlend.

Der Spiegel (7) kann vorzugsweise gerichtet reflektierend sein und wird in optischer Trennung in einem Abstand der der Trennung D zwischen den Scheiben nach Bild 1 entspricht angebracht. Es ist auch möglich, den Spiegel (7) aus diffus reflektierendem Material zu gestalten. In diesem Fall ist eine Veränderung der Gleichmäßigkeit zu erwarten.

Der erwähnte Spiegel kann auch optisch direkt auf der Grenzfläche (5) angebracht werden. In diesem Fall muß jedoch die prismatische Struktur entsprechend gestaltet sein.

In Bild 3 wird eine abgemagerte Version gezeigt: Für verminderte Ansprüche kann der Spiegel (7) entfallen, dann entsteht wiederum eine zweiseitig abstrahlende Leuchte, bei der jedoch eine Symmetrie zwischen den beiden abstrahlenden Seiten schwer zu erreichen ist. Ferner ist auch die Gleichmäßigkeit sowie die Helligkeit geringer.

Auch hier können wieder Lichtmischscheiben (8)/(9) angeordnet werden, wobei im Falle einseitiger Abstrahlung nach Bild 2 die Scheibe (9) entfällt und ersetzt wird durch den Reflektor (7). Die Leuchte nach Bild 1 kann ebenfalls einseitig abstrahlend gestaltet werden, in dem eine der beiden Lichtmischscheiben (8) oder (9) lichtundurchlässig, d. h. ausschließlich reflektierend gestaltet wird.

In Bild 4 und Bild 5 wird gezeigt, daß in einigen Fällen die Lichtmischscheiben (8)/(9) entfallen können.

In den gewählten Beispielen wird ebenfalls gezeigt, daß die lichtabstrahlende Fläche nicht die gesamte Oberfläche des Lichtleitkörpers einnehmen muß. Sowohl die lichtabstrahlenden Flächen als auch die Lichtmischscheiben können dann verkleinert sein. Dies gilt auch für alle übrigen Ausführungen. Auch können alle Flächen farbig gestaltet sein oder durch lichtschluckende Teile unterbrochen sein. In Sonderfällen können die lichtabstrahlenden Flächen sowohl des Lichtverteilungskörpers als auch der Lichtmischscheibe die Form eines Hinweiselementes annehmen.

In letzterem Falle können die Hinweisträger (10)/(11) entfallen.

Für alle Beispiele gilt, daß die Grenzflächen (5)/(6), die in einem Abstand D oder schräg zueinander angeordnet sind, ersetzt werden können durch ein optisch dicht aufgebrachtes, im Volumen streuendes, teilweise reflektierendes, teilweise durchlässiges Material, dessen Streueffekt entsprechend den Anforderungen an die Gleichmäßigkeit ortsabhängig gestaltet sein kann.

In allen Beispielen wurde der Lichtverteilungskörper als Rechteck dargestellt. Erfindungsgemäß sind aber beliebige andere Geometrien ebenfalls möglich, z. B. Quadrate, Dreiecke, Kreise, Ovale usw.

Ebenfalls ist es im Sinne der Erfindung, den Lichtverteilungskörper aus mehr als zwei Schichten herzustellen. Die aufstreuenden Flächen sind dann sinngemäß aufzuteilen, z. b. dreiteilig gemäß Bild 6 oder vierteilig gemäß Bild 7 oder Bild 8. Die die Totalreflexion unterbrechenden Flächen sind als Teile (16)/(17) und (18) dargestellt.

Claims (14)

1. Zweiseitig oder einseitig abstrahlende Leuchte als Träger von Hinweiselementen mit einem scheibenförmigen Lichtverteilungskörper, in den über mindestens eine Lichteintrittskante das Licht mindestens einer Lampe eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtverteilungskörper mindestens zweiteilig geschichtet ist, wobei die Schichten aus jeweils klar-transparentem Material bestehen, die auf den innen liegenden Flächen jeweils auf mindestens einer Seite mindestens einen Teil der jeweiligen Seite großflächig überdeckende, die Totalreflexion mindestens teilweise unterbrechende Struktur oder teildurchlässige Beschichtung aufweist, wobei eine Hälfte der geschichteten Teilkörper zum Zwecke einseitiger Lichtabstrahlung durch einen vorzugsweise gerichtet reflektierenden Spiegel ersetzt sein kann.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtverteilungskörper aus zwei Schichten aus klar- transparentem Material besteht, deren einander zugewandten Seiten mit einer die Totalreflexion mindestens teilweise unterbrechenden Struktur oder teildurchlässiger Beschichtung versehen ist, die zumindest einen großflächigen Anteil des Lichtleitkörpers überdecken.

3. Leuchte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Lichtverteilungskörpers optisch getrennt parallel oder im Winkel zueinander angeordnet sind.

4. Leuchte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Lichtverteilungskörpers optisch dicht miteinander durch ein diffus auf streuendes bzw. im Volumen streuendes Material, das teilweise reflektiert, teilweise lichtdurchlässig ist, miteinander verbunden sind.

5. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Totalreflexion zumindest teilweise unterbrechende Struktur-Beschichtung oder Zwischenschicht unterschiedlich stark ausgeführt ist zur Erzielung einer beliebig geforderten Leuchtdichteverteilung auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtverteilungskörpers.

6. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Totalreflexion zumindest teilweise unterbrechende Struktur-Beschichtung oder Zwischenschicht unterschiedlich stark zur Erzielung einer optimalen Gleichmäßigkeit gestaltet ist.

7. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Totalreflexion zumindest teilweise unterbrechende Struktur der Beschichtung rasterförmig aufgebracht ist.

8. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Totalreflexion zumindest teilweise unterbrechende Struktur der Beschichtung rasterförmig verspiegelt wird, um an den entsprechenden Stellen einen Lichtdurchtritt zu verhindern und somit die Leuchtdichteverteilung auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtverteilungskörpers zu beeinflussen.

9. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand vor der lichtabstrahlenden Fläche des Lichtverteilungskörpers diffus auf streuende Lichtmischscheiben oder Folien angeordnet sind, als Träger von Hinweiselementen, die daß von der Lichtverteilungsscheibe abgestrahlte Licht teilweise transmittieren und teilweise reflektieren.

10. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einseitiger Abstrahlung eine der beiden Lichtmischscheiben durch eine ausschließlich reflektierende Scheibe ersetzt wird.

11. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einseitiger Abstrahlung die eine Hälfte der Lichtleitscheibe entfällt und durch eine ausschließlich reflektierende im optischen Abstand angeordnete Scheibe oder Folie ersetzt wird, die vorzugsweise ausschließlich gerichtet reflektierend gestaltet ist.

12. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der lichtabstrahlende Fläche die Gestalt eines Hinweiselementes besitzt.

13. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabstrahlende Fläche des Lichtleitkörpers nur einen Teil der Gesamtfläche des Lichtverteilungskörpers einnimmt.

14. Leuchte nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmischscheiben die Gestalt von Hinweiselementen annehmen.