EP2430360A1 - Beleuchtungsvorrichtung für strassen - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für strassen

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Publication number
EP2430360A1
EP2430360A1 EP10730388A EP10730388A EP2430360A1 EP 2430360 A1 EP2430360 A1 EP 2430360A1 EP 10730388 A EP10730388 A EP 10730388A EP 10730388 A EP10730388 A EP 10730388A EP 2430360 A1 EP2430360 A1 EP 2430360A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
lens
longitudinal
lighting device
coupled
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Withdrawn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
EP10730388A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis MÖLLER
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.)
Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella KGaA Huek and Co
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 Hella KGaA Huek and Co filed Critical Hella KGaA Huek and Co
Publication of EP2430360A1 publication Critical patent/EP2430360A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • 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
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • 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
    • F21V5/08—Refractors for light sources producing an asymmetric light distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/10—Outdoor lighting
    • F21W2131/103—Outdoor lighting of streets or roads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for roads, paths and the like, comprising a light unit comprising a light emitting element and arranged in the main emission before the light emitting lens for generating a predetermined light distribution characteristic, wherein the lens on a light emitting element facing the Lichteinkoppelseite a Lichteinkoppel composition and on a side facing away from the light emitting element Lichtauskoppelseite has a light output surface at which the light is refracted.
  • a lighting device for vehicles which, in addition to a luminous element and a reflector, has a lens arranged in front of the luminous element in the light emission direction.
  • the lens is designed to be rotationally symmetrical with respect to the optical axis of the luminous element and has a total reflection surface on a side facing away from the luminous element, so that the light impinging on it is reflected transversely to the main emission direction toward an edge-side light outcoupling surface. There is thus a deflection in the lateral direction towards the reflector surfaces.
  • the lens thus essentially serves as a light deflection means in the direction of the lateral reflector surface and not exclusively for producing a predetermined light distribution.
  • a lighting device with a light unit for streets, paths and the like which has a luminous element and a lens arranged in front of the same in the main light emission direction for generating a predetermined light distribution.
  • the lens is dome-shaped and point-symmetrical with respect to points of an optical axis of the luminous element, with a plurality of segmented free-form surfaces being formed on a light outcoupling side of the lens facing away from the luminous element.
  • a light input surface arranged on a light input side facing the luminous element has a spherical shape. Depending on the curvature of the light output surface of the lens larger or smaller rectangular light distributions are generated.
  • the lighting units are only suitable to illuminate a portion of a street space to be illuminated. In order to illuminate the entire street space to be illuminated, it is necessary to combine lighting units with differently contoured or shaped lenses.
  • Object of the present invention is therefore to develop a lighting device such that in a simple way demand-oriented a predetermined light distribution for homogeneous illumination of a room is achieved.
  • the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that the light input surface and / or the light outcoupling surface of the lens is formed in a direction transverse to the optical axis of the light-emitting element such that the light intensity of the outcoupled light, starting from a center plane intersecting the optical axis increases with an increasing radiation angle to the optical axis at least partially corresponding to a tangent function.
  • the particular advantage of the invention is that a light bundle can be emitted by the lens tuned to the emission characteristic of the luminous element, in which the light intensity thereof increases with an increasing emission angle relative to the optical axis in accordance with a tangent function.
  • a homogeneous illumination of a preferably rectangular area, in particular street can advantageously take place.
  • a light incoupling surface and / or a light outcoupling surface of the lens is designed such that the tangential increase in light intensity increases in the longitudinal direction up to a first characteristic and in the transverse direction up to a second characteristic, wherein the first characteristic is larger as the second characteristic.
  • the first characteristic can be in an angle range between 55 ° and 75 °. In the case of an LED light element with Lambertian radiation characteristic, the characteristic angle is approximately 55 °.
  • the first identifier Angle and the second characteristic are respectively related to the optical axis radiation angle at which the light intensity in the longitudinal direction or in the transverse direction reaches its maximum.
  • the light intensity decreases again, wherein the fall of the maximum of the light intensity can then be preferably cosinusoidal.
  • a homogeneous rectangular illumination of a surface can take place, at the same time an undesired glare from remote persons can be prevented. It is assumed here that the optical axis of the lighting unit is oriented perpendicular to the road surface to be illuminated, so that remote road users who see the lighting device at a relatively shallow angle are not dazzled.
  • the lens is formed shell-shaped and has two opposite longitudinal side sections, which are interconnected via a central portion.
  • the longitudinal side sections each have edge-side side surfaces, on each of which a partial light bundle coupled in at a relatively large emission angle to the optical axis is totally reflected in the direction of the light outcoupling side.
  • These longitudinal side sections extend on both sides of the longitudinal center plane, so that a smaller radiation width in the transverse direction is achieved by the converging deflection of the partial light bundle through the longitudinal side section. It can thus be effected in a simple manner a rectangular illumination of the road.
  • the lens has longitudinal sections, which consist on the one hand of a rising side wing and on the other hand of a sloping side wing.
  • the rising side wing has a side surface on which a part of the coupled light beam is totally reflected so that the light beam is coupled in the direction of the optical axis or the longitudinal center plane while cutting the same.
  • the sloping side wing has only surfaces on which the coupled-in light beam is refracted in the direction of the longitudinal central axis without cutting the longitudinal central axis.
  • a light unit can thus be created, the same in the transverse direction - A -
  • the longitudinal side sections of the lens may be formed symmetrically or asymmetrically to the longitudinal central axis.
  • a rectangular area is advantageously illuminated, with the lighting unit being located substantially in a center / center of the road surface.
  • a rectangular area is illuminated, wherein the lighting unit is arranged at a distance from the center / center thereof.
  • side surfaces and a front surface of a first longitudinal side portion may be shaped such that the coupled-in light beam is coupled out at an acute deflection angle.
  • a homogenization of the luminous flux is effected, which favors the generation of a homogeneous light distribution.
  • the side face and a front face of a second longitudinal side section are shaped such that the light bundle coupled into the second longitudinal side section is coupled out under cutting of the optical axis at a relatively large deflection angle.
  • an asymmetrical light distribution can thus be generated so that the lighting unit can be arranged, for example, on the edge of a street to be illuminated. Furthermore, a linear illumination is favored thereby.
  • a front surface of the center section facing away from the luminous element is oval-shaped and a light coupling surface facing the luminous element is bell-shaped.
  • the oval outcoupling surface front surface of the center section
  • the maximum emission angle is determined by edge-side regions.
  • surface of the longitudinal section is determined.
  • the luminous element is designed as an LED luminous element, which has an opening angle of greater than 70 °. With a smaller opening angle of the luminous element, the total reflection surfaces of the side surface sections would not be effective.
  • 1 is a plan view of a lens of a lighting unit
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a lighting unit according to a first embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic vertical section through the lighting unit used as a street lamp according to the first embodiment for the symmetrical illumination of a road space
  • Fig. 6 is a schematic plan view of the street to be illuminated, wherein the Lighting unit is arranged according to the first embodiment in the center of the illumination surface,
  • FIG. 7 shows a cross section through a lighting unit according to a second embodiment
  • FIG. 9 shows a schematic vertical section through the lighting unit used as a street lamp according to the second embodiment for the asymmetrical illumination of a road space
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the street to be illuminated, wherein the lighting unit is arranged according to the second embodiment off-center of the illumination surface,
  • FIG. 11 is a perspective view of a lens according to another embodiment
  • FIG. 13 shows a light intensity distribution of the lighting unit according to FIG. 12 in the transverse direction of the same.
  • a lighting device for roads, paths and the like may, for example, a non-illustrated frame-shaped housing, which is connected via a foot to a mast. At least one light module is integrated in the housing, so that a street area or a street space can be illuminated when the lighting device is switched on.
  • the housing of the lighting The device is arranged at a predetermined distance from the road surface, wherein the at least one light module extends parallel to the road surface.
  • the lighting modules are rectilinear and / or elongated and extend in a common plane of extension.
  • the lighting modules can be arranged such that the lighting device is arranged in the shape of a frame or in a line or in a star or cross shape.
  • the lighting modules have a number of light units 1 arranged in rows, which are each arranged on a common carrier within a recess of the housing.
  • the carrier or the number of light units 1 of a light module (for example, eight light modules) are closed by a common transparent cover.
  • the lighting unit 1 essentially has a light-emitting element 2 designed as an LED chip and a lens 4 arranged in front of it in the main radiation direction 3.
  • the lens 4 is formed shell-shaped or in cross-section bat-wing-shaped and has on the one hand two with respect to a longitudinal center plane ML opposite longitudinal side sections 5 and on the other a longitudinal section 5 connecting the middle section 6.
  • the light unit 1 illustrated in FIGS. 1 to 6 has identically formed longitudinal side sections 5, so that the lens 4 is not only symmetrical with respect to the longitudinal center plane ML but also symmetrically with respect to a transverse center plane MQ.
  • the LED light-emitting element 2 is positioned on a light input side 7 of the lens 4, partially in a recess 8, at a distance from a bell-shaped light coupling surface 9 of the lens 4.
  • the bell-shaped light coupling surface 9 is preferably rotationally symmetrical with respect to an optical axis 10 of the luminous element 2 or the lens 4 is formed.
  • the light coupling surface 9 serving as coupling optics and the light output surface 12 of the lens 4 are thus shaped in the longitudinal direction L of the lens 4 in such a way that a light intensity distribution curve Ki (light distribution characteristic) is produced in which the light intensity is determined from an emission angle ⁇ whose value is the optical axis 10 is zero, increases in the longitudinal direction corresponding to a following tangent function.
  • Ki light distribution characteristic
  • FIG. 4 additionally shows a light intensity distribution J of the LED lighting element 2 designed as a Lambertian radiator.
  • the light beams 13 at the boundary surfaces of the lens 4 are each broken away from the optical axis 10 or transverse center plane MQ such that the maxima arise in the regions of the first characteristic angles ⁇ KL, - ⁇ KL ,
  • the decrease in the light intensity distribution above the magnitude characteristic ⁇ K L decreases cosinusoidally.
  • a length I of a road surface 14 to be illuminated is predetermined. Due to the geometry of the lens 4 in transverse direction Q is given a width b of the illuminated road surface 14, as shown in FIG.
  • the lighting unit 1 is located in a center or center Z of this rectangular illumination surface fourteenth
  • the longitudinal side sections 5 have an edge side surface 15 and a front surface 16 arranged on the light extraction side 11, so that a partial light bundle 17 coupled in at a relatively large angle to the optical axis 10 on the side surface 15 is totally reflected and emitted steeper at the front surface 16 as a corresponding in the longitudinal direction L coupled partial light beam 17 'of the lens 4.
  • the longitudinal side sections 5 thus have a relatively collecting function of coupled at a relatively large angle to the optical axis 10 light beams in Transverse direction Q in comparison to the coupled at a large angle to the optical axis 10 light beams 17 'in the longitudinal direction L.
  • the light intensity distribution according to the first exemplary embodiment is symmetrical with respect to the longitudinal center plane M L and the transverse center plane MQ.
  • the center section 6 of the lens 4 preferably has a scattering effect, wherein the scattering effect in the longitudinal direction L according to FIG. 2 is also extended to the lateral edge regions.
  • a lens 22 is provided which is asymmetrical in the transverse direction Q, see FIG. 7.
  • the lens 22 is substantially formed symmetrically to the transverse central axis MQ.
  • the lens 22 has a first longitudinal side section 5, which coincides with the longitudinal side section 5 of the lens 4, as well as an oppositely disposed second section 5.
  • th longitudinal side portion 23 which is formed in cross section bulge than the first longitudinal side portion 5.
  • the bulbous second longitudinal side portion 23 has an arcuate side surface 24, at which the partial light bundle 17 "coupled in at a relatively steep emission angle is totally reflected at a relatively large deflection angle and refracted at a front surface 26 of the second longitudinal side portion 23 while cutting the optical axis 10 or Longitudinal plane ML is emitted.
  • a light beam 18 emitted by the luminous element 2 transversely to the longitudinal center plane ML is deflected at a larger deflection angle ⁇ 1 than a corresponding light beam 19 which strikes the first longitudinal side section 5 and is deflected at an acute deflection angle ⁇ 1.
  • the road surface 14 can be illuminated rectangular, although the lighting unit 21 is not located in the center Z of the road surface 14, but laterally offset to this.
  • the asymmetric effect of the lighting unit 21 can be further increased, so that the lighting unit 21 can be positioned, for example, on an edge 27 of the road surface 14.
  • a lighting unit 31 is provided which - as the lighting unit 21 according to the second embodiment - in the transverse direction Q has asymmetrically formed longitudinal side portion 33, 34.
  • the first longitudinal side section 33 is shown as an ascending side tenulatel formed, which is arranged substantially on a first side of a longitudinal center plane M L of the lens 32.
  • a second longitudinal side portion 34 is formed as a sloping side wing disposed on an opposite side of the longitudinal center plane ML.
  • the rising side wing 33 and the sloping side wing 34 are connected to each other via a central portion 35 which extends substantially in a region close to the longitudinal center plane ML.
  • the rising side wing 33 has an outwardly curved Lichtein coupling surface 36 are refracted by the light emitted from the light emitting element 2 37 substantially in the direction of a steep side surface 38 at which they are so totally reflected that the light rays 37 on a front surface 39th of the rising side wing 33 are coupled out.
  • the front surface 39 extends arcuately from a front edge of the side surface 38; in particular, a front portion of the side surface 38 extends at a relatively steep angle, that is, the front portion of the side surface 38 extends below one relatively small acute angle to the longitudinal center plane ML, SO that a greater proportion of light than according to the second embodiment beyond the longitudinal center plane M L on the opposite with respect to the longitudinal center plane M L side is reflected or coupled via the front surface 39.
  • the sloping side wing 34 has on a light-emitting element 2 side facing an arcuate Lichtein coupling surface 40 and a front surface 41 and a counter to the main emission direction sloping side surface 42.
  • the side surface 42 By forming, in particular, the side surface 42, the light beams 43 coupled into the sloping side wings 34 are only broken, specifically in the direction of the longitudinal center axis ML of the lens 32.
  • the center section 35 has a light output surface, so that coupled-in light beams 44 are broken away on both sides of the longitudinal center plane ML.
  • a light intensity distribution K ' 2 is generated in the transverse direction Q, which has a greater asymmetry in comparison to the light intensity distribution K 2 of the second embodiment according to FIG.
  • LED chips having an opening angle of greater than 70 ° are used as light-emitting elements.
  • the contours of the lenses 4, 22 are formed such that the tangential increase of the light intensity distribution K 1 , K 2 is in a radiation angle range between 0 and 75 °.
  • the tangential rise region of the emission angles ⁇ lies in a range from 0 to 55 °.
  • the emission angles ⁇ may also extend only in regions according to the tangent function; In particular, in a region close to the optical axis 10, the course can run with a greater or lesser increase.
  • the lighting device can be used for street lighting but also in the interior, for example in kitchen or living room furniture.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen, Wege und dergleichen, mit einer Leuchteinheit enthaltend ein Leuchtelement und eine in Hauptabstrahlrichtung vor dem Leuchtelement angeordnete Linse zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilungscharakteristik, wobei die Linse auf einer dem Leuchtelement zugewandten Lichteinkoppelseite eine Lichteinkoppelfläche und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Lichtauskoppelseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, an denen das Licht gebrochen wird, wobei die Lichteinkoppelfläche und/oder die Lichtauskoppelfläche der Linse in einer quer zur optischen Achse des Leuchtelementes verlaufenden Richtung derart geformt ist, dass die Lichtstärke des ausgekoppelten Lichtes ausgehend von einer die optische Achse schneidenden Mittelebene mit einem steigenden Abstrahlwinkel zu der optischen Achse zumindest teilweise entsprechend einer Tangensfunktion ansteigt.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für Straßen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen, Wege und dergleichen, mit einer Leuchteinheit enthaltend ein Leuchtelement und eine in Hauptabstrahlrichtung vor dem Leuchtelement angeordnete Linse zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilungscharakteristik, wobei die Linse auf einer dem Leuchtelement zugewandten Lichteinkoppelseite eine Lichteinkoppelfläche und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Lichtauskoppelseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, an denen das Licht gebrochen wird.
Aus der DE 103 30 261 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die neben einem Leuchtelement und einem Reflektor ein in Lichtabstrahlrichtung vor dem Leuchtelement angeordnete Linse aufweist. Die Linse ist rotationssymmetrisch zur optischen Achse des Leuchtelementes ausgebildet und weist auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite eine Totalreflexionsfläche auf, so dass das an derselben auftreffende Licht quer zur Hauptabstrahlrichtung hin zu einer randseitigen Lichtauskoppelfläche reflektiert wird. Es findet somit eine Umlenkung in seitlicher Richtung hin zu den Reflektorflächen statt. Die Linse dient somit im Wesentlichen als Lichtumlenkungsmittel in Richtung seitlicher Reflektorfläche und nicht ausschließlich zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Aus der EP 1 916468 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchteinheit für Straßen, Wege und dergleichen bekannt, die ein Leuchtelement und eine in Haupt- lichtabstrahlrichtung vor derselben angeordnete Linse aufweist zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung. Die Linse ist kuppeiförmig und punktsymmetrisch zu Punkten einer optischen Achse des Leuchtelementes ausgebildet, wobei auf einer dem Leuchtelement abgewandten Lichtauskoppelseite der Linse mehrere segmentierte Freiformflächen ausgebildet sind. Eine auf einer dem Leuchtelement zugewandten Lichteinkoppelseite angeordnete Lichteinkoppelfläche ist kugelförmig ausgebildet. In Abhängigkeit von der Krümmung der Lichtauskoppelfläche der Linse können größere oder kleinere rechteckförmige Lichtverteilungen erzeugt werden. Allerdings sind die Leuchteinheiten nur dazu geeignet, einen Teilbereich eines zu beleuchtenden Straßenraums auszuleuchten. Um den vollständigen zu beleuchtenden Straßenraum auszuleuchten, ist es erforderlich, Leuchteinheiten mit unterschiedlich konturierten bzw. ausgeformten Linsen miteinander zu kombinieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise bedarfsorientiert eine vorgegebene Lichtverteilung zur homogenen Ausleuchtung eines Raumes erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche und/oder die Lichtauskoppelfläche der Linse in einer quer zur optischen Achse des Leuchtelementes verlaufenden Richtung derart geformt ist, dass die Lichtstärke des ausgekoppelten Lichtes ausgehend von einer die optische Achse schneidenden Mittelebene mit einem steigenden Abstrahlwinkel zu der optischen Achse zumindest teilweise entsprechend einer Tangensfunktion ansteigt.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die auf die Abstrahlcharakteristik des Leuchtelementes abgestimmte Linse ein Lichtbündel abstrahlbar ist, bei dem die Lichtstärke desselben mit einem steigenden Abstrahlwinkel bezogen zu der optischen Achse entsprechend einer Tangensfunktion ansteigt. Vorteilhaft kann somit eine homogene Ausleuchtung einer vorzugsweise rechteckförmigen Fläche, insbesondere Straße, erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Lichteinkoppelfläche und/oder eine Lichtauskoppelfläche der Linse derart ausgebildet, dass der tangens- funktionsförmige Anstieg der Lichtstärke in Längsrichtung bis zu einem ersten Kennwinkel und in Querrichtung bis zu einem zweiten Kennwinkel ansteigt, wobei der erste Kennwinkel größer ist als der zweite Kennwinkel. Der erste Kennwinkel kann in einem Winkelbereich zwischen 55° und 75° liegen. Bei einem LED-Leuchtelement mit Lambertscher Abstrahlcharakteristik liegt der Kennwinkel bei etwa 55°. Der erste Kenn- winkel und der zweite Kennwinkel sind jeweils auf die optische Achse bezogene Abstrahlwinkel, bei denen die Lichtstärke in Längsrichtung bzw. in Querrichtung ihr Maximum erreicht. Bei den Kennwinkel überschreitenden Abstrahlwinkeln sinkt die Lichtstärke wieder, wobei der Abfall von dem Maximum der Lichtstärke dann vorzugsweise kosinusförmig erfolgen kann. Vorteilhaft kann eine homogene rechteckförmige Ausleuchtung einer Fläche erfolgen, wobei gleichzeitig eine unerwünschte Blendung von entfernt angeordneten Personen verhindert werden kann. Es sei hierbei angenommen, dass die optische Achse der Leuchteinheit senkrecht zu der zu beleuchtenden Straßenfläche orientiert angeordnet ist, so dass entfernt angeordnete Verkehrsteilnehmer, die die Beleuchtungsvorrichtung unter einem relativ flachen Winkel sehen, nicht geblendet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Linse muschelförmig ausgebildet und weist zwei gegenüberliegende Längsseitenabschnitte auf, die über einen Mittenabschnitt miteinander verbunden sind. Die Längsseitenabschnitte weisen jeweils rand- seitige Seitenflächen auf, an denen jeweils ein unter einem relativ großen Abstrahlwinkel zur optischen Achse eingekoppeltes Teillichtbündel in Richtung der Lichtauskoppelseite totalreflektiert wird. Diese Längsseitenabschnitte erstrecken sich zu beiden Seiten der Längsmittelebene, so dass durch die konvergierende Umlenkung des Teillichtbündels durch den Längsseitenabschnitt eine geringere Abstrahlungsbreite in Querrichtung erzielt wird. Es kann somit auf einfache Weise eine rechteckförmige Ausleuchtung der Straße bewirkt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Linse Längsabschnitte auf, die zum einen aus einem ansteigenden Seitenflügel und zum anderen aus einem abfallenden Seitenflügel bestehen. Der ansteigende Seitenflügel weist eine Seitenfläche auf, an der ein Teil des eingekoppelten Lichtbündels so totalreflektiert wird, dass das Lichtbündel in Richtung der optischen Achse bzw. der Längsmittelebene unter Schneiden derselben ausgekoppelt wird. Der abfallende Seitenflügel weist lediglich Flächen auf, an denen das eingekoppelte Lichtbündel in Richtung der Längsmittelachse gebrochen wird, ohne die Längsmittelachse zu schneiden. Vorteilhaft kann hierdurch eine Leuchteinheit geschaffen werden, die in Querrichtung derselben - A -
eine relativ starke Asymmetrie aufweist und vorzugsweise eine erhöhte Reichweite ermöglicht. Da die Auskopplung des Lichtes in dem abfallenden Seitenflügel lediglich durch Brechung erfolgt, kann der Materialaufwand verringert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung können die Längsseitenabschnitte der Linse symmetrisch oder asymmetrisch zu der Längsmittelachse ausgebildet sein. Bei einer symmetrischen Anordnung der Längsseitenabschnitte wird vorteilhaft eine rechteck- förmige Fläche ausgeleuchtet, wobei sich die Leuchteinheit im Wesentlichen in einem Zentrum/Mittelpunkt der Straßenfläche befindet. Bei asymmetrischer Ausbildung der Längsseitenabschnitte wird eine rechteckförmige Fläche ausgeleuchtet, wobei die Leuchteinheit beabstandet zu dem Mittelpunkt/Zentrum derselben angeordnet ist.
Nach einer ersten Variante können Seitenflächen und eine Vorderfläche eines ersten Längsseitenabschnittes derart geformt sein, dass das eingekoppelte Lichtbündel unter einem spitzen Umlenkwinkel ausgekoppelt wird. Hierdurch wird eine Vergleichmäßigung des Lichtstroms bewirkt, was die Erzeugung einer homogenen Lichtverteilung begünstigt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenfläche und eine Vorderfläche eines zweiten Längsseitenabschnitts derart geformt, dass das in den zweiten Längsseitenabschnitt eingekoppelte Lichtbündel unter Schneiden der optischen Achse unter einem relativ großen Umlenkwinkel ausgekoppelt wird. In Verbindung mit einem gegenüberliegenden ersten Längsseitenabschnitt kann somit eine asymmetrische Lichtverteilung erzeugt werden, so dass die Leuchteinheit beispielsweise an dem Rand einer zu beleuchtenden Straße angeordnet sein kann. Ferner wird hierdurch eine Ii- nienförmige Ausleuchtung begünstigt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine dem Leuchtelement abgewandte Vorderfläche des Mittenabschnitts ovalförmig und eine dem Leuchtelement zugewandte Lichteinkopplungsfläche glockenförmig ausgebildet. Die ovale Auskoppelfläche (Vorderfläche des Mittenabschnittes) weist im Unterschied zu einer kreisförmigen Auskoppelfläche den Vorteil auf, dass der maximale Abstrahlwinkel durch randseitige Berei- che des Längsseitenabschnitts bestimmt wird. Vorteilhaft kann somit eine nähere Positionierung der Linse an weiteren Bauteilen der Beleuchtungsvorrichtung erzielt werden, ohne dass Abschattungen der Lichtverteilungen auftreten.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Leuchtelement als ein LED-Leuchtelement ausgebildet, das über einen Öffnungswinkel von größer als 70° verfügt. Bei einem kleineren Öffnungswinkel des Leuchtelementes würden die Totalreflexionsflächen der Seitenflächenabschnitte nicht wirksam sein.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Linse einer Leuchteinheit,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Leuchteinheit nach einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Leuchteinheit nach der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 eine Lichtstärkeverteilungskurve der Leuchteinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt durch die als Straßen leuchte eingesetzte Leuchteinheit nach der ersten Ausführungsform zur symmetrischen Beleuchtung eines Straßenraums,
Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf die zu beleuchtende Straße, wobei die Leuchteinheit nach der ersten Ausführungsform im Zentrum der Beleuchtungsfläche angeordnet ist,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Leuchteinheit nach einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 8 eine Lichtstärkeverteilung der Leuchteinheit nach der zweiten Ausführungsform,
Fig. 9 einen schematischen Vertikalschnitt durch die als Straßenleuchte eingesetzte Leuchteinheit nach der zweiten Ausführungsform zur asymmetrischen Beleuchtung eines Straßenraums,
Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf die zu beleuchtende Straße, wobei die Leuchteinheit nach der zweiten Ausführungsform außermittig von der Beleuchtungsfläche angeordnet ist,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer Linse nach einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 12 einen Querschnitt durch eine Leuchteinheit mit der Linse nach der Figur 11 und
Fig. 13 eine Lichtstärkeverteilung der Leuchteinheit gemäß Figur 12 in Querrichtung derselben.
Eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen, Wege und dergleichen kann beispielsweise ein nicht dargestelltes rahmenförmiges Gehäuse aufweisen, das über einen Fuß mit einem Mast verbunden ist. In dem Gehäuse ist mindestens ein Leuchtmodul integriert angeordnet, so dass bei eingeschalteter Beleuchtungsvorrichtung eine Straßenfläche bzw. ein Straßenraum beleuchtet werden kann. Das Gehäuse der Beleuch- tungsvorrichtung ist in einem vorgegebenen Abstand zu der Straßenfläche angeordnet, wobei sich das mindestens eine Leuchtmodul parallel zur Straßenfläche erstreckt.
Die Leuchtmodule sind geradlinig und/oder langgestreckt ausgebildet und erstrecken sich in einer gemeinsamen Erstreckungsebene. Beispielsweise können die Leuchtmodule so angeordnet sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung rahmenförmig oder linienförmig oder sternförmig oder kreuzförmig angeordnet ist. Die Leuchtmodule weisen nach einer ersten Ausführungsform eine Anzahl von reihenförmig angeordneten Leuchteinheiten 1 auf, die jeweils auf einem gemeinsamen Träger innerhalb einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet sind. Der Träger bzw. die Anzahl von Leuchteinheiten 1 eines Leuchtmoduls (beispielsweise acht Leuchtmodule) sind durch eine gemeinsame transparente Abdeckscheibe verschlossen.
Die Leuchteinheit 1 weist im Wesentlichen ein als LED-Chip ausgebildetes Leuchtelement 2 und eine in Hauptabstrahlrichtung 3 vor demselben angeordnete Linse 4 auf.
Die Linse 4 ist muschelförmig oder im Querschnitt fledermausflügelförmig ausgebildet und weist zum einen zwei bezüglich einer Längsmittelebene ML gegenüberliegende Längsseitenabschnitte 5 und zum anderen einen die Längsseitenabschnitte 5 verbindenden Mittenabschnitt 6 auf. Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Leuchteinheit 1 gleich ausgebildete Längsseitenabschnitte 5 auf, so dass die Linse 4 nicht nur symmetrisch bezüglich der Längsmittelebene ML, sondern auch symmetrisch bezüglich einer Quermittelebene MQ ist.
Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, ist das LED-Leuchtelement 2 auf einer Lichteinkoppelseite 7 der Linse 4 teilweise in einer Mulde 8 beabstandet zu einer glockenförmigen Lichteinkoppelfläche 9 der Linse 4 positioniert. Die glockenförmige Lichteinkoppelfläche 9 ist vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich einer optischen Achse 10 des Leuchtelements 2 bzw. der Linse 4 ausgebildet. Auf einer dem Leuchtelement 2 abgewandten Lichtauskoppelseite 11 der Linse 4 weist zumindest der Mittenabschnitt 6 eine in Längsrichtung ovalförmige Lichtauskoppelfläche 12 auf.
Die als Einkoppeloptik dienende Lichteinkoppelfläche 9 und die als Auskoppeloptik dienende Lichtauskoppelfläche 12 der Linse 4 sind somit in Längsrichtung L der Linse 4 derart geformt, dass eine Lichtstärkeverteilungskurve Ki (Lichtverteilungscharakteristik) erzeugt wird, bei der die Lichtstärke ausgehend von einem Abstrahlwinkel θ, dessen Wert in der optischen Achse 10 Null beträgt, in Längsrichtung entsprechend einer folgenden Tangensfunktion ansteigt.
l(θ ): Lichtstärke in Richtung des Winkels θ lmax: maximal auftretende Lichtstärke θimax'- Winkel, bei dem die maximale Lichtstärke auftritt
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, erreicht die Lichtstärkeverteilung Ki in dem Abstrahlwinkel ΘKL = 70° ihr Maximum und fällt dann bis zum Abstrahlwinkel θ = 90° wieder gegen Null ab. Der Lichtstärkegradient ist in dem Bereich zwischen 50° und 80° am größten. Zum erleichterten Verständnis ist in der Figur 4 zusätzlich eine Lichtstärkeverteilung J des als Lambertschen Strahlers ausgebildeten LED-Leuchtelementes 2 dargestellt. Durch die Geometrie der Lichteinkoppelfläche 9 und der Lichtauskoppelfläche 12 in Längsrichtung L werden die Lichtstrahlen 13 an den Grenzflächen der Linse 4 jeweils so von der optischen Achse 10 bzw. Quermittelebene MQ weggebrochen, dass die Maxima in den Bereichen der ersten Kennwinkel ΘKL, - ΘKL entstehen. Der Abfall der Lichtstärkeverteilung oberhalb der betragsmäßigen Kennwinkel ΘKL sinkt kosinusförmig.
Durch die Geometrie der Linse 4 in Längsrichtung L wird eine Länge I einer zu beleuchtenden Straßenfläche 14 vorgegeben. Durch die Geometrie der Linse 4 in Quer- richtung Q wird eine Breite b der beleuchteten Straßenfläche 14 vorgegeben, wie es in der Figur 6 dargestellt ist. Die Leuchteinheit 1 befindet sich dabei in einem Mittelpunkt bzw. Zentrum Z dieser rechteckförmigen Ausleuchtungsfläche 14.
Damit die Abstrahlwinkelcharakteristik der Leuchteinheit 1 in Querrichtung Q kleiner ist als in Längsrichtung L, weisen die Längsseitenabschnitte 5 eine randseitige Seitenfläche 15 und eine auf der Lichtauskoppelseite 11 angeordnete Vorderfläche 16 auf, so dass ein unter einem relativ großen Winkel zur optischen Achse 10 eingekoppeltes Teillichtbündel 17 an der Seitenfläche 15 totalreflektiert und an der Vorderfläche 16 steiler abgestrahlt wird als ein entsprechendes in Längsrichtung L eingekoppeltes Teillichtbündel 17' der Linse 4. Die Längsseitenabschnitte 5 haben somit eine vergleichsweise sammelnde Funktion der unter einem relativ großen Winkel zu der optischen Achse 10 eingekoppelten Lichtstrahlen in Querrichtung Q im Vergleich zu den unter einem großen Winkel zu der optischen Achse 10 eingekoppelten Lichtstrahlen 17' in Längsrichtung L. Das Lichtstärkemaximum wird somit bereits bei einem zweiten Kennwinkel ΘKQI = 60° erreicht, siehe Figur 8, der kleiner ist als ΘKL = 70°.
Die Lichtstärkeverteilung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bezogen auf die Längsmittelebene ML und Quermittelebene MQ symmetrisch.
Der Mittenabschnitt 6 der Linse 4 hat vorzugsweise eine streuende Wirkung, wobei die streuende Wirkung in Längsrichtung L gemäß Figur 2 auch auf die seitlichen Randbereiche erweitert wird.
Nach einer zweiten Ausführungsform einer Leuchteinheit 21 gemäß den Figuren 7 bis 10 ist im Unterschied zu der Leuchteinheit 1 nach der ersten Ausführungsform eine Linse 22 vorgesehen, die in Querrichtung Q asymmetrisch ausgebildet ist, siehe Figur 7. In Längsrichtung L ist die Linse 22 im Wesentlichen symmetrisch zu der Quermittelachse MQ ausgebildet.
Die Linse 22 weist zum einen einen mit dem Längsseitenabschnitt 5 der Linse 4 übereinstimmenden ersten Längsseitenabschnitt 5 sowie einen gegenüberliegenden zwei- ten Längsseitenabschnitt 23 auf, der im Querschnitt bauchiger als der erste Längsseitenabschnitt 5 ausgebildet ist.
Der bauchige zweite Längsseitenabschnitt 23 weist eine bogenförmige Seitenfläche 24 auf, an der das unter einem relativ steilen Abstrahlwinkel eingekoppelte Teillichtbündel 17" unter einem relativ großen Umlenkwinkel totalreflektiert und unter Brechung an einer Vorderfläche 26 des zweiten Längsseitenabschnitts 23 unter Schneiden der optischen Achse 10 bzw. der Längsmittelebene ML abgestrahlt wird.
Ein von dem Leuchtelement 2 quer zur Längsmittelebene ML abgestrahlter Lichtstrahl 18 wird unter einem größeren Umlenkwinkel ß1 umgelenkt als ein entsprechender Lichtstrahl 19, der auf den ersten Längsseitenabschnitt 5 trifft und unter einem spitzen Umlenkwinkel α1 umgelenkt wird. Ein weiterer Lichtstrahl 18' wird an der Seitenfläche 24 und der Vorderfläche 26 unter einem stumpfen Winkel ß2 hin zur optischen Achse 10 umgelenkt. Hierdurch wird eine unsymmetrische Lichtverteilung in Querrichtung gemäß Figur 8 erzeugt, wobei das durch den zweiten Längsseitenabschnitt 23 bewirkte relative Maximum einer Lichtstärkeverteilung K2 kleiner als das durch den ersten Längsseitenabschnitt erzeugte Maximum ist und bei einem zweiten Kennwinkel ΘKCE = -40° auftritt. Somit kann die Straßenfläche 14 rechteckförmig ausgeleuchtet werden, obwohl sich die Leuchteinheit 21 nicht im Zentrum Z der Straßenfläche 14 befindet, sondern seitlich versetzt zu dieser. Durch Erhöhung der Bauchigkeit des zweiten Längsseitenabschnitts 23 kann die asymmetrische Wirkung der Leuchteinheit 21 weiter erhöht werden, so dass die Leuchteinheit 21 beispielsweise an einem Rand 27 der Straßenfläche 14 positioniert sein kann. Anwendung findet diese Ausführungsform zur Beleuchtung von Straßen von einer Seite her, wobei die Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise in einem Übergangsbereich zwischen der Straße und einem Gehweg angeordnet sein kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 11 bis 13 ist eine Leuchteinheit 31 vorgesehen, die - wie die Leuchteinheit 21 nach der zweiten Ausführungsform - in Querrichtung Q asymmetrisch ausgebildete Längsseitenabschnitt 33, 34 aufweist. Der erste Längsseitenabschnitt 33 ist als ein ansteigender Sei- tenflügel ausgebildet, der im Wesentlichen auf einer ersten Seite einer Längsmittelebene ML der Linse 32 angeordnet ist. Ein zweiter Längsseitenabschnitt 34 ist als ein abfallender Seitenflügel ausgebildet, der auf einer gegenüberliegenden Seite der Längsmittelebene ML angeordnet ist.
Der ansteigende Seitenflügel 33 und der abfallende Seitenflügel 34 sind über einen Mittenabschnitt 35 miteinander verbunden, der sich im Wesentlichen in einem zur Längsmittelebene ML nahen Bereich erstreckt.
Der ansteigende Seitenflügel 33 weist eine nach außen gewölbte Lichtein koppelfläche 36 auf, durch die von dem Leuchtelement 2 ausgesandte Lichtstrahlen 37 im Wesentlichen in Richtung einer steil verlaufenden Seitenfläche 38 gebrochen werden, an der sie so totalreflektiert werden, dass die Lichtstrahlen 37 an einer Vorderfläche 39 des ansteigenden Seitenflügels 33 ausgekoppelt werden. Die Vorderfläche 39 erstreckt sich bogenförmig von einem vorderen Rand der Seitenfläche 38; die Lichteinkoppelfläche 36 erstreckt sich bogenförmig von einem hinteren Rand der Seitenfläche 38, und zwar aufeinander zulaufend bis in den Mittenabschnitt 35. Insbesondere ein vorderer Abschnitt der Seitenfläche 38 verläuft unter einem relativ steilen Winkel, das heißt der vordere Abschnitt der Seitenfläche 38 erstreckt sich unter einem relativ kleinen spitzen Winkel zu der Längsmittelebene ML, SO dass ein größerer Lichtanteil als gemäß der zweiten Ausführungsform über die Längsmittelebene ML hinaus auf die bezogen auf die Längsmittelebene ML gegenüberliegenden Seite reflektiert bzw. über die Vorderfläche 39 ausgekoppelt wird.
Der abfallende Seitenflügel 34 weist auf einer dem Leuchtelement 2 zugewandten Seite eine bogenförmige Lichtein koppelfläche 40 sowie eine Vorderfläche 41 und eine entgegen der Hauptabstrahlrichtung abfallende Seitenfläche 42 auf. Durch Ausbildung insbesondere der Seitenfläche 42 werden die in den abfallenden Seitenflügel 34 eingekoppelten Lichtstrahlen 43 lediglich gebrochen, und zwar in Richtung der Längsmittelachse ML der Linse 32. Der Mittenabschnitt 35 weist eine Lichtauskoppelfläche auf, so dass eingekoppelte Lichtstrahlen 44 zu beiden Seiten der Längsmittelebene ML weggebrochen werden.
Wie aus Figur 13 ersichtlich ist, wird in Querrichtung Q eine Lichtstärkeverteilung K'2 erzeugt, die im Vergleich zu der Lichtstärkeverteilung K2 der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 8 eine stärkere Asymmetrie aufweist. Ein erstes relatives Maximum Imaxi1 ergibt sich bei einem ersten Kennwinkel ΘKQI' = 65° im Vergleich zu lmaxi nach der zweiten Ausführungsform bei ΘKQI = 60°. Hierdurch kann die Reichweite mit der erfindungsgemäßen Linse 32 vergleichsweise erhöht werden. Ein zweites relatives Maximum lmaX2' ergibt sich bei ΘKQ2' = - 30°. lmaχ2' beträgt 0,38, so dass ein Quotient aus zweitem relativen Maximum lmaχ2' zu ersten relativen Maximum _lmaχi' kleiner als 0,5 ist. Der Quotient ist somit kleiner als der entsprechende Quotient aus lmaχ2 und Imaxi gemäß der zweiten Ausführungsform, siehe Figur 8. Insgesamt überstreicht die Lichtstärkeverteilung der Leuchteinheit 31 in Querrichtung einen Winkelbereich von - 40° bis + 75°. Im Vergleich zu der vorhergehenden Ausführungsform ergibt sich insbesondere ein größerer Lichtanteil in dem Winkelbereich zwischen 50° bis 70° in Querrichtung. Es lässt sich hierdurch eine erhöhte Reichweite erzielen.
Vorzugsweise werden als Leuchtelemente LED-Chips mit einem Öffnungswinkel von größer als 70° eingesetzt. In Längsrichtung L sind die Konturen der Linsen 4, 22 derart ausgebildet, dass der der tangentielle Anstieg der Lichtstärkeverteilung K1, K2 in einem Abstrahlwinkelbereich zwischen 0 und 75° liegt. Bei Ausführung eines LED- Leuchtelementes als Lambertscher Strahler liegt der tangentielle Anstiegsbereich der Abstrahlwinkel θ in einem Bereich von 0 bis 55°.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Abstrahlwinkel θ auch nur bereichsweise entsprechend der Tangensfunktion verlaufen; insbesondere in einem der optischen Achse 10 nahen Bereich kann der Verlauf mit einer größeren oder geringeren Steigerung verlaufen. Die Beleuchtungsvorrichtung kann zur Straßenbeleuchtung aber auch im Innenraum, beispielsweise bei Küchen- oder Wohnmöbeln eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Leuchteinheit L Längsrichtung
2 Leuchtelement I Länge
3 Hauptabstrahlrichtung ML Längsmittelebene
4 Linse MQ Quermittelebene
5 Längsseitenabschnitt Q Querrichtung
6 Mittenabschnitt Z Zentrum
7 Lichteinkoppelseite (4) α1 Umlenkwinkel
8 Mulde ß1, ß2 Umlenkwinkel
9 Lichteinkoppelfläche θ Abstrahlwinkel
10 optische Achse ΘKL erster Kennwinkel
11 Lichtauskoppelseite (4) ΘKQ, ΘKQ" zweiter Kennwinkel
12 Lichtauskoppelfläche 31 Leuchteinheit
13 Lichtstrahlen 32 Linse
14 Straßenfläche 33 Längsseitenabschnitt
15 Seitenfläche 34 Längsseitenabschnitt
16 Vorderfläche 35 Mittenabschnitt
17, 17" Teillichtbündel 36 Lichteinkoppelfläche
18 Lichtstrahl 37 Lichtstrahlen
19 Lichtstrahl 38 Seitenfläche
20 Lichtstrahl 39 Vorderfläche
21 Leuchteinheit 40 Lichteinkoppelfläche
22 Linse 41 Vorderfläche
23 zweiter Längsseitenabschnitt 42 Seitenfläche
24 Seitenfläche 43 Lichtstrahlen
26 Vorderfläche 44 Lichtstrahlen
27 Rand I ' I ' ■max 1 'maxi relatives Maximum b Breite Imax2ι Imax2 relatives Maximum
J Lichtstärke
K-i, K2, K' 2 Lichtstärkeverteilung

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für Straßen, Wege und dergleichen, mit einer Leuchteinheit enthaltend ein Leuchtelement und eine in Hauptabstrahlrichtung vor dem Leuchtelement angeordnete Linse zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilungscharakteristik, wobei die Linse auf einer dem Leuchtelement zugewandten Lichteinkoppelseite eine Lichteinkoppelfläche und auf einer dem Leuchtelement abgewandten Lichtauskoppelseite eine Lichtauskoppelfläche aufweist, an denen das Licht gebrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (9) und/oder die Lichtauskoppelfläche (11) der Linse (4, 22) in einer quer zur optischen Achse (10) des Leuchtelementes (2) verlaufenden Richtung derart geformt ist, dass die Lichtstärke (Ki, K2) des ausgekoppelten Lichtes ausgehend von einer die optische Achse (10) schneidenden Mittelebene (MQ, ML) mit einem steigenden Abstrahlwinkel (θ) zu der optischen Achse (10) zumindest teilweise entsprechend einer Tangensfunktion ansteigt.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (9) und/oder die Lichtauskoppelfläche (11 ) der Linse (4, 22) in Längsrichtung (L) derselben derart geformt ist, dass die Lichtstärke (Ki, K2) des ausgekoppelten Lichtes symmetrisch zu einer die optische Achse (10) schneidenden Quermittelebene (MQ) in Längsrichtung (L) der Linse (4) mit dem steigenden Winkel bezogen auf die optische Achse (10) zumindest teilweise entsprechend der Tangensfunktion ansteigt.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (9) und/oder die Lichtauskoppelfläche (11 ) der Linse (4, 22) in der Längsrichtung (L) und/oder in der Querrichtung (Q) derart geformt sind, dass die Lichtstärke (Ki, K2) des ausgekoppelten Lichtes ausgehend von der Quermittelebene (MQ) in Längsrichtung (L) bis zu einem ers- ten Kennwinkel (ΘKL) und ausgehend von der Längsmittelebene (ML) in Querrichtung bis zu einem zweiten Kennwinkel (ΘKQ) ansteigt und dann mit steigendem Abstrahlwinkel gegen Null sinkt, wobei der erste Kennwinkel (ΘKL) größer ist als der zweite Kennwinkel (Θ«Q).
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4, 22) muschelförmig und/oder im Querschnitt fledermausflügelförmig ausgebildet ist mit zwei gegenüberliegenden Längsseitenabschnitten (5, 23), die über einen Mittenabschnitt (6) miteinander verbunden sind, wobei der Längsseitenabschnitt (5, 23) ein die Lichtauskoppelfläche (12) und die Lichteinkoppelfläche (9) verbundene Seitenfläche (15, 24) aufweist, an der ein unter einem großen Winkel (θ) zur optischen Achse (10) eingekoppeltes Teillichtbündel (17) in Richtung der Lichtauskoppelseite (11) totalreflektiert wird.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseitenabschnitte (5, 23) der Linse (4, 22) symmetrisch oder asymmetrisch zu der Längsmittelebene (ML) ausgebildet sind.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenfläche (15) und eine Vorderfläche (16) des ersten Längsseitenabschnitts (5) derart geformt sind, dass das eingekoppelte Lichtbündel (17) unter einem spitzen Umlenkwinkel (α1 ) ausgekoppelt wird.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenfläche (24) und eine Vorderfläche (26) des zweiten Längsseitenabschnitts (23) derart geformt sind, dass zumindest ein Teil des in den zweiten Längsseitenabschnitt (23) eingekoppelten Lichtbündels (17) unter Schneiden der optischen Achse (10) unter einem stumpfen Umlenkwinkel (ß2) ausgekoppelt wird.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Linse (32) im Querschnitt einen ansteigenden Seitenflügel (33) als einen ersten Längsseitenabschnitt aufweist, an dessen Seitenfläche (38) zumindest ein Teil eines in dem ansteigenden Seitenflügel (33) eingekoppelten Lichtes (37) so totalreif lektiert wird, dass das Licht (37) in Richtung der Längsmittelebene (ML) unter Schneiden derselben der Linse (32) ausgekoppelt wird, und dass die Linse (32) auf einer zur Längsmittelebene (ML) gegenüberliegenden Seite einen abfallenden Seitenflügel (34) als einen zweiten Längsseitenabschnitt aufweist, der derart geformt ist, dass das eingekoppelte Licht (43) an einer Seitenfläche (42) und an einer Vorderfläche (41) des abfallenden Seitenflügels (34) in Richtung der Längsmittelachse (ML) der Linse (32) gebrochen wird.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ansteigende Seitenflügel (33) und der abfallende Seitenflügel (34) derart geformt sind, dass das eingekoppelte Licht (37, 43, 44) in Querrichtung (Q) der Linse (32) in einem Winkelbereich mit einem Winkel (θ) zwischen - 40° und + 75° ausgekoppelt wird.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseitenabschnitte (5, 23, 33, 34) derart geformt sind, dass eine Lichtstärkeverteilung (K2, K2') in Querrichtung (Q) der Linse (22, 32) mit zwei Lichtstärkemaxima (lmaχi, Imaχ2 Laxi', Imax2') erzeugt wird, wobei ein Quotient aus einem zweiten relativen Maximum (lmaχ2, Imaχ2') zu einem ersten relativen Maximium (lmaχi, Laxi') kleiner ist als 0,5.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabschnitt (6) der Linse (4, 22) auf der Lichtauskoppelseite (11) eine ovalförmige Kontur aufweist zur Brechung des eingekoppelten Lichtes weg von der optischen Achse (10).
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichteinkoppelfläche des Mittenabschnittes (6) in Längsrichtung (L) glockenförmig und in Querrichtung (Q) ovalförmig verläuft.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (2) als ein LED-Leuchtelement ausgebildet ist mit einem Öffnungswinkel, der größer ist als 70°.
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