EP1398562A1 - Leuchte zur Erzielung eines scharfkantig ausgebildeten Lichtkegels - Google Patents

Leuchte zur Erzielung eines scharfkantig ausgebildeten Lichtkegels Download PDF

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EP1398562A1
EP1398562A1 EP03020319A EP03020319A EP1398562A1 EP 1398562 A1 EP1398562 A1 EP 1398562A1 EP 03020319 A EP03020319 A EP 03020319A EP 03020319 A EP03020319 A EP 03020319A EP 1398562 A1 EP1398562 A1 EP 1398562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens plate
luminaire according
micro
light
lenses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03020319A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leonhard Klose
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erco GmbH
Original Assignee
Erco Leuchten GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erco Leuchten GmbH filed Critical Erco Leuchten GmbH
Publication of EP1398562A1 publication Critical patent/EP1398562A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/02—Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light

Definitions

  • the invention relates to a luminaire according to the preamble of the claim 1.
  • Such lights are known in a variety of variants. It deals This is about building lights, preferably a bottom surface of the Illuminate building and therefore primarily on a building ceiling are arranged. Of course, but also comes an arrangement into consideration on a building wall. If necessary, also outer surfaces of the building.
  • a End element such as a darklight reflector used.
  • a Darklight reflector offers the one hand, the possibility of a relatively sharp-edged light cone to achieve, so that a dimmed area from a non-dimmed area is disconnected. This leads to a particularly good illumination of the floor surface, So to an illumination with a high efficiency or with low Loss of light output. Also is for a particularly high dimming such that a viewer who is in the dimming range, the Lamp practically does not perceive and the light exit surface this Viewer appears as a homogeneous, dark surface.
  • Such a darklight reflector also offers the Possibility that a user located inside the light cone the bulb can not detect.
  • the well-known, as darklight reflectors However, trained completion elements basically require one certain installation height.
  • the known darklight reflectors include, for example a grid-like strut structure, with the struts together are connected and also have curved surfaces for light conduction.
  • the properties of lights described above are, for example desired to be adjacent to each other in a room of a building Creating lighting situations without these mutually strong influence.
  • Luminaire program of the applicant, issue 2000/2001, page 340, is a luminaire terminating element called a prismatic lens for a lamp.
  • This lens plate has prismatic Elements similar to the previously described DE-OS 1 497 293, wherein the prism tips are slightly rounded. The use of this lens plate creates brilliance effects that lead to a decorative lighting effect. If a viewer is in a dimmed area, he recognizes sparkling through a plurality of points of light in this termination element.
  • the Object of the invention is a luminaire according to the preamble of Claim 1 further develop such that the light on the one hand in the dimmed area user with one for this essentially homogeneous, dark appearing light exit surface counteracts and on the other hand, a structural resolution of the light source for a light beam the viewer located largely prevented.
  • the invention solves this problem with the features of claim 1, essentially with those of the characterizing part, and is accordingly characterized characterized in that to achieve a sharp-edged, in particular substantially homogeneous light cone in the region of the light exit opening a lens plate arranged with a plurality of micro-lenses is.
  • micro-lenses In this case, such light-conducting elements are referred to, the manner of a Collective lens act. Likewise, however, can also be used as diverging lenses acting light-conducting elements as microlenses in the sense of the present Patent application be designated.
  • each considered prismatic element does not homogeneously illuminate a circular area, but rather created a circular ring
  • the micro-lenses the luminaire according to the invention for a homogeneous, for example circular, Illumination of the surface to be illuminated to form a sharp-edged, substantially homogeneous cone of light.
  • the arrangement of a variety of micro-lenses achieved that the bulbs, so the light source or the light sources, for a viewer are no longer immediately visible and no longer resolved can be. This improves the overall aesthetic impression of Lamp.
  • a cone of light within the meaning of the invention is not necessarily understood a cone, in the case of, for example, a substantially punctiform light source by passing the light through a substantially circular Light exit opening is created.
  • the term light beam is intended according to the invention however, any geometric shape of the floor surface to be illuminated and equally comprise any shape of the light exit opening. So can For example, the light exit opening as elongated, substantially be formed rectangular light exit opening of a field lamp.
  • the term light beam in the context of the invention clarifies that it There is a dimmed and a lit area, both from each other are sharply limited.
  • the invention finds use in lights that a produce almost completely homogeneous light cone.
  • the invention includes however, even those lights in which the light cone is not continuous is homogeneous, but for example, has an asymmetric light distribution.
  • the lamp according to the invention also allows a special flat design.
  • electronic Ballasts in axially elongated trained lights not in the axial direction to arrange behind the bulb, but essentially within the axial length of the bulb above the bulb, so that the light source between the electronic ballast and the Lens plate is and despite this arrangement, a flat design of Luminaire is possible.
  • each micro-lens has a curved. Interface with constant radius.
  • a lens in principle is an infinite multitude of juxtaposed prisms the light cone much more homogeneous than a prism plate.
  • the arrangement of the plurality of micro-lenses each other directly adjacent is particularly advantageous. This will ensure that the Luminous efficacy is maximum and a darklight effect can be optimally achieved can.
  • the micro-lenses due to a structuring of at least one surface of the lens plate educated. This allows a particularly simple production of the lens plate with the micro lenses.
  • the lens plate on the side facing away from the bulb and / or on the Bulb-facing side to form the spherical micro-lenses, outward bulges.
  • the arrangement of vaults is one particularly simple measure for the formation of converging lenses.
  • a Condenser lens is already achieved by the fact that the lens plate buckles on at least one of their two sides, so either on the to Bulbs turned or on the side facing away from the bulb Page. However, it may also be provided on both sides of the lens plate To provide bulges.
  • the lens plate on the side facing the bulb to form the Micro-lenses have spherical recesses.
  • the centers of the bulges and / or the centers of the recesses a distance of less than 5 mm. This allows for a special homogeneous formation of the light cone.
  • the centers of the bulges and / or the centers of the recesses a distance of less than 3 mm from each other. This will be the Homogeneity of the light cone further improved.
  • the centers of the bulges and / or the centers of the recesses a distance of less than 2 mm from each other. This will be the Homogeneity of the light cone further improved.
  • the vaults and / or the centers of the recesses have the vaults and / or the centers of the recesses a distance of more than 1 mm from each other.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an inventive Lamp 10, which are installed for example in a ceiling wall 11 can.
  • the luminaire 10 comprises a merely indicated luminaire housing 12, which surrounds an interior 13. In the embodiment is about
  • a reflector element 14 indicated, which optionally Also part of the housing 12 may be.
  • a compact Fluorescent lamp formed light source 15 arranged below is referred to as lighting. It is a particular spatially extended light source, for example a rod-shaped or a annular light source. Of course, depending on the type of light 10 also a plurality of lighting means 15 in one or more interior spaces 13 of the lamp 10 may be arranged.
  • the lamp 10 has a light exit opening 16, through which the light generated by the lamp 15 to form a light cone 17 exit.
  • the light exit opening 16 is in the inventive Luminaire according to FIG. 1 of a lens plate 18 substantially completely locked.
  • the light cone 17 is relatively sharp-edged, so that between a dimmed area 19 and a lighted area 20 a relatively clear transition is recognizable.
  • the light cone 17 illuminates a section 21 of a bottom surface 22. It may, depending on the shape of the light exit opening 16 for example, around a circular section 21 or to a rectangular or polygonal trained section 21, the Of course, can also have curved edge lines.
  • a first viewer 23 is disposed within the light cone 17 and is thus located in the non-dimmed area 20.
  • a second viewer 24 is arranged in the dimmed area 19, that is outside of the light cone 17.
  • the second viewer 24 enters the lens plate 18, and thus the entire light 10, as substantially homogeneous, dark surface opposite.
  • the lens plate 18 is substantially free of bright, sparkling points of light and thus causes no dazzling for the dimmed in the Area 19 second viewer 24.
  • the area of the room in which the second viewer 24 is located can thus be replaced by another, not shown light or a corresponding plurality of lights be illuminated, so that a lighting situation for example a second user 24 workstation can be reached by the user Lamp 10 is almost not affected.
  • the first observer 23 may in the direction behind the lens plate 18 arranged illuminant 15 in their structure, that is, in their geometric form, virtually no longer dissolve. Also in this case, the lens plate 18 appears as a largely homogeneous, now bright light radiating element.
  • the lamp according to the invention can thus be used in many ways, and certain sections 21 of floor surfaces 22 or other building surfaces brighten with maximum light output, without for one or more in the dimmed area 19 observers in any way disturbing to act.
  • dimming ⁇ is arbitrary. He will on the one hand by the shape of the reflector element 14 of the lamp 10 and on the other hand achieved by the special arrangement of the micro-lenses, on which will be discussed in detail later. However, the dimming angle ⁇ should illustrate that between a dimmed area 19 and an illuminated, so not dimmed area 20 clearly different.
  • the dimming angle ⁇ is for example 20 °, but if necessary also 30 ° or 40 °.
  • the lens plate 18 will now be explained in detail with reference to FIGS. 2 to 5:
  • FIG. 2 shows approximately in accordance with a bottom view according to arrow II in FIG. 1 the bottom of the lamp 10, of which practically only the lens plate 18th is recognizable.
  • the light exit opening 16 surrounding edge portion 25 of the housing 12 of the lamp 10 in Fig. 2 omitted.
  • the lens plate 18 is with its outer contour K to the not shown Adjusted inner contour of the light exit opening 16 and closes these thus substantially complete.
  • Fig. 2 shows a bottom view of the lens plate 18 schematically, already it can be seen that this has a honeycomb structure. This is however merely by way of example and will be described below with reference to FIG. 3 explained in detail:
  • a plurality of honeycombs 26 are arranged directly next to one another, so that they touch each adjacent.
  • the honeycomb 26a, 26b, 26c, 26d and 26e which form a linear series.
  • Each honeycomb 26, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e By itself, a single micro-lens 27 is formed. Every micro-lens 27 is thus arranged immediately adjacent to another micro-lens 27 and adjoins this.
  • microlenses 27 are, as is apparent from Fig. 4 by way of example, first by a corresponding structuring of the to be illuminated Bottom surface 21 facing side 28 of the lens plate 18 is reached.
  • the micro-lenses 27 have been achieved by spherical bulges 30.
  • the underside 28 according to FIG. 4 thus, when considering a cross section of the lens plate, it appears as linear Sequence of circular arc sections 31, each arc section 31 each to a vertex S of a corresponding curvature 30th is symmetrical.
  • the result in Fig. 4 schematically along the section line IV-IV in Fig. 3 illustrated cross-sectional view alike when viewing the lens plate 18 of FIG. 3 along the cutting line IV'-IV 'as well as along the section line IV "-IV".
  • Each curvature 30 may represent, for example, a hemisphere. It can at the curvature 30 but also a cut off ball cap act.
  • a ball cap one speaks of ball section
  • a ball cap is understood the geometric body that arises when you make a sphere divided by a cut along a cutting plane in two parts, wherein a ball cap is that severed part of the ball, the smaller or is equal to a hemisphere.
  • each arc section 31 with a curvature constant radius so that each curvature 30 a micro-lens 27 is formed.
  • FIG. 5 is also the Inside 29 of the lens plate 18 structured and has spherical, of the Illuminant 15 directed recesses 32.
  • each micro-lens 27 is a converging lens.
  • the recesses 32 in turn have the geometric shape of a Ball cap. Again, it is important that the circular arc sections 33 each follow a line of curvature of constant radius. Preferably, the Radius of the circular arc portions 33 of the recesses 32 greater than that Radius of the circular arc sections 31 of the bulges 30.
  • FIG. 4 it is clear that in each case two directly adjacent cambers 30 and, if present, two adjacent recesses 32 have a distance ⁇ S. It is measured In this case, for example, the distance between two respective vertices S of the Buckling 30. If recesses 32, as in the embodiment According to FIG. 5, are present within the meaning of the invention, respectively lowest point of the spherical recess 32 equally as a vertex designated.
  • the lens plate 18 is preferably made of plastic, for example made of PMMA (polymethyl methacrylate) or PC (polycarbonate). In particular is a clear or dull, translucent plastic beneficial to to influence the light output only slightly.
  • the lens plate 18 may be formed, for example, as an injection molded part, wherein the Tool mold for the plastic according to elaborated counter-curvatures and counter-recesses must have.
  • the surfaces 28 and 29 through Processing a substantially flat surface can be achieved for example, by special rolling or embossing process. Also one Abrasive machining comes with suitable tools for this purpose.
  • Fig. 2 honeycomb pattern is shown only by way of example. Of course, other patterns come into consideration.
  • FIG. 6 shows alternatively schematically in bottom view a third embodiment, in which the bulges 30 also directly to each other are arranged adjacent and touch each other in some areas 34 and in overlap other areas 34 '.
  • the radius of the circular arc sections 31 of the bulges 30 and the Radius of the circular arc sections 33 of the recesses 32 depends directly with the focal length of the trained as a converging lens micro-lens 27th together.
  • the radii of curvature are therefore in adaptation to the geometry the lamp selected.
  • the distance of the light source plays 15 to the lens plate 18 in the context of a special role.
  • the dimming angle ⁇ is determined by these variables.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Arrangements Of Lighting Devices For Vehicle Interiors, Mounting And Supporting Thereof, Circuits Therefore (AREA)

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist eine Leuchte (10), mit einem Leuchtengehäuse (12), welches einen Innenraum (13) umgibt, in dem wenigstens ein Leuchtmittel (15), z.B. eine Leuchtstofflampe, angeordnet ist, und mit wenigstens einer Lichtaustrittsöffnung (16), durch die hindurch Licht auf eine zu beleuchtende Fläche (21), insbesondere auf eine Bodenfläche (12) eines Gebäudes, geworfen wird. Die Besonderheit besteht darin, dass zur Erzielung eines scharfkantig ausgebildeten, insbesondere im wesentlichen homogenen Lichtkegels (17) im Bereich der Lichtaustrittsöffnung (16) eine Linsenplatte (18) mit einer Vielzahl von Mikro-Linsen (27) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Leuchten sind in einer Vielzahl von Varianten bekannt. Es handelt sich hierbei um Gebäudeleuchten, die vorzugsweise eine Bodenfläche des Gebäudes ausleuchten sollen und deswegen vornehmlich an einer Gebäudedecke angeordnet sind. Selbstverständlich kommt jedoch auch eine Anordnung an einer Gebäudewand in Betracht. Bei Bedarf können auch Außenflächen des Gebäudes beleuchtet werden.
In die Lichtaustrittsöffnung wird üblicherweise, um dem Benutzer einen Blick auf das Leuchtmittel, also auf die Lichtquelle, zu verwehren, ein Abschlusselement, beispielsweise ein Darklight-Reflektor, eingesetzt. Ein derartiger Darklight-Reflektor bietet dabei einerseits die Möglichkeit, einen verhältnismäßig scharfkantig ausgebildeten Lichtkegel zu erzielen, so dass ein abgeblendeter Bereich von einem nicht abgeblendeten Bereich deutlich getrennt ist. Dies führt zu einer besonders guten Ausleuchtung der Bodenfläche, also zu einer Ausleuchtung mit einer hohen Effizienz bzw. mit geringen Verlusten der Lichtausbeute. Auch ist für eine besonders hohe Abblendung gesorgt, derart, dass ein Betrachter, der sich im Abblendbereich befindet, die Leuchte praktisch nicht wahrnimmt und die Lichtaustrittsfläche diesem Betrachter als homogene, dunkle Fläche erscheint.
Ein derartiger Darklight-Reflektor bietet jedoch andererseits auch die Möglichkeit, dass einem Benutzer, der sich innerhalb des Lichtkegels befindet, das Leuchtmittel nicht erkennen kann. Die bekannten, als Darklight-Reflektoren ausgebildeten Abschlusselemente bedingen jedoch grundsätzlich eine gewisse Einbauhöhe. Die bekannten Darklight-Reflektoren umfassen beispielsweise eine gitterartige Strebenstruktur, wobei die Streben miteinander verbunden sind und auch gekrümmte Flächen zur Lichtleitung aufweisen.
Darüber hinaus sind als Leuchten-Abschlusselemente in die Lichtaustrittsöffnung eingesetzte Streuscheiben bekannt, die beispielsweise als Diffusor wirken. Derartige Streuscheiben können jedoch die erwünschten Effekte, die sich mit den bekannten Darklight-Reflektoren erzielen lassen, nicht erzeugen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften von Leuchten sind beispielsweise gewünscht, um in einem Raum eines Gebäudes einander benachbarte Beleuchtungssituationen zu schaffen, ohne dass sich diese gegenseitig stark beeinflussen.
Aus der DE-OS 1 497 293 ist eine Lichtverteilungsplatte bekannt, die mit prismatischen Elementen ausgestattet ist. Hiermit wird bereits eine weitgehende Ausschaltung der direkten und der reflektierten Blendung der Lampen erreicht.
Aus dem Katalog "Leuchtenprogramm" der Anmelderin, Ausgabe 2000/2001, Seite 340, geht ein als prismatische Linse bezeichnetes Leuchtenabschlusselement für eine Leuchte hervor. Diese Linsenplatte weist prismatische Elemente ähnlich der zuvor beschriebenen DE-OS 1 497 293 auf, wobei die Prismenspitzen geringfügig abgerundet sind. Die Verwendung dieser Linsenplatte erzeugt Brillanzeffekte, die zu einer dekorativen Leuchtwirkung führen. Befindet sich ein Betrachter in einem abgeblendeten Bereich, erkennt er ein Funkeln durch eine Vielzahl von Lichtpunkten in diesem Abschlusselement.
Ausgehend von der Leuchte gemäß der DE-OS 1 497 293 besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Leuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass die Leuchte einerseits einem im abgeblendeten Bereich befindlichen Benutzer mit einer für diesen im wesentlichen homogen, dunkel erscheinenden Lichtaustrittsfläche entgegentritt und andererseits eine Strukturauflösung des Leuchtmittels für einen im Lichtkegel der Leuchte befindlichen Betrachter weitgehend verhindert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, im wesentlichen mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines scharfkantig ausgebildeten, insbesondere im wesentlichen homogenen Lichtkegels im Bereich der Lichtaustrittsöffnung eine Linsenplatte mit einer Vielzahl von Mikro-Linsen angeordnet ist.
Das Prinzip der Erfindung besteht somit im wesentlichen darin, an Stelle der im Stand der Technik bekannten prismatischen Elemente nunmehr eine Vielzahl von Mikro-Linsen an der Linsenplatte vorzusehen. Als Mikro-Linsen werden dabei solche lichtleitenden Elemente bezeichnet, die nach Art einer Sammellinse wirken. Gleichermaßen können jedoch auch als Zerstreuungslinsen wirkende lichtleitende Elemente als Mikrolinsen im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung bezeichnet werden.
Im Gegensatz zu der Anordnung vom prismatischen Elementen beim Stand der Technik, die nach Art eines Strahl-Teilers dafür sorgten, dass jedes prismatische Element für sich betrachtet nicht eine Kreisfläche homogen ausleuchtet, sondern vielmehr einen Kreisring erzeugte, sorgen die Mikro-Linsen der erfindungsgemäßen Leuchte für eine homogene, beispielsweise kreisförmige, Ausleuchtung der zu beleuchtenden Fläche unter Ausbildung eines scharfkantigen, im wesentlichen homogenen Lichtkegels.
Zugleich wird durch die Anordnung einer Vielzahl von Mikro-Linsen erreicht, dass die Leuchtmittel, also die Lichtquelle oder die Lichtquellen, für einen Betrachter nicht mehr unmittelbar sichtbar sind und nicht mehr aufgelöst werden können. Dies verbessert den ästhetischen Gesamteindruck der Leuchte.
Befindet sich ein Betrachter im abgeblendeten Bereich, so tritt ihm die Linsenplatte als im wesentlichen homogenes, dunkles Element entgegen, so dass ihm die Leuchte praktisch nicht mehr auffällt. Im Gegensatz zu der bekannten "prismatischen Linse" treten gerade keine funkelnden oder brillanten Lichtpunkte auf, die beim Stand der Technik auch zu einer Verringerung der Lichtausbeute führten.
Als Lichtkegel im Sinne der Erfindung wird nicht zwingend ein Kegel verstanden, der bei einer beispielsweise im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle durch Hindurchtreten des Lichtes durch eine im wesentlichen kreisförmige Lichtaustrittsöffnung entsteht. Der Begriff Lichtkegel soll erfindungsgemäß hingegen jegliche geometrische Form der auszuleuchtenden Bodenfläche und gleichermaßen jegliche Form der Lichtaustrittsöffnung umfassen. So kann beispielsweise die Lichtaustrittsöffnung auch als langgestreckte, im wesentlichen rechteckige Lichtaustrittsöffnung einer Langfeldleuchte ausgebildet sein. Der Begriff Lichtkegel im Sinne der Erfindung verdeutlicht jedoch, dass es einen abgeblendeten und einen ausgeleuchteten Bereich gibt, die beide voneinander scharf begrenzt sind.
Üblicherweise findet die Erfindung Verwendung bei Leuchten, die einen nahezu vollständig homogenen Lichtkegel erzeugen. Die Erfindung umfasst jedoch auch solche Leuchten, bei denen der Lichtkegel nicht durchgehend homogen ist, sondern beispielsweise eine asymmetrische Lichtverteilung aufweist.
Die erfindungsgemäße Leuchte ermöglicht darüber hinaus eine besonders flache Bauform. Z. B. besteht nunmehr die Möglichkeit, elektronische Vorschaltgeräte bei axial langgestreckt ausgebildeten Leuchten nicht in Axialrichtung hinter dem Leuchtmittel anzuordnen, sondern im wesentlichen innerhalb der axialen Länge des Leuchtmittels oberhalb des Leuchtmittels, so dass sich das Leuchtmittel zwischen dem elektronischen Vorschaltgerät und der Linsenplatte befindet und trotz dieser Anordnung eine flache Bauform der Leuchte möglich ist.
Im Gegensatz zu der Anordnung von prismatischen Elementen, die per definitionem ebene Außenflächen aufweisen, weist jede Mikro-Linse eine gekrümmte. Grenzfläche mit konstantem Radius auf. Da eine Linse im Prinzip aus einer unendlichen Vielzahl nebeneinandergeordneter Prismen besteht, ist der Lichtkegel sehr viel homogener als bei einer Prismenplatte.
Die Anordnung der Vielzahl von Mikro-Linsen einander unmittelbar benachbart ist besonders vorteilhaft. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Lichtausbeute maximal ist und ein Darklight-Effekt optimal erreicht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mikro-Linsen aufgrund einer Strukturierung wenigstens einer Oberfläche der Linsenplatte gebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Linsenplatte mit den Mikro-Linsen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Linsenplatte auf der dem Leuchtmittel abgewandten und/oder auf der dem Leuchtmittel zugewandten Seite zur Bildung der Mikro-Linsen sphärische, nach außen gerichtete Wölbungen auf. Die Anordnung von Wölbungen ist eine besonders einfache Maßnahme zur Ausbildung von Sammellinsen. Eine Sammellinse wird bereits dadurch erreicht, dass die Linsenplatte Wölbungen auf wenigstens einer ihrer beiden Seiten aufweist, also entweder auf der zum Leuchtmittel hingewandten oder auf der von dem Leuchtmittel abgewandten Seite. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, auf beiden Seiten der Linsenplatte Wölbungen vorzusehen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Linsenplatte auf der dem Leuchtmittel zugewandten Seite zur Bildung der Mikro-Linsen sphärische Ausnehmungen auf. Diese Ausbildungsform ermöglicht die Herstellung von konkav-konvex ausgebildeten Mikro-Linsen, die eine besonders homogene und scharfkantige Ausbildung des Lichtkegels ermöglichen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittelpunkte der Wölbungen und/oder die Mittelpunkte der Ausnehmungen einen Abstand von weniger als 5 mm auf. Dies ermöglicht eine besonders homogene Ausbildung des Lichtkegels.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittelpunkte der Wölbungen und/oder die Mittelpunkte der Ausnehmungen einen Abstand von weniger als 3 mm voneinander auf. Hierdurch wird die Homogenität des Lichtkegels weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittelpunkte der Wölbungen und/oder die Mittelpunkte der Ausnehmungen einen Abstand von weniger als 2 mm voneinander auf. Hierdurch wird die Homogenität des Lichtkegels weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Wölbungen und/oder die Mittelpunkte der Ausnehmungen einen Abstand von mehr als 1 mm voneinander auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nun folgenden Beschreibung von den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Darin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte mit einem ersten, innerhalb eines Lichtkegels der Leuchte, und einem zweiten, außerhalb der Leuchte, angedeuteten Betrachter,
Fig. 2
schematisch etwa gemäß Ansichtspfeil II in Fig. 1 in Unteransicht die Leuchte gemäß Fig. 1 mit einer erfindungsgemäßen Linsenplatte,
Fig. 3
schematisch einen Teilausschnitt der Linsenplatte etwa gemäß Ausschnittskreis III in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4
ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Linsenplatte in einer teilgeschnittenen Darstellung etwa gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Linsenplatte in einer vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 4, und
Fig. 6
ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Linsenplatte in einer Darstellung gemäß Fig. 3, ausschnittsweise und vergrößert, mit einer alternativen Anordnung von Mikro-Linsen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Leuchte 10, die beispielsweise in einer Deckenwand 11 eingebaut werden kann. Die Leuchte 10 umfasst ein lediglich angedeutetes Leuchtengehäuse 12, welches einen Innenraum 13 umgibt. In dem Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus ein Reflektorelement 14 angedeutet, welches gegebenenfalls auch Bestandteil des Gehäuses 12 sein kann.
In dem Innenraum 13 ist bei dem Ausführungsbeispiel eine als kompakte Leuchtstofflampe ausgebildete Lichtquelle 15 angeordnet, die im Folgenden als Leuchtmittel bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um ein insbesondere räumlich ausgedehntes Leuchtmittel, beispielsweise ein stabförmiges oder ein ringförmiges Leuchtmittel. Selbstverständlich können je nach Art der Leuchte 10 auch eine Mehrzahl von Leuchtmitteln 15 in einem oder mehreren Innenräumen 13 der Leuchte 10 angeordnet sein.
Die Leuchte 10 weist eine Lichtaustrittsöffnung 16 auf, durch die hindurch das von dem Leuchtmittel 15 erzeugte Licht unter Ausbildung eines Lichtkegels 17 austritt. Die Lichtaustrittsöffnung 16 wird bei der erfindungsgemäßen Leuchte gemäß Fig. 1 von einer Linsenplatte 18 im wesentlichen vollständig verschlossen.
Der Lichtkegel 17 ist relativ scharfkantig ausgebildet, so dass zwischen einem abgeblendeten Bereich 19 und einem beleuchteten Bereich 20 ein verhältnismäßig deutlicher Übergang erkennbar ist.
Der Lichtkegel 17 leuchtet einen Abschnitt 21 einer Bodenfläche 22 aus. Es kann sich dabei, in Abhängigkeit von der Form der Lichtaustrittsöffnung 16 beispielsweise um einen kreisförmig ausgebildeten Abschnitt 21 oder auch um einen rechteckig oder polygonal ausgebildeten Abschnitt 21 handeln, der selbstverständlich auch gekrümmte Randlinien aufweisen kann.
Ein erster Betrachter 23 ist innerhalb des Lichtkegels 17 angeordnet und befindet sich somit im nicht abgeblendeten Bereich 20. Ein zweiter Betrachter 24 ist im abgeblendeten Bereich 19, also außerhalb des Lichtkegels 17 angeordnet.
Dem zweiten Betrachter 24 tritt die Linsenplatte 18, und somit die gesamte Leuchte 10, als im wesentlichen homogene, dunkle Fläche entgegen. Die Linsenplatte 18 ist im wesentlichen frei von hellen, funkelnden Lichtpunkten und verursacht somit keinerlei Blendwerkung für den in dem abgeblendeten Bereich 19 befindlichen zweiten Betrachter 24. Der Bereich des Raumes, in dem sich der zweite Betrachter 24 befindet, kann somit von einer anderen, nicht dargestellten Leuchte oder einer entsprechenden Mehrzahl von Leuchten beleuchtet werden, so dass eine Beleuchtungssituation für beispielsweise einen Arbeitsplatz des zweiten Benutzers 24 erreicht werden kann, die von der Leuchte 10 nahezu nicht beeinflusst wird.
Dadurch, dass die Linsenplatte 18 dem zweiten Betrachter 24 als im wesentlichen dunkle Fläche entgegentritt, wird deutlich, dass die zur Ausleuchtung des Abschnittes 21 der Bodenfläche 22 zur Verfügung stehende Lichtmenge nahezu verlustfrei zur Erzielung des Lichtkegels 17 verwendet werden kann.
Ein im nicht abgeblendeten Bereich 20, also innerhalb des Lichtkegels 17 befindlicher erster Betrachter 23, kann bei Betrachtung der Linsenplatte 18 die in Blickrichtung hinter der Linsenplatte 18 angeordneten Leuchtmittel 15 in ihrer Struktur, also in ihrer geometrischen Form, praktisch nicht mehr auflösen. Auch in diesem Falle erscheint die Linsenplatte 18 als weitgehend homogenes, nunmehr helles Licht ausstrahlendes Element.
Die erfindungsgemäße Leuchte kann somit vielseitig eingesetzt werden, und bestimmte Abschnitte 21 von Bodenflächen 22 oder anderen Gebäudeflächen mit maximaler Lichtausbeute erhellen, ohne für einen oder mehrere im abgeblendeten Bereich 19 befindliche Betrachter in irgendeiner Weise störend zu wirken.
Der in Fig. 1 angedeutete Abblendwinkel α ist beliebig wählbar. Er wird einerseits durch die Form des Reflektorelementes 14 der Leuchte 10 sowie andererseits durch die besondere Anordnung der Mikro-Linsen erreicht, auf die später noch detailliert eingegangen wird. Der Abblendwinkel α soll jedoch verdeutlichen, dass man zwischen einem abgeblendeten Bereich 19 und einem beleuchteten, also nicht abgeblendeten Bereich 20 deutlich unterscheidet. Der Abblendwinkel α beträgt beispielsweise 20°, gegebenenfalls aber auch 30° oder 40°.
Die Linsenplatte 18 wird nun anhand der Fig. 2 bis 5 detailliert erläutert:
Fig. 2 zeigt etwa gemäß einer Unteransicht gemäß Ansichtspfeil II in Fig. 1 die Unterseite der Leuchte 10, von der praktisch nur die Linsenplatte 18 erkennbar ist. Der Übersichtlichkeit halber ist der die Lichtaustrittsöffnung 16 umgebende Randbereich 25 des Gehäuses 12 der Leuchte 10 in Fig. 2 weggelassen.
Die Linsenplatte 18 ist mit ihrer äußeren Kontur K an die nicht dargestellte Innenkontur der Lichtaustrittsöffnung 16 angepasst und verschließt diese somit im wesentlichen vollständig.
Fig. 2 zeigt in Unteransicht die Linsenplatte 18 schematisch, wobei bereits erkennbar ist, dass diese eine Wabenstruktur aufweist. Diese ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen und wird im folgenden anhand der Fig. 3 detailliert erläutert:
Eine Vielzahl von Waben 26 ist unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet, so dass sich diese jeweils angrenzend berühren. Entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3 befinden sich beispielsweise die Waben 26a, 26b, 26c, 26d und 26e, die eine lineare Reihe bilden. Jede Wabe 26, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e bildet für sich genommen eine einzelne Mikro-Linse 27 aus. Jede Mikro-Linse 27 ist somit unmittelbar benachbart einer weiteren Mikro-Linse 27 angeordnet und grenzt an diese an. Beim Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus jede Mikro-Linse 27, bis auf die randseitig angeordneten Mikro-Linsen, vollständig von weiteren Mikro-Linsen umgeben.
Die Mikrolinsen 27 werden, wie dies aus Fig. 4 beispielhaft hervorgeht, zunächst durch eine entsprechende Strukturierung der der auszuleuchtenden Bodenfläche 21 zugewandten Seite 28 der Linsenplatte 18 erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist lediglich die Außenseite 28 der Linsenplatte 18 strukturiert, und die Innenseite 29, also die dem Leuchtmittel 15 zugewandte Seite der Linsenplatte 18, im wesentlichen glatt ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wurden die Mikro-Linsen 27 durch sphärische Wölbungen 30 erreicht. Die Unterseite 28 gemäß Fig. 4 erscheint bei Betrachtung eines Querschnitts der Linsenplatte somit als lineare Aufeinanderfolge von Kreisbogenabschnitten 31, wobei jeder Kreisbogenabschnitt 31 jeweils zu einem Scheitelpunkt S einer entsprechenden Wölbung 30 symmetrisch ist. Mit anderen Worten ergibt sich die in Fig. 4 schematisch entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 dargestellte Querschnittansicht gleichermaßen bei Betrachtung der Linsenplatte 18 gemäß Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV'-IV' sowie auch der entlang der Schnittlinie IV"-IV".
Jede Wölbung 30 kann beispielsweise eine Halbkugel darstellen. Es kann sich bei der Wölbung 30 jedoch auch um eine abgeschnittene Kugelkappe handeln. Als Kugelkappe (man spricht auch von Kugelabschnitt) wird derjenige geometrische Körper verstanden, der entsteht, wenn man eine Kugel durch einen Schnitt entlang einer Schnittebene in zwei Teile zertrennt, wobei eine Kugelkappe derjenige abgetrennte Teil der Kugel ist, der kleiner oder gleich einer Halbkugel ist.
Entscheidend ist, dass jeder Kreisbogenabschnitt 31 eine Krümmung mit konstantem Radius aufweist, so dass durch jede Wölbung 30 eine Mikro-Linse 27 gebildet wird.
Wie sich ohne weiteres beim Betrachten der Fig. 4 ergibt, handelt es sich bei der Mikro-Linse 27 jeweils um eine Sammellinse.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist auch die Innenseite 29 der Linsenplatte 18 strukturiert und weist sphärische, von dem Leuchtmittel 15 weggerichtete Ausnehmungen 32 auf.
Jeweils eine Ausnehmung 32 und eine Wölbung 30 sind fluchtend zueinander angeordnet und bilden jeweils eine Mikro-Linse 27. Auch hier wird wiederum deutlich, dass jede Mikro-Linse 27 eine Sammellinse ist.
Die Ausnehmungen 32 haben wiederum die geometrische Form einer Kugelkappe. Auch hier ist wichtig, dass die Kreisbogenabschnitte 33 jeweils einer Krümmungslinie mit konstantem Radius folgen. Vorzugsweise ist der Radius der Kreisbogenabschnitte 33 der Ausnehmungen 32 größer als der Radius der Kreisbogenabschnitte 31 der Wölbungen 30.
Durch fluchtende Anordnung von Ausnehmungen 32 und Wölbungen 30 entstehen jeweils konvex-konkav ausgebildete Mikro-Linsen 27.
Bei Betrachtung der Fig. 4 und 5 wird deutlich, dass jeweils zwei unmittelbar einander benachbarte Wölbungen 30 bzw., falls vorhanden, zwei benachbarte Ausnehmungen 32, einen Abstand ΔS besitzen. Gemessen wird dabei beispielsweise der Abstand zwischen jeweils zwei Scheitelpunkten S der Wölbungen 30. Sofern Ausnehmungen 32, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5, vorhanden sind, wird im Sinne der Erfindung auch der jeweils tiefste Punkt der sphärischen Ausnehmung 32 gleichermaßen als Scheitelpunkt bezeichnet.
Die Linsenplatte 18 ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, beispielsweise aus PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat). Insbesondere ist ein klarer oder matter, transluzenter Kunststoff vorteilhaft, um die Lichtausbeute nur wenig zu beeinflussen.
Zur Erzeugung der strukturierten Oberflächen 28 und 29 kann die Linsenplatte 18 beispielsweise als Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei die Werkzeugform für den Kunststoff entsprechend ausgearbeitete Gegen-Wölbungen und Gegen-Ausnehmungen aufweisen muss.
Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Oberflächen 28 und 29 durch Bearbeitung einer im wesentlichen ebenen Oberfläche erreicht werden können, beispielsweise durch besondere Walz- oder Prägeverfahren. Auch eine abrasive Bearbeitung kommt mit geeigneten Werkzeugen hierfür in Frage.
Das sich in Fig. 2 ergebende Wabenmuster ist lediglich beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich kommen auch andere Muster in Betracht.
Fig. 6 zeigt alternativ schematisch in Unteransicht ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die Wölbungen 30 ebenfalls unmittelbar einander benachbart angeordnet sind und sich in einigen Bereichen 34 berühren und in anderen Bereichen 34'überlappen.
Aufgrund der etwas unterschiedlichen Anordnung der Wölbungen 30 und damit der Mikro-Linsen 27 auf der Linsenplatte 18 entstehen hier verhältnismäßig geringflächige Zwischenabschnitte 35, die an sich unerwünscht sind. Soweit diese Zwischenabschnitte 35, die nicht Bestandteil der Wölbungen 30 sind, jedoch in ihrer Gesamtfläche gegenüber der von Wölbungen 30 erfassten Fläche der Linsenplatte 18 deutlich in den Hintergrund treten, wird deren Vorhandensein hingenommen.
Der Radius der Kreisbogenabschnitte 31 der Wölbungen 30 sowie der Radius der Kreisbogenabschnitte 33 der Ausnehmungen 32 hängt unmittelbar mit der Brennweite der als Sammellinse ausgebildeten Mikro-Linse 27 zusammen. Die Krümmungsradien werden daher in Anpassung an die Geometrie der Leuchte gewählt. Insbesondere spielt der Abstand des Leuchtmittels 15 zu der Linsenplatte 18 in dem Zusammenhang eine besondere Rolle. Auch wird der Abblendwinkel α von diesen Größen bestimmt.

Claims (14)

  1. Leuchte (10), mit einem Leuchtengehäuse (12), welches einen Innenraum (13) umgibt, in dem wenigstens ein Leuchtmittel (15), z.B. eine Leuchtstofflampe, angeordnet ist, und mit wenigstens einer Lichtaustrittsöffnung (16), durch die hindurch Licht auf eine zu beleuchtende Fläche (21), insbesondere auf eine Bodenfläche (12) eines Gebäudes, geworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines scharfkantig ausgebildeten, insbesondere im wesentlichen homogenen Lichtkegels (17) im Bereich der Lichtaustrittsöffnung (16) eine Linsenplatte (18) mit einer Vielzahl von Mikro-Linsen (27) angeordnet ist.
  2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Linsen (27) einander unmittelbar benachbart sind.
  3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Linsen (27) auf Grund einer Strukturierung wenigstens einer Oberfläche (28, 29) der Linsenplatte gebildet sind.
  4. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte auf der dem Leuchtmittel abgewandten und/oder auf der dem Leuchtmittel zugewandten Seite (28, 29) zur Bildung der Mikro-Linsen (27) sphärische, nach Außen gerichtete Wölbungen (30) aufweist.
  5. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte (18) auf der dem Leuchtmittel zugewandten (29) Seite zur Bildung der Mikro-Linsen (27) sphärische Ausnehmungen (32) aufweist.
  6. Leuchte nach Anspruch 4 und/oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (S) der Wölbungen (30) und/oder die Mittelpunkte (S) der Ausnehmungen (32) einen Abstand (ΔS) von weniger als 5 mm voneinander haben.
  7. Leuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (S) der Wölbungen (30) und/oder die Mittelpunkte (S) der Ausnehmungen (32) einen Abstand (ΔS) von weniger als 3 mm voneinander haben.
  8. Leuchte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (S) der Wölbungen (30) und/oder die Mittelpunkte (S) der Ausnehmungen (32) einen Abstand (ΔS) von weniger als 2 mm voneinander haben.
  9. Leuchte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte (S) der Wölbungen (30) und/oder die Mittelpunkte (S) der Ausnehmungen (32) einen Abstand (ΔS) von mehr als 1 mm voneinander haben.
  10. Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte (18) Wölbungen (30) und Ausnehmungen (32) aufweist, die miteinander fluchten.
  11. Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte (18) aus Kunststoff, insbesondere aus PMMA, besteht.
  12. Leuchte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte (18) als Spritzgussteil ausgebildet ist.
  13. Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenplatte (18) einstückig ausgebildet ist.
  14. Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsöffnung (16) im wesentlichen vollständig von den Mikro-Linsen (27) verschlossen wird.
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