WO2012020082A1 - Arrangement for emitting light with light-guiding element and reflector - Google Patents

Arrangement for emitting light with light-guiding element and reflector Download PDF

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cylinder
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guiding element
reflector
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Burkhard Von Kloeden
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Zumtobel Lighting Gmbh
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    • F21LIGHTING
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    • F21LIGHTING
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    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for emitting light according to the preamble of claim 1, which has at least one substantially punctiform light source, wherein the light emission by means of a light source upstream of the light-guiding element and a light-guiding element surrounding the reflector.
  • the punctual light source used is in particular an LED.
  • LEDs are increasingly being used in lighting technology, as they have numerous advantages over conventional light sources such as fluorescent lamps or light bulbs.
  • One advantage of LEDs, for example, is that they emit their light predominantly in the direction in which one
  • Luminaire construction should also be the actual light output, ie in the direction of the light exit.
  • LEDs since targeted influencing of the emitted light beams for directing the light is only possible by positioning specific optical elements directly in the region of the light emission of the LEDs. Due to the high direct component of the light emitted by LEDs and the low influenceability inevitably results in a certain amount of scattered light, which has a very disturbing effect, especially in narrow-beam distributions.
  • LED modules in which multicolor LEDs are used for example in the case of RGB modules
  • a specific color mixture is required in order ultimately to achieve homogeneous light output with a desired mixed color.
  • an object of the present invention to provide a novel concept for influencing the light output in lighting arrangements with essentially punctiform light sources, in particular LEDs, with the aid of which the abovementioned objectives are achieved.
  • an effective influencing of the light output should be possible, on the other hand should be achieved in the case of using different colored light sources effective color mixing.
  • This special light-guiding element is designed substantially cylinder-like, wherein an end face of the cylinder forms a light entry surface. One of the light entry surface opposite side of the cylinder is then at least partially aligned with respect to a longitudinal axis of the cylinder. It is thereby permeable to one part of the light and reflective to another part of the light, in which case the reflected portion of the light over the lateral surface of the cylinder, which with structures for
  • Lichtauskopplung is provided, is delivered to a surrounding the light guide element reflector. This special design makes it possible to effectively use all the components of the light emitted by the light source.
  • an arrangement for emitting light which has at least one substantially point-shaped light source, a light source in the emission direction upstream of a light-guiding element of a transparent material and a reflector surrounding the light guide, wherein
  • the light-guiding element is designed substantially cylinder-like, wherein an end face of the cylinder forms a light entry surface and the
  • Light inlet surface opposite side of the cylinder is at least partially inclined relative to a longitudinal axis of the cylinder so that it is transparent to a part of the light and reflective for another part of the light, and wherein the lateral surface of the cylinder is provided with structures for light extraction.
  • LEDs are used, which may in particular be different colored LEDs.
  • the light entry surface of the light-guiding element is provided with a scattering structure, in particular a microstructure.
  • an optical element for example a foil, which has a corresponding scattering structure, can also be provided in the region of the light entry surface.
  • the arrangement according to the invention can be used both for a symmetrical and for an asymmetrical light output.
  • the light exit surface of the light-guiding element that is the
  • Light entry surface opposite side preferably by a lateral surface a recess extending in the light guide, wherein the recess is formed, for example, conical.
  • the cone of the cone can be selected. This can be in particular in the range between 0 ° and 45 °.
  • Light incident surface opposite surface of the light-guiding element on the one hand, a refraction of light and on the other hand takes place a reflection, preferably formed by an oblique face.
  • the reflector surrounding the light guide element according to the invention is preferably in the form of a pot. Again, the shape of the reflection surface can be changed in order to influence the light output in the desired manner.
  • the inventive arrangement makes it possible to influence the emission of light from point light sources, in particular LEDs, in a simple but effective manner.
  • luminaires with different light emission characteristics can be achieved in a simple manner, without being distinguishable from the outside at first sight.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an inventive
  • FIGS. 2 to 4 are views of the light guide element used in the first embodiment
  • Figure 5 is a sectional view of the light-guiding element of Figs. 2 to 4 and
  • Figures 6 to 8 are views of a second embodiment of a
  • the arrangement according to the invention serves to direct the light emitted by a plurality of punctiform light sources, in particular LEDs.
  • a plurality of punctiform light sources in particular LEDs.
  • differently colored LEDs for example in the colors red, green and blue-are preferably used in order to achieve mixed light of almost any color location or any desired color temperature by controlling the intensities of the different colors.
  • the arrangement 1 can be used, for example, in so-called LED emitters.
  • Essential elements of the arrangement 1 according to the invention are on the one hand a pot-shaped reflector 2 and on the other hand a transparent light-guiding element 10, which is arranged approximately in the region of the center of the reflector 2.
  • Embodiment of the light-guiding element 10 will be detailed below
  • Both elements, ie reflector 2 and light guide element 10, are held by an annular ausgestaltetes holding element 3, via which at the same time also a fastening to or in the - not shown - housing of an LED spotlight takes place.
  • the central element of the arrangement according to the invention is the transparent light-guiding element 10, the configuration of which is to be explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 5.
  • the light-guiding element 10 which consists of a
  • a disk-shaped recess 13 is formed over a circumferential edge region 12, which serves to receive the LEDs 5 shown schematically here, corresponding to the sectional representation of FIG. 5.
  • the light entry surface 11 is provided with a light-scattering microstructure.
  • the light-scattering effect of this structure achieves a uniform distribution of the light rays without extreme discontinuities. At the same time this ensures the desired color mixing.
  • the light entry surface 11 itself is provided with the structure, it could also be provided on the bottom surface of the
  • a flat optical element for example, insert a film with a corresponding microstructure. Also in this way, the above-mentioned uniform distribution of the light and a color mixing is achieved.
  • the surface 15 is formed by a extending into the light-guiding element 10 recess 16, which is conical.
  • the surface 15 is thereby formed inclined with respect to the longitudinal axis I of the cylinder and is formed by the lateral surface of the recess 16.
  • Light rays which strike this surface 15 are now transmitted in different ways.
  • a first part - represented by the light beam A - is emitted substantially unchanged to the bottom.
  • a refraction that is to say a slight deflection of the light beam A, can take place at the transition between the light-directing element 10 and the recess 16.
  • the structure 19 provided there is preferably designed such that the Lichtlenkelement 10 laterally leaving rays as perpendicular to
  • This preferred lateral light emission is achieved in that the structure 19 is again designed as a microprism structure.
  • this structure is formed by an alternating arrangement over the circumference of the lateral surface 18 extending grooves and projections.
  • the combination of the light-directing element 10 with the reflector 2 opens up the possibility of achieving very narrow-beam light distributions, despite which a thorough mixing of the light of the LEDs 5 is achieved.
  • FIGS. 6 to 8 A second variant of a light-guiding element according to the invention is shown in FIGS. 6 to 8. This is a variant in which an asymmetric Li chtab radiation is achieved. For this purpose, forms the light entry surface eleventh
  • opposite surface 15 of the light guide member 10 is not the lateral surface of a conical recess. Instead, the surface 15 is now formed as a one-sided bevel or bevelled end face of the cylinder. As in the embodiment of Figures 1 to 5, a part of the light rays is the
  • Light emission characteristic which could be used for example for the illumination of a wall or laterally arranged below the LED spotlight object.
  • the light emitted by the LEDs is used completely for illumination, with effective mixing of the light again taking place.

Abstract

An arrangement (1) for emitting light has at least one substantially punctiform light source (5), a light-guiding element (10), arranged in front of the light source (5) in the emission direction, made of a transparent material and a reflector (5) surrounding the light-guiding element (10). The light-guiding element (10) has a substantially cylindrical design, with one end face of the cylinder forming a light-entry surface (11), the side of the cylinder lying opposite the light-entry surface being at least partly angled with respect to a longitudinal axis (I) of the cylinder such that it is permeable to part of the light and reflective to another part of the light, and the lateral face (18) of the cylinder being provided with structures (19) for coupling light out.

Description

Anordnung zur Lichtabgabe mit Lichtlenkelement und Reflektor  Arrangement for emitting light with light guide element and reflector
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lichtabgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche zumindest eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle aufweist, wobei die Lichtabgabe mit Hilfe eines der Lichtquelle vorgeordneten Lichtlenkelements sowie eines das Lichtlenkelement umgebenden Reflektors erfolgt. Bei der zum Einsatz kommenden punktförmigen Lichtquelle handelt es sich insbesondere um eine LED. The present invention relates to an arrangement for emitting light according to the preamble of claim 1, which has at least one substantially punctiform light source, wherein the light emission by means of a light source upstream of the light-guiding element and a light-guiding element surrounding the reflector. The punctual light source used is in particular an LED.
LEDs kommen in der Beleuchtungstechnologie zunehmend zum Einsatz, da sie gegenüber herkömmlichen Lichtquellen wie Leuchtstofflampen oder Glühbirnen zahlreiche Vorteile aufweisen. Ein Vorteil von LEDs besteht beispielsweise darin, dass sie ihr Licht vorwiegend in die Richtung abgeben, in der bei einer LEDs are increasingly being used in lighting technology, as they have numerous advantages over conventional light sources such as fluorescent lamps or light bulbs. One advantage of LEDs, for example, is that they emit their light predominantly in the direction in which one
Leuchtenkonstruktion auch die tatsächliche Lichtabgabe erfolgen soll, also in Richtung des Lichtaustritts. Hierin liegt gleichzeitig allerdings auch ein Nachteil der LEDs, da eine gezielte Beeinflussung der abgegebenen Lichtstrahlen zur Lichtlenkung nur möglich ist, indem bestimmte optische Elemente unmittelbar in dem Bereich des Lichtaustritts der LEDs positioniert werden. Durch den hohen Direktanteil des von LEDs abgegebenen Lichts und die geringe Beeinflussbarkeit ergibt sich zwangsläufig auch ein bestimmtes Maß an Streulicht, welches sich vor allem bei engstrahlenden Verteilungen sehr störend auswirkt. Weiterhin ist bei LED-Modulen, bei denen mehrfarbige LEDs zum Einsatz kommen (z. B. bei RGB-Modulen), eine gezielte Farbmischung erforderlich, um letztendlich eine homogene Lichtabgabe mit einer gewünschten Mischfarbe zu erzielen. Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Konzept zur Beeinflussung der Lichtabgabe bei Beleuchtungsanordnungen mit im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen, insbesondere LEDs, anzugeben, mit dessen Hilfe die oben genannten Ziele erreicht werden. Insbesondere soll einerseits eine effektive Beeinflussung der Lichtabgabe möglich sein, andererseits soll im Falle der Verwendung verschiedenfarbiger Lichtquellen eine effektive Farbdurchmischung erzielt werden. Luminaire construction should also be the actual light output, ie in the direction of the light exit. At the same time, however, there is also a disadvantage of the LEDs, since targeted influencing of the emitted light beams for directing the light is only possible by positioning specific optical elements directly in the region of the light emission of the LEDs. Due to the high direct component of the light emitted by LEDs and the low influenceability inevitably results in a certain amount of scattered light, which has a very disturbing effect, especially in narrow-beam distributions. Furthermore, in the case of LED modules in which multicolor LEDs are used (for example in the case of RGB modules), a specific color mixture is required in order ultimately to achieve homogeneous light output with a desired mixed color. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel concept for influencing the light output in lighting arrangements with essentially punctiform light sources, in particular LEDs, with the aid of which the abovementioned objectives are achieved. In particular, on the one hand an effective influencing of the light output should be possible, on the other hand should be achieved in the case of using different colored light sources effective color mixing.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Lichtabgabe, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Verwendung eines speziell The object is achieved by an arrangement for emitting light, which has the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims. The solution according to the invention is based on the use of a special
ausgestalteten Lichtlenkelements, mit dessen Hilfe einerseits eine effektive designed light-guiding element, with the help of an effective one
Lichtlenkung ermöglicht wird, andererseits die Durchmischung des von der bzw. den Lichtquellen abgegebenen Lichts gefördert wird. Dieses spezielle Lichtlenkelement ist im Wesentlichen zylinderartig ausgebildet, wobei eine Stirnseite des Zylinders eine Lichteintrittsfläche bildet. Eine der Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Seite des Zylinders ist dann zumindest teilweise gegenüber einer Längsachse des Zylinders geneigt ausgerichtet. Sie ist hierdurch für einen Teil des Lichts durchlässig und für einen anderen Teil des Lichts reflektierend, wobei dann der reflektierte Anteil des Lichts über die Mantelfläche des Zylinders, welche mit Strukturen zur Light control is possible, on the other hand, the mixing of the light emitted by the light sources or is promoted. This special light-guiding element is designed substantially cylinder-like, wherein an end face of the cylinder forms a light entry surface. One of the light entry surface opposite side of the cylinder is then at least partially aligned with respect to a longitudinal axis of the cylinder. It is thereby permeable to one part of the light and reflective to another part of the light, in which case the reflected portion of the light over the lateral surface of the cylinder, which with structures for
Lichtauskopplung versehen ist, auf einen das Lichtlenkelement umgebenden Reflektor abgegeben wird. Diese spezielle Ausgestaltung ermöglicht es, sämtliche Anteile des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts effektiv zu nutzen. Lichtauskopplung is provided, is delivered to a surrounding the light guide element reflector. This special design makes it possible to effectively use all the components of the light emitted by the light source.
Erfindungsgemäß wird also eine Anordnung zur Lichtabgabe vorgeschlagen, welche zumindest eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle, ein der Lichtquelle in Abstrahlrichtung vorgeordnetes Lichtlenkelement aus einem transparenten Material sowie einen das Lichtlenkelement umgebenden Reflektor aufweist, wobei According to the invention, therefore, an arrangement for emitting light is proposed, which has at least one substantially point-shaped light source, a light source in the emission direction upstream of a light-guiding element of a transparent material and a reflector surrounding the light guide, wherein
erfindungsgemäß das Lichtlenkelement im Wesentlichen zylinderartig ausgebildet ist, wobei eine Stirnseite des Zylinders eine Lichteintrittsfläche bildet und die der According to the invention, the light-guiding element is designed substantially cylinder-like, wherein an end face of the cylinder forms a light entry surface and the
Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Seite des Zylinders zumindest teilweise gegenüber einer Längsachse des Zylinders derart geneigt ist, dass sie für einen Teil des Lichts durchlässig und für einen anderen Teil des Lichts reflektierend ist, und wobei die Mantelfläche des Zylinders mit Strukturen zur Lichtauskopplung vorgesehen ist. Light inlet surface opposite side of the cylinder is at least partially inclined relative to a longitudinal axis of the cylinder so that it is transparent to a part of the light and reflective for another part of the light, and wherein the lateral surface of the cylinder is provided with structures for light extraction.
Als Lichtquellen kommen erfindungsgemäß vorzugsweise LEDs zum Einsatz, wobei es sich insbesondere um verschiedenfarbige LEDs handeln kann. Um die Mischung des von den verschiedenen LEDs abgegebenen Lichts weiter zu optimieren, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Lichteintrittsfläche des Lichtlenkelements mit einer streuenden Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur versehen ist. Alternativ hierzu kann im Bereich der Lichteintrittsfläche auch ein optisches Element, beispielsweise eine Folie vorgesehen sein, welche eine entsprechende streuende Struktur, As light sources according to the invention preferably LEDs are used, which may in particular be different colored LEDs. In order to further optimize the mixture of the light emitted by the different LEDs, it is preferably provided that the light entry surface of the light-guiding element is provided with a scattering structure, in particular a microstructure. Alternatively, an optical element, for example a foil, which has a corresponding scattering structure, can also be provided in the region of the light entry surface.
insbesondere eine Mikrostruktur aufweist. in particular has a microstructure.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl für eine symmetrische als auch für eine asymmetrische Lichtabgabe genutzt werden. Im Falle einer symmetrischen Lichtabgabe wird die Lichtaustrittsfläche des Lichtlenkelements, also die der The arrangement according to the invention can be used both for a symmetrical and for an asymmetrical light output. In the case of a symmetrical light output, the light exit surface of the light-guiding element, that is the
Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Seite vorzugsweise durch eine Mantelfläche einer sich in das Lichtleitelement erstreckenden Ausnehmung gebildet, wobei die Ausnehmung beispielsweise kegelförmig ausgebildet ist. Je nachdem, wie Light entry surface opposite side preferably by a lateral surface a recess extending in the light guide, wherein the recess is formed, for example, conical. Depending on how
engabstrahlend die Lichtabgabe erfolgen soll, kann dann der Konus des Kegels gewählt werden. Dieser kann insbesondere im Bereich zwischen 0° und 45° liegen. narrow beam the light output should be made, then the cone of the cone can be selected. This can be in particular in the range between 0 ° and 45 °.
Alternativ zu einer symmetrischen Lichtabgabe kann allerdings auch eine As an alternative to a symmetrical light output, however, a
asymmetrische Lichtabgabe vorgesehen sein. In diesem Fall ist die der be provided asymmetric light output. In this case, that is the
Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Fläche des Lichtlenkelements, an der einerseits eine Lichtbrechung und andererseits eine Reflexion stattfindet, vorzugsweise durch eine schräge Stirnfläche gebildet. Light incident surface opposite surface of the light-guiding element, on the one hand, a refraction of light and on the other hand takes place a reflection, preferably formed by an oblique face.
Der das erfindungsgemäße Lichtlenkelement umgebende Reflektor ist vorzugsweise topfartig ausgebildet. Auch hier kann die Form der Reflexionsfläche verändert werden, um die Lichtabgabe in gewünschter Weise zu beeinflussen. The reflector surrounding the light guide element according to the invention is preferably in the form of a pot. Again, the shape of the reflection surface can be changed in order to influence the light output in the desired manner.
Letztendlich wird durch die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht, die Abgabe des Lichts von punktförmigen Lichtquellen, insbesondere von LEDs, in einfacher aber effektiver Weise zu beeinflussen. Durch die Nutzung der verschiedenen lichtlenkenden Eigenschaften der Elemente können in einfacher Weise Leuchten mit verschiedenen Lichtabstrahlcharakteristiken erzielt werden, ohne dass diese von außen auf den ersten Blick unterscheidbar sind. Finally, the inventive arrangement makes it possible to influence the emission of light from point light sources, in particular LEDs, in a simple but effective manner. By using the different light-guiding properties of the elements, luminaires with different light emission characteristics can be achieved in a simple manner, without being distinguishable from the outside at first sight.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Figure 1 shows a first embodiment of an inventive
Anordnung zur Lichtabgabe;  Arrangement for emitting light;
Figuren 2 bis 4 Ansichten des bei dem ersten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommenden Lichtlenkelements; FIGS. 2 to 4 are views of the light guide element used in the first embodiment;
Figur 5 eine Schnittdarstellung des Lichtlenkelements der Fig. 2 bis 4 und Figure 5 is a sectional view of the light-guiding element of Figs. 2 to 4 and
Figuren 6 bis 8 Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Figures 6 to 8 are views of a second embodiment of a
Lichtlenkelements, mit dessen Hilfe eine asymmetrische Lichtabgabe erzielt wird. Die in Figur 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene erfindungsgemäße Anordnung dient der Lichtlenkung des Lichts, welches von mehreren punktförmigen Lichtquellen, insbesondere von LEDs abgegeben wird. Vorzugsweise kommen hierbei insbesondere verschiedenfarbige LEDs - beispielsweise in den Farben Rot, Grün und Blau - zum Einsatz, um durch Steuerung der Intensitäten der verschiedenen Farben Mischlicht eines nahezu beliebigen Farborts bzw. einer beliebigen Farbtemperatur zu erzielen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung 1 wird einerseits eine besonders gute Durchmischung des Lichts der verschiedenen LEDs erzielt, andererseits kann auch das Licht effektiv in einen bestimmten Bereich gelenkt werden. Die Anordnung 1 kann beispielsweise in sog. LED-Strahlern zum Einsatz kommen. Light guide element, with the help of an asymmetric light output is achieved. The arrangement according to the invention, generally designated by the reference numeral 1 in FIG. 1, serves to direct the light emitted by a plurality of punctiform light sources, in particular LEDs. In this case, in particular, differently colored LEDs-for example in the colors red, green and blue-are preferably used in order to achieve mixed light of almost any color location or any desired color temperature by controlling the intensities of the different colors. With the aid of the arrangement 1 according to the invention, on the one hand a particularly good mixing of the light of the different LEDs is achieved, on the other hand, the light can be effectively directed into a specific area. The arrangement 1 can be used, for example, in so-called LED emitters.
Wesentliche Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung 1 sind zum einen ein topfförmiger Reflektor 2 sowie zum anderen ein transparentes Lichtlenkelement 10, welches etwa im Bereich des Zentrums des Reflektors 2 angeordnet ist. Die Essential elements of the arrangement 1 according to the invention are on the one hand a pot-shaped reflector 2 and on the other hand a transparent light-guiding element 10, which is arranged approximately in the region of the center of the reflector 2. The
Ausgestaltung des Lichtlenkelements 10 wird nachfolgend noch detailliert Embodiment of the light-guiding element 10 will be detailed below
beschrieben. Beide Elemente, also Reflektor 2 und Lichtlenkelement 10, werden durch ein ringförmig ausgestaltetes Halteelement 3 gehalten, über welches gleichzeitig auch eine Befestigung an bzw. in dem - nicht näher dargestellten - Gehäuse eines LED- Strahlers erfolgt. described. Both elements, ie reflector 2 and light guide element 10, are held by an annular ausgestaltetes holding element 3, via which at the same time also a fastening to or in the - not shown - housing of an LED spotlight takes place.
Zentrales Element der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie bereits erwähnt das transparente Lichtlenkelement 10, dessen Ausgestaltung nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert werden soll. Von außen betrachtet ist das Lichtlenkelement 10, welches aus einem As already mentioned, the central element of the arrangement according to the invention is the transparent light-guiding element 10, the configuration of which is to be explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 5. Viewed from the outside, the light-guiding element 10, which consists of a
lichtdurchlässigen Material, vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff besteht, im Wesentlichen als Zylinder ausgebildet. Die Rückseite des Zylinders bildet hierbei eine Lichteintrittsfläche 11 und ist dementsprechend den Lichtquellen zugewandt. Über einen umlaufenden Randbereich 12 wird eine scheibenförmige Ausnehmung 13 gebildet, welche entsprechend der Schnittdarstellung von Figur 5 der Aufnahme der hier schematisch dargestellten LEDs 5 dient. Über die Rückseite bzw. die translucent material, preferably made of a transparent plastic, formed substantially as a cylinder. The rear side of the cylinder forms a light entry surface 11 and accordingly faces the light sources. A disk-shaped recess 13 is formed over a circumferential edge region 12, which serves to receive the LEDs 5 shown schematically here, corresponding to the sectional representation of FIG. 5. About the back or the
entsprechende Lichteintrittsfläche 11 wird dann das Licht der LEDs 5 in das corresponding light entry surface 11 will then be the light of the LEDs 5 in the
Lichtlenkelement 10 eingekoppelt. Wie bereits erwähnt ist es erwünscht, dass das Licht der LEDs 5 möglichst gut durchmischt wird. Um dies zu erzielen, ist vorgesehen, dass die Lichteintrittsfläche 11 mit einer lichtstreuenden Mikrostruktur versehen ist. Über die lichtstreuende Wirkung dieser Struktur wird eine gleichmäßige Verteilung der Lichtstrahlen ohne extreme Unstetigkeiten erzielt. Gleichzeitig sorgt dies für die angestrebte Farbdurchmischung. Alternativ zu der Ausführungsform, bei der die Lichteintrittsfläche 11 selbst mit der Struktur versehen ist, könnte auch vorgesehen sein, an der Bodenfläche der Lichtlenkelement 10 coupled. As already mentioned, it is desirable that the light of the LEDs 5 is mixed as well as possible. To achieve this, it is provided that the light entry surface 11 is provided with a light-scattering microstructure. The light-scattering effect of this structure achieves a uniform distribution of the light rays without extreme discontinuities. At the same time this ensures the desired color mixing. Alternatively to the embodiment in which the light entry surface 11 itself is provided with the structure, it could also be provided on the bottom surface of the
Ausnehmung 13, also zwischen den LEDs 5 und der Lichteintrittsfläche 11 ein flaches optisches Element, beispielsweise eine Folie mit einer entsprechenden Mikrostruktur einzulegen. Auch auf diesem Wege wird die oben genannte gleichmäßige Verteilung des Lichts und ein Farbdurchmischung erzielt. Recess 13, so between the LEDs 5 and the light entrance surface 11, a flat optical element, for example, insert a film with a corresponding microstructure. Also in this way, the above-mentioned uniform distribution of the light and a color mixing is achieved.
Die Weiterleitung des in das Lichtlenkelement 10 eingekoppelten Lichts erfolgt dann im Wesentlichen auf zwei verschiedenen Wegen, welche schematisch in der The forwarding of the light coupled into the light-directing element 10 then takes place essentially in two different ways, which are shown schematically in FIG
Schnittdarstellung von Figur 5 dargestellt sind. Sectional view of Figure 5 are shown.
Verantwortlich für die weitere Lichtleitung ist hierbei insbesondere die der Responsible for the further light line here is in particular the
Lichteintrittsfläche 11 des Lichtlenkelements 10 gegenüberliegende Fläche 15. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem eine symmetrische Lichtabgabe angestrebt wird, wird hierbei die Fläche 15 durch eine sich in das Lichtlenkelement 10 erstreckende Ausnehmung 16 gebildet, welche kegelförmig ausgebildet ist. Die Fläche 15 ist hierdurch gegenüber der Längsachse I des Zylinders geneigt ausgebildet und wird durch die Mantelfläche der Ausnehmung 16 gebildet. Lichtstrahlen, die auf diese Fläche 15 treffen, werden nunmehr in unterschiedlicher Weise weitergeleitet. So wird ein erster Teil - repräsentiert durch den Lichtstrahl A - im Wesentlichen unverändert zur Unterseite hin abgegeben. An dem Übergang zwischen dem Lichtlenkelement 10 und der Ausnehmung 16 kann hierbei eine Brechung, also eine geringfügige Ablenkung des Lichtstrahls A stattfinden. In the illustrated embodiment, in which a symmetrical light output is sought, in this case the surface 15 is formed by a extending into the light-guiding element 10 recess 16, which is conical. The surface 15 is thereby formed inclined with respect to the longitudinal axis I of the cylinder and is formed by the lateral surface of the recess 16. Light rays which strike this surface 15 are now transmitted in different ways. Thus, a first part - represented by the light beam A - is emitted substantially unchanged to the bottom. In this case, a refraction, that is to say a slight deflection of the light beam A, can take place at the transition between the light-directing element 10 and the recess 16.
Lichtstrahlen hingegen, welche unter einem flachen Winkel auf die Fläche 15 auftreffen (repräsentiert durch den Strahl B), werden an der Fläche 15 totalreflektiert und hierdurch auf die Mantelfläche 18 des Zylinders gerichtet. An dieser Mantelfläche 18 ist eine später noch näher beschriebene Struktur 19 vorgesehen, über welche die Lichtstrahlen ausgekoppelt und auf die Reflexionsfläche des umgebenden topfartigen Reflektors 2 gelenkt werden. Diese Lichtstrahlen werden dann von dem Reflektor 2 wiederum zur Unterseite hin reflektiert. Letztendlich werden also sowohl die von den LEDs 5 in Lichtabstrahlrichtung, also nach unten abgestrahlten Lichtstrahlen, als auch die seitlich abgegebenen Lichtstrahlen, also das Streulicht der LEDs 5 gerichtet zur Unterseite hin abgegeben. Die Lichtverteilung kann hierbei durch die Wahl des Öffnungswinkels der kegelförmigen Ausnehmung 16 beeinflusst werden. Hierbei kann der Konus des Kegels im Bereich zwischen 0° und 45° liegen. On the other hand, light rays which impinge on the surface 15 at a shallow angle (represented by the ray B) are totally reflected at the surface 15 and thereby directed towards the surface 18 of the cylinder. On this lateral surface 18, a later described structure 19 is provided, via which the light beams are coupled out and directed onto the reflection surface of the surrounding cup-shaped reflector 2. These light beams are then reflected by the reflector 2 again towards the bottom. In the end, therefore, both the light rays emitted by the LEDs 5 in the direction of light emission, that is to say downwards, and the light rays emitted laterally, that is to say the scattered light of the LEDs 5, are emitted towards the bottom side. The light distribution can be influenced by the choice of the opening angle of the conical recess 16. Here, the cone of the cone can be in the range between 0 ° and 45 °.
Zur Mantelfläche 18 des Lichtlenkelements 10 ist anzumerken, dass die dort vorgesehene Struktur 19 vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass die das Lichtlenkelement 10 seitlich verlassenden Strahlen möglichst senkrecht zur To the lateral surface 18 of the light-guiding element 10, it should be noted that the structure 19 provided there is preferably designed such that the Lichtlenkelement 10 laterally leaving rays as perpendicular to
Längsachse I abgegeben werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Licht effektiv durch den Reflektor 2 in Lichtabstrahlrichtung umgelenkt werden kann. Diese bevorzugte seitliche Lichtabgabe wird dadurch erzielt, dass die Struktur 19 wiederum als Mikroprismenstruktur ausgebildet ist. Insbesondere wird diese Struktur durch eine alternierende Anordnung über den Umfang der Mantelfläche 18 verlaufender Nuten und Vorsprünge gebildet. Longitudinal axis I are delivered. This ensures that the light can be effectively deflected by the reflector 2 in the light emission direction. This preferred lateral light emission is achieved in that the structure 19 is again designed as a microprism structure. In particular, this structure is formed by an alternating arrangement over the circumference of the lateral surface 18 extending grooves and projections.
Letztendlich wird durch die Kombination des Lichtlenkelements 10 mit dem Reflektor 2 die Möglichkeit eröffnet, sehr engstrahlende Lichtverteilungen zu erzielen, wobei trotz allem eine gute Durchmischung des Lichts der LEDs 5 erzielt wird. Finally, the combination of the light-directing element 10 with the reflector 2 opens up the possibility of achieving very narrow-beam light distributions, despite which a thorough mixing of the light of the LEDs 5 is achieved.
Eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Lichtlenkelements ist in den Figuren 6 bis 8 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Variante, bei der eine asymmetrische Li chtab Strahlung erzielt wird. Hierzu bildet die der Lichteintrittsfläche 11 A second variant of a light-guiding element according to the invention is shown in FIGS. 6 to 8. This is a variant in which an asymmetric Li chtab radiation is achieved. For this purpose, forms the light entry surface eleventh
gegenüberliegende Fläche 15 des Lichtlenkelements 10 nicht die Mantelfläche einer kegelförmigen Ausnehmung. Stattdessen ist die Fläche 15 nunmehr als einseitige Schräge bzw. abgeschrägte Stirnfläche des Zylinders ausgebildet. Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 wird ein Teil der Lichtstrahlen das opposite surface 15 of the light guide member 10 is not the lateral surface of a conical recess. Instead, the surface 15 is now formed as a one-sided bevel or bevelled end face of the cylinder. As in the embodiment of Figures 1 to 5, a part of the light rays is the
Lichtlenkelement 10 nahezu ungehindert durchstrahlen und über die Fläche 15 verlassen. Ein anderer Teil der Lichtstrahlen hingegen wird an der Fläche 15 reflektiert und über die Mantelfläche 18 auf den Reflektor 2 abgegeben werden. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich dann letztendlich eine asymmetrische Pass through the light guide 10 almost unhindered and leave over the surface 15. On the other hand, another part of the light rays is reflected on the surface 15 and emitted to the reflector 2 via the lateral surface 18. In this embodiment, then finally results in an asymmetric
Lichtabstrahlcharakteristik, welche beispielsweise für die Beleuchtung einer Wand oder eines seitlich unterhalb des LED-Strahlers angeordneten Objekts genutzt werden könnte. Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird allerdings das von den LEDs abgegebene Licht vollständig zur Beleuchtung genutzt, wobei wiederum eine effektive Durchmischung des Lichts stattfindet. Light emission characteristic, which could be used for example for the illumination of a wall or laterally arranged below the LED spotlight object. In this second exemplary embodiment, too, however, the light emitted by the LEDs is used completely for illumination, with effective mixing of the light again taking place.

Claims

Ansprüche claims
1. Anordnung (1) zur Lichtabgabe mit zumindest einer im Wesentlichen An arrangement (1) for emitting light with at least one substantially
punktförmigen Lichtquelle (5), einem der Lichtquelle (5) in Ab strahl richtung vorgeordneten Lichtlenkelement (10) aus einem transparenten Material sowie einem das Lichtlenkelement (10) umgebenden Reflektor (5), point-shaped light source (5), one of the light source (5) in Ab beam direction upstream light-guiding element (10) made of a transparent material and a light-guiding element (10) surrounding the reflector (5),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Lichtlenkelement (10) im Wesentlichen zylinderartig ausgebildet ist, wobeiin that the light-directing element (10) is substantially cylindrical, wherein
• eine Stirnseite des Zylinders eine Lichteintrittsfläche (11) bildet, • an end face of the cylinder forms a light entry surface (11),
• die der Lichteintrittsfläche gegenüberliegende Seite des Zylinders zumindest teilweise gegenüber einer Längsachse (I) des Zylinders derart geneigt ist, dass sie für einen Teil des Lichts durchlässig und für einen anderen Teil des Lichts reflektierend ist, und  The side of the cylinder opposite the light entry surface is at least partially inclined with respect to a longitudinal axis (I) of the cylinder such that it is transparent to one part of the light and reflective to another part of the light, and
• die Mantelfläche (18) des Zylinders mit Strukturen (19) zur Lichtauskopplung versehen ist.  • The lateral surface (18) of the cylinder is provided with structures (19) for light extraction.
2. Anordnung nach Anspruch 1, 2. Arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Lichteintrittsfläche (11) des Lichtlenkelements (10) mit einer streuenden Struktur, insbesondere einer Mikrostruktur versehen ist. the light entry surface (11) of the light guide element (10) is provided with a scattering structure, in particular a microstructure.
3. Anordnung nach Anspruch 1, 3. Arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Lichteintrittsfläche (11) des Lichtlenkelements (10) ein optisches Element, insbesondere eine Folie, mit einer streuenden Struktur, insbesondere einer in that the light entry surface (11) of the light guide element (10) is an optical element, in particular a foil, having a scattering structure, in particular a
Mikrostruktur vorgeordnet ist. Microstructure is upstream.
4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. Arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die durch die geneigte Fläche gebildete Lichtaustrittsfläche (15) des in that the light exit surface (15) formed by the inclined surface of the
Lichtlenkelements (10) durch die Mantelfläche (16) einer sich in das Lichtlenkelement erstreckenden Ausnehmung gebildet ist. Light guide element (10) through the lateral surface (16) of a extending in the light guide element recess is formed.
5. Anordnung nach Anspruch 4, 5. Arrangement according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Ausnehmung (16) kegelförmig ist. the recess (16) is cone-shaped.
6. Anordnung nach Anspruch 5, 6. Arrangement according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Konus der kegelförmigen Ausnehmung (16) im Bereich zwischen 0° und 45° liegt. that the cone of the conical recess (16) is in the range between 0 ° and 45 °.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7. Arrangement according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die durch die geneigte Fläche gebildete Lichtaustrittsfläche (15) des in that the light exit surface (15) formed by the inclined surface of the
Lichtlenkelements (10) eine schräge Stirnfläche des Zylinders bildet. Light-deflecting element (10) forms an oblique end face of the cylinder.
8. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, 8. Arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Reflektor (2) topfförmig ausgebildet ist. that the reflector (2) is cup-shaped.
9. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, 9. Arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Lichtquelle durch eine LED gebildet ist. that the light source is formed by an LED.
10. Anordnung nach Anspruch 9, 10. Arrangement according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese mehrere verschiedenfarbige LEDs aufweist. that it has several different colored LEDs.
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