WO2015027260A1 - Lichtlenkvorrichtung und beleuchtungseinheit mit einer solchen lichtlenkvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen (2) in zumindest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element (3) aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene (4), welches optische Element (3) eine Lichteintrittsseite (5) mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseite (6) aufweist, wobei die Lichteintrittsseite (5) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen (7) und dahinter in einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen entsprechendem Winkel angeordnete Reflexionsflächen (8) segmentiert ist sowie eine Beleuchtungsein¬ heit (15) mit einer solchen Lichtlenkvorrichtung (1). Erfindungsgemäß weist jede Lichteintrittsfläche (7) in Richtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene (4) gegenüberliegenden Randes (9) des optischen Elements, an welchem Rand (9) die Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) vorgesehen sind.

Description

Lichtlenkvorrichtunq und Beleuchtunqseinheit mit einer solchen
Lichtlenkvorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen in zumindest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene, welches optische Element eine Lichteintrittsseite mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseite aufweist, wobei die Lichteintrittsseite des optischen Elements in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen und dahinter in einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen entsprechendem Winkel angeordnete Reflexionsflächen segmentiert ist.
Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinheit mit ei¬ ner Vielzahl an Lichtquellen und einer oben genannten Lichtlenkvorrichtung .
Lichtlenkvorrichtungen und Beleuchtungseinheiten der gegenständlichen Art sind seit Langem in einer Vielzahl an Ausführungsformen bekannt und dienen meist dazu, die Lichtstrahlen einer oder einer geringen Anzahl an Lichtquellen in eine vorbestimmte Richtung zu lenken. Beispielsweise bündeln Fresnel-Linsen das Licht einer Lichtquelle in Richtung der optischen Achse der Linse. Um das Licht einer Punktlichtquelle zu kollimieren, verwendet man typischerweise einen Parabolspiegel oder eine Linse. Dieses Prinzip kann von einer Punktlichtquelle auf eine kleine Gruppe von Punktlichtquellen ausgedehnt werden. Will man jedoch eine große Anzahl an Lichtquellen kollimieren, sind die bekannten Vorrichtungen nicht mehr anwendbar, ohne die Lichtquellen wieder in kleinere Gruppen zu unterteilen und mit eigenen Kollimatoren zu versehen. Mit dem Einzug von Leuchtdioden als Lichtquellen bestehen viele Beleuchtungseinheiten heutzutage nicht mehr aus wenigen sondern aus einer Vielzahl an Lichtquellen, deren Lichtstrahlen mit herkömmlichen Lichtlenkvorrichtungen in keiner geeigneten Weise gelenkt werden können.
Die DE 10 2010 028 755 AI beschreibt ein optisches Linsenele- ment, welches prinzipiell nur für eine Lichtquelle bzw. ein an einer Stelle angeordnetes Array an Lichtquellen geeignet ist. Auch die DE 10 2011 118 456 AI beschreibt ein optisches Bauteil für Beleuchtungszwecke, welches nur für eine einzelne Lichtquel¬ le gedacht ist.
Aus der US 8,235,556 B2 ist ein optisches Element zum Kollimie¬ ren der Lichtstrahlen vieler Lichtquellen bekannt geworden. Der Produktionsaufwand für eine derartiges optisches Element ist je¬ doch sehr groß und steigt mit der Anzahl an Lichtquellen.
Weitere Lichtlenkvorrichtungen oder Beleuchtungseinheiten sind beispielsweise aus der US 2005/0024746 AI, der US 2008/106804 AI und der EP 2 015 126 AI bekannt geworden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Lichtlenkvorrichtung der obigen Art und einer Beleuchtungseinheit mit einer derartigen Lichtlenkvorrichtung, durch welche die Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen in geeigneter Weise in vorbestimmte Richtungen gelenkt werden können. Der konstruktive Aufwand und die Herstellungskosten für eine solche Lichtlenkvorrichtung bzw. Beleuchtungseinheit sollen möglichst gering sein, um eine breite Anwendung für verschiedenste Anwendungsgebiete zu ermöglichen. Die Nachteile des Standes der Technik sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine oben genann¬ te Lichtlenkvorrichtung, bei der jede Lichteintrittsfläche in Richtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene gegenüberliegenden Randes des optischen Elements weist, an welchem Rand die Stellen für die Anordnung der Lichtquellen vorgesehen sind, sodass die Lichtstrahlen der Lichtquellen im Wesentlichen normal in die Lichteintrittsflächen eintreten, an den hinter den Lichteintrittsflächen angeordneten Reflexionsflächen reflektiert und über die Lichtaustrittsseite in die vorbestimmte Richtung ge¬ lenkt werden. Die vorliegende Erfindung sieht im Wesentlichen ein optisches Element vor, mit dem effizient nahezu beliebig viele Lichtquellen kollimiert werden können. Die Lichtlenkvorrichtung ist durch einen einfachen und kompakten Aufbau gekennzeichnet. Die Lichtquellen sind am Rand des optischen Elements angeordnet und senden ihre Lichtstrahlen in einem entsprechenden Winkel in die Lichteintrittsflächen des optischen Elements und werden an den Reflexionsflächen total reflektiert und treten über die Lichtaustrittsseite in die gewünschte Richtung aus. Durch die Ausnutzung des Phänomens der internen Totalreflexion kann das optische Element bzw. die Lichtlenkvorrichtung oder die Beleuchtungseinheit besonders kostengünstig realisiert werden.
Vorzugsweise sind die Lichteintrittsflächen mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, wobei der Mittelpunkt der mit kreisför¬ migem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen im Wesentlichen mit den Stellen für die Anordnung der Lichtquellen übereinstimmt .
Durch diese kreisförmige bzw. sphärische Gestaltung der Licht¬ eintrittsflächen wird gewährleistet, dass die von den Lichtquel¬ len herrührenden Lichtstrahlen im Wesentlichen normal zur
Oberfläche des optischen Elements eintreten, wodurch Rückrefle- xionen minimiert und Brechungen der eintretenden Lichtstrahlen unterbunden werden können.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die
Lichtaustrittsseite des optischen Elements in eine Vielzahl an Lichtaustrittsflächen segmentiert. Durch eine derartige Segmentierung der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann eine materialsparende Ausführung des optischen Elements und somit eine kompaktere Bauweise erreicht werden. Die Dichte und Form der Lichtaustrittsflächensegmente ist im Wesentlichen beliebig gestaltbar .
Wenn die Lichtaustrittsflächen gegenüber der Normalen auf die Symmetrieachse- bzw. ebene geneigt sind, können die aus der Lichtaustrittsseite des optischen Elements austretenden Licht¬ strahlen in gewünschte Richtungen gelenkt werden. Auf diese Wei¬ se können auch komplexere Ausleuchtungsmuster für bestimmte Anwendungen ohne weitere Optik und damit gesteigertem Produkti¬ onsaufwand realisiert werden.
Das optische Element besteht vorzugsweise aus optisch transpa¬ rentem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff oder Glas, und ist vorzugsweise durch Gießen hergestellt. Dadurch kann die Licht- lenkvorrichtung bzw. die Beleuchtungseinheit sehr kostengünstig in großer Stückzahl hergestellt werden, wodurch eine breite Anwendbarkeit gesichert werden kann.
Wenn am Rand des optischen Elements vor den Stellen für die Anordnung der Lichtquellen Linsen angeordnet sind, kann die Richtcharakteristik der Lichtquellen entsprechend verändert werden. Je nach verwendeten Lichtquellen kann es von Vorteil sein, die Richtcharakteristik derselben durch derartige Linsen zu verändern bzw. an das optische Element der Lichtlenkvorrichtung anzupassen. Häufig wird es kostengünstiger sein, derartige Linsen vor Standardlichtquellen vorzusehen anstelle der Verwendung teurerer Lichtquellen mit spezieller Richtcharakteristik. Bei der gegenständlichen Lichtlenkvorrichtung haben sich optimale Eigenschaften ergeben, wenn die Lichtquellen flache bzw. elliptische Richtcharakteristik aufweisen. Dadurch kann Streulicht vermieden oder zumindest reduziert werden. Sofern die Lichtquellen von sich aus keine derartige elliptische oder flache Richtcharakte¬ ristik aufweisen, kann eine Verbesserung durch die Linsen vor den Lichtquellen erzielt werden.
Das optische Element und die Linsen können auch einteilig herge¬ stellt sein, wodurch die Herstellungskosten und der Installati- ons- bzw. Montageaufwand noch weiter reduziert werden kann.
Zur Erzielung verschiedener Beleuchtungseffekte kann das optische Element und bzw. oder die Linsen gefärbt ausgebildet sein. Bei der Verwendung von Kunststoff oder Glas für das optische Element und bzw. oder die Linsen kann eine derartige Färbung gleich mit dem Herstellungsprozess des optischen Elements erfol¬ gen. Alternativ dazu kann die Färbung auch durch Auftragen von Farbschichten erzielt werden.
An den Lichteintrittsflächen des optischen Elements, an den
Lichtaustrittsflächen des optischen Elements und bzw. oder an den Linsen kann eine Antireflexionsbeschichtung angeordnet sein, wodurch Reflexionsverluste unterdrückt werden können.
Vorzugsweise ist das optische Element symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch, um die Symmetrieachse bzw. -ebene ausge- bildet. Bei einer derartigen symmetrischen, insbesondere rotati¬ onssymmetrischen Bauweise des optischen Elements der Lichtlenkvorrichtung können im Wesentlichen beliebig viele Lichtquellen entlang der Ränder des optischen Elements bzw. entlang dessen Umfang angeordnet werden und deren Lichtstrahlen in die gewünschte Richtung an der Lichtaustrittsseite des optischen Ele¬ ments gelenkt werden.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Beleuchtungseinheit mit einer Vielzahl an Lichtquellen und einer obigen Lichtlenkvorrichtung, wobei die Lichtquellen zumindest an einem Teil des der Symmetrieachse bzw. -ebene ge¬ genüberliegenden Randes des optischen Elements angeordnet sind. Eine derartige Beleuchtungseinheit ist durch einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau und eine hohe Flexibilität bei den zu erzielenden Leuchtmustern gekennzeichnet. Bezüglich weiterer Vorteile wird auf die obige Beschreibung des Lichtleit¬ elements verwiesen.
Die Lichtquellen weisen vorzugsweise schmale Richtcharakteristik auf. Wie bereits oben erwähnt, ist es in Bezug auf eine optimale Funktion des optischen Elements bzw. der darin stattfindenden Totalreflexionen vorteilhaft, wenn die Lichtquellen eine schmale Richtcharakteristik aufweisen.
Weiters ist es von Vorteil, wenn die Lichtquellen elliptische Richtcharakteristik aufweisen. Durch eine derartige elliptische Richtcharakteristik kann Streulicht wirkungsvoll unterbunden werden .
Vorzugsweise sind die Lichtquellen durch Leuchtdioden gebildet. Leuchtdioden sind zur Zeit in verschiedenen Farben und mit verschiedenen Leistungsdichten besonders kostengünstig erhältlich und weisen zudem besonders geringe Baugröße auf. Auch wenn die Verlustleistung bei Leuchtdioden relativ gering ist, kann es bei Leuchtdioden mit höherer Lichtleistung unter Umständen erforderlich sein, die Lichtquellen zu kühlen. Da die Lichtquellen bei der gegenständlichen Beleuchtungseinheit am Rand des optischen Elements angeordnet sind, kann eine Abführung der Verlustwärme jedoch relativ einfach erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist da- durch gegeben, dass Leuchtdioden mit elliptischer Richtcharakteristik relativ kostengünstig erhältlich sind.
Alternativ dazu können die Lichtquellen auch durch Laserdioden gebildet sein. Gegenüber Leuchtdioden haben Laserdioden den Vorteil, dass sie eine besonders schmale Richtcharakteristik auf¬ weisen, wodurch Streulicht unterbunden werden kann.
Wenn vor den Lichtquellen Linsen angeordnet sind, kann die
Richtcharakteristik der Lichtquellen entsprechend verändert werden. Wie bereits oben erwähnt, kann durch die Linsen die wünschenswerte schmale Richtcharakteristik der Lichtquellen
hergestellt bzw. verbessert werden. Derartige Linsen können auch einteilig mit dem optischen Element hergestellt sein.
Vorzugsweise sind die Lichtquellen zur Aussendung von weißem Licht ausgebildet. Für die meisten Anwendungen ist weißes Licht gefordert. Da bereits kostengünstige Leuchtdioden im weißen Spektralbereich erhältlich sind, können somit auch kostengünstige Beleuchtungseinheiten zum Aussenden von weißem Licht hergestellt werden.
Für verschiedene Beleuchtungseffekte und Anwendungen können die Lichtquellen auch zur Aussendung von färbigem Licht ausgebildet sein. Derartige färbige Lichtquellen können für bestimmte Anwendungen, wie z.B. Rückleuchten von Fahrzeugen, Blinker von Fahrzeugen, Ampelanlagen oder Bühnenbeleuchtungskörper, notwendig sein .
Vor der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann ein Ab¬ deckelement aus zumindest teilweise transparentem Material ange¬ ordnet sein. Mit einer derartigen Abdeckung können
schablonenartig Piktogramme oder dergl . in der Beleuchtungseinheit vorgesehen werden, wie sie für viele Anwendungen vorteilhaft oder wünschenswert sind. Beispielsweise können in einem derartigen Abdeckelement Piktogramme von stehenden oder gehenden Personen aus transparentem Material angeordnet werden, wie sie bei Fußgängerampeln üblich sind.
Zum Schutz der Beleuchtungseinheit insbesondere bei Anwendungen im Außenbereich ist es von Vorteil, wenn ein vorzugsweise was¬ serdichtes Gehäuse vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung zum
Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen samt Lichtquellen;
Fig. 2 einen Schnitt durch die kreisförmige Lichtlenkvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II;
Fig. 3 eine Detailansicht auf einen Teil einer Lichtlenkvorrichtung;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Aus führungs form einer kreisförmigen Lichtlenkvorrichtung mit materialsparender Ausführung der Lichtaustrittsseite des optischen Ele¬ ments;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Lenken der
Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen samt Lichtquellen als Linienarray;
Fig. 6 ein Schnittbild durch eine Beleuchtungseinheit mit einer
Lichtlenkvorrichtung als Linienarray gemäß Fig. 5 entlang der Schnittlinie VI - VI;
Fig. 7A bis 7C Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen mit geänderter Richtung der austretenden Lichtstrahlen; und
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvorrichtung in Form eines Polygonzugs.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung 1 zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen 2 samt Lichtquellen. Die Lichtlenkvorrichtung 1 umfasst ein flaches, optisches Element 3 aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse bzw. -ebene 4. Im dargestellten Beispiel ist das optische Element 3 rotationssymmetrisch um die Symmetrieachse 4 angeordnet. Am Rand 9 des optischen Elements 3 sind die Licht¬ quellen 2, welche beispielsweise durch Leuchtdioden gebildet sind, so angeordnet, dass die Lichtstrahlen der Lichtquellen 2 in Richtung der Symmetrieachse 4 strahlen. Wie besser aus dem Schnittbild durch das optische Element 3 gemäß Fig. 2 ersicht¬ lich ist, weist das optische Element 3 eine Lichteintrittsseite 5 und eine Lichtaustrittsseite 6 auf. Die Lichteintrittsseite 5 ist in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen 7 und dahinter angeordnete Reflexionsflächen 8 segmentiert. Im dargestellten Beispiel ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 eben und nicht segmentiert ausgebildet. Die Lichteintrittsflä¬ chen 7 sind vorzugsweise kreisförmig bzw. sphärisch ausgebildet, wobei der Mittelpunkt 11 der Kreise der Lichteintrittsflächen 7 im Wesentlichen mit den Stellen 10 für die Anordnung der Lichtquellen 2 übereinstimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass die von den Lichtquellen 2 ausgesandten Lichtstrahlen im Wesentlichen normal in die Lichteintrittsflächen 7 eintreten und keine Verluste durch Teilreflexionen stattfinden. An den hinter den Lichteintrittsflächen 7 angeordneten Reflexionsflächen 8 findet eine Totalreflexion der Lichtstrahlen in Richtung
Lichtaustrittsseite 6 statt. Im dargestellten Ausführungsbei¬ spiel der Lichtlenkvorrichtung 1 werden sämtliche Lichtstrahlen aller Lichtquellen 2 im Wesentlichen parallel zueinander und normal zur Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 ge¬ richtet. Eine derartige Lichtlenkvorrichtung 1 kann relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden. Die Berechnung der Radien der kreisförmigen bzw. sphärischen Lichteintrittsflächen 7 und der Neigung der Reflexionsflächen 8 und die Anzahl der Segmentierungen muss auf die jeweilige Anzahl an Lichtquellen 2 und die Größe des optischen Elements 3 angepasst werden, was durch verschiedene mathematische Modelle und Berechnungsprogram¬ me relativ rasch und einfach vorgenommen werden kann.
Aus der Detailansicht eines Teils der Lichtlenkvorrichtung 1 entsprechend Fig. 3 sind einige Lichteintrittsflächen 7 und Re¬ flexionsflächen 8 des optischen Elements 3 dargestellt und der jeweilige Radius für die kreisförmige bzw. sphärische Gestaltung der Lichteintrittsflächen 7 eingetragen. Die Lichteintrittsfläche 7 auf der rechten Seite von Fig. 3 weist dementsprechend eine kreisförmige Fläche mit dem Radius Rl vom Mittelpunkt 11, welcher mit den Stellen 10 für die Anordnung der Lichtquellen 2 übereinstimmt, auf. Der Radius R2 für die nächste Lichtein¬ trittsfläche 7 ist entsprechend dem Abstand von der vorigen Lichteintrittsfläche 7 geringer. Nach der Festlegung der Anzahl der Segmente der Lichteintrittsfläche 7 des optischen Elements 3 können die jeweiligen Radien und auch Neigungen der Reflexions- flächen 8 softwaremäßig einfach berechnet werden. Das optische Element 3 kann schließlich durch Fräsen aus einem Kunststoffoder Glasblock oder durch Herstellung einer entsprechenden Negativform und anschließendes Gießen mit Kunststoff oder Glas ein¬ fach und rasch hergestellt werden.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine andere Aus führungs form einer kreisförmigen Lichtlenkvorrichtung 1 mit materialsparender Ausführung der Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3. Dabei ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 wie die Lichteintrittsseite 5 in mehrere Lichtaustrittsflächen 12 segmentiert, welche Lichtaustrittsflächen 12 allesamt eben und im Wesentlichen normal zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 angeord¬ net sind. Wie weiter unten anhand der Fig. 7A bis 7C dargelegt werden wird, kann durch geneigte Anordnung der Lichtaustritts¬ flächen 12 eine Veränderung des Beleuchtungsmusters erzielt wer¬ den .
Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht auf und einen Schnitt durch eine Vorrichtung 1 zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen 2 samt Lichtquellen 2 als Linienarray. Die Lichtquellen 2 sind an beiden Rändern 9 des symmetrisch angeordneten optischen Elements 3 angeordnet. Auf diese Weise können beliebige Längen an Lichtlenkvorrichtungen 1 bzw. Beleuchtungseinheiten 15 hergestellt werden, welche auch einen beliebigen Verlauf aufweisen können (s. Fig. 8) . Theoretisch ist auch ein asymmetrischer Aufbau der Lichtlenkvorrichtung 1 denkbar, indem eine Seite des optischen Elements 3 neben der Symmetrieebene 4 weggelassen wird. Wie aus dem Schnittbild gemäß Fig. 6 erkennbar ist, kann das optische Element 3 auch von einem Gehäuse 17 und einem zumindest teilweise transparentem Abdeckelement 16 umgeben sein, durch welches ein Verwendung der Beleuchtungseinheit 15 auch im Außenbereich ermöglicht wird. Zur Veränderung der Lichtcharakteristik der Lichtquellen 2 können vor den Lichtquellen 2 Linsen 14 angeordnet sein, welche auch einteilig mit dem opti¬ schen Element 3 hergestellt sein können.
In den Fig. 7A bis 7C sind Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen 1 mit geänderter Richtung der austretenden Lichtstrahlen dargestellt. Die Fig. 7A bis 7C zeigen Varianten der Lichtlenkvor- richtung 1 bzw. Beleuchtungseinheit 15, wobei durch Neigung der Lichtaustrittsflächen 12 eine Veränderung der Richtung der austretenden Lichtstrahlen erzielt werden kann. Bei der Variante gemäß Fig. 7A wurden die Lichtaustrittsflächen 12 gegenüber der normalen zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 des optischen Elements 3 geneigt, wodurch die aus dem optischen Element 3 austretenden Lichtstrahlen nach außen von der Symmetrieachse bzw. -ebene 4 weg weisen. Bei der Variante gemäß Fig. 7B sind alle
Lichtaustrittsflächen 12 im Wesentlichen normal zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 angeordnet und sämtliche Lichtstrahlen sind in Richtung der Symmetrieachse bzw. -ebene 4 parallel angeord¬ net. Bei der Variante gemäß Fig. 7C sind die Lichtaustrittsflä¬ chen 12 des optischen Element 3 in Richtung Symmetrieachse bzw. -ebene 4 geneigt angeordnet, wodurch die Lichtstrahlen in Richtung Symmetrieachse bzw. -ebene 4 gelenkt werden. Durch unter¬ schiedliche Neigung der Lichtaustrittsflächen 12 des optischen Elements 3 können verschiedenartige Lichtmuster und Lichteffekte erzielt werden.
Schließlich zeigt Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvorrichtung 1 in Form eines Polygonzugs. Wie bereits oben erwähnt, kann das optische Element 3 der Lichtlenkvorrichtung 1 symmetrisch zu einer entlang eines Polygonzugs verlaufenden Symmetrieebene 4 angeordnet werden. Auf diese Weise können
Beleuchtungseinheiten 15 zur Erzielung individueller Beleuchtungsmuster hergestellt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der Beleuchtungstechnik.
Die vorliegende Erfindung erhöht die Gestaltungsmöglichkeiten in der Beleuchtungstechnik für einfache Beleuchtungsanwendungen, wie das Ersetzen bestehender Leuchtstoffröhren mit LED linear arrays oder auch entsprechend angepasste Wohnungs- oder Arbeits¬ beleuchtungen. Auch in der Automobilindustrie, wo hohe Leucht¬ dichten bei geringen Energieverbrauch und hoher Zuverlässigkeit gefordert werden, können derartige Beleuchtungseinheiten angewandt werden. Durch die Verwendung einer Vielzahl an Lichtquellen ist auch eine höhere Zuverlässigkeit der Beleuchtungseinheit gewährleistet, da der Ausfall einzelner Lichtquellen auf die Funktion der Beleuchtungseinheit keinen bzw. nur einen unwesentlichen Einfluss hat.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen (2) in zumindest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element (3) aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene (4), welches optische Ele¬ ment (3) eine Lichteintrittsseite (5) mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseite (6) auf¬ weist, wobei die Lichteintrittsseite (5) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen (7) und dahinter in einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen entsprechendem Winkel angeordnete Reflexionsflächen (8) segmentiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichteintrittsfläche (7) in Richtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene (4) gegenüberlie¬ genden Randes (9) des optischen Elements (3) weist, an welchem Rand (9) die Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) vorgesehen sind, sodass die Lichtstrahlen der Lichtquellen (2) im Wesentlichen normal in die Lichteintrittsflächen (7) eintreten, an den hinter den Lichteintrittsflächen (7) angeordneten Reflexionsflächen (8) reflektiert und über die Lichtaustritts¬ seite (6) in die vorbestimmte Richtung gelenkt werden.
2. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsflächen (7) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt (11) der mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen (7) im Wesentlichen mit den Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) übereinstimmt.
3. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsseite (6) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichtaustrittsflächen (12) segmentiert ist.
4. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen (12) gegenüber der Normalen auf die Symmetrieachse- bzw. ebene (4) geneigt sind.
5. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) aus op- tisch transparentem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff oder Glas, besteht und vorzugsweise durch Gießen hergestellt ist.
6. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Rand (9) des optischen Elements (3) vor den Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) Linsen (14) zum Verändern der Richtcharakteristik der Lichtquellen (2) angeordnet sind.
7. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) und die Linsen (14) ein¬ teilig hergestellt sind.
8. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) und bzw. oder die Linsen (14) gefärbt ausgebildet sind.
9. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Lichteintrittsflächen (7) des optischen Elements (3), an den Lichtaustrittsflächen (12) des optischen Elements (3) und bzw. oder an den Linsen (14) eine Antireflexionsbeschichtung (13) angeordnet ist.
10. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) symme¬ trisch, insbesondere rotationssymmetrisch, um die Symmetrieachse- bzw. ebene (4) ausgebildet ist.
11. Beleuchtungseinheit (15) mit einer Vielzahl an Lichtquellen (2) und einer Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen der Lichtquellen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zumindest an einem Teil des der Symmetrieachse- bzw. ebene (4) gegenüberliegenden Randes (9) des optischen Elements (3) angeordnet sind.
12. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) schmale Richtcharakteristik aufweisen .
13. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Lichtquellen (2) elliptische Richtcharakte¬ ristik aufweisen.
14. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) durch Leucht¬ dioden gebildet sind.
15. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) durch Laserdi¬ oden gebildet sind.
16. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Lichtquellen (2) Linsen (14) zum Verändern der Richtcharakteristik der Lichtquellen (2) angeordnet sind.
17. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zur Aussendung von weißem Licht ausgebildet sind.
18. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zur Aussendung von färbigem Licht ausgebildet sind.
19. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Lichtaustrittsseite (6) des optischen Elements (3) ein Abdeckelement (16) aus zumindest teilweise transparentem Material angeordnet ist.
20. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise wasserdichtes Ge¬ häuse (17) vorgesehen ist.
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