WO2001071246A1 - Vorrichtung zur lichtführung für eine langgestreckte lichtquelle - Google Patents

Vorrichtung zur lichtführung für eine langgestreckte lichtquelle Download PDF

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WO2001071246A1
WO2001071246A1 PCT/AT2001/000077 AT0100077W WO0171246A1 WO 2001071246 A1 WO2001071246 A1 WO 2001071246A1 AT 0100077 W AT0100077 W AT 0100077W WO 0171246 A1 WO0171246 A1 WO 0171246A1
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layer
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light
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PCT/AT2001/000077
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Inventor
Johannes Huter
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Bartenbach, Christian
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    • 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
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    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films

Definitions

  • the present invention relates to a device for guiding light for an elongated light source, in particular fluorescent tubes, with a body arranged essentially axially parallel to the light source and having at least two superimposed layers of transparent or translucent material with different optical refractive indices.
  • elongated light sources such as fluorescent tubes
  • light guidance is often desired in practice in order to maintain a predetermined radiation angle, outside of which the light emitted by the light source is largely deflected.
  • Refracting or reflecting devices can be used for this; a known type of reflective devices are grid lights consisting of a longitudinal reflector and transverse slats. Combinations of refracting and reflecting devices are also possible.
  • the present invention is particularly concerned with egg ⁇ ner Lichtbowungsvorraum from refraktierenden type whichvolue or m combination with reflective elements incorporated ⁇ sets can be.
  • the object of the invention is to create a light guide device which enables light to be constructed in a simplified manner, in particular a cost-effective alternative to grid lights.
  • the erfmdungsgetowne ago ⁇ direction achieves Wmkelseledging of light rays at ei ⁇ ne new way that later in more detail besch ⁇ e- is Ben.
  • the body of the device causes a radiation of rays close to the axial direction.
  • the light emission of a sheathed of such a device (at least partially) fluorescent tube is an m Wmkelkegel the Axia ⁇ le dimmed, the beam angle that is normal to the fluorescent tube axis (for example, downwards) is restricted.
  • the light-guiding device according to the invention takes over the longitudinal light deflection.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the body is tubular or tubular sector-shaped and the light source is received essentially axially parallel, preferably coaxially, by the body. This shape is particularly suitable for cylindrical light sources.
  • the body preferably has at least five, preferably at least ten layers. Starting from about 5, particularly strongly from about 10 layers, there is a sudden improvement in the dimming effect mentioned, as will be explained later.
  • Gunst ⁇ g it is, if, with the exception of the two to the exterior surfaces of the body layers at least one layer of air, gas or vacuum is formed and contains distance ⁇ holders for the mutual positioning of the two adjacent layers. With the simplest of means, this variant achieves an excellent light deflection to the undesired radiation areas.
  • the spacer above may be inserted between the adjacent layers ⁇ , or a preferred embodiment of the invention may be integrally formed with the adjacent layers in accordance with, for example, as gutter or nub structure, webs, ribs, etc. to the neighboring layers.
  • the refractive index preferably changes from layer to layer.
  • the refractive index can increase from layer to layer.
  • Yet another From OF INVENTION ⁇ buchungsform dung is that the refractive index increases within a layer direction normal to the layer extension kontinuier ⁇ Lich.
  • the body is formed from a regular repetition of a combination of layers, preferably two layers, with which a sharper boundary between the dimmed and the radiating heating areas is achieved.
  • a preferred embodiment of the invention is that the body is formed from a regular repetition of 4 to 30 of the combinations mentioned is, wherein the first layer of the combination is made of a transparent material with a refractive index of 1.35 to 1.65 and the second layer of the combination is a gas or air-filled space.
  • a transparent film can simply be wound up into a roll while maintaining an air gap.
  • "windings" of the combination film provided ER is a good compromise between anti-glare effect is a ⁇ hand and light transmission by the m radiant Wmkel- areas on the other.
  • the body is formed from a regular repetition of at least 30 of the combinations mentioned, the refractive indices of the two layers of the Combination of less than 1.15 hen a ratio to 1 st ⁇ .
  • the thickness of the body is smaller than the radius of the light source to be accommodated, and preferably the inner radius of the body is 1.0 to 4.0 times the radius of the light source to be accommodated, which results in a compact design results.
  • a particularly compact design results when the body rests on the light source.
  • the inside of the body facing the light source consists of a layer or combination of layers of transparent scattering material. As a result, the light rays from the light source are scattered, which results in improved dimming, particularly in the case of thin light sources (in comparison to the inner radius of the body), such as an elongated incandescent filament.
  • the inside of the body facing the light source consists of a layer or layer combination which is provided with a light-scattering surface structure, such as a rough structure, preferably a channel or knob structure, etc.
  • Another aspect of the invention consists in the creation of a lamp with an elongated light source, in particular fluorescent tubes, which is overlapped by a roof-like reflector and is equipped with a light guide device according to the invention with a tubular body which encloses the light source. If a light guiding device with a tubular sector body is used, this surrounds te vorzugt the light source on its side remote from the reflector Be ⁇ . As a result, at most light rays reflected by the body itself are reflected again by the reflector, so that the overall light efficiency of the device is increased.
  • the body can also surround the light source on its side facing the reflector.
  • FIG. 1 shows a luminaire according to the invention in a section normal to the longitudinal axis
  • FIG. 2 shows a section of the light source and the light guiding device of the luminaire of FIG. 1 in a section parallel to the longitudinal axis, FIG. 3 dimensioning behavior on an axially parallel section through a section of the light guiding device of FIGS. 1 and 2,
  • FIGS. 4 and 6 show schematic radiation conditions from one point of the light source without (FIG. 5) or with (FIG. 6) light guiding device
  • FIGS. 7 and 8 shows exemplary luminaires with essentially tubular sector light guiding devices
  • FIG. 9 shows another embodiment of a luminaire with reflector and opposing light guiding body (refractor).
  • the luminaire shown in FIGS. 1 to 3 contains an elongated light source 1 m in the form of a fluorescent tube with a longitudinal axis 2, which is arranged in the interior of a light guide device in the form of a translucent, essentially tubular body 3 approximately axially parallel, not necessarily coaxially is.
  • a trough-type, inverted-U-type or partially parabolic reflector 4 of conventional design is arranged over the roof-like light source 1 and encompassing the body 3.
  • the length of the lamp m drawn in section m in the direction of the axis 2 can be chosen as desired.
  • egg ⁇ ner fluorescent tube is Ede known form of "Langge ⁇ extended light source” is possible, for example, halogen character, chains of individual light sources such as incandescent lamps, etc.
  • the axis 2 of the light source 1 may not necessarily be straight, but can also be slightly curved or polygonzugformig, m wel ⁇ chen traps the body 3 is adjusted according to the shape of the light source.
  • the body 3 is composed of a plurality of tubular or rohrsektor- formigen uberemander founded layers of transparent material ⁇ lien or interstices, as shown in Fig. 3 shown by way of Example with reference to five layers 5.
  • the optical refractive indices of the layers 5 are denoted by n1 to n5 in FIG. 3.
  • Each layer 5 can consist of a transparent or at least translucent material (for example polyacrylic with a refractive index 1.5) or an intermediate space (refractive index 1.0).
  • the refractive indices of respectively adjacent layers 5 are different from one another, so that there is an optical interface between two layers 5.
  • the two outer surfaces of the outermost layers 5 also form an optical interface with the surroundings.
  • optical properties of a boundary surface are determined from the ratio of the refractive indices of the other boundary layers.
  • the layer thickness D can be chosen differently as desired and for each layer 5, m practice as thin as possible, but in any case significantly greater than the magnitude of the light wavelength, so that there is no appreciable phenomena Renz Interfe ⁇ . This is - even with infrared light - the case from about 3 ⁇ m. Under this limitation, the corrosion can be chosen arbitrarily small perdicke S, m practice, just so small that a sufficient strength is from 5 th Schich ⁇ existing body 3 of given.
  • a minimum layer thickness of greater than 3 microns (weitge ⁇ basis) is achieved by the adjacent the gap layers 5, which are made of transparent materials, are patterned in relief projecting on their surfaces, so that these just touch each other at a few points. These protruding parts form "spacers" of the interspace layer 5.
  • the inner radius RR of the body 3 can be chosen arbitrarily, e.g. the same size as the radius RL of the light source 1, so that the body 3 rests on the outside of the light source 1. In the example shown, however, RR is approximately twice as large as the radius RL of the light source.
  • the operation of the device is as follows.
  • Light rays L emanating from the light source 1 strike the body 3 at an elevation angle x and are let through in a weakened manner.
  • FIG. 2 light rays L emitted by the light source 1 are weakened the smaller the elevation angle ⁇ with which they impinge on the body 3, as is shown by way of example for 3 light rays L.
  • the weakening is even stronger when several border areas are passed in succession; this is especially true for light rays with small elevation angles ⁇ .
  • all light beams L with elevation angles cc are dimmed less than a limit angle ⁇ g.
  • the curve "several boundary surfaces" stands for a body 3 with seven layers 5; the sharp demarcation of the Abblen ⁇ wm- kels can be seen from the steepness of the curve. This steep increase results from a number of layers of about five layers 5 and is particularly pronounced from about ten Schich ⁇ th 5.
  • Figs. 5 and 6 show a perspective view of the combination of all of a point-like light source out ⁇ emitted light beams L without ( Figure . 5 shows) and with (Fig. 6) Zvi ⁇ rule circuit of the best of several optical boundary surfaces ⁇ Henden body 3.
  • the Abblendungskegel 5 generates a limitation of the ex ⁇ beam angle of FIGS. 1 to 3 shown lamp normal m to the plane of Fig. 1, as it could otherwise only be achieved by axialnormale transverse lamellae within the reflector 4, downward.
  • the light source need not enclose all sides 1, example, it is sufficient ⁇ , a rohrsektorformiger body, wherein the light source 1, for example, at their the reflector 4 side remote teilrmgfor ig surrounds, for example, to 1/4, half or 3.4.
  • both the reflector and the body can have coinciding open locations, axially parallel slots or open sectors, etc., which enable an unhindered passage of certain light rays from the light source.
  • This Va ⁇ - ante is useful, for example, for suspended ceilings, in which the body and the reflector having at the top an elongate slot, by which the ceiling is illuminated by di below ⁇ rectly to thereby form a partially indirect Be ⁇ illumination to create the space, as shown in Fig. 7. It can be advantageous in this case if the light source 1 is not arranged coaxially to the body 3, as a result of which a portion of the portions of the light rays reflected by the body 3 are not directed back to the light source, but instead are guided past it.
  • Another sensible variant results, as shown in FIG. 8, with a light source 1, which is shaded laterally downwards, connection with a tube sector-shaped one
  • FIG. 9 another form of leadership from a lamp is shown in the axial normal section.
  • the body 3 and the reflector 4 are here each in the shape of a circular arc and face one another with their concave sides, the light source 1 being located between them.
  • the light source 1 being located between them.
  • the reflector 4 At most portions of the light rays reflected back by the body 3 are directed downwards again by the reflector 4.
  • the proportion of light rays emitted downwards increases, as shown in FIG. 9 with the aid of two schematically drawn light rays
  • the body 3 can be wound, for example, from a transparent film with an air gap.
  • the body can also go through be produced by gluing a film, the adhesive representing a transparent material layer.
  • transparent materials are applied layer by layer on a transparent base form.
  • the light source 1 can also have a cross-section other than circular.
  • tubular orange body 3 is not only understood to mean a cylindrical tubular body, but also a generally tubular body, e.g. with elliptical profile, rounded-angular profile, etc.
  • the body 3 can rest against the light source 1 differently than shown.
  • the body 3 can be made in one piece with the outer wall of the light source 1, for example as a shell of a fluorescent tube.
  • the control of the refractive index of the layers can be done in any known way, e.g. through appropriate choice of materials, through appropriate doping of glasses, plastics, etc.

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Abstract

Vorrichtung zur Lichtführung für eine langgestreckte Lichtquelle (1), insbesondere Leuchtstoffröhre, mit einem im wesentlichen axialparallel zur Lichtquelle (1) angeordneten Körper (3), welcher zumindest zwei übereinanderliegende Schichten (5) aus transparentem oder transluzentem Material mit unterschiedlichen optischen Brechungszahlen aufweist, wobei die Dicke (D) jeder Schicht (5) grösser als 3 mu m ist.

Description

Vorrichtung zur Lichtfuhrung für eine langgestreckte
Lichtquelle
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung zur Licht- fuhrung für eine langgestreckte Lichtquelle, insbesondere Leuchtstoffrohre, mit einem im wesentlichen axialparallel zur Lichtquelle angeordneten Korper, welcher zumindest zwei uber- emanderliegende Schichten aus transparentem oder transluzente Material mit unterschiedlichen optischen Brechungszahlen aufweist .
Bei langgestreckten Lichtquellen, wie Leuchtstoffröhren, ist m der Praxis häufig eine Lichtfuhrung erwünscht, um einen vorgegebenen Strahlungswinkel einzuhalten, außerhalb dessen ei- ne weitgehende Abbiendung des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes erfolgt. Dazu können refraktierende oder reflektierende Vorrichtungen eingesetzt werden; eine bekannte Art von reflektierenden Vorrichtungen sind Rasterleuchten bestehend aus Langsreflektor und Querlamellen. Auch Kombinationen aus refrak- tierenden und reflektierenden Einrichtungen sind möglich.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit ei¬ ner Lichtfuhrungsvorrichtung vom refraktierenden Typ, welche alleme oder m Verbindung mit reflektierenden Elementen einge¬ setzt werden kann. Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine re- traktierende Lichtfuhrungsvorrichtung zu schaffen, welche einen vereinfachten Aufbau von Leuchten ermöglicht, insbesondere einer kostengünstigen Alternative zu Rasterleuchten.
Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der einleitend genannten Art erreicht, die sich gemäß der Erfindung dadurch aus- zeichnet, daß die Dicke jeder Schicht großer als 3 μm ist.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß aus der EP-A-0 418 784, der US-A-5 113 109, der DE-A-36 36 676 oder der WO 00/02231 Vorrichtungen mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannter Schichtaufbau bekannt sind, allerdings mit Schichtdicken m der Größenordnung der Lichtwellenlange. Diese Vorrichtungen dienen dazu, mittels Interferenzeffekten eine Lichtwellenlangenselek- tion (d.h. Filterung) durchzufuhren. Die vorliegende Erfindung befaßt sich demgegenüber mit einer gänzlich anderen Aufgaben¬ stellung, u. zw. der Wmkelselektion der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen. Die erfmdungsgemaße Schichtdicke von >3 μm liegt deutlich über enem Bereich, m dem nennenswerte Interferenzeffekte - selbst für Infrarotlicht - auftreten. Die erfmdungsgemaße Vor¬ richtung erzielt eine Wmkelselektion der Lichtstrahlen auf ei¬ ne neue Art und Weise, die spater noch ausführlicher beschπe- ben wird. Im Effekt bewirkt der Korper der Vorrichtung eine Abbiendung von axialrichtungsnahen Strahlen. Die Lichtabstrahlung einer von einer solchen Vorrichtung (zumindest teilweise) umhüllten Leuchtstoffröhre wird m einem Wmkelkegel um die Axia¬ le abgeblendet, d.h. der Abstrahlwinkel normal zur Leuchtstoff- rohrenachse (z.B. nach unten) wird eingeschränkt. Im Ergebnis kann auf die bei Rasterleuchten üblichen axialnormalen Lamellen verzichtet werden, da die erf dungsgemaße Lichtfuhrungsvorrichtung die Lichtabbiendung Längsrichtung übernimmt.
Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Korper röhr- oder rohrsektorformig ist und die Lichtquelle im wesentlichen axialparallel, bevorzugt koaxial vom Korper aufgenommen ist. Diese Form ist besonders für zylindrische Lichtquellen geeignet.
Bevorzugt weist der Korper zumindest fünf, bevorzugt zu- mindest zehn Schichten auf. Beginnend ab etwa 5, besonders stark ab etwa 10 Schichten setzt eine schlagartige Verbesserung der genannten Abblendwirkung ein, wie spater noch erläutert wird.
Gunstα g ist es, wenn mit Ausnahme der beiden an den Außen- oberflachen des Korpers liegenden Schichten zumindest eine Schicht durch Luft, Gas oder Vakuum gebildet ist und Abstand¬ halter für die gegenseitige Positionierung der beiden benachbarten Schichten enthalt. Diese Variante erzielt mit einfachsten Mitteln eine ausgezeichnete Lichtabbiendung den nicht gewünschten Abstrahlungswmkelbereichen . Die genannten Abstandhalter können zwischen die Nachbar¬ schichten eingelegt werden, oder gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung integral mit den benachbarten Schichten ausgebildet sein, beispielsweise als Rinnen- oder Noppenstruktur, Stege, Rippen usw. auf den Nachbarschichten.
Bevorzugt wechselt die Brechungszahl von Schicht zu Schicht ab. Alternativ kann die Brechungszahl von Schicht zu Schicht zunehmen. Noch eine weitere Aus fuhrungsform der Erfin¬ dung besteht darin, daß die Brechungszahl innerhalb einer Schicht Richtung normal zur Schichterstreckung kontinuier¬ lich zunimmt.
Besonders gunstig ist es, wenn der Korper aus einer regelmäßigen Wiederholung einer Kombination von Schichten, bevorzugt zwei Schichten, gebildet ist, womit eine schärfere Grenze zwi- sehen den abgeblendeten und den durchstrahlenden Wmkelberei- chen erzielt wird.
Darüber hinaus eröffnet das die Möglichkeit, eine einzige Bahn aus der genannten Kombination von Schichten aufzuwickeln bzw. spiralförmig aufzurollen: In diesem Sinne besteht eine be- vorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung darin, daß der Korper aus einer regelmäßigen Wiederholung von 4 bis 30 der genannten Kombinationen gebildet ist, wobei die erste Schicht der Kombination aus einem transparenten Material mit einer Brechungszahl von 1,35 bis 1,65 gefertigt ist und die zweite Schicht der Kom- b ation ein gas- oder luftgefullter Zwischenraum ist.
Beispielsweise kann einfach eine transparente Folie unter Einhaltung eines Luftzwischenraumes zu einer Rolle aufgewickelt werden. Wenn zwischen 4 und 30 der genannten Kombinationen, d.h. "Wicklungen" der Kombinationsfolie, vorgesehen werden, er- gibt sich ein guter Kompromiß zwischen Abblendwirkung einer¬ seits und Lichtdurchlassigkeit m den durchstrahlenden Wmkel- bereichen anderseits.
Wenn allerdings die Abblendeigenschaften optimiert werden sollen, wird bevorzugt, daß der Korper aus einer regelmäßigen Wiederholung von zumindest 30 der genannten Kombinationen gebildet ist, wobei die Brechungszahlen der beiden Schichten der Kombination einem Verhältnis von kleiner als 1,15 zu 1 ste¬ hen.
Für zylindrische Lichtquellen ist es vorteilhaft, wenn die Dicke des Korpers kleiner als der Radius der aufzunehmenden Lichtquelle ist, und bevorzugt der Innenradius des Körpers das 1,0- bis 4,0-fache des Radius der aufzunehmenden Lichtquelle betragt, wodurch sich eine kompakte Bauform ergibt. Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich, wenn der Korper an der Lichtquelle anliegt. In Bezug auf die Abbiendeigenschaften ist es vorteilhaft, wenn die der Lichtquelle zugewandte Innenseite des Korpers aus einer Schicht oder Schichtenkombination aus transparentstreuendem Material besteht. Dadurch werden die Lichtstrahlen der Lichtquelle gestreut, wodurch sich eine verbesserte Abblen- düng ergibt, insbesondere bei (im Vergleich zum Innenradius des Korpers) dünnen Lichtquellen wie einer langgestreckten Gluhwen- del.
Hinsichtlich der Abblendeigenschaften ist es auch vorteilhaft, wenn die der Lichtquelle zugewandte Innenseite des Kor- pers aus einer Schicht oder Schichtenkombmation besteht, welche mit einer lichtstreuenden Oberflachenstruktur versehen ist, wie eine rauhe Struktur, bevorzugt eine Rinnen- oder Noppenstruktur usw.
Eine vorteilhafte Einflußnahme auf die Strahlungseigen- schaffen des Korpers wird mit Schichten erreicht, welche aus teildurchlassig-transparenten Materialien bestehen, z.B. teil- durchlassigen Verspiegelungsschichten, lichtpolaπsierenden Schichten, lichtpolaπsationsdrehenden Schichten, optischen Interferenzschichten od.dgl. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht m der Schaffung einer Leuchte mit einer langgestreckten Lichtquelle, insbesondere Leuchtstoffrohre, die von einem dachartigen Reflektor übergriffen ist und mit einer erf dungsgemaßen Lichtfuhrungsvorrichtung mit rohrformigen Korper ausgestattet ist, welcher die Lichtquelle umschließt. Wenn eine Lichtfuhrungsvorrichtung mit rohrsektorformigem Korper verwendet wird, umgibt dieser be- vorzugt die Lichtquelle an ihrer dem Reflektor abgewandten Sei¬ te. Dadurch werden allenfalls vom Korper selbst reflektierte Lichtstrahlen vom Reflektor erneut zurückgeworfen, so daß insgesamt die Lichtausbeute der Vorrichtung erhöht wird. Alternativ kann der Korper die Lichtquelle aber auch an ihrer dem Reflektor zugewandten Seite umgeben.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines m den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine erfmdungsgemaße Leuchte m einem Schnitt normal zur Langsachse,
Fig. 2 ein Teilstuck der Lichtquelle und der Lichtfuhrungsvorrichtung der Leuchte von Fig. 1 m einem Schnitt parallel zur Langsachse, Fig. 3 Dimensionierungsverhaltmsse an einem axialparallelen Schnitt durch ein Teilstuck der Lichtfuhrungsvorrichtung der Fig. 1 und 2,
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Lichtdurchlas- sigkeit eines Teilstuckes der Lichtfuhrungsvorrichtung, die Fig. 5 und 6 schematische Abstrahlungsverhaltnisse von einem Punkt der Lichtquelle ohne (Fig. 5) bzw. mit (Fig. 6) Lichtfuhrungsvorrichtung, die Fig. 7 und Fig. 8 beispielhafte Leuchten mit im wesentlichen rohrsektorforangen Lichtfuhrungsvorπchtungen, und Fig. 9 eine weitere Ausfuhrungsform einer Leuchte mit Reflektor und gegenüberliegendem Lichtfuhrungskorper (Refraktor) . Die m den Fig. 1 bis 3 dargestellte Leuchte enthalt eine langgestreckte Lichtquelle 1 m Form einer Leuchtstoffröhre mit einer Langsachse 2, welche im Inneren einer Lichtfuhrungsvor- πchtung Form eines durchscheinenden, im wesentlichen rohr- formigen Körpers 3 etwa axialparallel, nicht notwendigerweise koaxial, angeordnet ist. Die Lichtquelle 1 und den Korper 3 dachartig überspannend bzw. umgreifend ist ein Trog-, umge- kehrt-U- bzw. teilparabelformiger Reflektor 4 üblicher Bauart angeordnet. Die Lange der m Fig. 1 im Schnitt gezeichneten Leuchte m Richtung der Achse 2 kann beliebig gewählt werden. Anstelle ei¬ ner Leuchtstoffröhre ist ede bekannte Form einer "langge¬ streckten Lichtquelle" möglich, z.B. Halogenstabe, Ketten von einzelnen Lichtquellen wie Glühlampen usw. Die Achse 2 der Lichtquelle 1 muß nicht notwendigerweise gerade sein, sondern kann auch leicht gekrümmt oder polygonzugformig sein, m wel¬ chen Fallen der Korper 3 entsprechend an den Verlauf der Lichtquelle 1 angepaßt ist. Der Korper 3 besteht aus mehreren röhr- oder rohrsektor- formigen uberemanderliegenden Schichten transparenter Materia¬ lien oder Zwischenräume, wie Fig. 3 beipielhaft anhand von fünf Schichten 5 gezeigt ist. Die optischen Brechungszahlen der Schichten 5 sind in Fig. 3 mit nl bis n5 bezeichnet. Jede Schicht 5 kann aus einem transparenten oder zumindest transluzenten Material (z.B. Polyacryl mit Brechungszahl 1,5) oder aus einem Zwischenraum (Brechungszahl 1,0) bestehen. Die Brechungszahlen jeweils benachbarter Schichten 5 sind voneinander verschieden, sodaß sich zwischen e zwei Schichten 5 eine optische Grenzflache ergibt. Die beiden außenliegenden Oberflachen der äußersten Schichten 5 bilden mit der Umgebung ebenfalls eine optische Grenzflache. Die optischen Eigenschaften einer Grenzflache bestimmen sich aus dem Verhältnis der Brechungszahlen der ane andergrenzenden Schichten. Eine beispielhafte Abfolge von optischen Brechungszahlen ist nl=l,5; n2=l,0; n3=l,5; n4=l,0; n5=l,5. Eine Alternative ist nl=l,l; n2=l,2; n3=l,3; n4=l,4; n5-=l,5 usw. Eine weitere Alternative ist nl=l,58; n2=l,50; n3=l,58; n4=l,50; n5=l,58; n6=l,50; n7=l,58 usw., was durch eine entsprechende Abfolge un- terschiedlicher fester Materialien erzielt wird, beispielsweise von Polyacryl (n=l,5) und Polycarbonat (n=l,58).
Die Schichtdicken D können beliebig und für jede Schicht 5 unterschiedlich gewählt werden, m der Praxis möglichst dünn, aber jedenfalls signifikant großer als die Größenordnung der Lichtwellenlange, so daß es zu keinen nennenswerten Interfe¬ renzerscheinungen kommt. Dies ist - selbst bei Infrarotlicht - ab etwa 3 μm der Fall. Unter dieser Einschränkung kann die Kor- perdicke S beliebig klein gewählt werden, m der Praxis gerade so klein, daß eine ausreichende Festigkeit des aus den Schich¬ ten 5 bestehenden Körpers 3 gegeben ist. Für Schichten 5, welche als Zwischenräume gebildet sind, wird eine minimale Schichtdicke von großer als 3 μm (weitge¬ hend) erreicht, indem die dem Zwischenraum benachbarten Schichten 5, welche aus transparenten Materialien bestehen, an ihren Oberflachen reliefartig vorragend strukturiert werden, sodaß diese nur an einigen wenigen Punkten aneinander anliegen. Diese vorstehenden Teile bilden "Abstandhalter" der Zwischenraum- Schicht 5.
Der Innenradius RR des Korpers 3 kann beliebig gewählt werden, z.B. gleich groß wie der Radius RL der Lichtquelle 1, so daß der Korper 3 an der Außenseite der Lichtquelle 1 anliegt. Im gezeigten Beispiel ist RR jedoch etwa doppelt so groß wie der Radius RL der Lichtquelle.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt. Von der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahlen L treffen unter einem Erhebungswinkel x auf den Korper 3 und werden abgeschwächt durchgelassen. Wie Fig. 2 schematisch zeigt, werden von der Lichtquelle 1 ausgesandte Lichtstrahlen L um so mehr abgeschwächt, je kleiner der Erhebungswinkel α ist, mit dem sie auf den Korper 3 auftreffen, wie beispielhaft für 3 Lichtstrah- len L dargestellt ist.
Wie das Diagramm von Fig. 4 zeigt, wird em Lichtstrahl beim Durchgang durch eine optische Grenzflache umso mehr abgeschwächt, je kleiner der Erhebungswinkel α des Lichtstrahles zur Grenzflache ist. Die Abschwachung ist noch starker, wenn mehrere Grenzflachen hintereinander passiert werden; das gilt vor allem für Lichtstrahlen mit kleinen Erhebungswinkeln α. F r eine vorgewählte maximale Lichtdurchlassigkeit sind alle Lichtstrahlen L mit Erhebungswmkeln cc kleiner als ein Grenz- wmkel α g abgeblendet. Die Kurve "mehrere Grenzflachen" steht für einen Korper 3 mit sieben Schichten 5; die scharfe Abgrenzung des Abblenαwm- kels ist aus der Steilheit der Kurve ersichtlich. Dieser steile Anstieg ergibt sich ab einer Schichtenzahl von etwa fünf Schichten 5 und wird besonders ausgeprägt ab etwa zehn Schich¬ ten 5. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine räumliche Darstellung der Kombination aller von einer punktformigen Lichtquelle ausge¬ sandten Lichtstrahlen L ohne (Fig. 5) und mit (Fig. 6) Zwi¬ schenschaltung des aus mehreren optischen Grenzflachen beste¬ henden Korpers 3. Fig. 6 zeigt, daß um die Achse 2 ein Abblen- dungskegel 5 mit dem halben Kegelscheitelwmkel gleich αg ent¬ steht .
Der Abblendungskegel 5 erzeugt eine Beschrankung des Ab¬ strahlwinkels der den Fig. 1 bis 3 dargestellten Leuchte normal zur Zeichnungsebene m Fig. 1, wie er sonst nur durch axialnormale Querlamellen innerhalb des Reflektors 4 erreicht werden konnte, nach unten.
Ein Vorzug einer röhr- oder rohrsektorformigen Lichtfuhrungsvorrichtung mit koaxialer Lichtquelle 1, insbesondere einer weißen Leuchtstoffröhre, ist, daß jene Lichtstrahlen L, welche von der Lichtfuhrungsvorrichtung 3 nicht durchgelassen werden, verlustfrei m die Lichtquelle 1 zuruckreflektiert wer¬ den und dann verlustarm m einer zufälligen gestreuten Richtung erneut aus der Lichtquelle 1 austreten. Dadurch sind die effek¬ tiven durch den Korper 3 verursachten Lichtverluste klein. Ein besonderer Vorzug ergibt sich m Verbindung mit Reflektoren, welche den Winkel von Strahlen zur Achse nicht verandern, so daß der Scheitelwinkel des Abblendungskegels der ge¬ samten Leuchte also nicht kiemer ist als jener der Licht¬ fuhrung. Das sind z. B. axialnormale ebene Reflektoren, welche als beidseitiger Abschluß des Reflektors 4 dienen, oder auch axialparallele rmnenformige Reflektoren, bei denen jeder Punkt des Reflektors eine axialparallele Tangentialebene besitzt, an welcher der Winkel jedes Strahles nur gespiegelt wird, sich im Betrag aber nicht ändert. Mit derartigen Reflektoren wird die Langsabblendung der Lichtfuhrung nicht verkleinert. In einer vereinfachten Ausfuhrung muß der Korper 3 die Lichtquelle 1 nicht allseitig umschließen, es genügt beispiels¬ weise ein rohrsektorformiger Korper, welcher die Lichtquelle 1 z.B. an ihrer dem Reflektor 4 abgewandten Seite teilrmgfor ig umgibt, beispielsweise zu 1/4, zur Hälfte oder zu 3/4. Alter¬ nativ können sowohl der Reflektor als auch der Korper zusammenfallende offene Stellen, axialparallele Schlitze oder offene Sektoren usw. haben, welche einen ungehinderten Durchgang bestimmter Lichtstrahlen der Lichtquelle ermöglichen. Diese Vaπ- ante ist beispielsweise für abgehängte Deckenleuchten sinnvoll, bei denen der Korper und der Reflektor an der Oberseite einen Langsschlitz aufweisen, durch welchen die Decke von unten di¬ rekt angestrahlt wird, um dadurch eine teilweise indirekte Be¬ leuchtung des Raumes zu schaffen, wie in Fig. 7 gezeigt. Vor- teilhaft kann es diesem Fall sein, wenn die Lichtquelle 1 nicht koaxial zum Korper 3 angeordnet ist, wodurch ein Teil der vom Korper 3 reflektierten Anteile der Lichtstrahlen nicht die Lichtquelle zurück, sondern daran vorbei gelenkt werden. Eine weitere sinnvolle Variante ergibt sich, wie m Fig. 8 dar- gestellt, mit einer Lichtquelle 1, welche seitlich nach unten abgeschattet ist, Verbindung mit einem rohrsektorformigen
Korper 3, der im Grenzfall (Radius RR = ∞) sogar eben sein kann.
In Fig. 9 ist eine weitere Aus fuhrungsform einer Leuchte im axialnormalen Schnitt gezeigt. Der Korper 3 und der Reflektor 4 sind hier jeweils im Schnitt kreisbogenformig und mit ihren konkaven Seiten einander zugewandt, wobei die Lichtquelle 1 dazwischenliegt. Dadurch werden allenfalls vom Korper 3 zuruck- reflektierte Anteile der Lichtstrahlen durch den Reflektor 4 erneut nach unten gerichtet. Insgesamt erhöht sich so der Anteil der nach unten abgestrahlten Lichtstrahlen, wie Fig. 9 anhand zweier schematisch eingezeichneter Lichtstrahlen gezeigt
Der Korper 3 kann z.B. aus einer transparenten Folien mit Luftzwischenraum gewickelt werden. Der Korper kann auch durch durch Verkleben einer Folie gefertigt werden, wobei der Kleber eine transparente Materialschicht darstellt. In einer dritten Fertigungsvariante werden transparente Materialien Schicht für Schicht auf einer transparenten Basisform aufgetragen. Die Lichtquelle 1 kann auch einen anderen als kreisförmigen Querschnitt haben.
Unter dem Begriff "rohrforanger" Korper 3 wird nicht nur ein zylindrischer rohrformiger Korper verstanden, sondern em allgemein rohrformiger Korper, z.B. mit elliptischem Profil, abgerundet-eckigem Profil usw.
Der Korper 3 kann anders als dargestellt an der Lichtquelle 1 anliegen. Alternativ kann der Korper 3 emstuckig mit der Außenwand der Lichtquelle 1 ausgeführt werden, beispielsweise als Hülle einer Leuchtstoffröhre . Die Steuerung der Brechungszahlen der Schichten kann auf ede bekannte Art erfolgen, z.B. durch entsprechende Materialwahl, durch entsprechendes Dotieren von Glasern, Kunststoffen usw.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zur Lichtfuhrung für eine langgestreckte Lichtquelle (1), insbesondere Leuchtstoffröhre, mit einem im wesentlichen axialparallel zur Lichtquelle (1) angeordneten Korper (3), welcher zumindest zwei ubere anderliegende Schich¬ ten (5) aus transparentem oder transluzente Material mit un¬ terschiedlichen optischen Brechungszahlen aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Dicke (D) jeder Schicht (5) großer als
Figure imgf000012_0001
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) röhr- oder rohrsektorformig ist und die Lichtquelle (1) im wesentlichen axialparallel, bevorzugt ko¬ axial, vom Korper (3) aufgenommen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn, Schichten (5) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme der beiden an den Außenoberflachen des Korpers (3) liegenden Schichten (5) zumindest eine Schicht (5) durch Luft, Gas oder Vakuum gebildet ist und Abstandhalter für die gegenseitige Positionierung der beiden benachbarten Schichten (5) enthalt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter integral mit den benachbarten Schichten
(5) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungszahl von Schicht (5) zu Schicht (5) abwechselt.
7. Vorrichtung nach einem der Anspr che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungszahl von Schicht (5) zu
Schicht (5) zunimmt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechuchungszahl innerhalb einer Schicht (5) Richtung normal zur Schichterstreckung kont α- lerlich zunimmt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) aus einer regelmäßigen Wiederholung einer Kombination von Schichten (5) aufgebaut ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) aus einer spiralförmig aufgerollten Kombination von Schichten (5) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kombination zwei Schichten (5) umfaßt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) aus einer regelmäßigen Wiederholung von 4 bis 30 der genannten Kombinationen gebildet ist, wobei die erste Schicht (5) der Kombination aus einem transparenten Material mit einer Brechungszahl von 1,35 bis 1,65 gefertigt ist und die zweite Schicht (5) der Kombination ein gas- oder luftge- fullter Zwischenraum ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper (3) aus einer regelmäßigen Wiederholung von zumindest 30 der genannten Kombinationen gebildet ist, wobei die Brechungszahlen der beiden Schichten der Kombination einem Verhältnis von kleiner als 1,15 zu 1 stehen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für zylindrische Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (S) des Korpers (3) kleiner als der Radius (RL) der aufzuneh- enden Lichtquelle (1) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für zylindrische Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenradius (RR) des Korpers (3) das 1,0- bis 4,0-fache des Radius (RL) der aufzunehmenden Lichtquelle (1) betragt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lichtquelle (1) zugewandte Innenseite des Korpers (3) aus einer Schicht (5) oder Schichtenkombination aus transparent-streuendem Material besteht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da- durch gekennzeichnet, daß die der Lichtquelle (1) zugewandte
Innenseite des Korpers (3) aus einer Schicht (5) oder Schich- tenkombmation mit einer lichtstreuenden Oberflachenstruktur besteht, bevorzugt Rinnen- oder Noppenstruktur .
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Schichten (5) aus teildurch- lassig-transparenten Materialien bestehen, wie teildurchlassi- gen Verspiegelungsschichten, lichtpolarisierenden Schichten, lichtpolarisationsdrehenden Schichten, optischen Inter¬ ferenzschichten od.dgl.
19. Leuchte mit einer langgestreckten Lichtquelle (1), insbesondere Leuchtstoffröhre, die von einem dachartigen Re¬ flektor (4) übergriffen ist, gekennzeichnet durch eine Vor¬ richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einem im wesentlichen rohrformigen Korper (3), welcher die Lichtquelle (1) umschließt .
20. Leuchte mit einer langgestreckten Lichtquelle (1), insbesondere Leuchtstoffröhre, die von einem dachartigen Re¬ flektor (4) übergriffen ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einem im wesentlichen rohrsektorformigen oder ebenen Korper (3), welcher die Lichtquelle (1) an ihrer dem Reflektor (4) abgewandten Seite umgibt bzw. davor angeordnet ist.
21. Leuchte mit einer langgestreckten Lichtquelle (1), insbesondere Leuchtstoffröhre, die von einem dachartigen Re¬ flektor (4) übergriffen ist, gekennzeichnet durch eine Vorrich- tung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einem im wesentlichen rohrsektorformigen oder ebenen Korper (3), welcher die Lichtquelle (1) an ihrer dem Reflektor (4) zugewandten Seite umgibt bzw. davor angeordnet ist.
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