[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer
linearen und im Wesentlichen vollständig innerhalb einer Lichtleiteinrichtung angeordneten
Lichtquelle und mindestens zwei an Lichtaustrittsöffnungen der Lichtleiteinrichtung
angeordneten Reflektoren zur winkelmäßigen Begrenzung der Lichtabstrahlung, wobei
von der zwischen der Lichtquelle und jeweils mindestens einem Reflektor angeordneten
Lichtleiteinrichtung jeweils ein Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts
zum jeweiligen Reflektor führbar ist.
[0002] Reflektoren von Beleuchtungsvorrichtungen dienen unter anderem dazu, das von der
Lichtquelle ausgesandte Licht winkelmäßig zu begrenzen. Sie sind in unterschiedlichsten
Ausgestaltungsformen bekannt. Bei den Beleuchtungsvorrichtungen existiert ein direkter
Zusammenhang zwischen der Länge bzw. Bauhöhe des Reflektors und dem vom Reflektor
definierten Ausblendwinkel. So ist die Bauhöhe des Reflektors umso größer, je enger
das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht eingegrenzt, bzw. je kleiner der Ausblendwinkel
ausgebildet werden soll. Für sehr eng strahlende Anordnungen aus Lichtquelle und Reflektor
ergibt sich daher beim Stand der Technik eine oftmals unerwünscht große Bauhöhe der
Gesamtanordnung.
[0003] Gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen mit zwei Reflektoren sind zum Beispiel aus
der US 4,622,624, der US 4,794,501, der DE 36 00 915 und der EP 0 235 652 bekannt.
Bei all diesen Leuchten ist jeweils ein Reflektor auf einer Seite und der andere Reflektor
auf der anderen Seite de Lichtquelle angeordnet. Obwohl bei entsprechender Dimensionierung
der Lichtleiteinrichtung auch mit diesen Leuchten bereits eine flachere Bauweise der
Beleuchtungsvorrichtung erzielt wird, kann ihre Bauhöhe für manche Anwendungen noch
nicht ausreichend reduziert werden.
[0004] Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen
dahingehend zu verbessern, dass eng strahlende Anordnungen bei gleichzeitig möglichst
geringer Bauhöhe realisiert werden können.
[0005] Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem zumindest auf einer Seite der Lichtquelle
zumindest zwei von dieser unterschiedlich weit entfernte Reflektoren vorgesehen sind
und die Reflektoren in der Weise angeordnet sind, dass ihre Hauptstrahlrichtung im
Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der linearen Lichtquelle ausgerichtet
ist.
[0006] Durch diese Maßnahme können Reflektoren mit kleinerer Bauhöhe verwendet werden, was
zu einer Reduzierung der Gesamtbauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung führt. Hierbei
gilt grundsätzlich, dass eine umso größere Reduzierung der Bauhöhe erreichbar ist,
je mehr Reflektoren verwendet werden. So ist durch die Anordnung von n Reflektoren
eine Verkleinerung der Bauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung proportional zu
2/
n möglich. Die Lichtleiteinrichtungen sorgen dafür, dass kein Licht auf dem Weg zu
den einzelnen Reflektoren in ungewünschte Winkel abgestrahlt wird bzw. verloren geht.
Kleine Ausblendwinkel können mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung bei
gleichzeitig geringer Bauhöhe realisiert werden. Die Hauptstrahlrichtung gibt dabei
denjenigen Winkelbereich an, in den der Hauptanteil des Lichtstroms von den Reflektoren
bzw. von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlt wird. Der Hauptanteil umfasst günstigerweise
90 % des insgesamt von den Reflektoren bzw. von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahlten
Lichtstroms. Bei einer Ausführung der Beleuchtungsvorrichtung als Deckenleuchte mit
horizontal angeordneter linearer Lichtquelle ist bei im Wesentlichen senkrechter Ausrichtung
der Hauptstrahlrichtung zur Längsrichtung der linearen Lichtquelle dann zum Beispiel
vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung im Wesentlichen nach oben und/oder unten
abstrahlt. Bei vertikaler Ausrichtung der Lichtquelle kann entsprechend eine Abstrahlung
zur Seite vorgesehen sein, etc..
[0007] In einer günstigen Ausführungsvariante weisen die Lichtleiteinrichtungen wenigstens
einen Kanal mit lichtreflektierenden Oberflächen auf. Der Kanal kann jedoch, vorzugsweise
in Teilen, auch durch Lichtleitfasern oder dergleichen ersetzt sein.
[0008] Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt:
- Fig. 1 und 2
- Beleuchtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik,
- Fig. 3 bis 5
- verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen mit mehreren Reflektoren,
- Fig. 6a und 6b
- Details zur Ausgestaltung der Lichtleiteinrichtungen im Bereich der Lichtquelle,
- Fig. 7
- eine Ausführungsform mit mehreren parallel verlaufenden Lichtleiteinrichtungen,
- Fig. 8
- ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit zusätzlichen Lamellen bzw. Spiegelrasteroptiken,
- Fig. 9
- eine Alternative zu den in Fig. 8 gezeigten Lamellen
- Fig. 10a und 10b
- Detailansichten zur Ausbildung der Reflektoren,
- Fig. 11a und 11b
- eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer linearen Lichtquelle mit daneben angeordneten
Lamellen,
- Fig. 12
- eine asymmetrisch ausgeführte Variante und
- Fig. 13
- ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
[0009] Fig. 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Die Lichtquelle
1 ist hierbei direkt von zwei Reflektoren 2 umgeben. Der Ausblendwinkel γ ergibt sich
unmittelbar aus der Form der Reflektoren 2 sowie deren Bauhöhe 6 und der Position
der Lichtquelle 1. Die Bauhöhe 6 muss umso größer gewählt werden, je stärker das abgestrahlte
Licht räumlich konzentriert, bzw. je kleiner der Ausblendwinkel γ gewählt werden soll.
Das Betriebsgerät 5, in dem die Stromversorgung für die Lichtquelle 1 und dergleichen
angeordnet ist, wird in der Regel oberhalb der Reflektoren 2 angeordnet, womit sich
die Gesamtbauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung noch einmal um die Höhe 7 des Betriebsgerätes
5 vergrößert.
[0010] In Fig. 2 ist eine Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik gezeigt, bei
der das Licht einer Lichtquelle 1 durch die Lichtleiteinrichtung 3 zu auf jeweils
einer Seite der Lichtquelle 1 angeordneten Reflektoren 2 geführt und von dort unter
Erzielung eines Ausblendwinkels γ abgestrahlt wird. Durch das Vorsehen von Löchern
in der unteren Wandung 4 oder bei abgehängten Lampen auch in der oberen Wandung 4,
kann eine direkte wie auch indirekte zusätzliche Lichtabstrahlung erreicht werden.
Alternativ zu den Löchern kann die Wandung auch teiltransparent oder, wie weiter unten
dargelegt, vollständig geschlossen und nach innen reflektierend ausgeführt sein.
[0011] Bei erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen wird nun ausgenutzt, dass sich die
Gesamthöhe der Beleuchtungsvorrichtung mit zunehmender Anzahl der Reflektoren 2 reduziert.
Daher sehen günstige erfindungsgemäße Ausführungsformen eine Kaskade von mehreren,
hintereinander liegenden Reflektoren 2 vor, wie dies zum Beispiel in den Fig. 3, 4,
5 und 7 und 8 sowie 12 und 13 gezeigt ist. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig.
3, 5 und 8 verjüngt sich die Querschnittsfläche 18 der Lichtleiteinrichtung 3 mit
zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 1, immer auf der von der Lichtquelle 1
abgewandten Seite eines Reflektors 2.
[0012] Im Bereich direkt um die Lichtquelle 10 beträgt der Querschnitt 18 günstigerweise
das 1,0 bis 1,5-fache, vorzugsweise das 1,25-fache, der zum Querschnitt18 parallelen
Projektion der Lichtquelle 1.
[0013] In Fig. 7 ist eine Alternative zu den sich verjüngenden Lichtleiteinrichtungen 3
gezeigt. Hier ist für jeden Reflektor 2 eine eigene, von den Wandungen 4 umgebene,
kanalförmige Lichtleiteinrichtung 3 vorgesehen, wobei diese Kanäle im Wesentlichen
parallel zueinander verlaufen. Die jeweilige Lichtaustrittsquerschnittsfläche 13 der
Lichtleiteinrichtung 3 am Reflektor 2 ist bei beiden Varianten kleiner als die hierzu
parallele Projektion der Querschnittsfläche der Lichtquelle 1.
[0014] Die Reflektoren 2 weisen günstigerweise einen kreisbogenförmig gekrümmten Abschnitt
14 und einen parabelförmig gekrümmten Abschnitt 15 auf. Der Mittelpunkt des kreisbogenförmig
gekrümmten Abschnitts 14 und/oder der Parabelbrennpunkt des parabelförmig gekrümmten
Abschnitts 15 liegen bevorzugt auf der unteren Kante 19 der Lichtaustrittsquerschnittsfläche
13. Die durch den parabelförmig gekrümmten Abschnitt 14 vorgegebene Hauptstrahlrichtung
fällt bevorzugt mit dem Ausblendwinkel
γ zusammen. Die Reflektoren 2 sind günstigerweise in diesem, wie auch den anderen Ausführungsbeispielen
jeweils an einer Lichtaustrittsöffnung 16 der Lichtleiteinrichtung auf deren von der
Lichtquelle 1 abgewandten Seite angeordnet.
[0015] Wie an den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt, ist es günstig, aber nicht
zwingend notwendig, dass die Reflektoren 2 und/oder die Lichtleiteinrichtung 3 symmetrisch
bezüglich einer durch die Lichtquelle 1 verlaufenden Achse bzw. Ebene angeordnet sind.
Es sind jedoch auch asymmetrische Varianten möglich, wie dies Fig. 12 zeigt. Hier
ist die Lichtquelle 1 auf einer Seite von einem Rückreflektor 20 umgeben.
[0016] Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Variante bietet einen guten Kompromiss
aus Bauhöhenreduzierung und Leuchtendetaillierung. Während in dem Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 2, 3, 7 und 8 die Lichtquelle 1 im wesentlichen vollständig innerhalb
der Lichtleiteinrichtung 3 angeordnet ist, zeigen die Fig. 4 und 5 hierzu alternative
Möglichkeiten, bei denen eine von zwei Reflektoren 2 umfasste Lichtaustrittsöffnung
16 im Bereich der Lichtquelle 1 bzw. direkt unterhalb angeordnet ist. Hierdurch ist
eine minimale Leuchtenbreite bei gleichzeitig reduzierter Bauhöhe erzielbar. Die erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtungen können grundsätzlich eine runde, wie auch eine länglich
erstreckte Form sowie verschiedene andere Zwischenformen aufweisen. Besonders bei
der Beleuchtung von Arbeitsplätzen sieht eine günstige Variante jedoch vor, dass die
Beleuchtungsvorrichtung länglich erstreckt ist. Als lineare bzw. längserstreckte Lichtquellen
1 können zum Beispiel Leuchtstoffröhren, vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen
16 mm und 26 mm, Halogenlampen oder eine Anordnung von mehreren, linear angeordneten
Punktlichtquellen verwendet werden.
[0017] Zusätzlich zu der durch die Reflektoren 2 sichergestellten Querausblendung kann auch
noch eine Längsausblendung in Längsrichtung der linearen Lichtquelle 1 erreicht werden,
indem im Bereich der Reflektoren 2 und/oder innerhalb der Lichtleiteinrichtung 3 Lamellen
10 oder mindestens eine Spiegelrasteroptik 9 oder Prismen 11 angeordnet sind. Spiegelrasteroptiken
9 sind beim Stand der Technik bekannt und können in unterschiedlichen Formen ausgeführt
sein. Eine konstruktiv besonders einfache Art der Längsausblendung wird jedoch durch
direkt neben der Lichtquelle 1 angeordnete Lamellen 10 erreicht. Die Form der Lamellen
kann wiederum gemäß dem Stand der Technik gewählt werden. Günstige Formgebungen sind
von in Spiegelrasteroptiken 9 verwendeten Lamellen 10 bekannt. Anstelle der Lamellen
10 können auch, wie in Fig. 9 dargestellt, Prismen 11 zur Längsausblendung verwendet
werden. Die Vorteile der Anordnung der Lamellen 10 und der Prismen 11 direkt neben
der Lichtquelle 1 und innerhalb der Lichtleiteinrichtung 3 liegen zum einen im hohen
Wirkungsgrad, da die Lampenrückstrahlung in direkter Nähe der Lichtquelle 1 erfolgt
und zum anderen in der Tatsache, dass mit einer einzigen Reihe von Lamellen 10 bzw.
mit einem einzigen, entlang der Lichtquelle 1 erstreckten Prisma 11 das aus mehreren
Lichtaustrittsöffnungen 16 austretende Licht in Längsrichtung der linearen Lichtquelle
1 ausgeblendet ist. Die Fig. 11a und 11b zeigen in einer Draufsicht auf einen Abschnitt
einer linearen Lichtquelle 1, wie die Lamellen 10 relativ zur Lichtquelle in der Lichtleiteinrichtung
3 angeordnet sein können. Darüber hinaus ist an beispielhaften Strahlen 17 die Längsausblendwirkung
der verspiegelten Lamellen 10 gezeigt.
[0018] Bei der Verwendung von Spiegelrasteroptiken 9 muss an jeder Lichtaustrittsöffnung
16 eine eigene Spiegelrasteroptik 9 angeordnet werden, um den gleichen Längsausblendungseffekt
zu erreichen.
[0019] Unabhängig davon, welche Variante der Längsausblendung gewählt wird, erreicht man
durch die gezeigten Möglichkeiten eine weiter verbesserte Rundumausblendung, insbesondere
bei Verwendung von modernen 3D-Spiegelrasterlamellen 10.
[0020] Die Fig. 6a und 6b zeigen verschiedene Detailausgestaltungen der Lichtleiteinrichtung
3 im Bereich der Lichtquelle 1. Die in Fig. 6a gezeigten Evolventen 8 ermöglichen
es die Rückstrahlung von Licht in die Lampe soweit wie möglich zu reduzieren, während
sich bei der in Fig. 6b gezeigten, besonders einfachen Variante eine minimale Bauhöhe
der Lichtleiteinrichtung 3 ergibt.
[0021] Um die Lichtverluste innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung zu minimieren ist günstigerweise
vorgesehen, dass die Reflektoren und/oder die Wandung 4 der Lichtleiteinrichtung 3
und/oder - falls vorhanden - die Lamellen 10 oder Spiegelrasteroptiken 9 oder der
Rückreflektor 20 Oberflächen mit einem Lichtreflexionsgrad von größer 90% aufweisen.
Weiter verbesserte Varianten sehen Reflektionsgrade größer 95% oder größer 98% vor.
Um diese hohen Reflektionsgrade der Oberflächen der Wandungen 4 zu erreichen, können
diese zum Beispiel mit den Reflektormaterialien MIRO 2 oder MIRO SILVER des Herstellers
Alanod oder mit der Reflektorfolie VM 2000 des Herstellers 3M beschichtet sein.
[0022] Grundsätzlich ist an einer Lichtaustrittsöffnung 16 der Ausblendwinkel γ durch den
Verlauf des Reflektors 2 vorgegeben. Eine weitere Einengung kann jedoch durch zusätzliche
Blenden 12, wie in Fig. 10a und 10b gezeigt, erreicht werden, wobei diese günstigerweise
ebenfalls hoch reflektierende Oberflächen aufweisen.
[0023] Fig. 13 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Hier sind die Wandungen 4 zum
Teil durch Blendenkörper 27 gebildet, in die Zusatzgeräte, Gegengewichte oder andere
Einbauten 26 integriert sein können. Die gezeigte Beleuchtungsvorrichtung ist zur
Querausblendung auf einen Ausblendwinkel von 30° abgestimmt. Die Längsausblendung
kann durch die Lamellen 10, wie in Fig. 11b gezeigt, erreicht werden. Der im konkreten
Ausführungsbeispiel erreichte Ausblendwinkel der Längsausblendung beträgt ebenfalls
30°. Hierzu weisen die Lamellen 10 eine Länge 23 von 45 mm und einen Abstand 28 von
35,5 mm auf. Die kleinste Breite der Lamelle 10 beträgt in diesem Beispiel 1 mm, die
größte Breite 18,5 mm. Die Gesamtbauhöhe 25 des Ausführungsbeispiels beträgt 46 mm,
die Gesamtbreite 24 320 mm. Die Breiten 21 betragen 40 mm. Die untere Breite 22 des
zentralen Blendenkörpers 27 weist 80 mm.
[0024] Durch die erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten können verschiedene Ausblendwinkel
γ, bevorzugt aber Winkel γ, zwischen 25° und 60°, in besonders bevorzugter Weise zwischen
30° und 45°, bei gleichzeitig gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduzierter
Bauhöhe der Beleuchtungsvorrichtung, erreicht werden. Bevorzugte Ausführungsvarianten
sehen hierbei 4 bis 6 Reflektoren vor. Durch die gezeigten Spiegelrasteroptiken, Lamellen
oder Prismen kann bei linearen Lichtquellen 1 zusätzlich eine Längsausblendung auf
beliebige Winkelbereiche, bevorzugt zwischen 25° und 60°, besonders bevorzugt zwischen
30° und 45° sichergestellt werden. Darüber hinaus reduziert sich, die auf die gesamte
Weite der Beleuchtungsvorrichtung bezogene mittlere Leuchtdichte mit zunehmender Leuchtenbreite.
1. Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer linearen und im Wesentlichen vollständig
innerhalb einer Lichtleiteinrichtung (3) angeordneten Lichtquelle (1) und mindestens
zwei an Lichtaustrittsöffnungen (16) der Lichtleiteinrichtung (3) angeordneten Reflektoren
(2) zur winkelmäßigen Begrenzung der Lichtabstrahlung, wobei von der zwischen der
Lichtquelle (1) und jeweils mindestens einem Reflektor (3) angeordneten Lichtleiteinrichtung
(3) jeweils ein Teil des von der Lichtquelle (1) abgestrahlten Lichts zum jeweiligen Reflektor führbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf einer Seite der Lichtquelle (1) zumindest zwei von dieser unterschiedlich
weit entfernte Reflektoren (2) vorgesehen sind und die Reflektoren (2) in der Weise
angeordnet sind, dass ihre Hauptstrahlrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung
der linearen Lichtquelle (1) ausgerichtet ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lichtleiteinrichtung (3) wenigstens einen Kanal mit, vorzugsweise
hochglänzenden, lichtreflektierenden Oberflächen aufweist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Kanäle vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zueinander
verlaufen.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (15) der Lichtleiteinrichtung (3) sich mit zunehmender Entfernung
von der Lichtquelle (1), vorzugsweise immer auf der von der Lichtquelle (1) abgewandten
Seite eines Reflektors (2), verjüngt.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtaustrittsquerschnittsfläche (13) der Lichtleiteinrichtung (3) am Reflektor
(2) kleiner als die hierzu parallele Projektion der Querschnittsfläche der Lichtquelle
(1) ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (2) einen kreisbogenförmig gekrümmten Abschnitt (14) und einen parabelförmig
gekrümmten Abschnitt (15) aufweisen.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des kreisförmig gekrümmten Abschnitts (14) und/oder der Parabelbrennpunkt
des parabelförmig gekrümmten Abschnitts (15) auf einer unteren Kante (19) einer Lichtaustrittsquerschnittsfläche
13 liegt (liegen).
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (2) jeweils an einer Lichtaustrittsöffnung (16) der Lichtleiteinrichtung
(3) auf deren von der Lichtquelle (1) abgewandten Seite angeordnet sind.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Reflektoren (2) und/oder innerhalb der Lichtleiteinrichtung (3) Lamellen
(10), vorzugsweise mindestens eine Spiegelrasteroptik (9), oder Prismen (11) angeordnet
sind.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (2) und/oder die Wandungen (4) der Lichtleiteinrichtung (3) und/oder
- falls vorhanden - die Lamellen (10) oder Spiegelrasteroptiken (9) Oberflächen mit
einem Lichtreflexionsgrad größer 90% oder größer 95% oder größer 98% aufweisen.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine Leuchtstoffröhre oder eine Halogenlampe oder eine Anordnung
von linear angeordneten Punktlichtquellen ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (2) und/oder die Lichtleiteinrichtung (3) symmetrisch bezüglich einer
durch die Lichtquelle (1) verlaufenden Achse bzw. Ebene angeordnet sind.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier oder sechs Reflektoren (2), vorzugsweise in symmetrischer Anordnung bezüglich
der Lichtquelle (1), aufweist.