WO2007036064A1

WO2007036064A1 - Optische vorrichtung für led lichtquellen

Info

Publication number: WO2007036064A1
Application number: PCT/CH2006/000535
Authority: WO
Inventors: Frédéric ZWEIG; Thomas Bührer
Original assignee: Radical Form Lighting Ltd.
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2007-04-05
Also published as: CA2624146A1; EP1929339A1; JP2009510677A; RU2008111349A; BRPI0616626A2; ZA200802770B; RU2427012C2; KR20080063373A; CN101389988A; NZ567102A; TR200802094T1; US7942558B2; CN101389988B; AU2006297010A1; IL190427A0; US20090052193A1

Abstract

Optische Vorrichtung und optisches Einzelteil für die gezielte Wiedergabe von aus LED-Lichtquellen (6) abgestrahltem Licht. Die optische Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Einzelteile von denen eines ein erstes optisches Einzelteil (10) in Form eines lichtleitenden Festkörpers ist und ein weiteres Einzelteil der Verbindung mit der LED-Lichtquelle (6) dient. In einem kartesischen Koordinatensystem besitzt das erste optische Einzelteil (10) eine Längenausdehnung in y-Richtung, die kleiner oder gleich seine Längsausdehnung in z-Richtung ist und kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in x-Richtung ist. Eine in eine x-y Ebene projizierte Umhüllende des ersten optischen Einzelteils (10) ergibt im Wesentlichen ein Rechteck. Ausgehend von einer x-y Ebene verjüngt sich das optische Einzelteil (10, 10') in z-Richtung maximal auf ¼ der grössten Breite gemessen über y (By, max), mit einer beliebigen Ausgestaltung seiner y-z Flanken des optischen Einzelteils (10, 10').

Description

Optische Vorrichtung für LED Lichtquellen

LED Lichtquellen strahlen Licht in sehr breite Raumwinkel ab. Dadurch sind sie ohne Optik für Beleuchtungsaufgaben oder Dekorationsaufgaben praktisch kaum verwendbar.

Es sind unterschiedliche Optiken für LED-Lichtquellen bekannt, die sich die Bündelung des breit gestreuten LED-Lichtes oder eine Umlenkung des Lichtes in bestimmte Raumwinkel zum Ziel setzen. Ein Beispiel hierfür ist in US 5349504 gegeben, bei der in einem Gehäuse ein lichtleitender Festkörper platziert ist, der über einen speziellen Strahlengang die Umleitung von Licht zweier parallel angeordneter LED-Lichtquellen zu zwei separaten Lichtaustrittsflächen ermöglicht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Vorrichtung für LED Lichtquellen zur Verfügung zu stellen, die gebündeltes Licht erzeugt, das innerhalb eines Halbwinkels von max. 60° um eine definierte Hauptachse eine klar definierte Intensitätsverteilungskurve aufweist, wobei mehrere Hauptachsen definiert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine solche optische Vorrichtung umfasst zwei oder mehr Einzelteile, wobei ein Einzelteil der Verbindung mit der LED-Lichtquelle dient und es mit wenigstens einem ersten optischen Einzelteil verbindbar ist. Das wenigstens eine erste optische Einzelteil ist ein lichtleitender Festkörper, dessen Längenausdehnung in y-Richtung kleiner ist als in z-Richtung, wobei die Längenausdehnung des Körpers in z-Richtung kleiner oder gleich der Längenausdehnung in x-Richtung ist und wobei eine in die x-y Ebene projizierte Umhüllende im Wesentlichen ein Rechteck ergibt, und der Körper sich in z-Rϊchtung ausgehend von der x-y Ebene maximal auf VA der grössten Breite in y-Richtung (B_y,_maχ) verjüngt, mit einer beliebigen Ausgestaltung der y-z Flanken des Körpers. Die optische Vorrichtung dient dem Zweck, Licht aus LED-Quellen mittels eines Körpers zu bündeln, der einen im Wesentlichen rechtwinkeligen Grundriss besitzt. Dies ist unter anderem auch deshalb von Vorteil, weil ein grosser Teil der heute verwendeten Leuchten rechtwinklig sind.

Das erste optische Einzelteil - und somit auch die optische Vorrichtung, die in ihrem optisch aktiven Teil wenigstens ein solches erstes optisches Einzelteil umfasst - weist einen Brechungsindex auf, der mindestens um +/- 0.1 von 1 abweicht. Das erste optische Einzelteil, wie auch die optische Vorrichtung, weisen eine x-y Flanke und eine (-x)-(-y) Flanke, eine x-z Flanke und eine (-x)-(-z) Flanke sowie eine y-z Flanke und (-y)-(-z) Flanke auf, wobei die (-x)-(-y) Flanke und unter Umständen auch die y-z Flanke bzw. (-y)-(-z) Flanke als Hauptaustrittsflächen für das Licht dienen. Auf diese Weise lassen sich für Beleuchtungsaufgaben zum Beispiel nur eine Hauptachse definieren (Austrittsfläche an der (- x)-(-y) Flanke des ersten optischen Einzelteils bzw. der optischen Vorrichtung), und das Licht wird idealer Weise innerhalb eines Halbwinkels von 4° - 40° eine möglichst rechtwinklige Verteilung aufweisen, wobei ein breites Maximum mit einer Intensität von mehr als 80% des aus der Optik austretenden Lichts sowie Steilstmögliche Flanken und ein kleinstmögliches Minimum mit weniger als 10% des aus der Optik austretenden Lichts ausserhalb des gewünschten Winkels um die Hauptachse herum angestrebt sind. Für dekorative Zwecke hingegen sind häufig mehrere Hauptachsen des Lichtaustritts gewünscht, die sich entweder an der x-y Flanke der optischen Vorrichtung durch die Ausgestaltung des Strahlenganges in der Vorrichtung bzw. des ersten optischen Einzelteils oder aber auch an der (-x)-(-y) Flanke und der y-z Flanke bzw. (-y)-(-z) Flanke derselben befinden, wobei dann all diese Flanken Hauptaustrittsflächen für das Licht bilden. Sowohl das erste optische Einzelteil als auch die optische Vorrichtung sind durch mehrere Aussenflächen begrenzt, welche vorzugsweise jeweils eine optische Funktion ausüben, beispielsweise als Reflektor und/oder als Linse und/oder Strahlteiler etc..

In einer speziellen Ausführungsform sind in dem wenigstens ersten optischen Einzelteil - und somit auch in der optischen Vorrichtung - ein Hohlraum oder mehre Holräume von beliebiger

Form vorgesehen. Jeder Hohlraum besitzt den Hohlraum begrenzende Hohlraumgrenzflächen, die als Spiegel und/oder Linsen und/oder Strahlteiler innerhalb des Einzelteils bzw. der optischen Vorrichtung wirken. Durch die spezifische Ausgestaltung und Anordnung des bzw. der Hohlräume lässt sich der Strahlengang den jeweiligen Anforderungen anpassen. Die Hohlräume erstrecken sich vorzugsweise in ihrer Längenausdehnung parallel zu y-Richtung, wobei sie insbesondere als von der x-z Flanke bis zur (-x)-(-z) Flanke durchgehende Hohlräume ausgestaltet sind. Letzteres erlaubt eine besonders einfache Herstellung der Hohlräume.

Besonders wirtschaftlich lassen sich die Hohlräume derzeit durch Laserschnitt erzeugen, wobei der Laser vorzugsweise in der Normalen zur x-z- oder ~(-x)-(-y)-Ebene wirkt. In einer speziellen Ausführungsform wirken die spiegelglatten Begrenzungsflächen der Hohlräume so, dass Licht fast unabgelenkt transmittieren oder aber fast total reflektiert wird.

Besonders einfach lassen sich mehrere Einzelteile zusammenfügen, wenn sie derart ausgestaltet sind, dass mehrere dieser Einzelteile kraftschlüssig zusammensetzbar oder miteinander verklebbar sind. Die ineinander passenden Einzelteile ergänzen sich in ihren optischen Funktionalitäten dergestalt, dass ein gezieltes Endresultat in Form einer genau beschreibbaren und geplanten Verteilung der Abstrahlung in Ort, Richtung und Intensität entsteht. Des Weitern ergänzen sich die Teile mechanisch so, dass sie, zusammengesetzt, ein vom Ingenieur/Designer geplantes Gesamtbild ergeben, das vom optischen Eindruck her ein einziges Teil darstellt. Viele Variationen der Gestaltung der optischen Vorrichtung lassen sich erreichen, wenn mehrere Einzelteile zu einer solchen optischen Vorrichtung zusammengesetzt sind und die Einzelteile dabei insbesondere derart verdreht zueinander zusammengesetzt werden, dass ihre Achsen x, y, z in der fertigen optischen Vorrichtung gegeneinander vertauscht erscheinen. Auf diese Weise erreicht man beispielsweise für Dekorationszwecke oder Speziallösungen auch "Strahlteilerleuchten", welche mehrere Hauptachsen der Abstrahlung aufweisen, um welche innerhalb eines bestimmten Winkels das Licht in einer definierten Intensitätskurve abstrahlt. Bei solchen Anforderungen gibt es Grenzwinkel, ausserhalb derer kein Licht erwünscht ist. Da null Abstrahlung physikalisch aber unmöglich ist, beschränkt man sich auf das machbare Minimum. Die hier beschriebene Technologie ermöglicht insbesondere ausgesprochen flache Optiken, sowie Optiken von 3-Dimensional höchst komplexer Form - z.B. als Schneeflocke, oder als Quarz-Imitat, oder in beliebigen anderen Kristallformen sowie sonstigen Formen (Igel, Seeigel, Bäume, Blätter...) jeweils angepasst an die Kleinheit der Lichtquelle.

Die optische Vorrichtung weist ein Einzelteil auf, das der Verbindung mit dem LED dient. Vorzugsweise ist dies so ausgestaltet, dass das Einzelteil einfach auf die Platine mit den LED aufgeschraubt oder in sonstiger Weise formschlüssig oder kraftschlüssig mit der Platine verbunden werden kann. Weiter ist das Einzelteil vorzugsweise so ausgestaltet, dass das oder die optisch aktiven Teile der optischen Vorrichtung zum Beispiel durch einfaches Andrücken mit dem Einzelteil verbindbar ist bzw. sind. In einer weiteren speziellen Ausführungsform ist das der Verbindung mit der LED-Lichtquelle dienende Einzelteil als ein optisches Einzelteil ausgebildet und in die optische Vorrichtung integrierbar, so dass der Strahlengang auch durch dieses Einzelteil hindurchführbar ist.

Das der Verbindung mit der LED-Lichtquelle dienende Einzelteil ist so ausgestaltet, dass es die Lichtquelle genau an der dafür vorgesehenen Stelle fixiert, so dass sie sich nur innerhalb der gegebenen Toleranzen, d.h. im Bereich von beispielsweise 5/100 bis 1 /10 mm bewegen kann, und also sicherstellt, dass das Licht ganz gezielt in die optische Vorrichtung und somit in gewünschter Weise in die Umgebung abstrahlt.

Weitere Ausführungsformen der optischen Vorrichtung bzw. des optischen Einzelteils sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Gleiche Gegenstände sind in den Figuren grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet Die Figuren zeigen rein schematisch:

Fig. 1 ein erstes erfindungsgemässes optisches Einzelteil in Seitenansicht mit Blick auf die x-z Flanke;

Fig. 2 ein zweites erfindungsgemässes optisches Einzelteil in Seitenansicht mit Blick auf die y-z Flanke;

Fig. 3 eine erfindungsgemässe optische Vorrichtung zusammengesetzt aus drei erfindungsgemässen optischen Einzelteilen montiert auf einer Platine mit einer LED-Lichtquelle in Seitenansicht mit Blick auf die y-x Flanke; und

Fig. 4 die optische Vorrichtung aus Fig. 3 in perspektivischer Ansicht

Fig. 1 zeigt ein erstes erfindungsgemässes optisches Einzelteil 10 in Seitenansicht mit Blick auf die x-z Flanke, die in diesem Fall eine im Wesentlichen ebene in einer x-z Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegende Aussenfläche 14 hat. Durchbrochen wird diese ebene Aussenfläche 14 in der x-z Ebene durch Öffnungen zu Hohlräumen 1 , 2, die sich in y- Richtung erstrecken und von der x-z Flanke bis zur (-x)-(-z) Flanke durchgehend ausgebildet sind. Die (-x)-(-z) Flanke des Einzelteils 10 besitzt die gleichen Abmessungen wie die x-z Flanke und ist ebenfalls als im Wesentlichen ebene in einer x-z Ebene liegende Aussenfläche ausgebildet mit den entsprechenden Öffnungen zu den Hohlräumen 1 , 2. Das erste optische Einzelteil 10 besitzt eine Längenausdehnung in y-Richtung, die kleiner ist als seine Längenausdehnung in z-Richtung, wobei seine Längenausdehnung in z-Richtung kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in x-Richtung ist Bei der hier dargestellten Optik sind die Längenverhältnisse beispielsweise x=35mm, y=17,8mm, z=27mm. Denkbar wäre aber auch eine Ausführungsform bei der die Aussenabmessungen einen Kubus ergeben die Längenverhältnisse also x : y : z = 1 : 1 :1 sind.

In dem hier gezeigten Beispiel ist das erste optische Einzelteil 10 aus PMMA gebildet und die Hohlräume 1, 2 sind durch Laserschnitt erzeugt, wobei der Laser für die Erzeugung der Hohlräume 1 , 2 in der Flächennormalen zur x-z Ebene gewirkt hat.

Die y-z Flanke und (-y)-(-z) Flanke des Einzelteils 10 sind symmetrisch zueinander als im Wesentlichen konvex geschwungene Aussenflächen 7 ausgebildet. Ihr konvexer Krümmungsradius nimmt von der x-y Flanke zur (-x)-(-y) Flanke hin ab und geht schliesslich in eine ebene, ungewölbte Fläche über. Im ersten, der x-y Flanke zugewandten Drittel dieser Flanken ist je ein sich über die gesamt Länge in y-Richtung erstreckender Vorsprung 5 vorgesehen mit dessen Hilfe das Einzelteil 10 über einen Schnappmechanismus mit einem weiteren Einzelteil 10" verbindbar ist, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Eine solche Verbindung könnte aber freilich auch durch eine andere Art Schnapp oder Klemmverbindung, durch eine Schraubverbindung oder, wenn die Verbindung nicht lösbar sein muss, auch über eine Klebeverbindung verwirklicht werden. In Richtung (-x)-(-y) gelegene Anteile der Aussenflächen 7 können, je nach Ausgestaltung der Hohlräume 1 , 2 und der Gestaltung der restlichen Geometrie des ersten optischen Einzelteils 10 als gezielte Austrittsflächen für Licht dienen. Ist dies aber nicht so, dann tritt durch die gesamte Aussenfläche 7 nur ein minimaler Anteil an Streulicht aus. Die (-x)-(-y) Flanke ist als im Wesentlichen ebene in der x-y Ebene liegende Aussenfläche 16 ausgestaltet. Sie weist schlitzförmige sich in y-Richtung erstreckende Öffnungen 18 auf, über welche die Hohlräume 2 in Richtung der (-x)-(-y) Flanke geöffnet sind. Denkt man sich eine virtuelle äussere Fläche, die im Weiteren Umhüllende genannt wird, welche die Aussenfläche 16 mit ihren Öffnungen 18 umfasst, so ergibt diese Umhüllende in der Projektion in eine x-y Ebene ein Rechteck, wie dies auch einfach aus Fig. 4 erkennbar ist. Die der (-x)-(-y) Flanke gegenüberliegende x-y Flanke hat eine Aussenfläche 20, deren Umhüllende in der Projektion in eine x-y Ebene ebenfalls ein Rechteck ergibt. Die Ausdehnung dieses Rechtecks in x- Richtung ist allerdings entsprechend der Wölbung der Aussenflächen 7 geringer als diejenige der Aussenfläche 16. Die Aussenfläche 20 ist leicht bombiert und weist in der Mitte eine Ausnehmung 22 für die Aufnahme eines zweiten optischen Einzelteils 10' und/oder einer LED-Lichtquelle 6 auf. Wobei hier als Beispiel eine LED-Lichtquelle gezeigt ist. Die Ausnehmung 22 erstreckt sich über etwa zwei Drittel des ersten optischen Einzelteils 10 in z- Richtung und über die gesamte y-Ausdehnung des ersten optischen Einzelteils 10. Sie weist einen Boden 3 und Seitenwände 23 auf, die entsprechend der Anforderungen an Lichtbrechung, Reflexion und Lichtbeugung ausgestaltet sind. In diesem Beispiel weichen die Seitenwände 23 von der Mitte aus zurück, so dass sich die Ausnehmung 22 von der Aussenfläche 20 aus ins Körperinnere des ersten optischen Einzelteils hin erweitert. Der Boden 3 ist in diesem Beispiel in die Ausnehmung 22 hinein tonnenartig gewölbt ausgebildet.

Auf der rechten Seite in Fig. 1 sind beispielhaft einige Lichtstrahlen 8 mit ihrem Strahlengang ausgehend von der LED-Lichtquelle 6 dargestellt. Wie hieraus erkennbar wirken die Holräume mit ihren Begrenzungsflächen bzw. die Öffnung mit ihren Seitenwänden 23 und dem Boden 3 auf die Lichtstrahlen 8 zum Teil transmittierend, brechend, beugend oder total reflektierend. Aber auch Mischungen aus diesen Wirkungen können an diesen Grenzflächen erzeugt werden, so dass es zu einer Teiltransmission und einer Teilreflektion etc. kommt. Lichtstrahlen 8i und 8₂ werden beispielsweise am Boden 3 grösstenteils transmittiert, so dass sie als gerichtete, nahezu parallele Lichtstrahlen 8i, 8₂ aus der Aussenfläche 16 austreten. Ein entsprechend den optischen Gesetzen entstehender reflektierter Anteil der Strahlen 8i, 8₂ tritt über die Seitenwand 23 in den Körper des ersten optischen Einzelteils 10 ein. Der Lichtstrahl 8i durchstrahlt schliesslich den Hohlraum 1 und tritt als Streulicht 8/ beim Vorsprung 5 aus dem Körper des ersten optischen Einzelteils 10 aus. Solche Streustrahlen können bei Bedarf mittels spezieller und bekannter Beschichtungen (Optische Vergütung) eliminiert werden. In dem hier gezeigten Beispiel ist diese Lichtstreuung erwünscht und gezielt eingesetzt. Lichtstrahl 8₂ wird an den Begrenzungsflächen des Hohlraums 2 reflektiert und tritt etwa parallel zu den Strahlen 8i, 8₂ über die Aussenfläche 16 aus. Lichtstrahlen 8₃, 8₄ treten direkt über die Seitenwand 23 in den Körper des ersten optischen Einzelteils 10 ein, wobei Lichtstrahl 8₃ von innen an der Seitenwand 23 und an der Begrenzungsfläche des Hohlraums 2 reflektiert, so dass er schliesslich als gerichteter Strahl 83 nahezu parallel zu den Strahlen 8_{1 (} 8_2, 8₂' aus der Aussenfläche 16 austritt. Lichtstrahl 8₄ wird nach Eintritt in den Körper des ersten optischen Einzelteils 10 an der Begrenzungsfläche des Hohlraums 1 reflektiert und tritt ebenfalls etwa parallel zu den 8₁, 8₂, 8₂', 8₃ aus der Aussenfläche 16 aus. Dies zeigt dass die Hohlräume 1 , 2 mit ihren Begrenzungsflächen, Öffnung 22 mit ihrem Boden 3 und den Seitenwänden 23 sowie alle Aussenflächen 16, 7, 20, eine optische Funktion ausüben und bei entsprechender Ausgestaltung sowohl reflektierend als auch transmittierend und auch brechend und/oder beugend wirken können.

Fig. 2 zeigt ein zweites erfindungsgemässes Einzelteil 10' in Seitenansicht auf seine y-z Flanke. Prinzipiell ist das zweite optische Einzelteil 10' gleich aufgebaut wie das erste optische Einzelteil 10. Seine Längenausdehnung in z-Richtung ist kleiner als seine Längenausdehnung in y-Richtung, und seine Längenausdehnung in y-Richtung ist kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in x-Richtung ist. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Längen für das Einzelteil 10' zum Beispiel x=27mm, y=l 0.9mm, z=8.9mm. Seine (-y)-(-z) Flanke und seine y-z Flanke sind als im Wesentliche ebene, in einer y-z Ebene eines kartesischen Koordinatensystems gelegene Aussenflächen 14 ausgebildet, die durch Öffnungen von durchgehenden, sich in x-Richtung erstreckenden Hohlräumen 2 und Ausnehmungen 22 durchbrochen werden. Die Hohlräume 2 sind wiederum mittels schlitzförmiger Öffnungen 18 zur (-x)-(-y) Flanke hin geöffnet. Hohlräume 1 , die nur zu der (-x)-(-z) und/oder der x-z Flanke hin offen sind, sind nicht vorgesehen.

Wird eine virtuelle Umhüllende einer (-x)-(-y) Flanke 16 des zweiten optischen Einzelteils 10' in eine x-y Ebene projiziert, so ergibt sich wiederum ein Rechteck. Das gleiche gilt für die gegenüberliegende x-y Flanke und ihre Umhüllende, wobei das daraus resultierende Rechteck wiederum eine kürzere Ausdehnung in y-Richtung hat. Die Ausgestaltung der x-y Flanke und der (-x)-(-y) Flanke 16 ist ansonsten angepasst an die Anforderungen für die optischen Funktionen ausgestaltet, wobei in diesem Fall die (-x)-(-y) Flanke 16 in der Mitte im Wesentlichen tonnenartig nach aussen gewölbt ausgestaltet ist.

Die Aussenflächen 7 der (-y)-(-z) und y-z Flanke sind wieder symmetrisch zueinander gestaltet und zwar derart, dass sich der Körper des zweiten optischen Einzelteils 10' von der (-x)-(-y)

Flanke in z-Richtung bis zur x-y Flanke verjungt. Auch wenn die Verjüngung an dem hier gezeigten Beispiel weit geringer ist, so ist es doch denkbar, den Körper eines erfindungsgemässen Einzelteils so auszugestalten, dass sich eine Verjüngung ausgehend von einer (-x)-(-y) Flanke in z-Richtung bis zur x-y Flanke von maximal auf ein Viertel der grössten über x gemessenen Breite (B_x,_max) ergibt. Die (-x)-(-y) Flanke weist wiederum eine

Ausnehmung 22 zur Aufnahme einer LED-Lichtquelle 6 auf Die Ausnehmung 22 erstreckt sich in diesem Fall in (-z)-Richtung aber nur etwa ein Viertel in den Körper des zweiten optischen Einzelteils 10' hinein. Der Boden 3 ist wiederum in die Ausnehmung 22 hinein tonnenartig gewölbt ausgebildet. Die Seitenwände 23 verengen zunächst die Ausnehmung 22, um sie dann gegen den Boden 3 hin wieder zu erweitern. Die Geometrie der Ausnehmung 22 bzw. die Ausgestaltung ihrer Seitenwände 23 und ihres Bodens 3 ist entsprechend der Anforderungen für die optischerrFunktionen gewählt.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemässe optische Vorrichtung 30, die zwei optische Einzelteile, ein erstes und ein zweites optisches 10 und 10' umfasst. Die Einzelteile 10, 10' sind analog zu jenen in den Figuren 1 und 2 ausgebildet. Die optischen Einzelteile 10, 10' sind kraftschlüssig ineinander gesetzt, wobei die x-, y-, z-Achsen des zweiten Einzelteils 10' gegenüber den x-, y-, z-Achsen des optischen Einzelteils 10 verdreht sind, so dass die z- Achsen gleich ausgerichtet sind, die x- und die y-Achsen der beiden Einzelteile 10, 10' aber um 90° verdreht aufeinander senkrecht stehen. Das erste optische Einzelteil 10 ist über seine Vorsprünge 5 durch einen Schnappmechanismus ausserdem mit einem weiteren Einzelteil 10" verbunden, das im Wesentlichen C-förmig ausgestaltet ist. Das C-förmige Einzelteil 10" ist, wie die beiden optischen Einzelteile 10, 10' ein optisches Einzelteil aus PMMA. Mit seinen beiden freien Enden 31 umfasst das C-förmige weitere Einzelteil das erste optische Einzelteil 10 und hintergreift mit im Endbereich der freien Enden 31 angeordneten Nasen 32 die Vorsprünge 5. Da die freien Enden 31 mit den Nasen 32 leicht federn, Bilden sie zusammen mit den ebenfalls leicht federnden Vorsprüngen 5 einen Schnappverschluss, über welchen das Einzelteil 10 mit dem darin eingesetzten Einzelteil 10' leicht mit dem Einzelteil 10" verbunden aber auch wieder von diesem getrennt werden kann.

In der Mitte seines Rückenbereiches 9 weist das C-förmige weitere Einzelteil 10" eine Öffnung 34 für die Aufnahme des Gehäuses der LED-Lichtquelle 6 auf. Weiter sind beabstandet von der Öffnung 34 im Rückenbereich 9 Öffnungen 36 für die Aufnahme von

Schrauben 38 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Schrauben kann das weitere Einzelteil 10" mit einer Platine 40, auf weicher die LED-Lichtquellen befestigt sind, fixiert werden. Figur 3 zeigt auf der rechten Seite wieder verschiedene Lichtstrahlen 8 ausgehend von der LED-Lichtquelle. Wie der Strahl 8a zeigt, ist das C-förmige Einzelteil 10" ebenfalls optisch aktiv. Der Strahl 8a geht durch das weitere Einzelteil 10" hindurch und trifft auf den Boden 3 des ersten optischen Einzelteils 10. Dort wird^~er teilweise gebeugt und durch den Körper des ersten^" optischen Einzelteils 10 transmittiert, so dass er bei der Aussenfläche 16 aus der optischen Vorrichtung 30 austritt. Der andere Teil des Strahls 8a wird reflektiert am Boden 3 des ersten optischen Einzelteils 10 und tritt nach nochmaligem Durchtritt durch das zweite optische Einzelteil 10' durch die Seitenwand 23 in den Körper des ersten optischen Einzelteils 10 ein. Er durchtritt den Hohlraum 1 und tritt aus dem Körper des ersten optischen Einzelteils 10 wieder aus, um in das C-förmige weitere Einzelteil einzutreten, nach mehrmaliger Reflexion über das freie Ende 31 des weiteren Einzelteils 10" wieder aus diesem auszutreten und nach einem weiteren Durchtritt durch das erste optische Einzelteil 10 und verschiedener seiner Hohlräume 1 , 2 schliesslich ebenfalls über die Aussenfläche 16 aus der optischen Vorrichtung 30 auszutreten.

Wie anhand dieses Beispiels für einen Strahlengang gezeigt wird, ist es möglich durch die Ausgestaltung des C-förmigen Einzelteils 10" als optisches Einzelteil, die Verluste über Streulicht zu verringern. In dem hier gezeigten Beispiel führt dies allerdings dazu, dass das austretende Licht nicht mehr so homogen gerichtet ist, da Strahl 8a' nicht parallel zu den anderen Strahlen aus der Fläche 16 austritt.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen dienen klarerweise der Erläuterung der Erfindung an Beispielen. Dem Fachmann ist klar, dass es weitere Möglichkeiten der Ausgestaltung der Erfindung gibt. Auch in welcher Weise sich die in den verschiedenen Figuren gezeigten Elemente sinnvoll kombinieren lassen, ist dem Fachmann klar, so dass die in den Figuren gezeigten Beispiele keinerlei einschränkende Wirkung haben.

Claims

Patentansprüche

1 Optische Vorrichtung für die gezielte Wiedergabe von aus LED-Lichtquellen abgestrahltem Licht wenigstens zwei Einzelteile umfassend, von denen eines ein erstes optisches Einzelteil (10) in Form eines lichtleitenden Festkörpers ist und ein weiteres Einzelteil (TO") der Verbindung mit der LED-Lichtquelle dient, dadurch gekennzeichnet, dass in einem kartesischen Koordinatensystem das erste optische Einzelteil (10) eine Längenausdehnung in y-Richtung besitzt, die kleiner oder gleich seiner Längsausdehnung in z-Richtung und kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in x-Richtung ist und wobei eine in eine x-y Ebene projizierte Umhüllende des ersten optischen Einzelteils (10) im Wesentlichen ein Rechteck ergibt, und sich das erste optische Einzelteil (10) ausgehend von einer x-y Ebene in z-Richtung maximal auf Va, der grössten Breite gemessen über y (By.max) verjüngt.

2 Optische Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine

(-x)-(-y) Flanke und eine y-z Flanke bzw. (-y)-(-z) Flanke des ersten optischen Einzelteils (10) Hauptaustrittsflächen für das Licht sind.

3 Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites optisches Einzelteil (10') in Form eines lichtleitenden Festkörpers in einer Ausnehmung (22) des ersten optischen Einzelteils (10) angeordnet ist, wobei das zweite optische Einzelteil (10') in dem kartesischen Koordinatensystem eine Längenausdehnung in z-Richtung besitzt, die kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in y-Richtung und kleiner oder gleich seiner Längenausdehnung in x-Richtung ist und wobei eine in eine x-y Ebene projizierte Umhüllende des zweiten optischen Einzelteils (10') im Wesentlichen ein Rechteck ergibt, und sich das zweite optische Einzelteil (10') ausgehend von einer x-y Ebene in z-Richtung maximal auf V₄ der grössten Breite gemessen über x (Bx,max) verjüngt. 4 Optische Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite -optische Einzelteil (10, 10') durch mehrere Aussenflächen (7, 14, 16, 20) begrenzt werden, welche jeweils eine optische Funktion ausüben.

5 Optische Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite optische Einzelteil (10, 10') verdreht zueinander zusammengesetzt sind, dass ihre Achsen x, y gegeneinander vertauscht erscheinen.

6 Optische Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite optische Einzelteil (10, 10') derart verdreht zueinander zusammengesetzt sind, dass ihre Achsen x, y, z in einem beliebigen Winkel zueinander stehen.

7 Optische Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite optische Einzelteile (10, 10') kraftschlüssig zusammensetzbar und/oder miteinander verklebbar sind.

8 Optische Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Einzelteil (10"), welches der Verbindung mit der LED-Lichtquelle (6) dient, ebenfalls ein optisch leitender Festkörper ist, der in die optische Vorrichtung (30) als optisches Einzelteil integriert ist.

9 Optische Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen optischen Einzelteil (10, 10', 10") ein oder mehr Holräume (1, 2) von beliebiger Form vorgesehen sind, dessen/deren Hohlraumgrenzflächen als Spiegel- und/oder Linsen- und/oder Strahlteiler innerhalb des Einzelteils (10, 10', 10") wirken, wobei die Längenausdehnung der Hohlräume (1 , 2) sich parallel zur y-Richtung bzw. zur x-

Richtung erstreckt, und sie vorzugsweise als von der x-z Flanke bis zur (-x)-(-z) Flanke, bzw. von der y-z Flanke bis zur (-y)-(-z) Flanke durchgehende Hohlräume (1 , 2) ausgestaltet sind.

Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite optische Einzelteil (10, 10') und das weitere Einzelteil (10") einen Brechungsindex aufweist, der mindestens um +/- 0.1 von 1 abweicht.