DE102009033189B4

DE102009033189B4 - Stabförmige Leuchtvorrichtung mit modularen Lichtaustrittselementen

Info

Publication number: DE102009033189B4
Application number: DE102009033189A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kalbe; Dirk Kürschner; Nils Jolig; Dietmar Czekay
Original assignee: SBF SPEZIALLEUCHTEN WURZEN GmbH
Current assignee: SBF SPEZIALLEUCHTEN GMBH, DE
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2029-07-11
Also published as: DE102009033189A1

Abstract

Stabförmige Leuchtvorrichtung mit einer ebenen oberen Abdeckung, aus der der Lichtstrom austritt, und entlang der Längsachse variierenden Lichtabstrahleigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass • die Lichtabstrahleigenschaften der ebenen oberen Abdeckung durch zwei oder mehrere diese Abdeckung bildende Module bestimmt werden, • die Oberseiten der jeweiligen Module eben sind und die die Lichtabstrahlung beeinflussenden Strukturen ins Innere der Leuchtvorrichtung gerichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine stabförmig ausgebildete Leuchtvorrichtung, bei der das Licht von einem oder mehreren Leuchtmitteln auf einer ebenen transparenten Oberseite, der Abdeckung, austritt und die Lichtabstrahleigenschaften von, ins Innere der Leuchtvorrichtung, gerichteten Strukturen beeinflusst wird. Die Abdeckung kann über die Länge der Leuchtvorrichtung aus Einzelstücken, den Modulen, die jeweils einen Teil der transparenten Oberseite bereitstellen, zusammengesetzt werden.
Stabförmige Leuchtvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Gegenwärtige Bauformen weisen auf der Oberfläche ausgebildete Strukturen auf, die zur Fokussierung oder Umlenkung des Lichtstromes führen. Diese Strukturen sind in der Regel symmetrisch zur Längsachse der Leuchtvorrichtung ausgebildet. Beim Einsatz mehrerer Leuchtmittel, wie zum Beispiel von Glühlampen oder Leuchtdioden, ist eine inhomogene Leuchtdichte entlang der Längsachse der Leuchtvorrichtung zu beobachten. Beim Einsatz von stabförmigen Leuchtmitteln wird eine weitgehend homogene Leuchtdichte entlang der Längsachse der Leuchtvorrichtung erreicht. In beiden Fällen ist die Leuchtdichte symmetrisch zur Längsachse der Leuchtvorrichtung.
In der DE102004013059A1 wird ein modulares Leuchtensystem beschrieben, das durch das Aneinanderreihen gleichartiger Module ein Leuchtband erzeugt. Als Leuchtmittel kommen Leuchtstoffröhren zum Einsatz. Eine Variation der optischen Abbildungseigenschaften über die Länge eines Moduls hinweg ist nicht vorgesehen.
In der DE102004020493A1 werden modulartig aufgebaute Fahrzeugleuchten beschrieben, bei denen die Leuchtmodule gruppenweise zusammengefasst werden und diese Gruppen jeweils parallele optische Achsen aufweisen. Veränderungen der Lichtabgabe werden durch gezielte Bewegungen der Modulgruppen erreicht.
Die DE202004000004U1 beschreibt ein LED-Leuchtensystem für Museums-, Shop-Vitrinen- und Akzentbeleuchtungen, bei dem sowohl die Elektronik- und Mechanikkomponenten als auch die Optikkomponenten mehrstückig bzw. modular aufgebaut sind. Dem Verwendungszweck entsprechend handelt es sich um ein Einzelleuchtensystem, das keine stabförmige Ausbildung aufweist.
Stabförmige Leuchtensysteme werden kommerziell z. B. von der Firma TRIDONIC hergestellt. Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass die Optik auf der Lichtaustrittsseite angebracht ist und so an dieser Stelle keine ebene Oberfläche erzielt werden kann. Weiterhin wird dadurch die Bauhöhe vergrößert. Über die gesamte Länge der stabförmigen Leuchte herrschen identische Beleuchtungseigenschaften.
Für bestimmte Einsatzzwecke, soll eine stabförmige Leuchtvorrichtung über ihre Gesamtlänge hinweg variierende Lichtabstrahleigenschaften wie unterschiedliche Beleuchtungsstärken oder Beleuchtungscharakteristika erreichen. In Räumlichkeiten mit häufig wechselnder Dekoration ist es wünschenswert die Lichtabstrahleigenschaften einer Leuchtvorrichtung mit wenig Aufwand und ohne Komplettaustausch der Leuchtvorrichtung verändern zu können.
Die genannten Aufgaben werden mittels einer Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.
Zum Erreichen verschiedener Beleuchtungsstärken bzw. Beleuchtungscharakteristika über die Gesamtlänge einer stabförmigen Leuchtvorrichtung, kann mit zwei oder mehr Modulen gearbeitet werden, die die jeweils benötigten Lichtabstrahleigenschaften, wie Beleuchtungsstärken bzw. Beleuchtungscharakteristika einzeln aus einem gemeinsamen Leuchtmittel oder mehreren gemeinsam in einer Leuchtvorrichtung untergebrachten Leuchtmitteln erzeugen und in ihrer Gesamtheit die lichtdurchlässige Abdeckung bilden.
Aus der Oberseite der Module wird das Licht in die Umgebung abgegeben. Die Unterseite der Module ist ins Innere, d. h. in den Korpus der Leuchtvorrichtung gerichtetet und trägt die die Lichtabstrahleigenschaften bestimmenden Strukturen. Das Licht wird durch eine oder mehrere stab- oder punktförmige Leuchtmittel erzeugt. Wenn in einer derartigen stabförmigen Leuchtvorrichtung mehrere Leuchtmittel eingesetzt werden, können diese gleichartig oder verschiedenartig sein.
Eine stabförmige Leuchtvorrichtung weist vorteilhaft einen, im zur Längsachse senkrechten Schnitt, annähernd U-förmigen Korpus auf. Die lichtdurchlässige Abdeckung bildet dann den das U an seiner Oberseite verschließenden Teil, der aus zwei oder mehr Modulen besteht und sich wenigstens annähernd über die gesamte Länge der stabförmigen Leuchtvorrichtung erstreckt. Der Korpus kann an seiner Innenwand wenigstens teilweise verspiegelt sein, um eine Reflektion von nicht in Austrittsrichtung abgestrahltem Licht aus der Leuchtvorrichtung zu ermöglichen. Der Korpus kann auch mit einer Reflektoreinrichtung versehen sein, die im Korpus untergebracht ist und die Reflektion von nicht in Austrittsrichtung abgestrahltem Licht aus der Leuchtvorrichtung ermöglicht.
Da die bekannten Leuchtmittel immer einen Teil der zugeführten Energie in Abwärme umwandeln, wird der Korpus vorteilhaft wenigstens teilweise aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Metall, insbesondere Aluminium, gebildet. Die Leuchtvorrichtung weist eine lösbare Verbindung zwischen Abdeckung und Korpus auf.
Die Module sind so aufgebaut, dass jeweils ein Modul für die Beleuchtungsstärken bzw. Beleuchtungscharakteristika eines Längenabschnitts der stabförmigen Leuchtvorrichtung eingesetzt wird.
Die Module können vorteilhaft in einer form- oder kraftschlüssig wirkenden Aufnahme an der Oberseite der Leuchtvorrichtung angebracht sein, so dass sie leicht einzeln oder gemeinsam gewechselt werden können ohne die gesamte Leuchtvorrichtung demontieren zu müssen.
Um zu vermeiden, dass die Schnittstellen zwischen zwei Modulen sichtbar werden, ist es möglich, die gesamte Oberfläche oder Teile der Oberfläche mit einer lichtdurchlässigen Folie zu bedecken, so dass eine vollständig homogen erscheinende Oberfläche entsteht und die Stoßkanten der aneinandergrenzenden Module verdeckt werden. Anstelle einer Folie ist auch der Einsatz einer lichtdurchlässigen Vorsatzscheibe möglich.
Es ist möglich, die Module für Einsatzzwecke, die ein häufiges Wechseln der Module unwahrscheinlich erscheinen lassen, auf einen lichtdurchlässigen Träger aufzukleben oder anderweitig zu befestigen, so dass eine werkstattmäßige Vormontage einer Modulkombination möglich ist.
An den Schnittstellen zweier Module könnten durch Brechungs- und Beugungseffekte an der Oberfläche unerwünschte Lichteffekte auftreten. Um derartiges zu verhindern, können die Stirnflächen, an denen die Module aneinanderstoßen, verspiegelt sein. Die Verspiegelung ist dabei so aufgebracht, dass das Licht zurück in das Modul gespiegelt wird aus dessen Stirnfläche es austritt.
Es sind Einsatzzwecke denkbar, bei denen homogene Leuchtdichteverteilungen entlang der Längsachse der stabförmigen Leuchtvorrichtung in inhomogene Verteilungen entlang der Längsachse der Leuchtvorrichtung umgewandelt werden sollen. So können z. B. Akzentuierungen in der Beleuchtung verschiedener Abschnitte realisiert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der, in das Innere einer stabförmigen Leuchtvorrichtung gerichteten Seite eines oder mehrerer Module, verschiedene, optisch wirksame Strukturen, angebracht sind. Es sind z. B. Verdickungen und Reduzierungen des Oberflächenmaterials denkbar, die im Längsschnitt gesehen in Form einer Welle oder einer flachen Sinuskurve ausgeführt sind, so dass an Stellen, wo eine geringere Leuchtdichte benötigt wird, diese durch geeignete Beugungs- und Lichtbrechungseffekte erreicht wird. Auch der Einsatz von konkaven Linsen, deren ins Innere der Leuchtvorrichtung gerichtete Oberflächenstruktur achsensymmetrisch ist und deren Scheitel senkrecht zur Längsausdehnung der Leuchtvorrichtung gerichtet ist, kann diese Aufgabe erfüllen.
Auch die Umwandlung inhomogener Leuchtdichteverteilungen entlang der Längsachse der stabförmigen Leuchtvorrichtung in homogene Verteilungen entlang der Längsachse der Leuchtvorrichtung kann wünschenswert sein. Dadurch könnten z. B. Stellen kaschiert werden, an denen zwei stabförmige Leuchtmittel im Inneren einer Leuchtvorrichtung aneinander angrenzen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der in das Innere einer stabförmigen Leuchtvorrichtung gerichteten Seite eines oder mehrerer Module verschiedene optisch wirksame Strukturen angebracht werden. Es sind z. B. Verdickungen und Reduzierungen des Oberflächenmaterials denkbar, die im Längsschnitt gesehen in Form einer Welle oder einer flachen Sinuskurve ausgeführt sind, so dass an Stellen, wo eine geringere Leuchtdichte von den Leuchtmitteln erzeugt wird durch geeignete Beugungs- und Lichtbrechungseffekte die geringere Leuchtdichte egalisiert wird.
Darüber hinaus kann es Anforderungen geben, die Leuchtdichteverteilung zu beiden Seiten der Längsachse der Leuchtvorrichtung asymmetrisch zu gestalten. Dadurch kann z. B. der Lichtstrom, der von einer an der Wand befestigten Leuchtvorrichtung abgestrahlt wird, so beeinflusst werden, dass in Bodenrichtung mehr Licht als in Deckenrichtung abgestrahlt wird. Dies kann durch eine ins Innere der Leuchtvorrichtung gerichtete Wölbung der lichtabstrahlenden Oberfläche eines oder mehrerer Module erreicht werden. Der Scheitel der Wölbung verläuft dabei parallel zur Längsachse und der lichtdurchlässigen Oberfläche der Leuchtvorrichtung, jedoch versetzt in Richtung einer Seitenwand (einer Seitenlinie des U) des Korpus.
Weiterhin kann ein Aufspalten des vom Leuchtmittel emittierten Lichtstroms in sein Farbspektrum notwendig sein. Zu diesem Zweck können Module zum Einsatz kommen, deren optisch wirksame Strukturen ein Prisma oder mehrere Prismen bilden.
Es kann notwendig sein, einen fokussierten Lichtstrom abzugeben, um besonders beleuchtungsbedürftige Bereiche zu erhellen. Zu diesem Zweck können die optisch wirksamen Strukturen als rotationssymmetrische halbkonkave Linsen ausgebildet sein. Diese Linsen können vorteilhaft drehbar und neigbar in dem Modul ausgeführt sein, so dass die Richtung des Fokus den Anforderungen angepasst werden kann. Es sind auch Module möglich, deren optisch aktive Strukturen Linsen bilden, die bereits in vorgegebene Richtungen und Winkel geneigt ausgebildet sind. Vorteilhaft werden unter derartigen Linsenmodulen eine oder mehrere Leuchtdioden als Leuchtmittel eingesetzt.
Es ist möglich, die Module auf der Ober- oder Unterseite mit nach innen gerichteten Verspiegelungen auszustatten, so dass auf der Lichtaustrittsseite abgedunkelte Bereiche der Leuchtvorrichtung erscheinen, der Lichtstrom jedoch im Inneren der Leuchtvorrichtung reflektiert wird und an anderer Stelle austreten kann.
Es ist möglich, Module mit Farben oder Mustern zu versehen, die entsprechend auf der Lichtaustrittseite sichtbar werden. Es ist auch möglich, Module mit eingefärbten oder mit Mustern versehenen Oberflächen zu versehen. Auf diese Weise können dekorative Elemente und der reinen Beleuchtung dienende einander abwechseln und erhöhten ästhetischen Anforderungen genügen.
Auch die Kombination der oben genannten Lösungen ist möglich.
Anhand der folgenden Figuren sollen beispielhaft Ausführungsformen der stabförmigen Leuchtvorrichtung und der in ihr eingesetzten Module erläutert werden.
1 zeigt den Querschnitt eines Moduls mit paralleler Ober- und Unterseite.
2 zeigt den Querschnitt eines Moduls, das an seiner unteren, ins Innere der stabförmigen Leuchtvorrichtung gerichteten Seite eine konvexe Wölbung aufweist, deren Scheitel parallel zur Längsachse der Leuchtvorrichtung verläuft.
3. stellt eine prismenförmige Ausbildung der Unterseite des Moduls im Querschnitt dar.
4 zeigt den Querschnitt eines Moduls, das an seiner unteren, ins Innere der stabförmigen Leuchtvorrichtung gerichteten Seite eine konkave Wölbung aufweist, deren Scheitel parallel zur Längsachse der Leuchtvorrichtung verläuft.
5 zeigt eine beispielhafte räumliche Darstellung eines Moduls (11) mit konkaver Unterseite (13). Das Modul wird in dieser Ausführungsform mittels zweier Wulste im Korpus der Leuchtvorrichtung, die in die Nuten (14) greifen, gehalten. Erkennbar ist weiterhin die ebene Oberseite (12) des Moduls. Aus der Aneinanderreihung der Oberseiten derartiger Module ergibt sich dann eine ebene Oberfläche der Leuchtvorrichtung, aus der das Licht austritt.
6 zeigt den Querschnitt eines Moduls, dessen Unterseite eine Wellenform, bzw. die Form einer abgeflachten Sinuskurve aufweist, wodurch die Lichtabstrahlung an der Oberfläche der stabförmigen Leuchtvorrichtung nicht mehr symmetrisch zur Längsachse der Leuchtvorrichtung ist.
7 zeigt beispielhaft, wie zwei Module (11) (hier mit konkaver Wölbung) in den Korpus (21) der stabförmigen Leuchtvorrichtung (20) eingepasst sind. Es ist erkennbar, wie die Wulst (23) im Korpus (21) in die Nuten (14) an den Seiten der Module greift und so eine lösbare Verbindung zwischen Korpus und Modulen realisiert wird.
8a und 8b zeigen ein Modul im Querschnitt (8a) und in der Seitenansicht (8b), dessen Unterseite als langestreckte Welle oder abgeflachte Sinuskurve ausgebildet ist, wodurch die Lichtabstrahlung entlang der Längsachse der stabförmigen Leuchtvorrichtung variiert wird.
Bezugszeichenliste

11: Modul
12: Oberseite des Moduls
13: Unterseite des Moduls
14: Haltenute an der Seite des Moduls
15: Stirnseiten des Moduls (kann verspiegelt sein)
20: stabförmige Leuchtvorrichtung
21: Korpus der stabförmigen Leuchtvorrichtung
22: stabförmiges Leuchtmittel
23: Wulste zur Halterung der Module

Claims

Stabförmige Leuchtvorrichtung mit einer ebenen oberen Abdeckung, aus der der Lichtstrom austritt, und entlang der Längsachse variierenden Lichtabstrahleigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass • die Lichtabstrahleigenschaften der ebenen oberen Abdeckung durch zwei oder mehrere diese Abdeckung bildende Module bestimmt werden, • die Oberseiten der jeweiligen Module eben sind und die die Lichtabstrahlung beeinflussenden Strukturen ins Innere der Leuchtvorrichtung gerichtet sind.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Abdeckung aus Modulen gleicher oder unterschiedlicher Länge besteht.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die, die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an ihrer Oberseite eine über die gesamte Länge der Leuchtvorrichtung reichende lichtdurchlässige Folie aufweisen.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die, die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an ihrer Oberseite eine, über die gesamte Länge der Leuchtvorrichtung reichende, lichtdurchlässige Vorsatzscheibe aufweisen.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lichtabstrahlung bestimmenden Module gemeinsam auf einem lichtdurchlässigen Träger befestigt sind, der nach der Montage auf der Außenseite der Leuchtvorrichtung liegt.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module eine oder mehrere in Längsrichtung der Leuchtvorrichtung nebeneinander angeordnete rotationssymmetrische Linsen aufweist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der oberen Abdeckung aus senkrecht, unter den rotationssymmetrischen Linsen, jeweils mindestens eine Leuchtdiode angeordnet ist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an der Unterseite eine Wölbung aufweist, deren Scheitel parallel zur Längsachse der Leuchtvorrichtung geführt ist und so eine konkave axialsymmetrische Linse gebildet wird.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil, der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an der Unterseite eine innere, zur Oberseite gerichtete Wölbung aufweist, deren Scheitel parallel zur Längsachse der Leuchtvorrichtung geführt ist und so eine konvexe axialsymmetrische Linse gebildet wird.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an der Unterseite mindestens eine Wölbung aufweist, deren Scheitel parallel zur ebenen Oberfläche der Abdeckung und senkrecht zur Längsachse der Leuchtvorrichtung geführt ist, so dass eine oder mehrere Linsen annähernd die Form von Halbzylindern aufweisen.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, von der Abstrahloberfläche aus senkrecht, unter den Halbzylindern jeweils mindestens eine Leuchtdiode angeordnet ist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an der Unterseite mindestens eine Wölbung aufweist, die im Längsschnitt eine wellenförmige Struktur bzw. die Form einer stark abgeflachten Sinuskurve bildet.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an der Unterseite mindestens eine prismatische Struktur aufweist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an ihrer Ober- oder Unterseite lichtundurchlässig ausgebildet ist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an ihrer Ober- und/oder Unterseite oder in ihrem Material eingefärbt ist.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an ihrer Ober- und/oder Unterseite oder in ihrem Material mit Mustern versehen sind.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lichtabstrahlung bestimmenden Module an den Stirnseiten, an denen sie aneinanderstoßen, so verspiegelt sind, dass das Licht zurück in das Modul reflektiert wird, aus dem es stammt.
Stabförmige Leuchtvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korpus der stabförmigen Leuchtvorrichtung im Querschnitt annähernd U-förmig ausgebildet ist.