[0001] Die Erfindung betrifft einen Reflektor für Halbleiterlichtquellen, insbesondere für
ein Downlight, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
[0002] Gattungsgemäße Reflektoren werden herkömmlich in Modulen für Halbleiterlichtquellen,
insbesondere für Leuchtmittel wie etwa Downlight-Strahler, eingesetzt, um die Qualität
des von entsprechenden Lichtquellen emittierten Lichts zu erhöhen. Als Lichtquelle
werden beispielsweise LED-Module oder Hochdruckentladungslampen verwendet. Es ist
ein bekanntes Problem, dass das von Halbleiterlichtquellen emittierte Licht aufbereitet
werden muss, damit durch die Leuchtmittel, in denen die Halbleiterlichtquellen eingesetzt
werden, eine für den Benutzer angenehme Ausleuchtung erzeugt werden kann. Beispielsweise
ist sowohl die Lichtfarbe als auch die Leuchtdichteverteilung bei Halbleiterlichtquellen
über den Öffnungswinkel des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls üblicherweise
inhomogen. Deshalb muss in Leuchtmitteln, wie beispielweise einem Downlight-Strahler,
eine Lichtdurchmischung des von der Halbleiterlichtquelle emittierten Lichts erfolgen,
damit ein homogener Lichtstrahl erzeugt wird, mit dem eine angenehme Beleuchtung erreicht
werden kann. Dabei ist es zumeist wünschenswert, dass von dem Leuchtmittel ein gebündelter
Strahl zur Beleuchtung emittiert wird, wobei je nach Anwendungsgebiet ein Strahl einer
bestimmten Breite vorteilhaft sein kann.
[0003] Eine herkömmliche Maßnahme, eine Lichtdurchmischung des von einer Halbleiterlichtquelle
emittierten Lichts in einem Leuchtmittel zu erreichen und somit ein homogenes Strahlenbündel
zu erzeugen, besteht darin, dass auf die Halbleiterlichtquelle ein optisches Medium,
wie etwa eine lichtstreuende oder microfacettierte Halbkugel aufgesetzt wird. Auch
werden teilweise in der Nähe der Halbleiterlichtquelle Streuscheiben angeordnet, um
eine solche Lichtdurchmischung in dem Leuchtmittel zu erreichen. Sämtliche dieser
Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, dass hohe Wirkungsgradverluste durch zusätzliche
Absorption in den entsprechenden optischen Medien zur Gewährleistung der Lichtstreuung
bzw. Lichtdurchmischung auftreten.
[0004] Weiterhin kommen in herkömmlichen Leuchtmitteln mit Halbleiterlichtquellen Reflektoren
zum Einsatz, mit denen eine Lichtdurchmischung erreicht werden soll. Solche Reflektoren
weisen herkömmlicherweise einen durch eine Reflektorumwandung begrenzten Innenraum
auf, innerhalb dessen ein Lichtquellenpunkt vorgesehen ist, an dem ein Mittelpunkt
einer emittierenden Fläche einer oder mehrerer Lichtquellen in dem Reflektor anordenbar
ist. Der Reflektor weist eine Längsrichtung und eine Querrichtung auf, wobei der Lichtquellenpunkt
so in dem Innenraum angeordnet ist, dass die Reflektorumwandung den Lichtquellenpunkt
in Querrichtung umfänglich umgibt. An einem Längsende weist der Reflektor eine Lichtaustrittsseite
auf, an der der Innenraum offen ist und somit keine Reflektorumwandung angeordnet
ist. Weiterhin weist die Reflektorumwandung eine Aussparung auf, durch die eine in
dem Reflektor angeordnete Lichtquelle elektrisch kontaktierbar und fixierbar ist.
[0005] Die Lichtdurchmischung erfolgt in herkömmlichen Reflektoren dadurch, dass an der
dem Innenraum zugewandten Innenseite der Reflektorumwandung Facetten angeordnet sind,
die eine reflektierende und in Längsrichtung und/oder in Querrichtung gewölbte Oberfläche
aufweisen. Üblicherweise wird bei der Herstellung der Facetten Metall oder metallisierter
Kunststoff eingesetzt. In herkömmlichen Reflektoren sind die Facetten beispielweise
nach Art von Kugelabschnitten gestaltet, so dass sie einen Kreisabschnitt als Querschnitt
aufweisen. Der Querschnitt der Facetten kann jedoch beispielsweise auch die Form eines
Polygons aufweisen. Dabei besteht die wesentliche Eigenschaft der in herkömmlichen
Reflektoren eingesetzten Facetten darin, dass die Facetten zueinander geneigte Oberflächenabschnitte
aufweisen, so dass eine Streuung des auf die Facettenoberfläche auftreffenden Lichts,
insbesondere eine Aufweitung des Lichtstrahls, der auf die Facettenoberfläche auftritt,
sichergestellt ist. Solchen Facetten ist somit ein Krümmungsradius zuordenbar: Der
Krümmungsradius entspricht beispielsweise bei Facetten mit kreisabschnittförmigem
Querschnitt dem Radius des entsprechenden Kreises, bei Facetten mit polygonförmigem
bzw. polygonabschnittförmigem Querschnitt dem Radius des Kreises, der das Polygon
umhüllt.
[0006] Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad und damit eine möglichst hohe Lichtausbeute
von der Lichtquelle für die Beleuchtung zu erlangen, werden in herkömmlichen Reflektoren
üblicherweise Facetten mit hochreflektierender Oberfläche eingesetzt, so dass die
Lichtabsorption an den Facetten vernachlässigbar ist. Es hat sich jedoch herausgestellt,
dass die Lichtdurchmischung in herkömmlichen Reflektoren unzureichend ist. Entsprechend
sind solche Reflektoren nur unzureichend dafür geeignet, einen sehr homogenen Lichtstrahl
ohne farbige Artefakte oder störende Hell-Dunkel-Bereiche zur Beleuchtung bereitzustellen.
Dem wird zwar teilweise in herkömmlichen Reflektoren dadurch Rechnung getragen, dass
die Facetten Oberflächen aufweisen, an denen eine diffuse Reflektion von Licht erfolgt,
so dass die Lichtdurchmischung verbessert ist. Allerdings wird durch die diffuse Reflektion
ein beachtlicher Teil des Lichts in den Reflektor zurückgestreut, was eine geringere
Systemeffizienz zur Folge hat.
[0007] Darüber hinaus hat sich in herkömmlichen Reflektoren als problematisch herausgestellt,
dass die Lichtdurchmischung in dem Reflektor gerade durch die Aufweitung des von der
Halbleiterlichtquelle emittierten Lichtstrahls über die Streuung an den Facettenoberflächen
erreicht wird. Entsprechend wird an der Lichtaustrittsseite des Reflektors Licht in
einem sehr großen Öffnungswinkel emittiert, so dass mit herkömmlichen Reflektoren
nur unzureichend ein Strahlenbündel einer bestimmten Breite bzw. mit einem bestimmten
Öffnungswinkel erzeugbar ist.
[0008] Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Reflektor für Halbleiterlichtquellen bereitzustellen, durch den die oben beschriebenen
Probleme bei herkömmlichen Reflektoren zumindest teilweise behoben werden.
[0009] Als eine Lösung der genannten technischen Aufgabe schlägt die Erfindung einen Reflektor
für Halbleiterlichtquellen mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.
[0010] Der entsprechende erfindungsgemäße Reflektor zeichnet sich dadurch aus, dass der
der Wölbung in Längsrichtung des Reflektors zugeordnete Krümmungsradius der Facetten,
gemittelt über sämtliche Facetten, deren Oberflächenmittelpunkt denselben Abstand
von dem Lichtquellenpunkt hat, in Abhängigkeit von diesem Facettenabstand variiert.
Die Krümmung kann auch gegen 0 gehen, womit der Krümmungsradius auch gegen Unendlich
streben kann.
[0011] Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Reflektors ermöglicht es, eine möglichst gute
Lichtdurchmischung in dem Reflektor und gleichzeitig einen möglichst kleinen Öffnungswinkel
des von dem Reflektor an der Lichtaustrittsseite emittierten Lichts zu realisieren.
Aus den erfindungsgemäßen Merkmalen des Reflektors ergibt sich dies wie folgt:
[0012] Die Lichtquelle ist an dem Lichtquellenpunkt in dem Reflektor angeordnet und weist
eine emittierende Fläche auf, von der aus Licht in den Innenraum des Reflektors emittiert
wird. Die Fläche der Lichtquelle kann beispielsweise rechteckig, polygonförmig oder
kreisförmig sein. Die Reflektorumwandung mit den Facetten umgibt die Lichtquelle in
Querrichtung umfänglich und weist darüber hinaus eine Längserstreckung auf. Die Reflektorumwandung
kann dabei beispielsweise einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, es ist
jedoch auch ein Querschnitt in anderer Form, wie beispielsweise quadratisch oder polygonförmig,
möglich. Insbesondere kann der Querschnitt des Reflektors auch entlang der Längsrichtung
des Reflektors variieren. Auch die Öffnung an der Lichtaustrittsseite des Reflektors
kann beispielsweise rotationssymmetrisch, quadratisch oder polygonförmig sein.
[0013] Von der emittierenden Fläche der Lichtquelle gelangen die Lichtstrahlen zumindest
teilweise an die Oberflächen der Facetten der Reflektorumwandung. Der Winkel τ, den
ein Lichtstrahl, der von der emittierenden Fläche der Lichtquelle zu einer Facette
gelangt, mit der Längsachse des Reflektors bildet, hängt in jedem Fall von dem Facettenabstand
ab. Weiterhin kann dieser Winkel τ, insbesondere bei Reflektoren mit nichtrotationssymmetrischem
Querschnitt, auch von dem Längsabstand der Facette, d. h. dem Abstand in Längsrichtung
von der Facette zu der emittierenden Fläche der Lichtquelle, abhängen.
[0014] Der auf die Facettenoberfläche auftreffende Lichtstrahl wird dann von der Facettenoberfläche
reflektiert, wobei der Winkel ψ, den der reflektierte Lichtstrahl mit der Längsachse
des Reflektors bildet, von dem Winkel τ und der Neigung der Facettenoberfläche zur
Längsachse des Reflektors an dem Punkt, an dem Lichtstrahl auf die Facettenoberfläche
trifft und von ihr reflektiert wird, abhängt.
[0015] Bei Facetten mit einem kleinen Krümmungsradius in Längsrichtung, d. h. mit einer
starken Oberflächenkrümmung in Längsrichtung, ist der Winkel ψ, den der von der Facette
reflektierte Lichtstrahl mit der Längsachse des Reflektors bildet, stark von der Position
in Längsrichtung auf der Facettenoberfläche abhängig, in der die Lichtstrahlen auf
die Facettenoberfläche treffen. Zwei Lichtstrahlen, die mit annährend demselben Winkel
τ zur Längsachse des Reflektors auf eine solche Facette mit kleinem Krümmungsradius
treffen und hierbei in Längsrichtung voneinander beabstandet auf die Facettenoberfläche
treffen, werden somit mit deutlich unterschiedlichen Winkeln ψ von der Facettenoberfläche
reflektiert.
[0016] Daraus ergibt sich, dass über den Krümmungsradius der Facette die Aufweitung des
Lichtstrahls, der auf die Facette auftrifft, beeinflusst werden kann. Der Krümmungsradius
kann dabei positiv oder negativ gewählt werden, die Facette somit konvex oder konkav
gewölbt sein, und der Krümmungsradius kann in seinem Betrag verändert werden. Davon
umfasst ist auch eine vollkommen ebene Facettenoberfläche als Grenzwert einer Fläche
mit gegen unendlich gehendem Krümmungsradius darstellt.
[0017] In Abhängigkeit von dem Winkel τ den ein Lichtstrahl zur Längsachse des Reflektors
bildet, kann eine Aufweitung des Lichtstrahls jedoch gerade erwünscht oder nicht erwünscht
sein. Eine Aufweitung ist solange erwünscht, wie eine Lichtdurchmischung in dem Reflektor
erreicht werden soll, ohne dass dadurch der Öffnungswinkel des aus der Lichtaustrittsseite
des Reflektors austretenden Strahlenbündels zu groß wird. Entsprechend kann eine Aufweitung
des Lichtstrahls an der Facettenoberfläche dann unerwünscht sein, wenn durch die Aufweitung
ein zu großer Öffnungswinkel des Strahlenbündels verursacht wird.
[0018] Beispielsweise kann eine erfindungsgemäßer Reflektor so vorgesehen sein, dass ein
Lichtstrahl, der von der emittierenden Fläche der Lichtquelle in Richtung zur Facette
emittiert wird, an der Facettenoberfläche reflektiert wird und dann an der Lichtaustrittsseite
aus dem Reflektor auftritt. In diesem einfachen Beispiel ist der Winkel ψ, den der
von der Facettenoberfläche reflektierte Strahl mit der Längsachse des Reflektors bildet,
auch der Winkel zur Längsachse des Reflektors, mit dem der Strahl aus dem Reflektor
austritt. Entsprechend muss der Winkel ψ für sämtliche Lichtstrahlen, die aus dem
Reflektor austreten, kleiner als die Hälfte des gewünschten Öffnungswinkels des den
Reflektor umfassenden Leuchtmittels sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Reflektors kann der Winkel ψ effektiv vorbestimmt werden. Entsprechend kann in
dem erfindungsgemäßen Reflektor in Abhängigkeit von dem Facettenabstand ein kleiner
Krümmungsradius der Facette gewählt werden, um eine hohe Lichtdurchmischung in dem
Reflektor zu realisieren, wobei dies dadurch beschränkt ist, dass zur Einhaltung eines
bestimmten Öffnungswinkels des aus dem Reflektor austretenden Strahlenbündels der
Krümmungsradius in Abhängigkeit von dem Facettenabstand variiert wird. Für die Einstellung
des Krümmungsradius der Facetten in Abhängigkeit von dem Facettenabstand lässt sich
somit der Öffnungswinkel des aus dem Reflektor austretenden Strahlenbündels einstellen.
[0019] Es kann sinnvoll sein, insbesondere bei Reflektoren mit rotationssymmetrischem Querschnitt,
dass sämtliche Facetten mit demselben Facettenabstand einen identischen Krümmungsradius
aufweisen. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, insbesondere bei Reflektoren mit nichtrotationssymmetrischem
Querschnitt, dass der Krümmungsradius von Facetten, die jeweils denselben Facettenabstand
aufweisen, untereinander variiert. Je nach Geometrie des Reflektors, wie etwa Reflektorquerschnitt,
Reflektorlängsschnitt und Facettengröße, kann durch eine Variation des Krümmungsradius
bei Facetten mit demselben Facettenabstand jeweils eine möglichst gute Lichtdurchmischung
bei einer möglichst präzisen Einstellung eines Öffnungswinkels möglich sein. Der Mittelwert
des Krümmungsradius in Längsrichtung der Facetten mit demselben Facettenabstand variiert
dabei in dem erfindungsgemäßen Reflektor in Abhängigkeit von dem Facettenabstand.
[0020] In einer vorteilhaften Ausführungsform variiert der der Wölbung in Querrichtung zugeordnete
Krümmungsradius der Facetten, gemittelt über sämtliche Facetten, deren Oberflächenmittelpunkt
denselben Abstand in Querrichtung von der durch den Lichtquellenpunkt in Längsrichtung
verlaufenden Achse hat, in Abhängigkeit von diesem Querabstand. Durch die entsprechende
Variation der Wölbung in Querrichtung der Facetten kann sichergestellt sein, dass
auch in Bezug auf eine Reflektion in Querrichtung an den Facetten eine möglichst gute
Lichtdurchmischung in dem Reflektor bei gleichzeitig möglichst gut einstellbarem Öffnungswinkel
des aus dem Reflektor austretenden Strahlenbündels realisiert ist. Der Querabstand
bezieht sich dabei auf den Abstand von dem Oberflächenmittelpunkt einer Facette zu
der Längsachse des Reflektors, die durch den Mittelpunkt der lichtemittierenden Fläche
der Lichtquelle in dem Reflektor verläuft. In Abhängigkeit von dem Querabstand der
Facette kann eine stärkere oder schwächere Aufweitung eines auf die Facette auftreffenden
Lichtstrahls in Querrichtung erwünscht sein, um eine möglichst gute Lichtdurchmischung
im Reflektor bei gleichzeitig einstellbarem Öffnungswinkel zu realisieren. Die Variation
des Krümmungsradius in Querrichtung der Facetten kann dabei analog zu der oben beschriebenen
Variation des Krümmungsradius in Längsrichtung der Facetten erfolgen.
[0021] In einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt der der Wölbung in Längsrichtung zugeordnete
Krümmungsradius der Facetten mit zunehmendem Facettenabstand zu. Dadurch kann bei
bestimmten Geometrien des Reflektors eine Aufweitung des Öffnungswinkels effektiv
innerhalb eines vorgegebenen Öffnungswinkels δ des aus dem Reflektor austretenden
Strahlenbündels effektiv auf einen vorgegebenen Öffnungswinkel beschränkt sein.
[0022] Weiterhin kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der der Wölbung in Querrichtung
zugeordnete Krümmungsradius der Facette mit zunehmendem Querabstand abnehmen. Dadurch
kann bei bestimmten Reflektorgeometrien eine Lichtdurchmischung durch entsprechende
Wölbungen der Facetten in Querrichtung gewährleistet sein, während gleichzeitig der
Öffnungswinkel des aus dem Reflektor austretenden Strahls effektiv begrenzt sein kann.
[0023] Außerdem kann die Reflektorumwandung rotationssymmetrisch um die Längsachse des Reflektors
sein. Dadurch kann eine symmetrische Beleuchtung durch das aus dem Reflektor austretende
Strahlenbündel sowie eine homogene Lichtdurchmischung in dem Strahlenbündel begünstigt
sein. Zudem kann wegen der Rotationssymmetrie die Herstellung des Reflektors und der
darin enthaltenen Facetten besonders einfach und kostengünstig erfolgen.
[0024] Die Reflektorumwandung kann auch einen polygonförmigen Querschnitt aufweisen. Dies
kann beispielsweise für die Lichtdurchmischung in dem Reflektor vorteilhaft sein,
da dabei in einer Längsebene des Reflektors Facetten jeweils einen unterschiedlichen
Facettenabstand zum Lichtquellenpunkt aufweisen, so dass beispielsweise der Krümmungsradius
in Querrichtung und/oder Längsrichtung der Facetten in einer Längsebene variiert werden
kann, ohne dass dadurch der Öffnungswinkel vergrößert wird, was für Lichtdurchmischung
vorteilhaft sein kann.
[0025] Darüber hinaus können sämtliche Facetten mit demselben Facettenabstand im Wesentlichen
denselben Krümmungsradius in Bezug auf die Wölbung in Längsrichtung aufweisen. Dies
kann für eine gleichmäßige Lichtdurchmischung und Lichtstärkeverteilung in dem aus
dem Reflektor austretenden Strahlenbündel besonders vorteilhaft sein.
[0026] Auch können sämtliche Facetten mit demselben Querabstand denselben Krümmungsradius
in Bezug auf die Wölbung in Längsrichtung aufweisen. Dies kann für eine besonders
homogene Lichtdurchmischung und Lichtstärkeverteilung in dem aus dem Reflektor austretenden
Strahl vorteilhaft sein.
[0027] Weiterhin kann in dem Reflektor eine Lichtquelle so angeordnet sein, dass der Mittelpunkt
der emittierenden Fläche einer Lichtquelle mit dem Lichtquellenpunkt zusammenfällt.
Das Zusammenfallen des Mittelpunkts der emittierenden Fläche der Lichtquelle mit dem
Lichtquellenpunkt ermöglicht eine besonders präzise Realisierung der Lichtdurchmischung
bei gleichzeitig vorbestimmtem Öffnungswinkel des aus dem Reflektor austretenden Strahlenbündels.
Denn sowohl Facettenabstand als auch Querabstand sind in Bezug auf den Lichtquellenpunkt
in dem erfindungsgemäßen Reflektor berechnet, so dass die Vorteile des erfindungsgemäßen
Reflektors, die sich daraus ergeben, dass der Krümmungsradius der Facetten in Abhängigkeit
von dem Facettenabstand und möglicherweise auch von dem Querabstand eingestellt wird,
besonders gut zur Geltung kommen.
[0028] Die Erfindung betrifft weiterhin einen Strahler, der einen wie oben beschriebenen
erfindungsgemäßen Reflektor umfasst. Der Strahler umfasst weiterhin ein elektronisches
Vorschaltgerät sowie eine Lichtquelle, die in dem Reflektor mittels einer an der Aussparung
in der Reflektorumwandung vorgesehene Montagevorrichtung so angeordnet ist, dass der
Mittelpunkt der emittierenden Fläche der Lichtquelle mit dem Lichtquellenpunkt zusammenfällt.
Die Lichtquelle ist dabei mit dem elektronischen Vorschaltgerät elektrisch gekoppelt.
Durch den erfindungsgemäßen Strahler ist ein Leuchtmittel bereitgestellt, das besonders
gut zur Beleuchtung geeignet ist, da wegen der erfolgten Lichtdurchmischung in dem
Reflektor in dem Strahler durch den Strahler ein angenehmes Licht erzeugt wird und
weiterhin durch den Strahler ein Strahlenbündel mit einem gewünschten Öffnungswinkel
bereitgestellt wird.
[0029] Die Erfindung wird im folgenden durch die Beschreibung von Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
[0030] Es zeigt:
- Figur 1:
- eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Reflektors, in dem eine Lichtquelle
angeordnet ist;
- Figur 2:
- eine schematische Darstellung des Öffnungswinkels δ der Lichtverteilung eines aus
einem erfindungsgemäßen Reflektor ausgetretenen Strahlenbündels;
- Figur 3:
- eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Reflektors;
- Figur 4:
- eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Reflektors mit gewölbter
Facette;
- Figur 5:
- eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts eines erfindungsgemäßen Reflektors mit
Lichtquelle.
[0031] In Figur 1 ist in einer Prinzipdarstellung der Längsschnitt eines erfindungsgemäßen
Reflektors 1 dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle
6 in der Aussparung 7 des Reflektors 1 so angeordnet, dass der Mittelpunkt der emittierenden
Fläche 8 der Lichtquelle 6 mit dem Lichtquellenpunkt 5 des Reflektors 1 zusammenfällt.
Die Reflektorumwandung 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch
ausgebildet und weist als Querschnitt in jeder ihrer Querebenen einen kreisförmigen
Querschnitt auf. Die lichtemittierende Fläche 8 der Lichtquelle 6 weist zum Innenraum
3 des Reflektors 1. In Figur 1 sind der Übersichtlichkeit halber keine Facetten an
der dem Innenraum 3 zugewandten Innenseite der Reflektorumwandung 2 dargestellt. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Lichtaustrittsseite 4 des Reflektors
1 der lichtemittierenden Fläche 8 der Lichtquelle 6 gegenüber.
[0032] In Figur 2 ist der Öffnungswinkel δ der Lichtverteilung in einem Strahlenbündel,
das von einem erfindungsgemäßen Reflektor 1 an der Lichtaustrittsseite 4 austritt,
dargestellt. Dabei ist in Figur 2 die Lichtintensität in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel
dargestellt. Aus Figur 2 geht hervor, dass aus dem erfindungsgemäßen Reflektor 1 ein
Strahlenbündel an der Lichtaustrittsseite 4 austritt, das fast über den gesamten Öffnungswinkel
δ eine gleichmäßig hohe Lichtintensität aufweist. Durch die Lichtdurchmischung in
einem erfindungsgemäßen Reflektor 1 ist weiterhin sichergestellt, dass das aus dem
Reflektor 1 austretende Strahlenbündel über den gesamten Öffnungswinkel δ eine homogene,
für den Betrachter angenehme Farbe aufweist.
[0033] In den Figuren 3 bis 5 ist das Prinzip eines erfindungsgemäßen Reflektors 1 näher
erläutert. Der Einfachheit halber wird dabei von einem Reflektor 1 ausgegangen, dessen
Umwandung 2 einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist, und die glockenförmig
ausgebildet ist, wobei die Reflektorumwandung 2 an der Lichtaustrittsseite 4 über
die gesamte Quererstreckung offen ist. An der im Innenraum 3 zugewandten Innenseite
der Reflektorumwandung 2 sind Facetten 9 angeordnet.
[0034] In Figur 3 ist beispielhaft eine Facette 9 an der Innenseite der Reflektorumwandung
2 dargestellt. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Krümmungsradius
der dargestellten Facette 9 annähernd unendlich, so dass die Facette 9 als ebene Facette
9 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Reflektor 1 nach Figur 3 eine Lichtquelle
6, die einen Durchmesser D aufweist und ebenfalls rotationssymmetrisch ist. Der Mittelpunkt
der emittierenden Fläche 8 der Lichtquelle 6 fällt mit dem Lichtquellenpunkt 5 zusammen.
In Figur 3 ist der Winkel γ dargestellt, den ein Lichtstrahl, der von dem Lichtquellenpunkt
5 aus zum Oberflächenmittelpunkt der Facette 9 verläuft, mit der Längsachse des Reflektors
1 bildet. Der Facettenabstand, der dem Abstand zwischen dem Oberflächenmittelpunkt
der Facette 9 und dem Lichtquellenpunkt 5 entspricht, ist in Figur 3 mit r eingezeichnet.
Weiterhin ist in Figur 3 der Winkel α eingezeichnet, der den spitzen Winkel definiert,
den zwei Strahlen miteinander bilden, die von einem jeweils entgegengesetzten Querende
der emittierenden Fläche 8 aus zum Oberflächenmittelpunkt der Facette 9 verlaufen.
[0035] In dem in Figur 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Abhängigkeit des Krümmungsradius
r
L in Längsrichtung der Facette 9 von dem Abstand r wie folgt bestimmt: Es wird angenommen,
dass aus dem erfindungsgemäßen Reflektor 1 ein Strahlenbündel mit dem Öffnungswinkel
δ austreten soll. Zur Erreichung einer Lichtdurchmischung sind dabei Facetten 9 mit
einem Krümmungswinkel β, der zu einem Krümmungsradius r
L korrespondiert, an der Reflektorumwandung 2 vorgesehen. Die Krümmung der Facette
9 bezieht sich in Figur 4 auf die Längsrichtung. Es kann angenommen werden, dass der
Krümmungswinkel β nicht größer sein soll als δ - α, wenn der Öffnungswinkel des aus
dem Reflektor 1 austretenden Strahlenbündels auf den Winkel δ beschränkt sein soll.
Entsprechend ist der Krümmungswinkel β bei festgelegtem δ von α abhängig. Der Winkel
α ist hingegen, wie aus Figur 3 zu entnehmen, von dem Facettenabstand r abhängig.
Beispielsweise kann der Winkel α über die Gleichung
angenähert werden. Entsprechend kann der Krümmungswinkel β in Längsrichtung der Facette
9 über einfache geometrische Berechnungen in Abhängigkeit von dem Facettenabstand
r ausgerückt werden. Somit kann auch der Krümmungsradius r
L der Facette 9 in Längsrichtung in Abhängigkeit von dem Facettenabstand r bestimmt
werden. Falls α größer als δ ist, ist eine Wölbung der Facette 9 in Längsrichtung
zu vermeiden und somit ein Krümmungsradius r
L gegen unendlich vorzusehen, so dass die Oberfläche der Facette 9 eben ausgestaltet
ist.
[0036] In Figur 5 ist dargestellt, wie sich der Krümmungsradius r
Q der Facette 9 in Querrichtung in Abhängigkeit von dem Querabstand x zwischen dem
Oberflächenmittelpunkt der Facette 9 und dem Lichtquellenpunkt 5 beispielhaft bestimmen
lässt. In Figur 5 ist der kreisförmige Querschnitt eines des beschriebenen erfindungsgemäßen
Reflektors 1 dargestellt.
[0037] Es wird vorausgesetzt, dass der Öffnungswinkel δ des aus dem erfindungsgemäßen Reflektor
1 austretenden Strahlenbündels nicht durch die Wölbung der Facette 9 in Querrichtung
vergrößert werden soll. Hierzu wird angenommen, dass der Krümmungswinkel ε in Querrichtung
der Facette 9 nicht größer sein soll als δ - ϕ, wobei ϕ der Winkel ist, den zwei Strahlen
miteinander bilden, die von jeweils gegenüberliegenden Querenden der emittierenden
Fläche 8 der Lichtquelle 6 zum Oberflächenmittelpunkt der Facette 9 verlaufen. Aus
Figur 5 ist ersichtlich, dass der Winkel ϕ von dem Querabstand x abhängt. Beispielsweise
kann der Winkel ϕ über die Gleichung
bestimmt werden. Entsprechend lässt sich durch einfache geometrische Berechnung eine
Abhängigkeit des Krümmungswinkels ε und damit des Krümmungsradius r
Q in Querrichtung der Facette 9 von Querabstand x ermitteln. In dem angegebenen Ausführungsbeispiel
ist eine Krümmung in Querrichtung der Facette 9 immer dann zu vermeiden, wenn der
Winkel ϕ größer als der einzuhaltende Öffnungswinkel δ ist.
[0038] Durch entsprechende Berechnung der Krümmungsradien in Längsrichtung r
L und der Krümmungsradien in Querrichtung r
Q der Facetten 9 in einem erfindungsgemäßen Reflektor 1 kann sichergestellte sein,
dass an der Innenseite der Reflektorumwandung 2 Facetten 9 mit gewölbten Oberflächen
angeordnet sind, so dass eine Lichtdurchmischung in dem Reflektor 1 stattfinden kann.
Dabei ist über die Berechnung der jeweiligen Krümmungsradien in Abhängigkeit von dem
Facettenabstand bzw. dem Querabstand sichergestellt, dass die Facetten 9 nur in einem
solchen Maße gewölbt sind, dass keine Aufweitung des Öffnungswinkels des aus dem Reflektor
1 austretenden Strahlenbündels über einen vorbestimmbaren Öffnungswinkel δ hinaus
erfolgt.
Bezugszeichenliste
[0039]
- 1
- Reflektor
- 2
- Reflektorumwandung
- 3
- Innenraum
- 4
- Lichtaustrittsseite
- 5
- Lichtquellenpunkt
- 6
- Lichtquelle
- 7
- Aussparung
- 8
- emittierende Fläche
- 9
- Facette
1. Reflektor für Halbleiterlichtquellen, insbesondere für ein Downlight, der einen durch
eine Reflektorumwandung begrenzten Innenraum sowie eine Lichtaustrittsseite umfasst,
die an einem Längsende des Reflektors angeordnet ist und an der der Innenraum offen
ist, wobei in dem Innenraum und in Querrichtung des Reflektors umfänglich von der
Reflektorumwandung umgeben ein Lichtquellenpunkt vorgesehen ist, an dem ein Mittelpunkt
einer emittierenden Fläche einer Lichtquelle in dem Reflektor anordenbar ist, wobei
die Reflektorumwandung eine Aussparung aufweist, durch die eine in dem Reflektor angeordnete
Lichtquelle elektrisch kontaktierbar und fixierbar ist, wobei an der dem Innenraum
zugewandten Innenseite der Reflektorumwandung Facetten angeordnet sind, die eine reflektierende
und in Längsrichtung und/oder Querrichtung gewölbte Oberfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der der Wölbung in Längsrichtung zugeordnete Krümmungsradius der Facetten, gemittelt
über sämtliche Facetten, deren Oberflächenmittelpunkt denselben Abstand von dem Lichtquellenpunkt
hat, in Abhängigkeit von diesem Facettenabstand variiert.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Wölbung in Querrichtung zugeordnete Krümmungsradius der Facetten, gemittelt
über sämtliche Facetten, deren Oberflächenmittelpunkt denselben Abstand in Querrichtung
von der durch den Lichtquellenpunkt in Längsrichtung verlaufenden Achse hat, in Abhängigkeit
von diesem Querabstand variiert.
3. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Wölbung in Längsrichtung zugeordnete Krümmungsradius der Facetten mit zunehmendem
Facettenabstand zunimmt.
4. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Wölbung in Querrichtung zugeordnete Krümmungsradius der Facetten mit zunehmendem
Querabstand abnimmt.
5. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorumwandung rotationssymmetrisch um die Längsachse des Reflektors ist.
6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorumwandung einen polygonförmigen Querschnitt aufweist.
7. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Facetten mit demselben Facettenabstand im Wesentlichen denselben Krümmungsradius
im Bezug auf die Wölbung in Längsrichtung aufweisen.
8. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Facetten mit demselben Querabstand denselben Krümmungsradius im Bezug auf
die Wölbung in Längsrichtung aufweisen.
9. Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reflektor eine Lichtquelle so angeordnet ist, dass der Mittelpunkt der emittierenden
Fläche einer Lichtquelle mit dem Lichtquellenpunkt zusammenfällt.
10. Strahler umfassend einen Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ein elektronisches
Vorschaltgerät sowie eine Lichtquelle, die in dem Reflektor mittels einer an der Aussparung
in der Reflektorumwandung vorgesehenen Montagevorrichtung so angeordnet ist, dass
der Mittelpunkt der emittierenden Fläche der Lichtquelle mit dem Lichtquellenpunkt
zusammenfällt, wobei die Lichtquelle mit dem elektronischen Vorschaltgerät elektrisch
gekoppelt ist.