WO2014118294A1 - Beleuchtungsanordnung und verfahren zum herstellen einer beleuchtungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung und ein Verfahren zur Herstellung beziehungsweise zum Betreiben derselben. Die Beleuchtungsanordnung zeichnet sich dabei durch eine Vielzahl Abstrahlflächen aus, an denen in jeweils als Strahl (4) Licht abgegeben werden kann; aufgrund dieser „Richtungskompetenz" kann die Beleuchtungsanordnung nicht nur ein zweidimensionales Abbild eines Beleuchtungsmotivs (1) wiedergeben, sondern kann sie richtungsabhängig Licht ab- und damit eine Leuchtdichteverteilung des Beleuchtungsmotivs (1) wiedergeben.

Description

Beschreibung

Beleuchtungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Beieuchtungsanordnung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsan^¬ ordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Beleuchtungsanordnung .

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind neben konventionellen Wand- und Deckenleuchten mit Strahlern auch Beleuchtungs^¬ anordnungen bekannt, die großflächig Licht abgeben, etwa zur Beleuchtung eines Ausstellungsraumes. Dazu können die Leuchtmittel beispielsweise hinter einer transluzenten Scheibe oder hinter einem Tuch angeordnet werden, was ei^¬ ne gleichmäßige Lichtabgabe zur Folge hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik vorteil^¬ hafte Beleuchtungsanordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben anzugeben.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß löst dieses Problem eine Beleuchtungsan^¬ ordnung zur räumlichen Wiedergabe eines Beleuchtungsmo^¬ tivs gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zu deren Her^¬ stellen gemäß Anspruch 1.

In abstrakter Betrachtung gliedert sich das Beleuchten in erfindungsgemäßer Weise in zwei Schritte, nämlich die Erfassung des Beleuchtungsmotivs und die anschließende Wiedergabe, also die Beleuch^¬ tung .

Vereinfacht gesprochen wird mit dem ersten Schritt das Beleuchtungsmotiv in seiner Dreidimensionalität erfasst, also das davon in verschiedene Richtungen abgegebene Licht ermittelt, beispielsweise auch durch Rendern. Der zweite Schritt, die einen Eindruck von Dreidimensionalität erweckende Wiedergabe, setzt dann dementsprechend ei^¬ ne Beleuchtungsanordnung voraus, die Licht gezielt orts- und richtungsabhängig, als „Strahlen", abgeben kann (was im Rahmen dieser Offenbarung auch als „Richtungskompetenz" der Beleuchtungsanordnung bezeichnet wird) .

Eine Beleuchtungsanordnung mit „Richtungskompetenz" zeichnet sich dadurch aus, dass an einer Vielzahl Ab- strahlflächen Licht abgegeben werden kann, und zwar je Abstrahlfläche als Strahl mit ausgewählter Richtung beziehungsweise als Vielzahl von Strahlen in frei wählbare Richtungen und mit individuell vorgegebenen Lichtströmen. Dazu kann die Beleuchtungsanordnung beispielsweise aus einer Vielzahl Glasfasern aufgebaut sein, in deren Eintrittsflächen jeweils das von einer Lichtquelle emittierte Licht eingekoppelt wird.

Die Austrittsflächen der Glasfasern werden dann beispielsweise an einer Decke montiert, etwa immer bündel- weise zu sich wiederholenden Untereinheiten (Beleuchtungseinheiten) zusammengefasst . Die Austrittsflächen der Glasfasern einer Beleuchtungseinheit können dabei als Abstrahlflächen beispielsweise auf einer Kugelschale nebeneinander angeordnet liegen, sodass die Beleuchtungsein- heit ein Bündel divergierender Strahlen abgibt. Die Be- leuchtungsanordnung kann ihrerseits aus einer Vielzahl solcher Beleuchtungseinheiten aufgebaut werden, etwa aus nebeneinander an einer Decke montierten Kugelschalen (mit jeweils einer Vielzahl Abstrahlflächen). Je Glasfaser ist in diesem Beispiel eine Abstrahlrichtung und eine Abstrahlfläche festgelegt; sofern der Austritts^¬ fläche einer Glasfaser keine abbildende Optik nachgela^¬ gert ist, ist die Austrittsfläche gleich der Abstrahlflä^¬ che. Generell meint „Abstrahlfläche" die letzte, dem Bet- rachter / einer Betrachtungsposition zugewandte Austrittsfläche des Strahls. Abstrahlfläche und Abstrahl^¬ richtung stellen gemeinsam ein nachstehend noch im Detail erläutertes „Pixel" dar, dem dann der gewünschte Licht^¬ strom zugeordnet wird, beispielsweise durch eine entspre- chende Steuerung der Lichtquelle.

Der Lichtstrom der einzelnen Pixel soll dabei so eingestellt werden, dass das von den einzelnen Abstrahlflächen jeweils entlang eines Strahls abgegebene Licht den Eindruck erweckt, als käme es nicht aus der Beleuchtungsan- Ordnung, sondern von „dahinter". Ein beispielsweise nur wenige Meter, etwa mindestens 3 m, 5 m, 7 m, 10 m, 15 m beziehungsweise 20 m, aber beispielsweise nicht mehr als 50 m, 40 m, 30 m, von der Beleuchtungsanordnung entfernt stehender Betrachter soll zum Beispiel den Eindruck ha- ben, in die Kuppel des Petersdoms mit einer Höhe von mehr als 100 m zu blicken.

Bei dem Beleuchtungsmotiv kann es sich beispielsweise um eine Licht reflektierende oder emittierende, dreidimensi^¬ onale Anordnung handeln, zum Beispiel um einen Ausschnitt eines realen Gebäudes, also etwa um eine Decke; die Drei- dimensionalität kann beispielsweise durch eine Wölbung der Decke bedingt sein, zum Beispiel durch eine Kuppel^¬ form. Generell kann die Dreidimensionalität des Beleuchtungsmotivs durch die Anordnung einzelner Elemente davon in unterschiedlichem Abstand zu einem Betrachtungspunkt bedingt sein.

Neben der Möglichkeit, ein real existierendes Beleuchtungsmotiv wiederzugeben, kann die dreidimensionale Anordnung auch virtuell erzeugt werden, indem etwa mit ei- nem CAD-Programm einzelne Elemente davon erstellt und in eine räumliche Anordnung zueinander gesetzt werden.

Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde: Für den dreidimensionalen optischen Eindruck, den ein Betrachter beispielsweise beim Durchschreiten des Petersdomes von dessen Kuppel hat, ist letztlich maßgeblich, aus welcher Richtung beziehungsweise welchen Richtungen wie viel Licht welcher Farbe zu den einzelnen, beim Durchschreiten passierten Betrachtungspositionen fällt.

Zur Illustration und auch für Modellierungszwecke kann das Beleuchtungsmotiv dabei in eine Vielzahl Oberflächenelemente unterteilt werden und je Oberflächenelement das sich davon in unterschiedliche Richtungen ausbreitende Licht mit einer Vielzahl Lichtstrahlen modelliert werden, deren Ansatzpunkt jeweils auf dem Oberflächenelement liegt.

Das Beleuchtungsmotiv, insbesondere eine den Betrachtungspositionen zugewandte Seite davon, wird also beispielsweise in disjunkte Oberflächenelemente unterteilt, und es wird für jedes dieser Oberflächenelemente der richtungsabhängig abgegebene Lichtstrom ermittelt. Das „Unterteilen in Oberflächenelemente" kann beispielsweise auch darin bestehen, dass ein (reales oder virtuelles) Beleuchtungsmotiv „abgetastet", also der von verschiedenen Bereichen (Oberflächenelementen) davon abgegebene Lichtstrom (jeweils richtungsaufgelöst) ermittelt wird; das Beleuchtungsmotiv muss nicht notwendigerweise vor der Lichtstromermittlung in Oberflächenelemente unterteilt werden, sondern die Unterteilung kann auch in deren Zuge erfolgen, etwa wenn der Lichtstrom über die Oberfläche des Beleuchtungsmotivs statistisch verteilt ermittelt wird. (Im Falle einer nachgehend beschriebenen Leucht^¬ dichtemessung kann die Unterteilung in Oberflächenelemente etwa durch die Auflösung bei der Messung bedingt sein . ) Jedenfalls wird der entlang einer Vielzahl Geraden von dem Beleuchtungsmotiv, also dem jeweiligen (von der beziehungsweise den jeweiligen Geraden durchsetzten) Oberflächenelement davon, abgegebene Lichtstrom ermittelt; die zueinander verkippten Geraden verbinden verschiedene Bereiche des Beleuchtungsmotivs (Oberflächenelemente) mit verschiedenen Bereichen der Referenzflächen (Referenzflächenpunkte) .

Die Kuppel wird beispielsweise indirekt beleuchtet und reflektiert das Licht teilweise in Richtung der unterhalb der Kuppel liegenden Betrachtungspositionen, wobei die Reflexionseigenschaften in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit zwischen zwei Extremen liegen können, nämlich zwischen ideal-diffus und ideal-spiegelnd.

Vereinfacht gesprochen wird ein eintreffender Lichtstrahl üblicherweise nicht nur ideal reflektiert (was aber etwa im Falle eines Spiegels auch möglich ist) , sondern in ge^¬ wissem Maße zusätzlich zu einem Strahlenbündel aufgewei^¬ tet (siehe Figur 3) . Ein Oberflächenelement des Beleuch^¬ tungsmotivs emittiert in verschiedene Richtungen (entlang verschiedenen, sich in dem Oberflächenelement schneidenden Geraden) unterschiedlich viel Licht, „sieht" aus ver^¬ schiedenen Richtungen darauf blickend also unterschied^¬ lich hell und / oder farbig aus (siehe Figuren 2a, b) .

In der idealisierten Betrachtung mit Lichtstrahlen („Strahlenmodell", siehe auch Figuren 2a, b) breiten sich also von jedem Oberflächenelement eine Vielzahl Licht^¬ strahlen unterschiedlichen Lichtstroms aus, was sich über eine entsprechende Länge der Lichtstrahlen veranschauli^¬ chen lässt, und „sieht" ein auf ein bestimmtes Oberflä- chenelement blickender Betrachter in Abhängigkeit von seiner Betrachtungsposition unterschiedliche Lichtstrahlen und dementsprechend auch einen unterschiedlichen Lichtstrom. Dies lässt sich auch über die Leuchtdichte beschreiben, die angibt, welcher Lichtstrom von einem ge- gebenen Punkt des Beleuchtungsmotivs je projiziertem Flä^¬ chenelement und pro Raumwinkelelement (und, wenn man ne^¬ ben der Helligkeit auch farblich unterscheiden will, pro Wellenlängenbereich) ausgesendet wird (Lichtstrom je Etendue-Subvolumen, siehe dazu die folgende Beschrei- bung) .

Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Beleuchtungsanordnung so einzurichten, dass das an einer ihrer Abstrahlflächen entlang eines Strahls abgegebene Licht dem von einem der Flächenelemente des Beleuch- tungsmotivs entlang einer Geraden, auf welcher eben die^¬ ser Strahl liegt, abgegebenen Licht entspricht (jeden- falls hinsichtlich der Helligkeit, wahlweise auch farbig) ; zur Wiedergabe des Beleuchtungsmotivs soll dies dann für sämtliche Abstrahlflächen mit ihren Strahlen gelten . In anderen Worten gibt die Beleuchtungsanordnung mit einer Vielzahl Strahlen, etwa in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10.000, 160.000 oder 2.560.000 Strahlen, Licht ab, und zwar jeweils wie es entlang einer Geraden, auf welcher der jeweilige Strahl liegt, von dem Beleuchtungsmotiv abgegeben wird beziehungsweise abgegeben wurde .

Ein Betrachter, der beispielsweise den Petersdom durchschreitet und dabei seinen Blick über dessen Kuppel wandern lässt, nimmt diese aufgrund des von den einzelnen Oberflächenelementen richtungsabhängig unterschiedlich abgegebenen Lichts auch dreidimensional wahr (das Gleiche gilt bei festem Beobachtungsstandpunkt prinzipiell wegen des Augenabstandes auch) ; macht der Betrachter hingegen ein Foto der Kuppel, geht der dreidimensionale Eindruck verloren, weil das von jedem Oberflächenelement abgegebe^¬ ne Licht eben nicht richtungsaufgelöst, sondern jeweils nur aus einer Richtung erfasst wird.

Zur Beleuchtung beispielsweise einer Bodenfläche mit etwa dem Beleuchtungsmotiv „Kuppel" wird zunächst die Montage- läge der Beleuchtungsanordnung und damit die Lage der Abstrahlflächen festgelegt; die Abstrahlflächen können beispielsweise horizontal flächig nebeneinander an einer Decke montiert sein. Nun „denkt" man sich diese Beleuchtungsanordnung mit den Abstrahlflächen in den Petersdom, wobei die zu beleuchtende Bodenfläche in einer Ebene mit dem Boden unter der Kuppel des Petersdoms liegt; die Be^¬ leuchtungsanordnung liegt somit zwischen Boden und Kup^¬ pel .

Nun wird für jede Abstrahlfläche der entlang einer Gera- den, auf welcher der Strahl der jeweiligen Abstrahlfläche liegt, von dem Beleuchtungsmotiv, also eben beispielswei^¬ se der Kuppel, abgegebene Lichtstrom (nach Helligkeit und optional Farbe) ermittelt. Gibt dann eine jede Abstrahl^¬ fläche ihren Strahl mit dem so ermittelten Lichtstrom ab, kann ein Betrachter (in idealisierter Anschauung) nicht unterscheiden, ob er unter der Beleuchtungsanordnung oder beispielsweise tatsächlich unter der Kuppel des Peters^¬ doms steht. (Die vorstehend und auch im Folgenden getrof^¬ fenen Aussagen sollen natürlich unabhängig von dem Be- leuchtungsmotiv „Kuppel" und von der Beleuchtung eines Bodens durch eine horizontal angeordnete Beleuchtungsan^¬ ordnung offenbart sein.)

Die „Referenzfläche", also die im vorstehenden Beispiel in den Petersdom „gedachte" Montagelage der Beleuchtungs- anordnung, ist gewissermaßen eine Schnittstelle zwischen dem Beleuchtungsmotiv (dem von diesem richtungsabhängig abgegebenen Licht) und der Beleuchtungsanordnung (dem von dieser richtungsabhängig abzugebenden Licht) . Dementspre^¬ chend wird der richtungsabhängig einfallende („einfal- lend" bei einer zwischen den Betrachtungspositionen und dem Beleuchtungsmotiv liegenden Referenzfläche) Lichtstrom in der Referenzfläche ermittelt und liegen die Ab^¬ strahlflächen in derselben Fläche.

In dem vorstehenden Beispiel wurde die Beleuchtungsanord- nung dann so eingerichtet, dass ein Betrachter der Be- leuchtungseinheit denselben Eindruck hat wie ein Betrachter der Kuppel in realiter, und zwar aufgrund der auf gleicher Höhe liegenden Bodenflächen, also Betrachterstandpunkte. Würde die Beleuchtungsanordnung indes höher, oberhalb der Montagelage montiert, für welche der Licht^¬ strom richtungsabhängig ermittelt wurde, würde die Kuppel weiter weg erscheinen, so als ob man den Petersdom nicht von seinem Boden, sondern von einem in den Boden eingelassenen tiefer liegenden Raum betrachten. Die Lage der Referenzfläche relativ zum Beleuchtungsmotiv kann prinzipiell frei gewählt werden, sie beeinflusst (nur) den darstellbaren Raumwinkel. Die Referenzfläche kann sogar auch hinter das Beleuchtungsmotiv gelegt werden, es kann also etwa für oberhalb der Kuppel des Pe- tersdomes liegende Abstrahlflächen ermittelt werden, wie viel Licht je Strahl abzugeben ist, damit es dem von der Kuppel entlang der jeweiligen Geraden, auf welcher der entsprechende Strahl liegt, abgegebenen Licht entspricht.

Die Beleuchtungsanordnung kann an einer Abstrahlfläche also in eine bestimmte Abstrahlrichtung Licht als Strahl eines bestimmten Lichtstroms abgeben, wobei der Licht^¬ strom der Abstrahlpunkte jeweils individuell eingestellt werden kann; vorzugsweise ist der mit den einzelnen Strahlen abgegebene Lichtstrom auch während des Betriebs steuerbar (hinsichtlich Helligkeit und vorzugsweise auch Farbe) , besonders bevorzugt über eine gemeinsame Steuer^¬ einheit .

Die Beleuchtungsanordnung kann also mit einer Vielzahl zueinander verkippten Strahlen jeweils unterschiedlich viel Licht (optional unterschiedlicher Farbe) abgeben, hat also eine „Richtungskompetenz", sodass verschiedene Ansichten des Beleuchtungsmotivs wiedergegeben werden.

Die Strahlen sind zueinander verkippt und füllen so den insgesamt abzudeckenden Abstrahlraumwinkel auf; gleich- wohl liegen aber auch zueinander parallele Strahlen vor. Es stellt beispielsweise jede Beleuchtungseinheit einen Satz zueinander verkippte Strahlen zur Verfügung, wiederholt sich dieser Satz aber der Anzahl der Beleuchtungseinheiten in der Beleuchtungsanordnung entsprechend oft. Die „Gerade" ist eine gerade Linie im dreidimensionalen Raum, die in ihrer Position festgelegt ist und sich insoweit von einer „Richtung" (einem noch verschiebbaren Vektor) unterscheidet. Der „Strahl" einer Abstrahlfläche ist eine in ihrer Richtung („Abstrahlrichtung") und Lage festgelegte Halbgerade; die Lage der Halbgeraden ist durch die Abstrahlfläche festgelegt. Die „Abstrahlrich^¬ tung" ist im Allgemeinen ein Mittelwert nach dem Lichtstrom gewichteter Richtungen (etwa auch aufgrund von Beu- gungs- beziehungsweise Streueffekten) ; der Öffnungswinkel des an einer Abstrahlfläche abgegebenen Lichts ist bei^¬ spielsweise in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt kleiner als 10°, 5°, 2°, 1°. Eine Abstrahlfläche kann beispielsweise eine laterale Ausdehnung von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 160 mm, 80 mm, 40 mm, 20 mm und 10 mm haben; Mindestgrößen können beispielsweise bei 2,5 mm, 4 mm bzw. 5 mm liegen (gemessen als Durchmesser einer Kreisform oder im Falle einer Geometrie mit unregelmäßiger Außenform als Mittelwert der kleinsten und größten Ausdehnung) Der von einer Abstrahlfläche in eine bestimmte Abstrahl^¬ richtung (als Strahl) abgegebene Lichtstrom soll dem von dem Beleuchtungsmotiv in derselben Richtung abgegebenen Licht „entsprechen", was auch ein Abweichen um einen vor- gegebenen Prozentwert umfassen soll; der Lichtstrom anderer Abstrahlflächen weicht dann um denselben Prozentwert ab (dies kann etwa für mindestens 25 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 50 %, 70 %, 80 %, 90 % der Abstrahlflächen gelten) . Es ist eine Helligkeitsanpassung möglich. Vorzugsweise ist die Helligkeit der Beleuchtungsanordnung sogar dimmbar, etwa über eine Steuereinheit, besonders bevorzugt bis in einen ausgeschalteten Zustand, und zwar weiter bevorzugt stufenlos. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, einer entsprechenden Beleuchtungsanordnung beziehungsweise deren Verwendung finden sich in den abhängigen Ansprüchen und auch in der nachstehenden Beschreibung, wobei im Rahmen dieser Offenbarung generell nicht im Einzelnen zwischen den verschiedenen Kategorien unterschieden wird; die beschriebenen Merkmale sind implizit stets als sowohl hinsichtlich des Verfahrens als auch in Bezug auf die Vorrichtung beziehungsweise deren Verwendung oder Betrieb offenbart zu sehen. In bevorzugter Ausgestaltung werden von dem dreidimensionalen Beleuchtungsmotiv Rohdaten erzeugt und erfolgt das Ermitteln des Lichtstroms je Referenzflächenpunkt durch Rendern dieser Rohdaten, also durch eine Bildsynthese. Entsprechende Bildsyntheseprogramme (Renderer) sind kom- merziell erhältlich, beispielsweise unter dem Handelsna^¬ men „Radiance" .

Im Allgemeinen kann indes auch „analog", also ohne Bildberechnung, ermittelt werden, welcher Lichtstrom je Refe- renzflächenpunkt abzugeben ist, wenn nämlich von einem realen Beleuchtungsmotiv in der Referenzfläche richtungsaufgelöste Bilder erzeugt und die jeweiligen Aufnahmen dann richtungsaufgelöst zu einer Betrachtungsposition hin wiedergegeben werden (vergleiche dazu im Detail das Aus- führungsbeispiel der Figuren la, b) .

Vorzugsweise werden allerdings zunächst Rohdaten des Be^¬ leuchtungsmotivs erzeugt, im Falle eines virtuellen Be^¬ leuchtungsmotivs also etwa die Relativanordnung einzelner Elemente und / oder ein Oberflächenverlauf des Beleuch- tungsmotivs festgelegt; zu den Rohdaten können beispielsweise auch die optischen Eigenschaften einer Oberfläche, zum Beispiel die Reflexionseigenschaften, und die Anordnung und Strahlrichtung einer Lichtquelle zählen. Beim anschließenden Rendern wird dann beispielsweise durch Raytracing der Lichtstrom ermittelt, der jeweils entlang einer Geraden abgegeben wird, welche durch einen Referenzflächenpunkt fällt (und der dementsprechend an diesem Referenzflächenpunkt von der Beleuchtungsanordnung mit einem auf der Geraden liegenden Strahl abzugeben ist) . Rohdaten können allerdings auch von einem realen Beleuchtungsmotiv erzeugt werden, und zwar vorzugsweise durch eine Leuchtdichtemessung; diese erfolgt besonders bevorzugt wellenlängenaufgelöst, sodass die Rohdaten auch Farbinformationen enthalten. Bei einer Leuchtdichtemes- sung wird das von einem Oberflächenelement des Beleuch- tungsmotivs ausgehende Licht nicht mit einer Mittelwert^¬ bildung erfasst, was einem konventionellen Lichtbild entspräche, sondern wird der Lichtstrom richtungsaufgelöst gemessen . Die Leuchtdichte ist nämlich der Lichtstrom je Etendue- Subvolumen (dE) , das Etendue ist definiert als Produkt aus Flächenelement und projiziertem Raumwinkel, verglei^¬ che beispielsweise R. Winston, „Nonimaging Optics"; die Leuchtdichte ist der Lichtstrom je „Licht-Subvolumen" , charakterisiert also die Verteilung des Lichtstroms in diesem „Lichtvolumen" (in einem vierdimensionalen Phasenraum, vergleiche die mathematische Definition des Eten^¬ due) , ähnlich wie beispielsweise die Massendichte die Masseverteilung in einem dreidimensionalen Körper be- schreibt.

Die Leuchtdichte kann beispielsweise mit einer Kamera, etwa einer CCD-Kamera, gemessen werden, die beispielswei^¬ se entlang einer Fläche bewegt wird, und mit der an verschiedenen Punkten, üblicherweise einem Raster folgend, Aufnahmen von dem Beleuchtungsmotiv gemacht werden. In Kenntnis der Optik der Kamera kann dann einem bestimmten Pixel des CCD-Arays (Ortsauflösung) eine Richtung (Winkelauflösung) zugeordnet, kann also bestimmt werden, aus welcher Richtung das Licht eingefallen ist. Mit einer Vielzahl solcher Kamerabilder und in Kenntnis der jeweiligen Aufnahmeposition lässt sich dann die Leuchtdichte des Beleuchtungsmotivs bestimmen, also der von einem Oberflächenelement in unterschiedliche Richtun^¬ gen abgegebene Lichtstrom. Die Kamera wird dabei üblicherweise nicht auf die Ober^¬ fläche des Beleuchtungsmotivs fokussiert sein, sondern auf eine dazu beabstandete Referenzfläche; durch Rendern kann dann daraus die Leuchtdichte für andere Referenzflä- chen ermittelt werden. Solche Leuchtdichtemessungen sind im Prinzip von der Charakterisierung im Wesentlichen punktförmiger Lichtquellen, beispielsweise einer Glühbirne, bekannt, wobei die Kamera in einem Goniometer um die Lichtquelle bewegt wird, vergleiche "Analysis of Goni- ophotometric Reflection Curves", Isadore Nimeroff, Jour^¬ nal of Research of the National Bureau of Standards, Vol. 48, No. 6; June 1952, p. 441-448.

Jedenfalls liegt dann mit den aus der Leuchtdichtemessung gewonnenen Daten für die Oberflächenelemente des Beleuch- tungsmotivs jeweils Information bezüglich des richtungsabhängig emittierten Lichts vor. Zu einem Oberflächenelement des Beleuchtungsmotivs liegen somit für eine Vielzahl Richtungen („entlang einer Vielzahl Geraden genommene") Lichtstromwerte vor. Wird die Referenzfläche verschoben, kann beispielsweise zuvor von einer ersten Abstrahlfläche in eine erste Abstrahlrichtung abgegebenes Licht dann von einer zweiten, gegenüber der ersten Abstrahlfläche seitlich (senkrecht zur die Entfernung zum Beleuchtungsmotiv bestimmenden Richtung) verschobenen Abstrahlfläche in derselben Abstrahlrichtung abgegeben werden (vergleiche Figuren 2a, b) . In der neuen Referenzebene gibt es jedoch nicht notwendigerweise eine Abstrahlfläche, deren Strahl mit jenem der ersten Abstrahlfläche auf einer Geraden liegt, sodass etwa auch der von dem Oberflächenelement des Beleuchtungsmotivs entlang einer anderen, nah „be- nachbarten" Geraden abgegebene Lichtstrom wiedergegeben werden kann.

Hinsichtlich der Raumwinkel zwischen den gemessenen Leuchtdichtewerten liegende Zwischenwerte können dabei generell durch Rendern ermittelt werden, und zwar die Winkelauflösung und / oder die Flächenauflösung der Leuchtdichtemessung betreffend.

„Rohdaten" meint im Allgemeinen also einen Datensatz, der Leuchtdichteinformationen enthält und / oder aus dem sich solche ermitteln lassen. Im Fall eines virtuellen Be^¬ leuchtungsmotivs lassen sich die Leuchtdichteinformatio^¬ nen beispielsweise aus der Anordnung einer Oberfläche, ihrer Beschaffenheit und der Position einer Lichtquelle ermitteln, beispielsweise durch Raytracing; die Rohdaten können jedoch auch gemessene Leuchtdichtewerte sein und es können durch Rendern, ähnlich einer Interpolation, Zwischenwerte ermittelt werden.

In einem Satz Rohdaten müssen die Informationen zur Leuchtdichte dabei nicht notwendigerweise schon als Leuchtdichtewerte hinterlegt sein, es kann beispielsweise auch immer ein Zahlenpaar, etwa aus Lichtstrom und Eten- due, eine entsprechende Information enthalten; maßgeblich ist vielmehr, dass sich die Leuchtdichte daraus berechnen lässt . Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird auf die pho^¬ tometrische Größe „Lichtstrom" und dementsprechend auf „Lichtstärke, Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte" Bezug genommen, also jeweils auf das lichttechnische Pendant zu den strahlungsphysikalischen Größen „Strahlungsleistung, Strahlstärke, Bestrahlungsstärke und Strahldichte". Der Lichtstrom entspricht einer mit der Wellenlängen abhängigen Empfindlichkeit des menschlichen Auges (V(X) -Kurve) gewichteten Strahlungsleistung; die im Rahmen dieser Offenbarung für die lichttechnischen Größen getroffenen Aussagen gelten analog für die strahlungsphysikalischen Größen .

In einer Betrachtungsweise kann das Vorsehen von Abstrahlflächen bestimmter Größe mit einem bestimmten Abstand zueinander als Vorgeben einer Diskretisierung be- trachtet werden, die Beleuchtungsanordnung hat eine dem- entsprechende Orts- und in Abhängigkeit von der Verkippung der Abstrahlrichtungen / Strahlen auch Raumwinkelauflösung. Jede Abstrahlfläche kann zusammen mit der Abstrahlrichtung ihres Strahls als „Pixel" betrachtet wer- den, nämlich als „Pixel", das ein Etendue-Subvolumen vorgibt (die Etendue-Subvolumina der Abstrahlflächen ergeben aufsummiert das Etendue der Beleuchtungsanordnung) .

Durch Rendern wird der Lichtstrom ermittelt, der einem Etendue-Subvolumen zuzuordnen ist, damit sich zusammen mit den anderen Pixeln (ebenfalls mit Lichtstrom „aufge^¬ füllten" Etendue-Subvolumina) ein Leuchtdichteverlauf ergibt, wie ihn das Beleuchtungsmotiv abgeben würde. Mittels Rendern werden diskrete Werte zum „Auffüllen" der Etendue-Subvolumina ermittelt, beispielsweise durch In- terpolation aus diskreten Leuchtdichtewerten und / oder auch durch lokale Mittelwertbildung aus einem kontinuierlichen / quasi-kontinuierlichen Datenfeld.

Illustrieren lässt sich dies am zweidimensionalen Beispiel einer Rastergrafik: Es wird ein Bild von einem Mo- tiv (Analogon zum Beleuchtungsmotiv) aufgenommen, ein in Zeilen- und Spaltenabstand durch die Pixelgröße bestimm^¬ tes Raster über das Bild gelegt und für jede Rasterzelle ein mittlerer Helligkeitswert ermittelt (Graustufen- Rastergrafik) . Ein „Pixel" ist also durch eine Abstrahlfläche und eine Abstrahlrichtung (die Richtung des entsprechenden Strahls) charakterisiert; es kann nun das so festgelegte Etendue-Subvolumen beispielsweise mit Weißlicht und / oder auch mit farbigem Licht aufgefüllt werden; je Ab- strahlfläche können also beispielsweise auch mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Farbe vorgesehen sein, kann das Etendue-Subvolumen also beispielsweise auch durch eine Farbmischung aufgefüllt werden.

In bevorzugter Ausgestaltung wird dabei zunächst die An- Ordnung der Abstrahlflächen festgelegt, also zunächst die Diskretisierung vorgenommen; es wird das „Rastermaß" bestimmt. Anschließend wird hinsichtlich der so vorgegebe^¬ nen Diskretisierung gerendert. Es werden etwa Pixel mit einem jeweiligen Etendue-Subvolumen vorgegeben und wird durch Rendern der jeweils zum „Auffüllen" notwendige Lichtstrom ermittelt. Im Allgemeinen könnte andererseits nämlich auch die Anordnung der Pixel und deren „Größe" (also deren jeweiliges Etendue-Subvolumen) an zuvor gemessen und / oder zuvor gerenderte Daten angepasst wer- den.

Die „Richtungskompetenz" betrifft also die Eignung der Beleuchtungsanordnung, an einer Vielzahl Abstrahlflächen Licht abzugeben, und zwar je Abstrahlfläche in eine aus^¬ gewählte Richtung und mit vorzugsweise einem von einer Steuereinheit vorgebbaren Lichtstrom; eine Beleuchtungs- anordnung hat insofern „Richtungskompetenz", wenn sie „Pixel", also Etendue-Subvolumina, und Mittel, also Lichtquellen, zur Verfügung stellt, mit denen die Eten^¬ due-Subvolumina individuell „aufgefüllt" werden können. Generell wird sich die Beleuchtungsanordnung großflächig erstrecken, auch um einem Betrachter beispielsweise einen „darüber wandernden Blick" zu ermöglichen, um so einen überzeugenden dreidimensionalen Eindruck entstehen zu lassen. „Großflächig" meint beispielsweise mit einem Licht emittierenden Flächenbereich von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10 m², 20 m², 30 m², 40 m², 50 m², 60 m², 70 m², 80 m², 90 m², 100 m²; von die^¬ ser Untergrenze unabhängige Obergrenzen können beispiels^¬ weise bei 1.000 m², 900 m², 800 m², 700 m², 600 m² bezie- hungsweise 500 m² liegen.

Die Fläche kann dabei prinzipiell eine beliebige Form ha^¬ ben, das Verhältnis von größter zu kleinster Erstreckung in Flächenrichtung kann beispielsweise mindestens 1:1, 3:2, 2:1, 3:1 betragen und von dieser Untergrenze unab- hängig etwa bei höchstens 100:1, 50:1, 20:1, 10:1 liegen.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung soll den drei^¬ dimensionalen Eindruck nicht nur in Bezug auf einen einzigen betrachteten Bereich („Blickpunkt") entstehen las^¬ sen. Vielmehr soll der Betrachter seinen Blick an einer Betrachtungsposition über die Beleuchtungsanordnung wan^¬ dern lassen können, soll also beispielsweise je Betrach^¬ tungsposition ein Betrachtungswinkel von mindestens 20°, 60° beziehungsweise 90° zugänglich sein; hinsichtlich der Feinheit der Diskretisierung können dann beispielsweise je Betrachtungsposition mehr als 5, 20 beziehungsweise 40 unterschiedliche Blickrichtungen möglich sein. Der dreidimensionale Eindruck könnte sich beispielsweise auch bei unterstellter Betrachtung mit nur einem Auge einstellen, weil die verschiedenen, von einem sich entlang der Be- leuchtungsanordnung, durch verschiedene Betrachtungspositionen bewegenden Betrachter gesehenen Ansichten dann in dessen Wahrnehmung „zusammengesetzt" würden.

Auch in diesem Zusammenhang ist eine Beleuchtungsanordnung bevorzugt, welche die räumlichen Ansichten nicht nur in Bezug auf eine erste Betrachtungslinie, sondern auch hinsichtlich einer zweiten, sich quer (unter einem Winkel) zu der ersten erstreckenden Betrachtungslinie wiedergibt. „Betrachtungslinie" meint eine Linie, die eine Vielzahl von Betrachtungspositionen verbindet, von wel- chen aus das Beleuchtungsmotiv aus jeweils unterschiedlichen Blickrichtungen betrachtet werden kann.

Im Falle einer beispielsweise mehrere Meter über dem Bo^¬ den an einer Decke beziehungsweise als Decke (beides wird im Folgenden der Einfachheit halber als „Deckenmontage" bezeichnet) installierten Beleuchtungsordnung erstreckt sich dann eine erste Betrachtungslinie entlang des Bodens und mindestens eine weitere quer dazu, ebenfalls entlang des Bodens. Idealerweise gibt es bei einer generell be^¬ vorzugten Deckenmontage eine Vielzahl flächig über den der Beleuchtungsanordnung gegenüberliegenden Boden verteilte Betrachtungspositionen, etwa in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 10, 20 bzw. 40 und von dieser Untergrenze unabhängig in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt beispielsweise höchstens 200, 100 bzw. 50 in Flächenrichtung zueinander benachbarte Betrachtungspositionen . Senkrecht zum Boden kann es beispielsweise auch mehrere benachbarte Betrachtungspositionen geben; diese können etwa ein „Betrachtungsfenster" aufspannen, das zum Beispiel ein Stück weit vom Boden beabstandet liegt, bei- spielsweise zwischen 1 m und 2 m; die Betrachtungspositi^¬ onen können im Falle einer (auch) zur sitzenden beziehungsweise liegenden Betrachtung ausgelegten Beleuchtungsanordnung aber auch tiefer liegen, etwa auch bis zum Boden reichen. Eine „Betrachtungsposition" ist eine in ihrer Relativposition zu der Beleuchtungsanordnung festgelegte Position, zu der von einer Vielzahl Abstrahlflächen aus in einer Vielzahl Abstrahlrichtungen Licht fällt (in anderen Worten treffen eine Vielzahl Strahlen zusammen) , beispielsweise bezogen auf ein „Betrachtungsvolu- men" je Betrachtungsposition von (0,25 m · 0,25 m · 0,25 m) , (0,5 m · 0,5 m · 0,5 m) oder (I m * I m ^» I m).

Jedenfalls gibt es in bevorzugter Ausgestaltung mehrere quer zueinander orientierte Betrachtungslinien, sind also die Strahlen beispielsweise gegenüber einer Normalen auf die Beleuchtungsanordnung nicht nur in einer Richtung verkippt (sämtliche von der Flächennormalen mit jeweils einem Strahl aufgespannten Ebenen wären dann parallel), sondern in zwei Richtungen, sodass die jeweils von Flächennormaler und Strahl aufgespannten Ebenen nicht nur parallel verschoben, sondern zueinander auch verdreht sind .

In bevorzugter Ausgestaltung wird der Größe des wiedergegebenen Motivs im Verhältnis zur Größe des Beleuchtungs^¬ motivs ein Mindestmaß vorgegeben, beträgt dieses Größen- Verhältnis in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt also mindestens 1:4, 1:3, 1:2; besonders bevorzugt wird das Beleuchtungsmotiv mit jedenfalls im Wesentlichen gleicher Größe wiedergegeben. Diese Angaben betreffen selbstverständlich (vorrangig) den Fall realer Beleuchtungsmotive (auch den Fall eines virtuellen Beleuchtungsmotivs, wel- ches ein reales nachbildet) .

Es ist auch eine „Vergrößerung" möglich, es kann das Verhältnis von wiedergegebenem Motiv zu Beleuchtungsmotiv also auch größer als 1:1 sein; beispielhafte Obergrenzen sind 1.000.000:1, 100.000:1, 10.000:1, 1.000:1, 100:1, 10:1. Sofern das Beleuchtungsmotiv aus verschiedenen Blickrichtung eine unterschiedliche Größe hat, beziehen sich diese (und die vorstehenden) Angaben auf eine senkrechte Projektion auf die Referenzfläche, also auf zur Beleuchtungsanordnung senkrechte Strahlen (gegebenenfalls auf zu einer Montageebene senkrechte Strahlen) .

Das wiedergegebene Beleuchtungsmotiv ist vorzugsweise in einem Flächenanteil von mindestens 50 %, in dieser Rei^¬ henfolge zunehmend bevorzugt mindestens 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, unbewegt, und zwar jedenfalls in Bezug auf die eben genannte senkrechte Projektion auf die Referenzfläche, besonders bevorzugt in Bezug auf sämtliche Ansichten (hinsichtlich aller Blickrichtungen) .

„Unbewegt" meint, dass jedenfalls das Verhältnis des von den einzelnen Abstrahlflächen abgegebenen Lichtstroms er- halten bleibt (ein gleichmäßiges Dimmen ist also keine Bewegung) , und zwar für beispielsweise mindestens 10 Sekunden, 30 Sekunden, 1 Minute, 5 Minuten, 30 Minuten, 1 Stunde, 3 Stunden. Letztlich kann dies auch auf den spezifischen Beleuchtungszweck abgestimmt werden, sodass et- wa in einem Arbeitsumfeld eher statisch beleuchtet wird, bei beispielsweise einer Präsentation beziehungsweise Inszenierung hingegen der dynamische Anteil größer sein kann .

Bevorzugt kann ferner auch eine auf einen Betrachter ab- gestimmte Veränderung der Beleuchtung sein; vorzugsweise werden dazu eine Bewegung des Betrachters bei unveränderter Betrachterposition, beispielsweise eine Armbewegung, und / oder die Position des Betrachters (eine Veränderung derselben) relativ zur Beleuchtungsanordnung mit einem Sensor erfasst und erfolgt die Wiedergabe des Beleuchtungsmotivs in Abhängigkeit davon. Auf das Beispiel der Kuppel zurückkommend könnte sich also beispielsweise der Stand der durch die Fenster fallenden Sonne mit dem Betrachter verschieben wenn dieser den Raum durchschreitet. Der Betrachter könnte die Sonne jedoch beispielsweise auch mit einer Armbewegung verschieben.

Ein Betrachter wird also beispielsweise mit einem Sensor erfasst, etwa optisch und / oder akustisch; dieses Sensorsignal wird dann in einer Auswerteeinheit ausgewertet und in ein Steuersignal für die Beleuchtungsanordnung umgesetzt. In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Steuereinheit auch Bestandteil der Beleuchtungsanordnung, und zwar generell, also auch unabhängig von der Erfassung eines Betrachters mittels eines Sensors. Die „Abstimmung auf den Betrachter" erfolgt vorzugsweise durch eine entspre^¬ chende Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung.

Ein Betrachter kann nun also die Beleuchtungsanordnung durch Gesten und / oder Geräusche steuern, zum Beispiel kann - das Nach-Oben-Drehen der Hand und Zusammenbringen der Finger die Helligkeit reduzieren, etwa der gesamten Beleuchtungsanordnung (global) oder auch nur am Standpunkt des Betrachters (lokal) ;

- ein Öffnen der Finger (gleichermaßen bei nach oben weisender Hand) eine Helligkeitserhöhung bedeuten, wiederum global oder lokal;

- durch Geräuscherzeugung an einer bestimmten Stelle dort die Helligkeit erhöht werden, sodass etwa durch Kratzen oder Trommeln mit den Fingern auf einer Oberfläche die Helligkeit auf dieser Oberfläche erhöht wird - beispielsweise durch Klat^¬ schen kann sie wieder reduziert werden.

Eine Veränderung der Wiedergabe, also eine Veränderung des von den einzelnen Abstrahlflächen abgegebenen Lichtstroms, erfolgt generell idealerweise nicht abrupt, son^¬ dern zumindest gestuft, besonders bevorzugt glatt, also stufenlos .

In aller Allgemeinheit wird als „auf einen Betrachter abgestimmte Veränderung" beispielsweise auch eine Ansteue- rung der Beleuchtungsanordnung gesehen, die einer circa- dianen Rhythmik folgt, also beispielsweise dem inneren Rhythmus eines Betrachters ungefähr entsprechend mit ei^¬ ner Periodenlänge von 24 Stunden einen Tag-/Nacht-Verlauf wiedergibt .

Auch mit Blick auf das physiologische Empfinden eines Betrachters entspricht der Verlauf des wiedergegebenen elektromagnetischen Spektrums vorzugsweise zumindest im sichtbaren Bereich dem Sonnenspektrum, weichen also die relativen Lichtströme, jeweils normiert auf einen Maximalwert, von Sonnenlicht und Beleuchtungsanordnung beispielsweise um höchstens 50 %, 60 %, 70 % beziehungsweise 80 % voneinander ab, und zwar in einem Bereich von min- destens 50 %, 60 %, 70 %, 80 % beziehungsweise 90 % des sichtbaren Spektralbereichs. Als Lichtquelle kommt bei^¬ spielsweise eine RGB- oder RGBW-Beleuchtung infrage.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung kann in diesem Zusammenhang darin bestehen, dass, da die Beleuchtungsanordnung selbst leuchtet, ein für das physiologische Empfinden eines Betrachters hinreichender Blaulichtanteil emittiert werden kann, ohne dass deswegen beispielsweise die gesamte Beleuchtungsanordnung blau erscheint; letzteres wäre nämlich unter Umständen der Fall, wenn bei indirekter Beleuchtung einer Decke ein vergleichbarer Blaulichtanteil erreicht werden soll.

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst die Beleuchtungsanordnung eine abbildende Optik, liegt die Abstrahlfläche also auf einer Austrittsfläche der abbildenden Optik; vorzugsweise wird je Pixel eine Licht emittierende Fläche in den Raum abgebildet, und zwar besonders bevorzugt ins Unendliche .

Auch bei dem bereits eingangs genannten Beispiel einer modular aus einer Vielzahl Glasfaserbündeln aufgebauten Beleuchtungsanordnung (modularer Aufbau, ein Bündel ist eine Beleuchtungseinheit) kann eine solche abbildende Op^¬ tik vorgesehen sein, und zwar beispielsweise je Glasfaser eine eigene das austretende Licht bündelnde Linse. Die abbildende Optik würde also der Kollimation des aus der jeweiligen Glasfaser austretenden Lichts dienen. Im Allgemeinen ließe eine solche „Kollimation" gleichwohl auch ohne abbildende Optik umgesetzt werden, etwa mit einer kollimierten Einkopplung oder auskoppelseitig mit einer nicht-abbildenden Optik/ im Falle der Glasfaser könn- te etwa deren Durchmesser zur Austrittsfläche hin gewei^¬ tet ausgebildet sein, sodass also der Strahlquerschnitt vergrößert und aufgrund der Etendue-Erhaltung in einem optischen System damit der Öffnungswinkel des Strahls entsprechend verkleinert wird (das Etendue ist eine Er- haltungsgröße, ein Lichtstrahl kann also nicht gleichzei^¬ tig in Durchmesser und Raumwinkel beliebig klein werden, sondern es führt eine Verringerung des Strahlquerschnitts zur Strahlaufweitung und umgekehrt) .

Bevorzugt weist die Beleuchtungsanordnung jedenfalls eine abbildende Optik auf, wobei besonders bevorzugt mehrere Licht emittierende Flächen nebeneinander angeordnet sind und von einer gemeinsamen abbildenden Optik abgebildet werden. Die Abstrahlflächen liegen dann auf der den Licht emittierenden Flächen entgegengesetzten Seiten der abbil- denden Optik.

Bei der abbildenden Optik kann es sich beispielsweise um eine sphärische Linse beziehungsweise auch um ein Linsen^¬ system mit einer solchen handeln, oder auch um eine sogenannte Fresnel-Linse . Die Licht emittierenden Flächen sind „nebeneinander angeordnet", liegen also in einer gemeinsamen, vorzugsweise ebenen Fläche.

Wird nun als abbildende Optik eine Sammellinse vorgesehen und werden die Licht emittierenden Flächen beispielsweise in deren Brennebene angeordnet, werden die unterschiedli- chen Ortspunkte (Licht emittierende Flächen) in unter- schiedliche Richtungen abgebildet. Die Verteilung der Licht emittierenden Flächen im Ortsraum wird zu einer Verteilung in unterschiedlichen Winkeln (Abstrahlrichtun^¬ gen) , die Ortsfunktion wird durch Fouriertransformation zu einer Raumwinkelfunktion.

Eine sphärische Linse als abbildende Optik ist insoweit bevorzugt, als bei einer Vielzahl in Bezug auf zwei Rich^¬ tungen flächig nebeneinander angeordneten Licht emittie^¬ renden Flächen dann auch die Strahlen dementsprechend nicht nur in Bezug auf eine erste, sondern auch hinsicht^¬ lich einer zweiten Richtung zueinander verkippt liegen (vergleiche die obenstehenden Ausführungen zu den zwei „Betrachtungslinien") .

Die nebeneinander an- und einer gemeinsamen Optik zuge- ordneten Licht emittierenden Flächen stellen gemeinsam mit der abbildenden Optik eine Beleuchtungseinheit dar, die eine Vielzahl „Pixel" zur Verfügung stellt.

Generell ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung vorzugsweise modular aufgebaut, also aus einer Vielzahl baugleicher Beleuchtungseinheiten zusammengesetzt, bei^¬ spielsweise aus mindestens 1 - 10³, 1 - 10⁴, 1 - 10⁵, 1 - 10⁶, 1-10⁷, 1-10⁸ Beleuchtungseinheiten; mögliche Obergrenzen für die Anzahl Beleuchtungseinheiten sind beispielsweise 1-10¹², 1-10¹¹, 1-10¹⁰ beziehungsweise 1-10⁹. Eine Beleuchtungseinheit kann beispielsweise eine latera^¬ le Ausdehnung von mindestens 0,1 cm, 0,5 cm beziehungs^¬ weise 1 cm haben; hinsichtlich einer Obergrenze sind höchstens 50 cm, 10 cm beziehungsweise 5 cm bevorzugt (gemessen als Durchmesser einer Kreisform oder im Falle einer Geometrie mit unregelmäßiger Außenform als Mittel- wert der kleinsten und größten Ausdehnung) . Eine Begrenzung der maximalen Ausdehnung der Beleuchtungseinheiten ist mit Blick auf eine Ortsauflösung der Beleuchtungsanordnung bevorzugt. Die laterale Ausdehnung einer abbildenden Optik, insbesondere einer Sammellinse, also ihr Durchmesser bezie^¬ hungsweise der Mittelwert aus kleinster und größer Aus^¬ dehnung, kann beispielsweise mindestens 0,1 cm, 0,5 cm beziehungsweise 1 cm betragen; mögliche Obergrenzen sind beispielsweise 50 cm, 10 cm beziehungsweise 5 cm.

Der Abstand zwischen zwei nächstbenachbarten Beleuchtungseinheiten kann beispielsweise mindestens 0,1 mm, 1 mm beziehungsweise 5 mm betragen, ein gewisser Mindestabstand kann nämlich beispielsweise das Zusammensetzen erleichtern beziehungsweise kann beim Austausch einzelner Beleuchtungseinheiten einer Beschädigung der nächstbenachbarten Beleuchtungseinheiten vorgebeugt werden. Vorzugsweise wird der maximale Abstand zwischen zwei nächst^¬ benachbarten Beleuchtungseinheiten nicht größer als 50 cm, 10 cm beziehungsweise 5 cm, was hinsichtlich der Ortsauflösung vorteilhaft ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die etwa auch hinsichtlich einer Optimierung der Ortsauflösung von Interesse sein kann, weist die abbildende Optik einer Be- leuchtungseinheit zusätzlich ein Mikrolinsen-Array auf, welches vorzugsweise zwischen einer Hauptlinse / einem Hauptlinsensystem der Beleuchtungseinheit und deren Licht emittierenden Flächen vorgesehen ist. Wurden die Vielzahl Licht emittierenden Flächen der Beleuchtungseinheit zuvor also beispielsweise von einer gemeinsamen Sammellinse abgebildet, ist nun das Mikrolinsen-Array zwischenge^¬ schaltet, wird also jeweils ein Satz Licht emittierender Flächen, also eine Untermenge, von einer gemeinsamen Mik- rolinse abgebildet und werden die Mikrolinsen von der ge- meinsamen Sammellinse abgebildet.

Dadurch verringert sich zwar die Winkelauflösung der Beleuchtungseinheit, wird jedoch dementsprechend ihre Ort^¬ sauflösung verbessert; die Beleuchtungseinheit wird noch^¬ mals in eine der Anzahl Mikrolinsen entsprechende Zahl Untereinheiten untergliedert.

Bei einer „Beleuchtungseinheit", bei welcher die Licht emittierenden Flächen einer gemeinsamen, vorzugsweise abbildenden Optik zugeordnet sind, ist bei einer Mehrzahl aufeinander folgenden, abbildenden Optiken (Mikrolinsen- array und „Makrolinse" ) die Optik für die Zuordnung zu einer Beleuchtungseinheit maßgeblich, die mehr Licht emittierende Flächen zusammenfasst ; das Mikrolinsenarray wird von einer „größeren" Linse abgebildet, schafft also keine eigenen Beleuchtungseinheiten. Dies stimmt auch mit dem Verständnis von „Beleuchtungseinheiten" als modular zu einer Beleuchtungsanordnung zusammensetzbaren Einheiten überein, weil das Mikrolinsenarray üblicherweise schon einstückig zusammenhängend und insofern nicht modular zusammensetzbar ausgebildet ist. Auch mit Blick auf die Verkippung der Strahlen zueinander in Bezug auf zwei Richtungen (quer zueinander liegende Betrachtungslinien) ist ein rotationssymmetrisches Mikrolinsen-Array bevorzugt. Die laterale Ausdehnung einer Mikrolinse (ihr Durchmesser beziehungsweise der Mittel- wert aus kleinster und größer Ausdehnung) kann beispiels- weise mindestens 0,5 mm, 1 mm beziehungsweise 2 mm betra^¬ gen; mögliche Obergrenzen sind beispielsweise 16 mm, 8 mm beziehungsweise 4 mm.

Vorzugsweise werden die Licht emittierenden Flächen in einer Betrachter abgewandten Brennebene des Mikrolinsen- Arrays angeordnet; das Mikrolinsen-Array liegt besonders bevorzugt in einer Brennebene der abbildenden Optik, also beispielsweise in der Brennebene einer Sammellinse.

Die Lichterzeugung erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung mit einem Leuchtstoffelement , das durch Pumplicht ange^¬ regt konvertiertes Licht längerer Wellenlänge abgibt. „Pumplicht" ist sehr allgemein zu verstehen, ist also nicht zwingend auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt (gleichwohl wird von „Beleuchtung" und nicht von „Bestrahlung" gesprochen) und kann sogar auch Korpusku^¬ larstrahlung umfassen; bevorzugt ist gleichwohl eine Be^¬ leuchtung mit elektromagnetischer Strahlung, und zwar vorzugsweise mit von einem LASER oder einer LED emittier^¬ tem Licht. Es ist dann nicht notwendigerweise das Leuchtstoffelement selbst eine zuvor genannte Abstrahlfläche, sondern es können die Lichterzeugung und die Beleuchtungsanordnung auch räumlich voneinander getrennt sein und kann das Licht der Beleuchtungsanordnung beispielsweise mit einer nichtabbildenden Optik, etwa einem „light guide" oder ei^¬ ner Glasfaser, zugeführt werden. Die kann hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Raumes oder auch aus thermischen Gründen vorteilhaft sein.

Auch mit Blick auf die Energieeffizienz der Beleuchtungs- anordnung erfolgt eine Reduzierung des von einer Ab- strahlfläche abgegebenen Lichtstroms vorzugsweise durch eine Reduzierung der Eingangsleistung einer Lichtquelle; es wird also beispielsweise der Pumplichteintrag redu^¬ ziert, und zwar vorzugsweise über eine entsprechende Re- duzierung der Eingangsleistung der Pumplichtquelle. Eine Steuereinheit, mit der die Eingangsleistung der Licht^¬ quelle eingestellt werden kann, ist vorzugsweise Bestand^¬ teil der Beleuchtungsanordnung.

Die Beleuchtungsanordnung ist auch mit Blick auf die eher großflächige Beleuchtung in bevorzugter Ausgestaltung da^¬ zu ausgelegt, einen Lichtstrom von in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 100 Lumen, 400 Lumen, 2.000 Lumen, 10.000 Lumen, 40.000 Lumen abzugeben; davon unabhängig können mögliche Obergrenzen beispielsweise bei 400.000 Lumen, 300.000 Lumen, 200.000 Lumen bzw. 100.000 Lumen liegen. Eine über die Reduzierung der Eingangsleis^¬ tung der Lichtquelle realisierte Dimmbarkeit kann auch in dieser Hinsicht vorteilhaft sein, weil beispielsweise beim Einsatz von Filtern, etwa Polarisationsfiltern, auch im Transmissionszustand immer eine gewisse Absorption er^¬ folgt, also der Lichtstrom etwas reduziert wird.

In bevorzugter Ausgestaltung kann den Beleuchtungseinheiten in Abstrahlrichtung nachgelagert ein Diffusor vorgesehen sein. Bei einer Betrachtung der Beleuchtungsanord- nung kann das Beleuchtungsmotiv dadurch zwar etwas „un^¬ scharf" erscheinen, allerdings lassen sich so zum Bei^¬ spiel Übergänge zwischen nächstbenachbarten Beleuchtungs^¬ einheiten zumindest etwas „glätten".

Bereits eingangs wurde im Kontext der Glasfasern die An- Ordnung der Abstrahlflächen auf einer Kugelhalbschale be- schrieben. Zur Verbesserung der Winkelauflösung können aber auch generell im Rahmen dieser Offenbarung beschriebene Beleuchtungseinheiten unterschiedlich gegenüber einer gemeinsamen Ebene verkippt sein; es können also bei- spielsweise mehrere Beleuchtungseinheiten auf einer sich dreidimensional erstreckenden Fläche („Raumfläche") vorgesehen werden, beispielsweise auf einer Kugelschale oder einem Tetraeder.

Es werden also jeweils eine Vielzahl Beleuchtungseinhei- ten auf einer Raumfläche angeordnet und eine Vielzahl solcher Raumflächen vorgesehen, die besonders bevorzugt so angeordnet werden, dass eine gemeinsame Ebene sie schneidet. Weiter bevorzugt können die Raumflächen, insbesondere also die Kugelschalen, dann beispielsweise in einer hexagonalen Anordnung zueinander vorgesehen werden.

Die Erfindung betrifft, wie auch eingangs schon erwähnt, neben der Beleuchtungsanordnung und dem entsprechenden Herstellungsverfahren auch die Verwendung einer solchen Beleuchtungsanordnung zur Montage als Decke. Die Beleuch- tungsanordnung kann zum Beispiel auch in einem Außenbereich vorgesehen sein und diesen jedenfalls teilweise überspannend eine Art Bedachung bilden; es ist beispiels^¬ weise auch die Montage in einem Stadion möglich. Generell wird die Beleuchtungsanordnung bevorzugt an oder in einem Bauwerk montiert, besonders bevorzugt innerhalb eines Ge^¬ bäudes, also insbesondere in einem Innenraum.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und in dieser Form offenbart sein sollen. Im Ein^¬ zelnen zeigt

Figur la die Ermittlung der Leuchtdichte eines Beleuch^¬ tungsmotivs im Falle einer ersten Beleuch- tungsanordnung;

Figur lb die Wiedergabe des Beleuchtungsmotivs gemäß

Figur la mit der ersten Beleuchtungsanordnung;

Figur lc die Abbildung verschiedener Richtungen in verschiedene Ortsbereiche; Figur 2a die richtungsabhängige Lichtstromverteilung eines Oberflächenelements des Beleuchtungsmo^¬ tivs gemäß den Figuren la,b;

Figur 2b in Zusammenschau mit Figur 2a in unterschied^¬ licher Höhe montierte, dasselbe Beleuchtungs- motiv wiedergebende Beleuchtungsanordnungen in schematischer Darstellung;

Figur 3 den Einfluss einer Oberfläche auf die Lichtre^¬ flexion;

Figur 4a Licht emittierende Flächen, die mit einer ab- bildenden Optik zu einer Beleuchtungseinheit kombiniert sind;

Figur 4b die Anordnung gemäß Figur 4a ergänzt um ein

Mikrolinsen-Array;

Figur 5 Glasfaserausgänge eines Glasfaser-Arrays als

Licht emittierende Flächen einer Beleuchtungs^¬ einheit; Figur 6 eine alternative Möglichkeit zur Erzeugung und

Einkopplung von Licht in ein Glasfaser ay gemäß Figur 5;

Figur 7 verschiedene Möglichkeiten zur Leuchtdichte- messung .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur la illustriert die der Wiedergabe vorausgehende Er^¬ fassung eines Beleuchtungsmotivs 1, nämlich einer Kuppel. Die Kuppel wird von einer hier nicht gezeigten Lichtquel^¬ le indirekt beleuchtet, sodass die einzelnen Oberflächenelemente 2 Licht reflektieren, und zwar richtungsabhängig entlang verschiedenen Geraden 3 unterschiedlich viel Licht (siehe Figuren 2a, b) . Mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung soll dann (nach der Erfassung des Beleuchtungsmotivs) mit den verschiedenen Strahlen 4 jeweils so viel Licht abgegeben werden, wie es das Beleuch^¬ tungsmotiv 1 jeweils entlang einer Geraden 3 abgibt, auf welcher der jeweilige Strahl 4 liegt, vgl. Figur lb.

Eine Besonderheit der Beleuchtungsanordnung gemäß den Figuren la, b ist, dass mit in Teilen derselben Vorrichtung zunächst ein richtungsaufgelöstes Bild des Beleuchtungs^¬ motivs 1 aufgenommen und dieses Bild dann richtungsaufge^¬ löst wiedergegeben wird. Sowohl bei der richtungsaufgelösten Aufnahme als auch bei der richtungsaufgelösten Wiedergabe erfolgt die Transformation von Raumwinkel- zu Ortsfunktion (Aufnahme) beziehungsweise Orts- zu Raumwin^¬ kelfunktion (Wiedergabe) mittels einer Vollformat- Fisheye-Optik 11, deren Durchmesser größer als das Format eines bei der Aufnahme zugeordneten CCD-Bildsensors 12 (Fig. la) beziehungsweise eines bei der Wiedergabe zuge^¬ ordneten Flüssigkristallbildschirms 15 (Fig. lb) ist.

Bei der Aufnahme des Beleuchtungsmotivs 1 wird die Fish- eye-Optik 11 einer jeden Beleuchtungseinheit 5 dort ange- ordnet, wo sie auch später, nach einer Montage der Be^¬ leuchtungsanordnung angeordnet sein soll. In anderen Wor^¬ ten wird die Fisheye-Optik einer Beleuchtungseinheit 5 bei der Aufnahme des Beleuchtungsmotivs 1 genau so vorge^¬ sehen - den Abstand vom Boden, die horizontale Position und auch die Orientierung gegenüber dem Beleuchtungsmo^¬ tiv 1 betreffend -, wo und wie sie auch bei der Wiederga^¬ be des Beleuchtungsmotivs 1 angeordnet sein wird.

Die Fisheye-Optik 11 hat einen solchen Öffnungswinkel 13, dass im Wesentlichen das gesamte Beleuchtungsmotiv 1 auf den CCD-Bildsensor 12 abgebildet wird. Dabei wird von un^¬ terschiedlichen Oberflächenelementen 2 aus verschiedenen Richtungen (entlang verschiedenen Geraden 3) auf die Fis^¬ heye-Optik 11 einer Beleuchtungseinheit 5 fallendes Licht in unterschiedliche Flächenbereiche des der Fisheye-Optik 11 während der Aufnahme zugeordneten CCD-Bildsensors 12 abgebildet .

Die Funktion der Richtungen wird durch die Fisheye-Optik 11 fouriertransformiert, wird also zu einer Ortsfunktion; das aus verschiedenen Richtungen (entlang verschiedenen Geraden 3) mit unterschiedlichem Lichtstrom einfallende Licht fällt in verschiedene Bereiche des CCD-Bildsensors 12, wird also jeweils als einer bestimmten Zeile und Spalte zugeordneter Wert ausgelesen. Figur lc illustriert die Abbildung verschiedener Raumwinkel in verschiedene Ortsbereiche des CCD-Bildsensors 12; die abbildende Optik (Fisheye-Optik 11) transformiert eine Funktion der Raumwinkel in eine Ortsfunktion.

Für jede Beleuchtungseinheit 5 ist so eine Information dahingehend verfügbar, aus welcher Richtung wie viel Licht auf die Fisheye-Optik 11 fällt, und zwar als ortsaufgelöstes Spalten-/Zeilensignal des CCD-Bildsensors 12. Der CCD-Bildsensor 12 hat ein seiner Zeilen- und Spaltenbreite entsprechendes Rastermaß, je Rasterpunkt liegt ein gemessener Lichtstromwert vor. Für jede Fisheye-Optik 11, also für jede Beleuchtungseinheit 5, werden die mit dem CCD-Bildsensor 12 gemessenen Lichtstromwerte als zweidimensionales Datenfeld gespei^¬ chert, um dann in einem nächsten Schritt von dem Flüssigkristallbildschirm 15 mit LED-Hinterleuchtung wiedergege- ben zu werden.

Der Flüssigkristallbildschirm 15 hat eine dem Rastermaß des CCD-Bildsensors 12 entsprechende Auflösung, hat also genauso viele Bildpunkte wie der CCD-Bildsensor. Die Bildpunkte von CCD-Bildsensor 12 und Flüssigkristallbild- schirm 15 sind auch identisch angeordnet, nehmen also dieselbe Fläche ein und sind nach derselben Anzahl Zeilen und Spalten gegliedert.

Die im ersten Schritt (Aufnahme) für jede Fisheye- Optik 11 mit einem CCD-Bildsensor 12 gemessene Licht- Stromverteilung wird dann von einem der jeweiligen Fisheye-Optik 11 zugeordneten Flüssigkristallbildschirm 15 wiedergegeben. Der CCD-Bildsensor 12 wird also durch den Flüssigkristallbildschirm 15 ersetzt, letzterer emittiert Licht mit genau der vom CCD-Bildsensor gemessenen Orts- Verteilung. Die Fisheye-Optik 11 bewirkt wiederum eine Fourier-Transformation, und zwar aus dem Ortsraum (Bildpunkte des Flüssigkristallbildschirms) in die Raumwinkel (Abstrahlrichtungen der Strahlen 4).

Die Fisheye-Optik 11 ist symmetrisch aufgebaut und der Flüssigkristallbildschirm 15 wird zum CCD-Bildsensor 12 gespiegelt angeordnet, und zwar an einer zur optischen Achse der Fisheye-Optik 11 senkrechten, mittig durch die Fisheye-Optik 11 verlaufenden Ebene gespiegelt, also nach oben „geklappt" (anderenfalls würde das Beleuchtungsmo- tiv 1 nach oben und nicht zum Boden hin wiedergegeben) . Der Abstand der Fisheye-Optik 11 zu Boden und Beleuchtungsmotiv 1 sowie die Orientierung ihrer optischen Achse bleiben dabei unverändert.

Der Flüssigkristallbildschirm 15 einer jeden Beleuch- tungseinheit 5 gibt dann also an den einzelnen Bildpunkten Licht unterschiedlichen Lichtstroms ab, und zwar aufgrund der Fisheye-Optik 11 in unterschiedliche Abstrahlrichtungen. Das von der Beleuchtungseinheit 5 entlang eines Strahls 4 abgegebene Licht entspricht dann dem von einem Oberflächenelement 2 des Beleuchtungsmotivs 1 ent^¬ lang einer Geraden 3, auf welcher der jeweilige Strahl 4 liegt, abgegebenen Licht; die Beleuchtungseinheit 5 gibt entlang der Strahlen 4 (in die Abstrahlrichtungen) Licht ab, wie es aus den verschiedenen Richtungen (entlang den Geraden 3) eingefallen ist.

Ein auf eine aus einer Vielzahl Beleuchtungseinheiten 5 zusammengesetzte Beleuchtungsanordnung blickender Betrachter sieht deshalb in verschiedenen Blickrichtungen, also richtungsaufgelöst, Licht wie es von dem Beleuch- tungsmotiv 1 bei der Aufnahme abgegeben wurde. Bei der Aufnahme muss selbstverständlich nicht für jede Beleuchtungseinheit 5 ein eigener CCD-Bildsensor vorgese^¬ hen werden; vielmehr kann auch mit nur einem CCD- Bildsensor an den verschiedenen Messpositionen, also dort, wo dann jeweils eine Beleuchtungseinheit 5 angeord^¬ net sein wird, gemessen und können die jeweiligen Lichtstromwerte positionsabhängig gespeichert werden. Bei der Messung wird dann entweder eine dem CCD-Bildsensor 12 zugeordnete, zu jenen der Beleuchtungseinheiten 5 bauglei- che Fisheye-Optik 11 genau dort positioniert, wo später die Fisheye-Optik 11 der jeweiligen Beleuchtungseinheit angeordnet sein wird, oder es werden die Fisheye- Optiken 11 der Beleuchtungseinheiten 5 vorinstalliert und wird bereits mit diesen gemessen, also der (eine) CCD- Bildsensor 12 nacheinander an die einzelnen Fisheye- Optiken 11 gesetzt.

Für die Herstellung der Beleuchtungsanordnung wird dann für jede Beleuchtungseinheit 5 ein eigener Flüssigkris^¬ tallbildschirm 15 vorgesehen, der die für die jeweilige Messposition gespeicherten Lichtstromwerte wiedergibt (der Lichtstrom kann auch wellenlängenaufgelöst gemessen werden und die Wiedergabe dementsprechend farbig erfol^¬ gen) .

Die Figuren 2a, b illustrieren die Leuchtdichte am Bei- spiel eines Oberflächenelements 2 des Beleuchtungsmo^¬ tivs 1, welches in verschiedene Richtungen (entlang verschiedenen Geraden 3) einen unterschiedlichen Lichtstrom abgibt. Der Lichtstorm korreliert jeweils mit der Länge des je Gerader 3 gezeichneten Pfeils, sodass also nach rechts unten mehr Licht abgegeben wird als nach links. Ein Betrachter sieht mehr Licht, wenn er von rechts unten auf das Oberflächenelement 2 blickt als von links unten; das Oberflächenelement 2 ist von rechts unten gesehen heller als von links unten.

Die Leuchtdichteverteilung des Beleuchtungsmotivs 1, also das von einer Vielzahl infinitesimal kleinen Oberflächenelementen 2 jeweils richtungsabhängig abgegebene Licht, wird beispielsweise durch die Anordnung des Beleuchtungs^¬ motivs 1 relativ zu einer Lichtquelle sowie durch den Oberflächenverlauf (beispielsweise eine Krümmung) des Be- leuchtungsmotivs 1 bestimmt, also vorliegend durch unter anderem die Kuppelform.

Die Richtungsabhängigkeit des Lichtstroms hängt ferner beispielsweise auch von den optischen Eigenschaften des Oberflächenelements 2 ab, also beispielsweise davon, ob dieses ideal-reflektierend oder ideal-diffus ist.

Figur 3 veranschaulicht dies schematisch für drei unterschiedlich reflektierende Oberflächen, nämlich eine glatte / ideal-reflektierende (links), eine raue / ideal^¬ diffuse (rechts) und eine demgegenüber weniger raue / glänzende Oberfläche (Mitte) . Der einfallende Lichtstrahl hat jeweils denselben Lichtstrom, jedoch wird er nur im Falle der glatten, ideal-reflektierenden Oberfläche auch nur in genau eine Richtung mit identischem Lichtstrom reflektiert (Einfallswinkel = Ausfallswinkel) . Von der rauen, ideal-diffus reflektierenden Oberfläche (rechts) wird der einfallende Strahl hingegen lambertsch reflektiert; der abgegebene, aufgefächerte Lichtkegel ist also unabhängig von einem Einfallswinkel des Strahls. Die glänzende Oberfläche in der Mitte stellt eine Mischform dar, der einfallende Strahl wird zwar etwas aufgefächert, allerdings gleichwohl in eine Hauptrichtung reflektiert, deren Ausfallswinkel dem Einfallswinkel entspricht.

Es wird also jedenfalls von den Oberflächenelementen 2 richtungsabhängig unterschiedlich viel Licht abgegeben und ist dies auch eine Folge der Dreidimensionalität , entweder mittelbar (bedingt durch den Lichteinfall auf eine reflektierende Oberfläche) oder unmittelbar (aufgrund der Dreidimensionalität des Beleuchtungsmotivs 1 selbst, also etwa aufgrund der Krümmung der Kuppel) . Das von den Oberflächenelementen 2 des Beleuchtungsmo^¬ tivs 1 richtungsabhängig abgegebene Licht, also die Leuchtdichteverteilung des Beleuchtungsmotivs 1, ist für den dreidimensionalen Eindruck maßgeblich, den ein Betrachter davon hat; wird nun von den Beleuchtungseinheiten 5 in die Abstrahlrichtungen der Strahlen 4 jeweils so viel Licht abgegeben, wie in der jeweiligen Richtung von dem Beleuchtungsmotiv 1 abgegeben würde (bei der Aufnahme abgegeben worden ist) , kann ein Betrachter idealerweise nicht unterscheiden, ob das Licht von der Beleuchtungsan- Ordnung oder dem Beleuchtungsmotiv 1 kommt.

Gleichwohl wird in der Praxis oftmals nicht eine vollkommen realistische Wiedergabe des Beleuchtungsmotivs 1 mög^¬ lich beziehungsweise gewünscht sein, auch aufgrund des Zielkonflikts zwischen Orts- und Raumwinkelauflösung; ein Betrachter kann das Beleuchtungsmotiv also beispielsweise auch wie durch eine leicht eingetrübte Scheibe wahrneh^¬ men; durch den Einsatz eines Diffusors kann dies bewusst eingestellt werden.

Bei der anhand der Figuren la, b erläuterten Beleuch- tungsanordnung ist der Montageort der Beleuchtungseinhei- ten 5 durch den Aufnahmeort vorgegeben (oder umgekehrt: wird die richtungsabhängige Lichtverteilung dort gemessen, wo montiert werden soll) .

Im Allgemeinen kann der Montageort jedoch frei gewählt werden; der (spätere) Montageort gibt dann eine Referenzfläche 21 vor, für welche der Lichtstrom zu ermitteln ist, der von einem Abstrahlpunkt als Strahl 4 in eine Abstrahlrichtung abgegeben werden muss, damit die von der Beleuchtungsanordnung erzeugte richtungsabhängige Licht- Verteilung der von dem Beleuchtungsmotiv 1 abgegebenen, richtungsabhängigen Lichtverteilung entspricht.

Vereinfacht gesprochen wird ein von einem Oberflächenelement 2 entlang einer bestimmten Geraden 3 abgegebener Lichtstrahl entlang dieser Geraden 3 mit seinem Ansatz- punkt in die Referenzfläche verschoben; für einen Betrachter entsteht dann der Eindruck, das Licht käme vom Beleuchtungsmotiv 1, wenn an einer der Lage des Ansatzpunktes in der Referenzfläche 21 entsprechenden Stelle der Beleuchtungsanordnung eine Abstrahlfläche Licht der- selben Intensität entlang derselben Geraden 3 abgibt (der Strahl 4 der Abstrahlfläche liegt auf der Geraden 3) .

Wird die Referenzfläche 21 beispielsweise nach unten verschoben, die Beleuchtungsanordnung also in geringerer Höhe montiert, verschiebt sich der Ansatzpunkt eines Licht- Strahls dabei nicht nur vertikal, sondern auch horizontal (vgl. Figur 2b) . Der entlang einer jeweiligen Geraden 3 als Strahl 4 abgegebene Lichtstrom bleibt gleich; der entsprechende Strahl 4 wird allerdings von einer anderen Abstrahlfläche der Beleuchtungsanordnung abgegeben. Ist der vertikale Versatz groß, wird die entsprechende Ab- strahlfläche üblicherweise einer anderen Beleuchtungsein^¬ heit 5 zugeordnet sein.

Auch aus Gründen der Praktikabilität wird dabei nach einer Wahl der Referenzfläche 21, also des Montageorts, üb- licherweise nicht die Abstrahlfläche so verschoben, dass sie mit dem Ansatzpunkt eines zuvor ermittelten Licht^¬ strahls zusammenfällt, sondern wird in Kenntnis einer ho^¬ rizontalen Position der Abstrahlfläche (die vertikale Position ist durch die Wahl der Referenzfläche 21 vorgege- ben) der dazu „passende" Lichtstrahl ermittelt. Es wird also an einer bestimmten Stelle eine Abstrahlfläche mit einer bestimmten Abstrahlrichtung vorgesehen und dann der in dieser Abstrahlrichtung von der Abstrahlfläche zu emittierende Lichtstrom ermittelt, und zwar durch Ren- dern.

Die Figuren 4a, b zeigen eine Beleuchtungseinheit 5 mit einer Vielzahl Lichtquellen 41, die auf einem gemeinsamen Substrat 42 montiert sind; dieses dient auch der Kühlung der Lichtquellen 41. Eine in den Figuren 4a, b jeweils vergrößert dargestellte Lichtquelle 41 setzt sich aus drei LEDs 43 zusammen, nämlich einer roten (R) , einer grünen (G) und einer blauen (B) LED 43. Die drei LEDs einer Lichtquelle 41 sind benachbart zueinander angeordnet und grenzen mit ihren Licht emittierenden Oberflächen an eine nicht abbildende Optik 44, nämlich einen „Light Guide".

Die nichtabbildende Optik 44 dient der Mischung des ro^¬ ten, grünen und blauen Lichts; an einer Austrittsfläche 45 davon tritt gleichmäßig durchmischtes Licht aus, etwa Weißlicht, sofern alle drei LEDs 43 betrieben wer- den. Eine abbildende Primäroptik 46 formt das aus der nichtabbildenden Optik 44 austretende Licht zu einem Strahl 47; austrittsseitig der abbildenden Optik 46 liegt die Licht emittierende Fläche 48 der Lichtquelle 41. Die Licht emittierenden Flächen 48 der Lichtquellen 41 sind nebeneinander angeordnet und werden von einer gemeinsamen abbildenden Optik 51 ins Unendliche abgebildet, in die Raumrichtungen verschiedener Strahlen 4.

Die durch die Anordnung der Lichtquellen 41 nebeneinander vorgegebene Ortsfunktion wird durch diese Abbildung fouriertransformiert, wird also zu einer Funktion der Raumwinkel (Abstrahlrichtungen) . Die Ortsauflösung, also die Größe der Licht emittierenden Flächen 48 und ihr Abstand zueinander, bestimmt neben den Abbildungseigenschaften der abbildenden Optik 51 die Raumwinkelauflösung, also die „Auffächerung" der Abstrahlrichtungen (der Strahlen 4) .

Bei der in Figur 4b gezeigten Ausführungsform ist ein Mikrolinsen-Array 52 zwischen die Licht emittierenden Flächen 48 der Lichtquellen 41 und die abbildende Optik 51 gesetzt, es ist jeweils ein Satz Lichtquellen 41 (eine Untermenge der Lichtquellen) einer Mikrolinse 53 zugeordnet. Die Beleuchtungseinheit 5 wird durch die Mik- rolinsen nochmals untergliedert, das Mikrolinsen-Array 52 verbessert somit die Ortsauflösung, und zwar auf Kosten der Raumwinkelauflösung.

Die Figuren 5 und 6 zeigen alternative Lichtquellen 41 beziehungsweise eine gegenüber den Figuren 4a, b alternative LichtZuführung . Das von der abbildenden Optik 51 räumlich getrennt erzeugte Licht wird bei beiden Ausfüh- rungsformen gemäß den Figuren 5 und 6 über Glasfasern 55 zu der abbildenden Optik 51 geleitet.

Endseitig einer jeden Glasfaser 55 ist ein Auskoppelelement 56 vorgesehen, in diesem Fall eine nicht abbildende Optik mit gegenüber der Glasfaser 55 erweitertem Querschnitt (Figur 5) . Aufgrund der Erweiterung des Querschnitts wird das Licht gebündelt (Etendue-Erhaltung) , an einer Austrittsfläche 48 des Auskoppelelements 56 tritt das Licht als nahezu paralleler Strahl aus. Die abbilden- de Optik 51 bildet die flächig nebeneinander angeordneten Austrittsflächen 48 (Ortsauflösung) dann wiederrum in unterschiedliche Abstrahlrichtungen ab (Raumwinkelauflö^¬ sung) . Figur 5 zeigt Lichterzeugung sowie Lichtein- und Lichtauskopplung; demgegenüber zeigt Figur 6 eine alter- native Lichterzeugung und die Einkopplung (die Auskopplung der Übersichtlichkeit halber nicht) .

Die Lichtquelle 41 gemäß Figur 5 umfasst drei LASER- Lichtquellen der Farben Rot, Grün und Blau (RGB) ; einer jeden LASER-Lichtquelle ist ein verkippbarer Spiegel 57 („Scanning Mirror") zugeordnet, über welchen der jeweilige LASER-Strahl in Richtung der Einkoppelelemente 62 der Glasfasern 55 gelenkt werden kann.

Die Spiegel 57 sind jeweils in zwei Achsen verkippbar, sodass der jeweilige LASER-Strahl in Abhängigkeit von den Verkippungswinkeln des jeweiligen Spiegels 57 gezielt auf jeweils eines der Einkoppelelemente 62 gelenkt werden kann (die Einkoppelelemente 62 sind flächig nebeneinander angeordnet, erstrecken sich also auch senkrecht zur Zeichenebene; diese flächige Anordnung ist durch die Verkip- pung der Spiegel 57 um jeweils zwei Achsen zugänglich) . Auf diese Weise werden durch entsprechendes Verstellen der Spiegel 57 die einzelnen Einkoppelelemente 62 sequen^¬ tiell mit den drei LASER-Strahlen beleuchtet, wobei die jeweilige RGB-Zusammensetzung die Farbe des in das jewei- lige Einkoppelelement 62 eingekoppelten Lichts bestimmt. Idealerweise wird von den LASER-Lichtquellen 41 ein den Farben des aufzubauenden Bildes entsprechender Lichtstrom abgegeben, was aus Gründen der Energieeffizienz gegenüber einem (variablen) Filtern eines konstanten Lichtstroms vorteilhaft ist.

Figur 6 zeigt eine zu Figur 5 alternative Lichterzeugung; das mit der Lichtquelle 41 erzeugte Licht wird wiederum in Einkoppelelemente 62 der Glasfasern 55 eingekoppelt. Vor dem Einkoppeln wird das getrennt voneinander erzeugte rote, grüne und blaue Licht in einem „Light Cube" ge^¬ mischt, der dazu aus zwei dichroitischen Spiegeln 65, 66 aufgebaut ist.

Der erste dichroitische Spiegel 65 ist für rotes Licht reflektiv und für blaues und grünes Licht transmissiv. Das von der (nachstehend näher erläutern) roten Lichtquelle emittierte rote Licht 71 wird deshalb von dem ers^¬ ten dichroitischen Spiegel 65 reflektiert, und zwar in Richtung einer nachstehend im Detail erläuterten, Bild gebenden Bildeinheit 75. Für das grüne Licht 72 ist der erste dichroitische Spie^¬ gel 65 hingegen transmissiv, ebenso der zweite dichroiti^¬ sche Spiegel 66. Das grüne Licht 72 passiert den „Light Cube" also im Wesentlichen ohne Absorption / Reflexion in Richtung der Bildeinheit 75. Der zweite dichroitische Spiegel 66 ist nur für das blaue Licht 73 reflektiv, dieses wird zur Sammellinse 61 hin reflektiert. Dem „Light Cube" nachgelagert liegt somit Mischlicht 74 vor, das in die Glasfasern eingekoppelt wird.

Die Erzeugung des roten, grünen und blauen Lichts 71, 72 und 73 erfolgt jeweils durch Pumplichtbeleuchtung eines (hier nicht im Detail gezeigten) roten, grünen bezie^¬ hungsweise blauen Leuchtstoffelements ; das Leuchtstoff- element wird mit kurzwelligem blauen Pumplicht bezie^¬ hungsweise ultraviolettem Pumplicht beleuchtet und emit^¬ tiert dann Konversionslicht der entsprechenden Farbe (Rot, Grün, Blau) . Das Konversionslicht kann beispiels^¬ weise in einem „Light Guide", zum Beispiel einem „Com- pound Parabolic Concentrator" , von dem Leuchtstoffelement „aufgesammelt" und zu dem „Light Cube" geführt werden.

Durch eine Variation der Pumplichtbeleuchtung, also eine Steuerung der Pumplichtquelle, kann der Lichtstrom des Konversionslichts verändert werden; durch eine getrennte Steuerung des R-, G- beziehungsweise B-Anteils lässt sich also auch der Farbton des Mischlichts 74 verändern. Fer^¬ ner kann so auch die Helligkeit angepasst werden.

Die Bild gebende Bildeinheit 75 lenkt das jeweils in ei^¬ nem Zeitpunkt mit bestimmter Farbe erzeugte Mischlicht 74 auf die flächig angeordneten Einkoppelelemente 62; durch Einkoppeln des jeweils in Farbton und Helligkeit ange- passten Mischlichts 74 in die Einkoppelelemente 62 wird ein flächiges Bild erzeugt (und durch die den Auskoppele^¬ menten 56 zugeordnete abbildende Optik in Raumwinkel um- gesetzt) . Die in Figur 6 schematisch gezeigte Bildeinheit 75 kann beispielsweise aus einem sogenanntes Mikrospiegel-Array („Digital Micromirror Device", DMD-Array) mit nachfolgen^¬ der Sammellinse bestehen; in diesem Fall könnten die Pumplichtquellen auch mit konstanter Leistung betrieben werden und würde je nach Stellung des einem jeweiligen Einkoppelelement 62 zugeordneten Mikrospiegels das Einkoppelelement 62 mit Licht versorgt werden oder nicht (es müsste auch kein vorstehend beschriebener „Light Cube" vorgesehen werden, sondern könnte die RGB-Mischung auch im zeitlichen Mittel, über eine entsprechende Stellung der Mikrospiegel erfolgen) .

Alternativ zu einem Mikrospiegel-Array könnte als Bild gebende Einheit beispielsweise auch ein sogenanntes LCoS- Display vorgesehen werden („Liquid Crystal on Silicon") . Das Licht wird dabei über einen polarisierenden Spiegel auf ein Display mit Flüssigkristallen gelenkt; die Refle^¬ xion des Lichts durch das Display lässt sich in den einzelnen Bildpunkten dann durch eine elektrisch gesteuerte Ausrichtung der Flüssigkristalle einstellen.

Figur 7 illustriert eine Leuchtdichtemessung zur Erfassung eines realen Beleuchtungsmotivs 1. Mit einer Kame^¬ ra 81 werden eine Vielzahl Aufnahmen von einer Referenzfläche gemacht, die zu dem Beleuchtungsmotiv beabstandet ist und dieses zumindest teilweise umgibt. Durch die ab^¬ bildende Optik der Kamera 81 werden die an einer jeweiligen Messposition aus unterschiedlichen Richtungen (entlang unterschiedlichen Geraden 3) eintreffenden Strahlen in unterschiedliche Bereiche eines Sensors der Kamera 81 abgebildet. In Kenntnis der Abbildungseigenschaften der Kamera 81 kann dann aus der gemessenen Ortsauflösung die Raumwinkelauflösung bestimmt werden.

Solche Aufnahmen werden für eine Vielzahl Messpositionen gemacht, wozu die Kamera 81 beispielsweise einem in einer Ebene liegenden Raster folgend (Figur 7a) oder auch ent^¬ lang einer gekrümmten Fläche bewegt werden und dazu bei^¬ spielsweise in einem Goniometer montiert sein kann (Fi^¬ gur 7b) . Die so erzeugten Bilder können in Kenntnis der Messpositionen zusammengesetzt werden und ergeben so ein Leuchtdichtebild des Beleuchtungsmotivs 1, enthalten also Information dahingehend, von welchem Oberflächenelement des Beleuchtungsmotivs in welche Richtungen (entlang wel^¬ chen Geraden 3) wie viel Licht abgegeben wird.

Claims

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen einer Beleuchtungsanordnung zur Wiedergabe räumlicher Ansichten eines Beleuchtungsmotivs (1), umfassend die Schritte:

Vorsehen eines dreidimensionalen Beleuchtungsmotivs (1) ;

Wählen einer Referenzfläche (21), also einer hinsichtlich Abstand und Orientierung zum Beleuchtungsmotiv (1) festgelegten Fläche;

für eine Vielzahl Punkte auf der Referenzflä^¬ che (21) und eine Vielzahl Oberflächenelemente (2) des Beleuchtungsmotivs (1) Ermitteln des jeweils entlang einer Geraden (3), welche den jeweiligen Referenzflächenpunkt und das jeweilige Oberflä^¬ chenelement (2) verbindet, von dem Oberflächenele^¬ ment (2), also von dem Beleuchtungsmotiv (1), abgegebenen Lichtstroms;

Vorsehen einer Beleuchtungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, Licht an einer Vielzahl Abstrahlflächen jeweils entlang eines Strahls (4) abzugeben, wobei die Strahlen (4) verschiedener Abstrahlflächen zueinander verkippt sind;

Einrichten der Beleuchtungsanordnung solchermaßen, dass ein Referenzflächenpunkt jeweils mit einer Abstrahlfläche zusammenfällt und das von der je^¬ weiligen Abstrahlfläche abgegebene Licht als Strahl (4) abgegeben wird, der auf der Geraden (3) des jeweiligen Referenzflächenpunktes liegt, wobei die Abstrahlfläche einen dem jeweiligen Referenzflächenpunkt entsprechenden Lichtstrom abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem von dem dreidimensionalen Beleuchtungsmotiv (1) Rohdaten erzeugt werden und das Ermitteln des Lichtstromes je Refe^¬ renzflächenpunkt durch Rendern der Rohdaten erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem eine Anordnung der Abstrahlflächen festgelegt wird und das Rendern in Bezug auf diese vorgegebene Anordnung erfolgt.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Beleuchtungsmotiv (1) eine reale Anordnung ist und Rohdaten davon für das Ermitteln des Lichtstromes je Referenzflächenpunkt durch eine Leuchtdichtemessung gewonnen werden, vorzugsweise durch eine wellenlängenaufgelöste Leuchtdichtemes^¬ sung .

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein mit der Beleuchtungsanordnung wiedergege^¬ benes Motiv zu dem Beleuchtungsmotiv (1) ein Größenverhältnis von mindestens 1:4 hat.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das wiedergegebene Beleuchtungsmotiv (1) in einem Flächenanteil von mindestens 50 % unbewegt ist.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Wiedergabe auf einen Betrachter abgestimmt verändert wird, vorzugsweise indem zumindest eines von einer Position des Betrachters und einer Bewegung des Betrachters mit einem Sensor erfasst wird und die Wiedergabe in Abhängigkeit davon er^¬ folgt .

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der relative Verlauf des wiedergegebenen Spektrums zumindest im sichtbaren Spektralbereich dem Sonnenspektrum entspricht, also die relativen Inten^¬ sitäten in einem Bereich von mindestens 50 % des sichtbaren Spektralbereichs um höchstens 50 % vonein^¬ ander abweichen.

Beleuchtungsanordnung zur Wiedergabe räumlicher Ansichten eines Beleuchtungsmotivs (1),

hergestellt durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,

welche für einen Betrieb derart ausgelegt ist, dass an einer Vielzahl Abstrahlflächen Licht abgegeben wird, und zwar je Abstrahlfläche entlang eines Strahls (4) und mit vorgegebenem Lichtstrom,

wobei der an einer Abstrahlfläche als Strahl (4) ab^¬ gegebene Lichtstrom dem von dem Beleuchtungsmotiv (1) entlang einer Geraden (3) , welche die Abstrahlfläche und das Beleuchtungsmotiv (1) verbindet und auf wel^¬ cher der Strahl (4) liegt, abgegebenen Lichtstrom entspricht,

sodass mit der Beleuchtungsanordnung räumliche An^¬ sichten des Beleuchtungsmotivs (1) wiedergegeben wer^¬ den können.

Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 9, die dazu aus^¬ gelegt ist, die stereoskopischen Ansichten in Bezug auf eine erste Betrachtungslinie und in Bezug auf ei- ne zweite, sich quer zu der ersten erstreckende Be^¬ trachtungslinie wiederzugeben.

Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Beleuchtungsanordnung eine abbildende Optik (11, 51) umfasst, welche eine Licht emittierende Fläche (48) einer Lichtquelle (41) in den Raum abbil^¬ det, vorzugsweise ins Unendliche.

Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 11, bei welcher mehrere Licht emittierende Flächen (48) zu einer Be^¬ leuchtungseinheit (5) zusammengefasst nebeneinander angeordnet sind und von einer gemeinsamen abbildenden Optik (11, 51), vorzugsweise einer sphärischen Linse, entlang unterschiedlicher Strahlen (4) abgebildet werden .

Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 12, bei welcher die abbildende Optik (11, 51) einer Beleuchtungsein^¬ heit (5) ein Mikrolinsenarray (52) aufweist, vorzugs^¬ weise ein rotationssymmetrisches Mikrolinsenarray (52) .

Beleuchtungsanordnung nach einem Ansprüche 9 bis 13, bei welcher eine Beleuchtungseinheit (5) eine latera^¬ le Ausdehnung von höchstens 10 cm und mindestens 0,25 cm hat und vorzugsweise zu einer nächst benach^¬ barten Beleuchtungseinheit (5) beabstandet ist. 15. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei welcher eine Lichtquelle (41) einer Beleuch- tungseinheit ein Leuchtstoffelement aufweist, das zur Emission von konvertiertem Licht (71, 72, 73) infolge einer Anregung mit von einer Pumplichtquelle, vorzugsweise von einem LASER oder einer LED, emittiertem Pumplicht ausgelegt ist, wobei das konvertierte Licht

(74) vorzugsweise mit einem Lichtleiter (55), beson^¬ ders bevorzugt mit einer Glasfaser, der weiteren Ver^¬ wendung zugeführt wird.

Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, deren Helligkeit bis in einen ausgeschalteten Zu^¬ stand dimmbar ist, vorzugsweise stufenlos, besonders bevorzugt, indem eine Reduzierung des von einer Ab^¬ strahlfläche der Beleuchtungsanordnung abgegebenen Lichtstroms durch eine Reduzierung der Eingangsleis^¬ tung der Lichtquelle (41) erfolgt.

Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, die zur Abgabe eines Lichtstroms von mindestens 100 Lumen ausgelegt ist, vorzugsweise indem eine Re^¬ duzierung des von einer Abstrahlfläche abgegebenen Lichtstroms durch eine Reduzierung der Eingangsleis^¬ tung einer Lichtquelle (41) erfolgt.

18. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 17 mit einem den Abstrahlflächen in Abstrahlrichtung nachgelagertem Diffusor. 19. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, welche in eine Vielzahl Beleuchtungseinheiten (5) untergliedert ist, die zur Erweiterung des der Be- leuchtung zugänglichen Raumwinkelbereichs gegenüber eine gemeinsamen Fläche verkippt angeordnet sind.

Verwendung einer Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 19 zur Montage als Decke, vorzugswei^¬ se in einem Gebäude.