DE4344979C2 - Lichtleiteranordnung für eine Leuchte für eine langgestreckte Lichtquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Leuchten sind häufig mit Lichtleiteranordnungen aus Glas oder Kunststoff versehen, die den Lichtaustrittbereich der Leuchte abdecken und einen sehr hohen Streulichtanteil durch entsprechende, eine diffuse Brechung bewirkende Strukturierung bzw. milchige Einfärbung erzeugen, jedoch im allgemeinen das Licht nicht so lenken, wie es benötigt wird. Die Lichtlenkung ist in bezug auf die Lichtverteilungskurve nicht opti­ mal ausgebildet.

Eine Lichtleiteranordnung der eingangs genannten Art für eine glühbirnenartige Lichtquelle zum Bündeln von einem Teil der austretenden Lichtstrahlen ist aus der DE-PS 9 30 593 bekannt, welche Anordnung aus ineinander gesetzten Paraboloidschalen besteht, die einen Lichtein­ tritts- und einen Lichtaustrittsbereich aufweisen, wobei an den aneinan­ dergrenzenden Flächen der schalenförmigen Elemente eine Innen- oder To­ talreflexion der Lichtstrahlen stattfinden soll. Allerdings führt das unmittelbare Aneinandergrenzen der Paraboloidschalen dazu, daß zumindest teilweise auch ein Lichtübertritt in benachbarte Paraboloidschalen stattfindet, so daß Streulicht entsteht. Außerdem besitzt eine glühbir­ nenartige Lichtquelle aufgrund der unsymmetrisch angeordneten Leuchtwen­ del keine davon ausgehenden definierten Hauptstrahlen, so daß die ange­ strebte Totalreflexion nur teilweise stattfinden wird, was zu unnötigen Mehrfachreflexionen mit entsprechendem Lichtverlust und weiterem Streu­ licht führt. Deshalb ergibt sich eine ungenügende Lichtausbeute, wobei zudem die Umfangsfläche der Lichtleiteranordnung leuchtet. Außerdem wird nur ein Mittelbereich senkrecht unterhalb der Lichtquelle erhellt, so daß die Lichtquelle selbst nicht abgeblendet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die es ermöglicht, eine möglichst optimale Lichtverteilungskurve bei gutem Beleuchtungswirkungs­ grad, d. h. eine gute Ausleuchtung ohne Blendung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird das sonst senkrecht zur Lichtaustrittsfläche einer Leuchte austretende, zur Reflexblendung Anlaß gebende Licht abge­ lenkt, so daß die Reflexblendung vermindert wird. Es wird allenfalls ein sehr geringer Streulichtanteil erzeugt. Insgesamt ergibt sich ein guter Beleuchtungswirkungsgrad und ein daraus resultierender verbesserter Raumwirkungsgrad, der bei Rasterleuchten um 20% und mehr verbessert sein kann. Der Abblendwinkel läßt sich durch die Verwendung der Lichtleiter­ anordnung verbessern und/oder die Leuchtengehäusehöhe verringern. Die Lichtleiteranordnung kann sehr nahe an die Lichtquelle herangebracht werden, so daß sich eine kompakte Leuchtenbauweise bei gleichzeitig ge­ ringer Verschmutzungsgefahr ergibt. Vorteilhaft kann die Lichtleiteran­ ordnung in Seitenreflektoren aufweisen den Leuchten, insbesondere in Ra­ sterleuchten verwendet werden. Die Lichtleiteranordnung besteht bei­ spielsweise aus glasklarem Kunststoff, etwa aus einem Kunststoffmaterial mit einer Trübung unter 20%, einem Vergilbungsindex < 25%, das eventuell geringfügig eingefärbt sein kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen vergrößert dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Stirnansicht einer Ausführungs­ form einer Lichtleiteranordnung und einer Lichtquelle.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Leuchte mit Lichtleiteranordnun­ gen gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine stirnseitige Ansicht einer zusätzlichen Aus­ führungsform einer Lichtleiteranordnung.

Gemäß Fig. 1 ist unterhalb einer Lichtquelle 1 in Form einer stabförmigen Entladungslampe eine Lichtleiteranordnung 2 angeordnet, die aus transparentem, glasklarem Kunststoff besteht. Die Lichtleiteranord­ nung 2 besitzt benachbart zur Lichtquelle i eine aus mehreren Lichtein­ trittsbereichen 3 bestehende Lichteintrittsfläche 4, die in geringem Ab­ stand zum Außenumfang der Lichtquelle 1 angeordnet ist. Außerdem be­ sitzt die Lichtleiteranordnung 2 eine aus mehreren Lichtaustrittsberei­ chen 5 bestehende Lichtaustrittsfläche 6 an der der Lichtquelle i abge­ wandten Seite. Die Lichteintrittsfläche 4 ist dabei an die Krümmung der Lichtquellenoberfläche angepaßt, d. h. in diesem Fall im wesentlichen teilzylindrisch, während die Lichtaustrittsfläche 6 aus in zwei in etwa in einem Winkel von 90° zueinander verlaufenden Ebenen befindlichen Lichtaustrittsbereichen 5 gebildet wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche 4, 6 nebeneinander beabstandet angeordnete, licht­ leitende Stege 7 vorgesehen sind, deren Seitenflächen 8 für darauffal­ lende, von der Lichtquelle 1 ausgehende Hauptstrahlen 91 totalreflektie­ rend und deren Lichteintritts- und Lichtaustristbereiche 3, 5 einen Nei­ gungswinkel von 90° ± 35°, insbesondere 90° ± 15°, zur Richtung der von der Lichtquelle 1 ausgehenden Hauptstrahlen 9′ besitzen (als Hauptstrah­ len 9′ sind diejenigen Strahlen bezeichnet, die senkrecht von der Ober­ fläche der Lichtquelle 1 ausgehen).

Verbindungsbereiche 10 zwischen den Stegen 7 bilden ebenfalls Lichteintritts- und Lichtaustrittbereiche mit einem Neigungswinkel von 90° ± 35°, insbesondere 90° ± 15°, zur Richtung der von der Lichtquelle 1 ausgehenden Hauptstrahlen 9′.

Die Breite der beiden mittleren Stege 7 im von der Lichtquel­ le 1 abgewandten Bereich ist dabei so gewählt, daß ein nahezu mittig auf den Lichtleiteranordnung 2 fallender Hauptstrahl 9′ nach Totalreflexion an der entsprechenden Seitenfläche 8, gerade ohne an der gegenüberlie­ genden Seitenfläche 8 reflektiert zu werden, an der Lichtaustrittsfläche 6 in einem Winkel von praktisch 90° austreten kann. Die einander gegen­ überliegenden Seitenflächen 8 des mittleren Stegs 7 sind so angeordnet, daß die hiervon totalreflektierten Hauptstrahlen 9′ im wesentlichen par­ allel zueinander verlaufen, wobei ein Hauptstrahl 9′ praktisch durch die obere, d. h. der Lichtquelle 1 zugewandte freie Kante des mittleren Stegs 7 und durch die untere, d. h. der Lichtquelle 1 abgewandte freie Kante des mittleren Stegs 7 verläuft. Die Zwischenräume 11 zwischen dem mitt­ leren und dem benachbarten Steg 7 sind derart, daß ein Hauptstrahl 9′ die dem mittleren Steg 7 und der Lichtquelle 1 zugewandte Kante des be­ nachbarten Stegs 7 und die Kante am Ende der den Zwischenraum 11 bilden­ den Seitenfläche 8 des mittleren Stegs 7 benachbart zum Verbindungsbe­ reich 10 trifft. Dieses Konstruktionsprinzip ist dann im wesentlichen nach außen für die weiteren Stege 7 fortgesetzt.

Die Lichtleiteranordnung 2 besitzt eine Breite im wesentlichen gleich der Breite der Lichtquelle 1. In Längsrichtung der Lichtquelle 1 kann sich die Lichtleiteranordnung 2 über die Länge der Lichtquelle er­ strecken, so daß die Abmessungen der Lichtleiteranordnung 2 in der Ebe­ ne einer Lichtaustrittsfläche 14 im wesentlichen den Abmessungen der in diese Ebene projizierten Lichtquelle 1 entspricht.

Die Verbindungsbereiche 10 können, wie auf der linken Seite von Fig. 1 gestrichelt angedeutet, nur abschnittweise vorgesehen sein und brauchen sich nicht entlang der gesamten Lichteintritts- bzw. -aus­ trittsfläche 4, 6 der Lichtleiteranordnung 2 zu erstrecken, so daß das Licht zwischen den Verbindungsbereichen 10 ungehindert hindurchtreten kann.

Gemäß Fig. 2 ist eine Leuchte 12 vorgesehen, die mit im we­ sentlichen parabolischen Seitenreflektoren 13 versehen ist und eine Lichtquelle 1 in Form einer stabförmigen Entladungslampe aufnimmt, deren Licht zum überwiegenden Teil von den Seitenreflektoren 13 schräg nach unten durch die Lichtaustrittsebene 14 der Leuchte 12 reflektiert wird, durch einen Hauptstrahl 9′′ (mit gleichem Einfall- und Ausfallwinkel vom Seitenreflektor 2) dargestellt. Unterhalb der Lichtquelle 1 befindet sich die Lichtleiteranordnung 2 gemäß Fig. 1, um das normalerweise di­ rekt nach unten austretende Licht, repräsentiert durch die Hauptstrahlen 9′, derart abzulenken, daß diese ohne Reflexion an den Seitenreflektoren 13 austreten, und damit eine gute Ausleuchtung ohne Reflexblendung zu erzielen.

Die Leuchte 12 ist ebenfalls nach oben hin offen und oberhalb der Lichtquelle 1 ist ebenfalls eine Lichtleiteranordnung 2 gemäß Fig. 1 vorgesehen, so daß nach oben austretendes Licht ebenfalls schräg abge­ lenkt wird und dadurch zu einer besseren Lichtverteilung und Deckenauf­ hellung führt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die lichtleitenden Stege 7, die die von der Lichtquelle 1 aus eintretenden Hauptstrahlen 9′ wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 einmal totalre­ flektieren und dann austreten lassen, derart unmittelbar nebeneinander angeordnet, daß keine Hauptstrahlen 9′ von äußeren Seitenflächen 8, son­ dern nur von inneren Seitenflächen 8 total reflektiert werden. Die ein­ zelnen Stege 7 können hierbei bis auf die beiden mittleren gegebenen­ falls einzeln hergestellt und miteinander verbunden werden. Bei rota­ tionssymmetrischem Lichtleiter 2 brauchen sie nur ineinander gesteckt zu werden. Auf die Breite der Zwischenräume 11 kommt es hierbei nicht an, solange sichergestellt ist, daß die eintretenden Hauptstrahlen 9′ nach Totalreflektion wieder austreten. Dies kann auch durch direkt aneinan­ dergrenzende Stege 7, die abwechselnd aus entsprechend unterschiedlichem Material bestehen, so daß jeweils Totalreflexion stattfindet, oder unter Zwischenschaltung eine die Totalreflexion bewirkenden dünnen Zwischen­ schicht verwirklicht werden.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 können die außenliegenden Stege 7 auch - gegebenenfalls stufenartig nach innen zunehmend - ver­ kürzt sein.

Bei den Ausführungsformen der Lichtleiteranordnungen 2 der Fig. 1 bis 3 ist eine Aufteilung der Lichtaustrittsfläche 6 in zwei Ab­ schnitte 6′ und 6′′ vorteilhaft, die (bei rotationssymmetrischen oder ge­ krümmten Lichtleiteranordnungen zumindest im Schnitt) etwa V-förmig zu­ einander angeordnet sind, wobei bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 3 zusätzlich ein mittlerer Einschnitt vorhanden ist, so daß die Licht­ leiteranordnung 2 - zumindest im Schnitt - etwa W-förmig ist.

Die Lichtleiteranordnung 2 kann auch seitlich etwa in Form ei­ ner planen oder gekrümmten Scheibe verlängert werden, um insgesamt als lichtaustrittsseitige Abdeckung einer Leuchte 12 verwendet werden zu können.

Für eine stabförmige Lichtquelle 1 sind die Lichtleiteranord­ nungen 2 spiegelsymmetrisch und in Richtung senkrecht zur Papierebene der Fig. 1 bis 3 langgestreckt, für ring-, birnen-, brezel- oder spiral­ förmige. Langgestreckte Lichtquellen 1 können sie entsprechend geformt sein. Gegebenenfalls können die Lichtleiteranordnungen 2 durch Extrudie­ ren und Ablängen hergestellt werden.

Die Lichtleiteranordnungen 2 lassen sich auch direkt an der Lichtquelle 1 oder aber am Leuchtengehäuse befestigen, sie können bei­ spielsweise an einer stabförmiger Lichtquelle 1 durch Klipsen - gegebe­ nenfalls oben und unten - befestigt werden. Durch Verdrehen der Licht­ leiteranordnung 2 gegenüber der Lichtquelle 1 kann die Lichtverteilungs­ kurve geändert werden.

Bei Verwendung von Lichtleiteranordnungen 2 im Zusammenhang mit Rasterleuchten mit wenigstens einer Lichtquelle 1, mindestens einem im wesentlichen parabolförmigen Seitenreflektor 2 und einem unterhalb der Lichtquelle(n) 1 befindlichen Spiegelraster mit Blechlamellen, die nach oben hin überwiegend parabolisch gekrümmt auseinanderlaufen und an ihren konkaven Seitenflächen innen und außen reflektierend sind, wobei zwischen zwei benachbarten Paaren von Blechlamellen, die zur Lichtquelle hin auseinanderlaufend angeordnet sind und zwischen sich ein Lichtaus­ trittsspalt befindet (eine derartige Rasterleuchte ist aus der DE 41 09 492 A1 bekannt), können die Lichtleiteranordnungen 2 zwischen oder auf die Blechlamellenpaare (im ersteren Fall z. B. in das Lamellenpaar einge­ klipst und im letzteren Fall z. B. abschnittweise oder durchgehend ver­ wendet und gegebenenfalls aufgeklipst) etwa gemäß der in Fig. 2 gezeig­ ten Anordnung gesetzt werden. Hierbei sind dann gegebenenfalls die ent­ sprechenden parabolisch gekrümmten Seitenflächen der Lichtleiteranord­ nungen 2 zweckmäßigerweise zu verspiegeln oder mit einer stark reflek­ tierenden weißen Beschichtung zu versehen.

Claims (7)

1. Lichtleiteranordnung für eine Leuchte (12) für eine langge­ streckte Lichtquelle (1), mit einer Lichteintritts- und einer Lichtaus­ trittsfläche (4, 6) gebildet von nebeneinander angeordneten, lichtlei­ tenden Stegen (7) aus transparentem Kunststoff, deren Seitenflächen (8) für darauffallende, von der Lichtquelle (1) ausgehende Hauptstrahlen (9′) totalreflektierend und deren Lichteintritts- und Lichtaustrittbe­ reiche (3, 5) einen Neigungswinkel von 90° ± 35° oder 90° ± 15° zur Richtung der von der Lichtquelle (1) ausgehenden Hauptstrahlen (9′) be­ sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (7) parallel zur Längsrichtung der Lichtquelle (1) verlaufend zueinander beabstandet sind, wobei die Stege (7) in zwei Gruppen schräg auseinanderlaufend sym­ metrisch zu einer durch die Lichtquelle (1) verlaufenden Mittelebene an­ geordnet sind.

2. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stege (7) für von der Lichtquelle (1) ausgehende Haupt­ strahlen (9′) nur einseitig, insbesondere innenseitig totalreflektierend sind.

3. Lichtleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (6) aus Lichtaustrittsberei­ chen (5) besteht, die sich zumindest im Querschnitt zur Lichtquelle (1) in zwei V-förmig zueinander, parallel zur Längsersreckung der Lichtquel­ le (1) verlaufenden Ebenen befinden.

4. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Steg (7) derart ausgebildet ist, daß ein an der innenseitigen Kante seines Lichteintrittsbereichs (3) auftreffen­ der Hauptstrahl (9′) nach einmaliger Totalreflexion benachbart zur außenseitigen Kante seines Lichtaustrittsbereichs (5) austritt und ein an der außenseitigen Kante seines Lichteintrittsbereichs (3) auftreffen­ der Hauptstrahl (9′) nach einmaliger Totalreflexion benachbart zur in­ nenseitigen Kante seines Lichtaustrittsbereichs (5) austritt.

5. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Querschnitt zur Lichtquelle (1) ihre Breite annähernd der Breite der Lichtquelle (1) entspricht.

6. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (4) annähernd ent­ sprechend der Oberflächenkrümmung der Lichtquelle (1) gekrümmt ist.

7. Lichtleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Lichteintrittsfläche (4) über einen Winkelbereich von annähernd 90° des Umfangs der Lichtquelle (1) er­ streckt.