[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem optischen Element mit Mikroprismenstruktur
zur Begrenzung des Austrittswinkels der Lichtstrahlen aus der Leuchte nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
[0002] Durch optische Elemente der oben genannten Art soll erreicht werden, daß der Austrittswinkel
von Lichtstrahlen aus der Leuchte begrenzt wird, d.h. kleiner als ein vorbestimmter
Grenzaustrittswinkel ist, um eine Blendung für den Betrachter zu verringern. Darüber
hinaus bewirkt eine solches optisches Element auch einen mechanischen Schutz der Leuchte
und insbesondere der Lampe im Innern der Leuchte.
[0003] Eine solches optisches Element ist beispielsweise aus dem österreichischen Patent
AT-B-403,403 bekannt. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das bekannte optische Element auf
seiner der Lampe der Leuchte zugewandten Seite in Reihen und Zeilen angeordnete pyramidenartige
Profilierungen 2, sogenannte Mikroprismen, auf, die als Pyramidenstümpfe ausgehend
von einem plattenförmigen Kern 3 ausgebildet sind und eine parallel zur Basisfläche
(Lichtaustrittsfläche) des Kerns 3 liegende obere Begrenzungsfläche (Lichteintrittsfläche)
aufweisen. Das gesamte optische Element 1 besteht vollständig aus einem glasklaren
bzw. transparenten Material.
[0004] Ein weiteres optisches Element der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der
WO 97/36131 offenbart. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die bekannte Leuchte 4 eine Lampe
5, wie beispielsweise eine Leuchtstoffröhre oder dergleichen, ein die Lampe 5 umgebendes
Reflektorgehäuse 6 und ein optisches Element 1 auf. Das optische Element 1 besteht
ebenfalls aus einem plattenförmigen Kern 3 aus transparentem Material, der an einer
Seite mit Mikroprismen 2 besetzt ist, die sich unter Bildung von Furchen 7 - von ihrer
Wurzel ausgehend - verjüngen, wobei die Gesamtheit der Mikroprismen-Deckflächen die
Lichteintrittsfläche 8 bildet. Um die Begrenzung des Austrittswinkels der Lichtstrahlen
aus dem optischen Element 1 zu gewährleisten, sind auf der anderen Seite des Kerns
3, der die Lichtaustrittsfläche bildet, Linsen 9 vorgesehen.
[0005] Eine Leuchte mit einer Lampe, einem die Lampe umgebenden Reflektor sowie einem in
Abstrahlrichtung vor der Lampe angeordneten optischen Element der oben beschriebenen
Art ist beispielsweise aus der EP 0 911 577 A2 bekannt. Auch die JP-A-10 106319 beschreibt
eine ähnliche Leuchte, bei der in Abstrahlrichtung zwei optische Elemente hintereinander
angeordnet sind, wobei die Mikroprismenstrukturen dieser optischen Elemente parallel
zueinander ausgerichtet sind.
[0006] Bei den bekannten Leuchtensystemen ist zwar durch die Verwendung des entsprechend
gestalteten optischen Elements eine Entblendung für den Betrachter gewährleistet,
die Helligkeitsverteilung des Lichts über das optische Element ist jedoch nicht gleichmäßig,
da in der Nähe der Lampe mehr Lichtstrahlen in das optische Element einkoppeln als
zum Beispiel in den Randbereichen des optischen Elements. Die Lampe ist zwar durch
das optische Element hindurch nicht direkt zu erkennen, aber aufgrund der größeren
Helligkeit kann ihre Position vom Betrachter zumindest erahnt werden.
[0007] Um eine gleichmäßige Lichtabstrahlung der Beleuchtungsanordnung zu erzielen, ist
es beispielsweise aus der WO 95/12782 bekannt, Licht von einer Lampe seitlich in ein
Lichtleitelement einzukoppeln, welches das Licht vornehmlich parallel zu seiner Lichtaustrittsfläche
transportiert. Auf der Lichtaustrittsfläche des Lichtleitelements ist eine Mikroprismenstruktur
angebracht, die einerseits ein Auskoppeln des Lichts aus dem Lichtleiter ermöglicht
und andererseits den Austrittswinkel der Beleuchtungsanordnung beschränkt. Es sei
allerdings darauf hingewiesen, daß die in der WO 95/12782 beschriebene Beleuchtungsanordnung
eine Hintergrundbeleuchtung für Displays oder andere Anzeigen und für Raumleuchten
nur bedingt geeignet ist.
[0008] Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Leuchte bereitzustellen, bei der der Austrittswinkel der Lichtstrahlen
zum Zwecke der Entblendung begrenzt ist und gleichzeitig auf einfache Weise und insbesondere
ohne die Verwendung eines Lichtleitelements eine möglichst gleichmäßige Abstrahlung
des Lichts über die gesamte Fläche des optischen Elements erzielt wird.
[0009] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Leuchte
mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
[0010] Die erfindungsgemäße Leuchte weist insgesamt zwei optische Elemente auf, die gleich
aufgebaut sind und deren Mikroprismen jeweils eine längliche Struktur haben. Das zweite
optische Element ist dabei parallel zu dem ersten optischen Element angeordnet, wobei
die Mikroprismen des zweiten optischen Elements quer zu den Mikroprismen des ersten
optischen Elements verlaufen, d.h. die beiden optischen Elemente bezüglich der Erstreckungsrichtung
ihrer Mikroprismen gegeneinander um 90° verdreht sind. Durch diesen Aufbau wird die
gleiche Entblendungswirkung erzielt wie mit einem einzigen optischen Element, dessen
Mikroprismen raster- bzw. matrixartig angeordnet sind, allerdings ist die Herstellung
optischer Elemente mit Längsstruktur einfacher und damit auch kostengünstiger als
die Herstellung von optischen Elementen mit Kreuzstruktur.
[0011] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
- Fig. 1
- ein bekanntes optisches Element in perspektivischer Darstellung aus Sicht der Lampe
der Leuchte;
- Fig. 2
- eine bekannte Leuchtenanordnung im Schnitt;
- Fig. 3
- ein Ausführungsbeispiel einer Leuchte, die nicht Gegenstand des Ansprüche ist, in
perspektivischer schematischer Darstellung aus Sicht des Betrachters;
- Fig. 4
- ein optisches Element in perspektivischer Darstellung aus Sicht der Lampe der Leuchte,
welches in einer erfindungsgemäßen Leuchte einsetzbar ist;
- Fig. 5
- ein Ausführungsbeispiel der Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer
schematischer Darstellung aus Sicht des Betrachters; und
- Fig. 6
- ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leuchte, die nicht Gegenstand des Ansprüche
ist, in perspektivischer schematischer Darstellung aus Sicht des Betrachters.
[0013] In Fig. 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leuchte schematisch
dargestellt. Die in diesen Leuchten eingesetzten optischen Elemente sind in Fig. 4
gezeigt.
[0014] Das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, welches nicht Gegenstand der Ansprüche
ist, zeigt eine Leuchte 10 mit zwei länglichen Lampen 11, wie beispielsweise Leuchtstoffröhren.
Die Lampen 11 werden von einem entsprechenden Reflektor 12 umschlossen, welches an
seiner Unterseite eine Abstrahlöffnung 13 aufweist. Der Reflektor 12 kann entweder
selbst als Gehäuse der Leuchte dienen oder in einem entsprechenden (nicht gezeigten)
Leuchtengehäuse angeordnet und befestigt sein. In oder vor der Abstrahlöffnung 13
des Reflektors 12 ist ein optisches Element 14 eingesetzt, das im wesentlichen dem
in Fig. 1 dargestellten bekannten Element entspricht.
[0015] Das in oder vor der Abstrahlöffnung 13 angeordnete optische Element 14 dient der
Umlenkung von in dieses eintretenden und wieder aus diesem austretenden Lichtstrahlen
15, derart, daß deren Austrittswinkel begrenzt ist, d.h. kleiner als ein vorbestimmter
Grenzaustrittswinkel von etwa 60-70° ist. Hierzu weist das optische Element 14 einen
plattenförmigen Kern 16 aus transparentem Material, wie zum Beispiel Acrylglas, auf,
der an einer Seite mit Mikroprismen 17 besetzt ist, die sich unter Bildung von Furchen
18 - von ihrer Wurzel ausgehend - verjüngen, wobei die Gesamtheit der Mikroprismen-Deckflächen
die Lichteintrittsfläche und die andere Seite des Kerns 17 die Lichtaustrittsfläche
bildet. Im ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 3 sind die Mikroprismen 17 matrixartig
in Reihen und Zeilen angeordnet (Kreuzstruktur).
[0016] Alternativ ist es auch denkbar, das optische Element 12 umgekehrt in die Leuchte
10 einzubauen. In diesem Fall bildet die Gesamtheit der Mikroprismen-Deckflächen die
Lichtaustrittsfläche und die andere Seite des Kerns 17 die Lichteintrittsfläche.
[0017] Die Lampen 11 sind seitlich versetzt zu der Abstrahlöffnung 13 bzw. dem optischen
Element 14 angeordnet. Weiter ist der Reflektor 12 so in Bezug auf die Lampen 11 angeordnet
und geformt, daß die von den Lampen 11 abgestrahlten Lichtstrahlen 15 nicht direkt
durch die Abstrahlöffnung 13 abgestrahlt werden, d.h. im wesentlichen nur am Reflektor
12 reflektierte Lichtstrahlen 15 die Abstrahlöffnung 13 durch das optische Element
14 verlassen können. Vorzugsweise ist die Innenseite des Reflektors 12 diffus reflektierend
ausgebildet, wie zum Beispiel weiß lackiert oder mit hochreflektierendem Teflon beschichtet.
[0018] Die Konstruktion des optischen Elements 14 mit Mikroprismenstruktur 17 bewirkt in
bekannter Weise eine Entblendung der Lichtstrahlen für den Betrachter, d.h. eine Begrenzung
des Austrittswinkels der Lichtstrahlen 15 aus der Leuchte 10. Dadurch, daß keiner
oder nahezu keine Lichtstrahlen direkt von den Lampen 11 durch das optische Element
14 abgestrahlt werden, sondern im wesentlichen nur an der Innenseite des Reflektors
12 reflektierte Lichtstrahlen 15 in das optische Element 14 einkoppeln und dieses
nach unten wieder verlassen, erreicht man eine gleichmäßige oder zumindest nahezu
gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Fläche des optischen Elements 14. Dieser Effekt
wird durch eine diffus reflektierende Innenseite des Reflektors noch verstärkt.
[0019] Anstelle der Verwendung von zwei länglichen Leuchtstoffröhren 11, wie dies in Fig.
3 gezeigt ist, ist es ebenso möglich, eine ringförmige Leuchtstoffröhre 11 außerhalb
einer entsprechenden Abstrahlöffnung 13 des Reflektors 12 vorzusehen. Darüber hinaus
sind selbstverständlich auch beliebige andere Lampenformen und -arten für den Einsatz
in der Leuchte 10 gemäß der vorliegenden Erfindung denkbar. Das gleiche gilt im übrigen
auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
[0020] Anhand der Fig. 4 und 5 wird nun ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer
Leuchte 10 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem
ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß insgesamt zwei optische Elemente 14-1 und
14-2 in oder vor der Abstrahlöffnung 13 des Reflektors 12 angeordnet sind. Im übrigen
entspricht der Aufbau der Leuchte 10, d.h. insbesondere die Anordnung der Lampen 11
und des Reflektors 12, dem des ersten Ausführungsbeispiels.
[0021] Beide optischen Elemente 14-1, 14-2 der Leuchte 10 sind gemäß Fig. 4 aufgebaut. Im
Gegensatz zu dem optischen Element gemäß Fig. 1 mit einer matrixartig angeordneten
Mikroprismenstruktur 17 haben die Mikroprismen 17 dieses Ausführungsbeispiels eine
längliche Struktur. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Mikroprisemn in einer Ausdehnungsrichtung
des optischen Elements über die im wesentlichen gesamte Länge des optischen Elements
10 (Längsstruktur), während sie in der anderen Richtung aufeinander folgend angeordnet
sind. Durch die länglichen Mikroprismen 17 wird eine Querentblendung senkrecht zur
Erstreckungsrichtung der Mikroprismen 17 erzielt.
[0022] Ordnet man deshalb zwei derartige optische Elemente 14-1, 14-2 mit Längsstruktur
parallel übereinander an, wobei die Erstreckungsrichtung der Mikroprismen 17 des einen
optischen Elements 14-1 gegenüber der Erstreckungsrichtung der Mikroprismen 17 des
anderen optischen Elements 14-2 um 90° gedreht ist, d.h. die Mikroprismen des ersten
optischen Elements 14-1 quer zu den Mikroprismen des zweiten optischen Elements 14-2
verlaufen, so erzielt man den gleichen Effekt wie mit einem einzigen optischen Element
14 mit Kreuzstruktur. Allerdings ist die Herstellung der optischen Elemente 14-1,
14-2 mit Längsstruktur einfacher und damit kostengünstiger als die Herstellung der
optischen Elemente 14 mit Kreuzstruktur.
[0023] Im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist das erste optische Element 14-1 derart angeordnet,
daß die länglichen Mikroprismen 17 parallel zu der Längsachse der Lampen 11 ausgerichtet
ist, während die Erstreckungsrichtung der Mikroprismen 17 des zweiten optischen Elements
14-2 quer zur Längsachse der Lampen 11 verläuft. Die optischen Elemente 14-1 und 14-2
können aber ebenso in umgekehrter Reihenfolge in oder vor der Abstrahlöffnung 13 des
Reflektors 12 montiert sein, ohne daß dies einen Einfluß auf die optischen Eigenschaften
der gesamten Anordnung hätte.
[0024] Wie in Fig. 4 außerdem teilweise angedeutet, sind die Zwischenräume bzw. Furchen
18 zwischen den angrenzenden Mikroprismen 17 vorzugsweise mit einem reflektierenden
Material 19, beispielsweise einer Metallfolie mit hohem Reflexionsvermögen, abgedeckt.
Hierdurch wird erreicht, daß nur das Licht, das von den Lampen 11 über den Reflektor
12 auf die die Lichteintrittsfläche bildenden Deckflächen der Mikroprismen 17 trifft,
durch das optische Element 14-1, 14-2 abgestrahlt wird. Die auf die Abdeckung 19 auftreffenden
Lichtstrahlen werden in das Innere der Leuchte 10 zurück reflektiert und von der Innenseite
des Reflektors 12 wieder in Richtung auf das optische Element 14-1, 14-2 zurück reflektiert.
[0025] Durch eine derartige reflektierende Abdeckung 19 kann der Wirkungsgrad des optischen
Elements 14-1, 14-2 weiter erhöht werden. Anstelle der in Fig. 4 gezeigten Abdeckung
19 ist es auch möglich, die Furchen 18 zwischen den Mikroprismen 17 vollständig mit
einem reflektierenden Material zu füllen. In dieser Weise werden auch die Seitenwände
der Mikroprismen 17 total reflektierend ausgebildet, so daß Lichtstrahlen, die von
innen auf diese Seitenwände auftreffen, die Mikroprismen 17 nicht verlassen können.
[0026] Die hier am Beispiel des optischen Elements 14-1, 14-2 von Fig. 4 genannten Maßnahmen
können selbstverständlich auch bei allen anderen Ausführungsformen der Leuchte, insbesondere
bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 6, in analoger Weise angewendet werden.
[0027] Anhand von Fig. 6 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel einer Leuchte 10 beschrieben,
das nicht Gegenstand des Ansprüche ist.
[0028] Eine längliche Lampe 11, beispielsweise eine Leuchtstoffröhre, ist von einem entsprechenden,
ebenfalls länglichen Reflektor 12 oder Reflektorgehäuse umgeben. Der Reflektor 12
weist an seiner Unterseite eine Abstrahlöffnung 13 auf, die mit einem optischen Element
14-1 verschlossen ist. Das optische Element 14-1 entspricht der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform, besitzt also insbesondere eine Längsstruktur der Mikroprismen 17.
Das optische Element 14-1 ist, wie in Fig. 6 gezeigt, derart ausgerichtet, daß die
Mikroprismen 17 quer zur Längsachse der Lampe 11 verlaufen.
[0029] Im Gegensatz zu den beiden obigen Ausführungsbeispielen ist hier die Innenseite des
Reflektors 12 spiegelnd reflektierend ausgebildet und die Lampe 11 ist nicht seitlich
versetzt sondern mittig über dem optischen Element 14-1 angeordnet. Dennoch kann auch
in diesem Fall eine gleichmäßige Ausleuchtung des optischen Elements 14-1 und eine
Entblendung der Lichtstrahlen, d.h. eine Begrenzung des Austrittswinkels der Lichtstrahlen
aus der Leuchte 10 erzielt werden, da die spiegelnd reflektierende Innenseite des
Reflektors 12 das Licht quer zur Längsachse der Lampe 11 lenkt und damit in dieser
Richtung sowohl für eine Entblendung als auch für eine gleichmäßige Ausleuchtung sorgt,
das optische Element 14-1 aufgrund der Längsstruktur der Mikroprismen 17 quer zur
Längsachse der Lampe für eine Entblendung parallel zur Längsachse der Lampe sorgt,
und eine gleichmäßige Ausleuchtung parallel zur Längsrichtung der Lampe durch die
längliche Form der Lampe automatisch gegeben ist.
[0030] Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels können auch bei den Leuchten 10 gemäß
zweiten und dritten Ausführungsbeispiel die optischen Elemente 14-1, 14-2 so in oder
vor die Abstrahlöffnung 13 der Leuchte 10 angeordnet werden, daß entweder die Gesamtheit
der Mikroprismen-Deckflächen die Lichteintrittsfläche und die andere Seite des Kerns
die Lichtaustrittsseite bildet oder umgekehrt.
1. Leuchte, mit wenigstens einer Lampe (11); und einem ersten optischen Element (14-1)
zur Umlenkung von in dieses eintretenden und wieder aus diesem austretenden Lichtstrahlen
(15), derart, daß deren Austrittswinkel kleiner als ein vorbestimmter Grenzaustrittswinkel
ist, wobei das erste optische Element (14-1) einen plattenförmigen Kern (16) aus transparentem
Material aufweist, der an einer Seite mit Mikroprismen (17) besetzt ist, die sich
unter Bildung von Furchen (18) - von ihrer Wurzel ausgehend - verjüngen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikroprismen (17) des ersten optischen Elements (14-1) eine längliche Struktur
haben,
daß ein zweites optisches Element (14-2) zur Umlenkung von in dieses eintretenden und
wieder aus diesem austretenden Lichtstrahlen, derart, daß deren Austrittswinkel kleiner
als ein vorbestimmter Grenzaustrittswinkel ist, vorgesehen ist, wobei das zweite optische
Element (14-2) wie das erste optische Element (14-1) aufgebaut ist, und die Mikroprismen
(17) des zweiten optischen Elements (14-2) ebenfalls eine längliche Struktur haben,
und
daß das zweite optische Element (14-2) parallel zu dem ersten optischen Element (14-1)
angeordnet ist, wobei die Mikroprismen (17) des zweiten optischen Elements (14-2)
sich quer zu den Mikroprismen (17) des ersten optischen Elements (14-1) erstrecken.
2. Leuchte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Furchen (18) zwischen den Mikroprismen (17) des ersten und/oder des zweiten optischen
Elements (14-1, 14-2) durch ein reflektierendes Material (19) abgedeckt oder mit einem
reflektierenden Material gefüllt sind, um ein Eindringen der Lichtstrahlen durch die
Furchen (18) in die Mikroprismen (17) zu verhindern.
3. Leuchte nach Anspruch 1,
mit einem die Lampe (11) umgebenden Reflektor (12), dessen der Lampe zugewandte Innenseite
reflektierend ausgebildet ist und der eine Abstrahlöffnung (13) zum Abstrahlen des
Lichts aufweist, in oder vor der die beiden optionalen Elemente (14-1, 14-2) angeordnet
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reflektor (12) so im Bezug auf die Lampe (11) angeordnet und geformt ist, daß
im wesentlichen nur am Reflektor (12) reflektierte Lichtstrahlen die Abstrahlöffnung
(13) durch die optimalen Elemente (14-1, 14-2) verlassen können.
4. Leuchte nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei längliche und parallel zueinander ausgerichtete Lampen (11) vorgesehen sind,
die seitlich nach außen versetzt zu der Abstrahlöffnung (13) angeordnet sind.
5. Leuchte nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine ringförmige Lampe (11) vorgesehen ist, die seitlich nach außen versetzt zu der
Abstrahlöffnung (13) angeordnet ist.