DE10011378B4

DE10011378B4 - Hohllichtleiterleuchte mit indirekter Lichtabstrahlung

Info

Publication number: DE10011378B4
Application number: DE10011378A
Authority: DE
Inventors: Joachim Leibig; Ansgar Weinmann; Paola Belloni; Sonja Ferdows; Thomas Klimiont; Peter Prodell
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Osram SBT GmbH
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: DE10011378A1

Abstract

Leuchte, insbesondere Steh-, Anbau- oder Pendelleuchte, zur Abgabe eines direkten und eines indirekten Lichtanteils, welche mindestens einen Hohllichtleiter (3) mit einem Hohlraum (8), eine oder mehrere Lampen (9), welche außerhalb des Hohllichtleiters (3) angeordnet sind und welche Licht in den Hohlraum (8) des Hohllichtleiters (3) einkoppeln, und mindestens eine Lichtauskoppeleinrichtung (7) mit einer lichtbrechenden Struktur (30, 36) zum Auskoppeln von Licht aus dem Hohllichtleiter (3) zu einer Lichtaustrittsfläche (29) aufweist, wobei zumindest eine Lampe (9), welche Licht in den Hohllichtleiter (3) einkoppelt, derart eingerichtet und angeordnet ist, daß ein Teil des von ihr abgestrahlten Lichts an dem Hohllichtleiter (3) vorbei in einen oder mehrere erste Raumbereiche zur Abgabe eines indirekten Lichtanteils abgestrahlt und ein weiterer Teil des von ihr abgestrahlten Lichts in den Hohllichtleiter (3) eingekoppelt wird, wobei die Leuchte ein Gehäuse (1) aufweist, in dem der Hohllichtleiter (3) angeordnet ist, wobei in einem Leuchtenteil (13) im Strahlengang des indirekten Lichtanteils eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet sind, wobei das Leuchtenteil (13) ein Teil des Leuchtengehäuses (1) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere eine Steh-, Anbau- oder Pendelleuchte, zur Abgabe eines direkten und eines indirekten Lichtanteils, welche mindestens einen Hohllichtleiter mit einem Hohlraum, eine oder mehrere Lampen, welche außerhalb des Hohllichtleiters angeordnet sind und welche Licht in den Hohlraum des Hohllichtleiters einkoppeln, und mindestens eine Lichtauskoppeleinrichtung mit einer lichtbrechenden Struktur zum Auskoppeln von Licht aus dem Hohllichtleiter zu einer Lichtaustrittsfläche aufweist.
Es wurde in der Vergangenheit vorgeschlagen (vgl. die nicht vorveröffentlichte WO 00/16006 A1 ), einen indirekten Lichtanteil der Leuchte dadurch zu erzeugen, daß eine Wand des Hohllichtleiters lichtdurchlässig ausgebildet wird. Während dies zwar in vielen Fällen zu befriedigenden Ergebnissen führt, hat diese Lösung den Nachteil, daß eine Änderung der Reflexionseigenschaften der Wände des Hohllichtleiters auch die Lichtstärkeverteilung des über die lichtbrechende Struktur ausgekoppelten Lichts und damit auch den Direktanteil des von der Leuchte abgestrahlten Lichts beeinflußt.
EP 0 846 915 A1 offenbart eine Leuchte, bei welcher von einer Lampe in einen Volllichtleiter über eine seiner Schmalseiten Licht eingekoppelt wird. Zwischen dem oberen Rand dieses Einkoppelreflektors und dem Volllichtleiter befindet sich ein freier Zwischenraum, durch welchen ein indirekter Lichtanteil von der Lampe direkt abgestrahlt werden kann. Zur Auskopplung des direkten Lichtanteils ist eine lichtbrechende Struktur vorgesehen.
EP 0 684 423 A2 und US 5 034 864 A offenbaren Hintergrundbeleuchtungen für LCD-Displays und andere beleuchtete Anzeigen, bei denen ein Hohllichtleiter verwendet wird.
Die nach dem Prioritätstag veröffentlichte WO 00/50806 A1 offenbart eine Leuchte, bei der in einem Mittelteil Lampen vorgesehen sind, welche über einen Reflektor mit einem Raster nach unten Licht als direkten Lichtanteil abgeben und Licht nach oben unmittelbar als indirekten Lichtanteil abgeben. Seitlich dieses Mittelteils sind zwei Kammern vorgesehen, die als Lichtverteilungseinrichtung dienen. Diese Kammern werden auf der Ober- und Unterseite durch Hohlkammerplatten oder Platten aus einem lichtstreuenden Material begrenzt, welche bewirken, daß das in die Hohlkammer abgestrahlte Licht durch das Lichtverteilungselement gerichtet diffus austritt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei welcher Direktanteil und Indirektanteil des von der Leuchte abgestrahlten Lichts stärker als bisher unabhängig voneinander gestaltet werden können und die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Leuchte, insbesondere eine Steh-, Anbau- oder Pendelleuchte, zur Abgabe eines direkten und eines indirekten Lichtanteils, welche mindestens einen Hohllichtleiter mit einem Hohlraum, eine oder mehrere Lampen, welche außerhalb des Hohllichtleiters angeordnet sind und welche Licht in den Hohlraum des Hohllichtleiters einkoppeln, und mindestens eine Lichtauskoppeleinrichtung mit einer lichtbrechenden Struktur zum Auskoppeln von Licht aus dem Hohllichtleiter zu einer Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei zumindest eine Lampe, welche Licht in den Hohllichtleiter einkoppelt, derart eingerichtet und angeordnet ist, daß ein Teil des von ihr abgestrahlten Lichts an dem Hohllichtleiter vorbei in einen oder mehrere erste Raumbereiche zur Abgabe eines indirekten Lichtanteils abgestrahlt und ein weiterer Teil des von ihr abgestrahlten Lichts in den Hohllichtleiter eingekoppelt wird. Die Leuchte weist ferner ein Gehäuse auf, in dem der Hohllichtleiter angeordnet ist. In einem Leuchtenteil im Strahlengang des indirekten Lichtanteils sind darüber hinaus eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet, wobei das Leuchtenteil ein Teil des Leuchtengehäuses ist.
Die Erfindung kann vorsehen, daß das aus dem Hohllichtleiter ausgekoppelte Licht in einen oder mehrere zweite Raumbereiche abgestrahlt wird, die von den ersten Raumbereichen verschieden sind und sich vorzugsweise mit diesen nicht oder nicht wesentlich überlappen. Dieses Licht bildet in der Regel den direkten Lichtanteil der Leuchte. Insbesondere kann der indirekte Lichtanteil auf einer Seite abgestrahlt werden, welche der Seite einer Lichtauskoppeleinrichtung des Hohllichtleiters entgegengesetzt ist.
Die Erfindung kann vorsehen, daß der Lampe ein Einkoppelreflektor zugeordnet ist, welcher einen Teil des von der Lampe abgestrahlten Lichts zu dem Hohllichtleiter reflektiert und den Austritt eines weiteren Teils des von der Lampe abgestrahlten Lichts in den ersten Raumbereich gestattet.
Die Erfindung kann vorsehen, daß ein Rand des Einkoppelreflektors von dem Hohllichtleiter beabstandet ist, so daß Licht von der Lampe durch den Zwischenraum zwischen dem Einkoppelreflektor und dem Hohllichtleiter in den ersten Raumbereich austreten kann.
Die Erfindung kann vorsehen, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein Licht streuendes Leuchtenteil, z. B. ein Diffusor, angeordnet ist.
Die Erfindung kann vorsehen, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein strahlbegrenzendes Leuchtenteil, z. B. eine Blende, angeordnet ist.
Die Erfindung kann vorsehen, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein die Lichtstärke des austretenden Lichts reduzierendes Leuchtenteil, z. B. ein teilweise reflektierendes oder absorbierendes Element, angeordnet ist.
Das besagte lichtstreuende, strahlbegrenzende und/oder die Lichtstärke reduzierende Leuchtenteil kann insbesondere ein Teil des Leuchtengehäuses oder ein Einkoppelreflektor sein.
Die Erfindung kann vorsehen, daß ein Leuchtenteil, z. B. ein Gehäuseteil, wie ein Dachelement oder eine Seitenwand der Leuchte, ein Einkoppelreflektor oder ein Dachreflektor des Hohllichtleiters in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils Bereiche mit unterschiedlichen Transmissionseigenschaften aufweist. Insbesondere kann das Leuchtenteil zumindest abschnittsweise aus einem teilweise lichtdurchlässigen Material besteht.
Die Erfindung kann vorsehen, daß ein Leuchtenteil in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte aufweist.
Die lichtdurchlässigen Bereiche können vollständig lichtdurchlässig ausgebildet sein und beispielsweise aus Löchern in dem Material des Leuchtenteils bestehen oder teilweise lichtdurchlässig sein und teilweise Licht reflektieren oder absorbieren.
Das Leuchtenteil kann in dem betreffenden Bereich aus einem Material bestehen, welches lichtdurchlässige und nicht lichtdurchlässige, vorzugsweise reflektierende Abschnitte aufweist, die vorzugsweise in einem regelmäßigen Muster, etwa in Form einer Gitterstruktur angeordnet sind. Das besagte Leuchtenteil kann jedoch auch Löcher zum Lichtdurchtritt aufweisen, die in einem vorzugsweise nicht lichtdurchlässigen und/oder reflektierenden Material ausgebildet sind. Insbesondere können zum Beispiel in einem Einkoppelreflektor oder einer Gehäusewand eine oder mehrere Öffnungen zum Durchtritt des Lichts von der Lampe vorgesehen sein.
Insbesondere kann eine regelmäßige Abfolge von beispielsweise rechteckigen Löchern über der gesamten Länge der Lampe in dem Leuchtenteil vorgesehen sein, zwischen denen jeweils ein schmaler Steg vorhanden ist. Ein solcher Steg verbessert die Stabilität des Leuchtenteils gegenüber einer Ausgestaltung mit einer einzigen großen Öffnung. Dies kann insbesondere von Vorteil sein, wenn das besagte Leuchtenteil Teil des Leuchtengehäuses ist. Die Stege können vorteilhafterweise auf der der Lampe zugewandten Seite reflektierend ausgebildet sein.
Die Erfindung kann vorsehen, daß die Öffnungen mit einem lichtstreuenden, strahlbegrenzenden und/oder die Lichtstärke reduzierenden Element hinterlegt sind.
Beispielsweise kann eine Öffnung in dem Leuchtenteil oder eine Gruppe solcher Öffnungen mit einem Lochstreifen hinterlegt sein, dessen Löcher so dimensioniert oder angeordnet sind, daß die effektive Fläche der Öffnungen, über der Licht durch das Gehäuse austreten kann, reduziert wird. Die Löcher in dem Lochstreifen können beispielsweise deutlich kleiner als die Öffnungen sein, so daß die nicht lichtdurchlässigen Bereiche zwischen den Löchern einen Teil der Öffnung in dem Leuchtenteil abdecken, oder sie können durch relativ breite nicht lichtdurchlässige Bereiche getrennt sein und gegenüber den Öffnungen in dem Leuchtenteil versetzt sein. Auch hier kann anstelle eines Lochstreifens ein Streifen aus einem Material verwendet werden, das lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche aufweist, die in einem Muster, beispielsweise in einem Gittermuster, angeordnet sein können, wie dies vorangehend erläutert wurde. Statt der Hinterlegung mit einem geeigneten Element kann auch eine entsprechende Beschichtung vorgesehen sein.
Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, daß Öffnungen in dem Leuchtenteil durch ein lichtstreuendes, strahlbegrenzendes und/oder die Lichtstärke reduzierendes Material ausgefüllt sind, das beispielsweise in Form einer Beschichtung aufgebracht sein kann.
Die Erfindung kann auch vorsehen, daß eine Öffnung in dem Leuchtenteil ganz oder teilweise mit einem teilweise lichtdurchlässigen Material hinterlegt oder ausgefüllt ist.
Durch das Hinterlegen oder Ausfüllen von Öffnungen in dem Leuchtenteil, wie vorangehend beschrieben, kann die Leuchtdichte des über diese Öffnungen abgegebenen indirekten Lichtanteils reduziert und an die entsprechenden Gegebenheiten angepaßt werden, ohne die lichtlenkenden Elemente, wie den Einkoppelreflektor, abzuwandeln. Beispielsweise ist bei Anbauleuchten eine wesentlich geringere Leuchtdichte für den indirekten Lichtanteil erforderlich und gewünscht als bei Pendelleuchten, die einen größeren Abstand von der Decke haben. Die vorangehend umschriebene Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, die das gleiche Gehäuse mit dem gleichen Einkoppelreflektor sowohl für Anbauleuchten als auch für Pendelleuchten zu verwenden, wobei eine Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck durch Hinterlegen der entsprechenden Öffnungen dann individuell und gegebenenfalls sogar vor Ort bei der Montage vorgenommen wird.
Die Erfindung kann vorsehen, daß die Lichtauskoppeleinrichtung mindestens ein lichtdurchlässiges Element mit einer Grenzfläche zwischen zwei Medien mit einem unterschiedlichen Brechungsindex aufweist, die mit einer lichtbrechenden Struktur versehen ist, welche in mindestens einer Ebene senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche eine Lichtabstrahlung oberhalb eines Grenzwinkels im wesentlichen verhindert, derart, daß in dieser Ebene eine Abschirmung des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts herbeigeführt wird.
Unter einer Abschirmung wird die Absenkung der mittleren Leuchtdichte an der Lichtaustrittsfläche oberhalb eines Grenzwinkels zu einer Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche unter einen vorgegebenen Grenzwert verstanden.
Die Erfindung kann vorsehen, daß die lichtbrechende Struktur bzw. die lichtbrechenden Strukturen der Lichtauskoppeleinrichtung, die insbesondere in Platten oder Folien ausgebildet sein können, linienförmige lichtbrechende Strukturelemente aufweist oder aus diesen besteht, welche Seitenwände im wesentlichen parallel zur Linienrichtung aufweisen, die an dem freien Ende der Strukturelemente einen Winkel einschließen, der gemäß einer Ausführungsform größer als 90° ist, und für Leuchten mit einer Abschirmung vorzugsweise in einem Bereich von 90° bis 130° liegt und gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in einem Bereich von 110° bis 128° liegen kann. Die vorangehend angegebenen Winkelbereiche von 90° bis 130° bzw. 110° bis 128° sind besonders für Platten aus einem Material mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,49 bevorzugt, können jedoch auch bei Materialien mit einem anderen Brechungsindex verwendet werden, der nicht allzusehr von 1,49 verschieden ist. Dies gilt für gängige Materialien wie Polymethylmethacrylat oder Glas. Grundsätzlich können allerdings für Materialien mit von 1,49 verschiedenem Brechungsindex die bevorzugten Winkelbereiche verschieden sein, wobei sich diese bevorzugten Winkelbereiche für diese Brechungsindizes dadurch ermitteln lassen, daß die gleichen Abschirmwinkel für einen vorgegebenen Grenzwert der Leuchtdichte erzielt werden wie in dem vorangehend angegebenen Winkelbereich von 90° bis 130° bzw. 110° bis 128° bei einem Brechungsindex von 1,49. Grundsätzlich sollte gemäß den bevorzugten Ausführungsformen dieser Winkel bei Leuchten mit eine Abschirmung jedoch unabhängig vom Brechungsindex größer als 90° sein. Vorzugsweise ist dieser Winkel bei allen Strukturelementen gleich, die im übrigen auch alle die gleiche Querschnittsform und gegebenenfalls auch identische Abmessungen haben können.
Der Grenzwert der Leuchtdichte kann entsprechend den geltenden Normen bzw. Normvorschlägen bei 200 cd/m², 500 cd/m² oder 1000 cd/m² liegen. Der Abschirmwinkel liegt bei gängigen Anwendungen im Bereich von mehr als 45°, bevorzugt in einem Bereich von 50° bis 75°, insbesondere von 50° bis 65°.
Die lichtbrechenden Elemente haben gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entlang der Linienrichtung einen konstanten Querschnitt, der insbesondere die Form eines Dreiecks annehmen kann. Die Seitenwände der Elemente müssen jedoch nicht eben sein, sondern können auch gekrümmt sein. Während gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Seitenwände an dem freien Ende der Strukturelemente direkt aneinander anschließen, kann auch vorgesehen sein, daß das freie Ende der Strukturelemente abgeflacht ist und die Seitenwände durch eine ebene oder gekrümmte Fläche verbunden sind. Im Fall von ebenen Seitenflächen oder Seitenflächen mit einem ebenen Abschnitt an dem freien Ende ist der vorangehend genannte Winkel dann durch die imaginäre Verlängerung der ebenen Seitenwände bzw. der ebenen Abschnitte der Seitenwände bestimmt. Im Fall von gekrümmten Seitenwänden kann der vorangehend erwähnte Winkel dem Winkel eines Dreiecks entsprechen, dem der Querschnitt der lichtbrechenden Elemente optimal, d. h. mit möglichst geringer Flächenabweichung zwischen der Fläche des Dreiecks und der Querschnittsfläche des lichtbrechenden Elements, einbeschrieben ist. Im Fall einer konvexen, d. h. nach außen gekrümmten Seitenwand, würde dieser Winkel durch den Schnittwinkel von zwei Tangenten gebildet, die an die Seitenlinien des Querschnitts des lichtbrechenden Elements angelegt werden, während im Fall einer konkaven, d. h. nach innen gekrümmten Seitenwand dieser Winkel durch zwei Geraden festgelegt würde, die jeweils zwischen dem Kopfpunkt und dem Fußpunkt einer Seitenlinie des Querschnitts, d. h. einer der Seitenwand im Querschnitt entsprechenden Linie, gelegt sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß in zwei übereinander angeordneten Platten jeweils eine lichtbrechende Struktur mit linienförmigen Strukturelementen ausgebildet ist, wobei die Linien, welche die Geometrie der Struktur der ersten Platte definieren, mit den Linien, welche die Geometrie der Struktur der zweiten Platte definieren, einen nicht verschwindenden Winkel einschließen und vorzugsweise senkrecht auf diesen stehen.
Statt der vorangehend erwähnten linienförmigen Strukturen lassen sich auch andere lichtbrechende Strukturen verwenden, etwa pyramidenstumpfförmige Strukturen, wie sie beispielsweise aus US 5 396 350 A und US 5 555 109 A bekannt sind. Die lichtbrechende Struktur muß auch nicht notwendig eine Abschirmung erzeugen, sondern kann z. B. bei einer breitstrahlenden Leuchte die Lage des Maximums der Lichtstärkeverteilungskurve beeinflussen.
Die lichtbrechenden Strukturen lassen sich z. B. dadurch herstellen, daß eine Platte oder Folie aus einem gängigen lichtdurchlässigen Material, wie Glas, Polyester, Polystyrol, Polycarbonat, PET oder Polymethylmethacrylat, auf einer Fläche entsprechend bearbeitet oder geformt wird. Alternativ kann auch eine Folie, welche die lichtbrechende Struktur enthält, auf eine solche Platte aufgeklebt werden.
Während bei der früher vorgeschlagenen Lösung einer Lichtauskopplung des indirekten Lichtanteils aus dem Hohllichtleiter der Indirektanteil des Lichts nicht unabhängig von dem direkten Anteil variiert werden konnte, da eine Abwandlung des Dachreflektors des Hohllichtleiters die Lichtstärkeverteilungskurve an der dem Dachreflektor gegenüberliegenden Lichtaustrittsfläche beeinflußt, kann mit der erfindungsgemäßen Konstruktion der indirekte Lichtanteil hinsichtlich der Lichtstärkeverteilungskurve weitgehend unabhängig von der Lichtstärkeverteilungskurve des direkten Lichtanteils variiert werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß das zur indirekten Beleuchtung ausgekoppelte Licht mehrheitlich ohne vorherige Reflexion direkt austreten kann, so daß der Leuchtenwirkungsgrad insgesamt erhöht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte,
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchte,
3 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Querschnitt der Prismenplatten,
4 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Querschnitt der Prismenplatten in einer Richtung senkrecht zu dem Querschnitt in 3,
5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Lichteinkoppelbereichs der Leuchte,
6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Lichteinkoppelbereichs der Leuchte gemäß einer abgewandelten Ausführungsform.
In 1 und 2 ist ein Beispiel einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchte dargestellt. Diese Leuchte weist ein allgemein mit 1 bezeichnetes Gehäuse auf, in dem ein allgemein mit 3 bezeichneter Hohllichtleiter angeordnet ist. Der Hohllichtleiter 3 besteht aus einer reflektierenden Dachwand 5 mit zwei in einem stumpfen Winkel zueinander geneigten Hälften 5a und 5b, reflektierenden Stirnwänden (nicht dargestellt) an den beiden Stirnseiten sowie einer Lichtauskoppeleinrichtung 7, die nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Stirnwände, die Dachwand 5 und die Lichtauskoppeleinrichtung 7 legen zusammen einen Hohlraum 8 mit reflektierenden Wänden fest.
Auf den beiden Schmalseiten ist der Hohllichtleiter 3 jeweils offen. An diese offenen Schmalseiten angrenzend ist jeweils eine Lampe 9 (nur auf einer Seite dargestellt) angeordnet, welche über einen Einkoppelreflektor 11 Licht in den Hohllichtleiter 3 auskoppelt.
Das Gehäuse 1 besteht aus einer oberen Gehäusehälfte 13, an welcher die Dachwand 5 befestigt ist, sowie einer den Hohllichtleiter und die Lichtauskoppeleinrichtung 7 von unten übergreifenden Seitenleiste 15, welche die Lichtauskoppeleinrichtung an dem Hohllichtleiter hält. An dem oberen Gehäuseteil 13 ist ein Vorschaltgerät 17 befestigt, welches sich in den Bereich oberhalb des Hohllichtleiters 3 erstreckt, in dem die beiden Dachhälften 5a und 5b einen verringerten Abstand zu der Lichtauskoppeleinrichtung 7 haben und dementsprechend oberhalb des Hohllichtleiters 3 einen vergrößerten Raumbereich in dem Gehäuse festlegen, so daß insgesamt eine relativ geringe Bauhöhe erreicht werden kann, was bei Anbau- oder Pendelleuchten von Vorteil ist.
Die Lichtauskoppeleinrichtung besteht aus einer Trägerplatte 20, auf der zwei Paare von übereinander angeordneten Prismenplatten 22 und 24 angeordnet sind. Die Trägerplatte bildet die Lichtauskoppelfläche der Lichtauskoppeleinrichtung 7, die im Fall dieser Leuchte mit der Lichtaustrittsfläche 29 zusammenfällt. Die Prismenplatten sind auf einer Grundfläche mit einer Prismenstruktur versehen, welche eine Abschirmung des über die Lichtauskoppeleinrichtung austretenden Lichts erzeugt und welche nachfolgend genauer erläutert wird.
Die Prismenplatten 22 und 24 sind mit einer Struktur versehen, welche eine Lichtauskopplung oberhalb eines Grenzwinkels zu der Senkrechten zu der Lichtaustrittsfläche in bestimmten Ebenen im wesentlichen verhindert und dadurch eine Abschirmung, d. h. eine Absenkung der mittleren Leuchtdichte der Lichtaustrittsfläche unter einen Grenzwert, z. B. 200 cd/m², 500 cd/m² oder 1000 cd/m², erzeugt, wie er von den geltenden Normen bzw. Normvorschlägen gefordert wird.
Die Prismenplatte 24 weist auf ihrer von dem Hohlraum 8 abgewandten Seite eine Struktur von parallelen Prismen 30 auf, die in einem Querschnitt senkrecht zu ihrer Langsachse eine dreieckige Form besitzen, wie man anhand von 3 erkennen kann. 3 zeigt, daß die Prismen unmittelbar aneinander angrenzen, gleichmäßig voneinander beabstandete Grate 32a, 32b, ... (nachfolgend kollektiv mit 32 bezeichnet) aufweisen und durch gleichmäßig voneinander beabstandete Vertiefungen 34a, 34b, ..., nachfolgend kollektiv mit 34 bezeichnet, voneinander getrennt sind. Die Vertiefungen 34 und die Grate 32 bilden auf der von dem Hohlraum 8 abgewandten Seite der Platte 24 gerade parallele Linien.
Die Abschirmung kann z. B. durch Totalreflexion in den Prismen erzeugt werden. Licht in den Prismen wird beim Einfall auf die Grenzfläche zu einem optisch dünneren Medium, z. B. Luft, vollständig in die Prismen zurückreflektiert, wenn der Einfallswinkel größer als der Winkel der Totalreflexion ist. Dementsprechend ist der Austrittswinkel, bezogen auf die Grenzflächen der Prismen, begrenzt. Die Seitenwände der Prismen zwischen den Graten 32 und den Vertiefungen 34 stehen jedoch schräg zu der Lichtaustrittsfläche, so daß die Begrenzung des Lichtaustrittswinkels durch den Grenzwinkel der Totalreflexion nicht notwendigerweise eine Abschirmung bedeutet. Ein mögliches Kriterium für eine Abschirmung läßt sich dadurch ableiten, daß für Strahlengänge in den Prismen bis zu einer vorgegebenen Höchstzahl k (z. B. k = 1, 2, 3 oder 4) von inneren Reflexionen in den Prismen vor einem Lichtaustritt aus der Struktur der Austrittswinkel bezüglich einer Senkrechten zu der Grundfläche der lichtbrechenden Struktur maximal gleich dem Abschirmwinkel ist. Andere Abschirmmechanismen oder Abschirmkriterien können alternativ oder ergänzend auch verwendet werden.
Es hat sich gezeigt, daß für Prismen mit einem Querschnitt in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks eine gute Abschirmung erreicht wird, wenn zwischen dem Abschirmwinkel C und dem Prismenwinkel w für eine Grenzfläche zu Luft die folgenden Relationen bestehen: w/2 ≤ C (1) w ≥ 2(2arcsin(1/n) + 90)/3 (2) tan(w/2) ≤ (nsin(arcsin(1/n) – 3w/2) + cos(w/2))/(ncos(arcsin(1/n) – 3w/2) + sin(w/2)), (3) wobei n der Brechungsindex der Platte 24 ist.
Der Prismenwinkel w liegt bei den derzeitig bevorzugten Ausführungsformen bei einem Brechungsindex von 1,49 im Bereich von 90° bis 130°, besonders bevorzugt im Bereich von 110° bis 128°.
Anstelle der in 3 dargestellten dreieckförmigen Prismen können auch andere Prismenformen verwendet werden.
Die Prismenplatte 22 ist wie die Platte 24 mit einer Struktur von parallelen geradlinigen Prismen 36 versehen, welche Grate 38a, 38b, ... (nachfolgend kollektiv mit 38 bezeichnet) aufweisen und durch Vertiefungen 39a, 39b, ... (nachfolgend mit 39 bezeichnet) voneinander getrennt sind. Ebenso wie die Prismen 30 erzeugen die Prismen 36 in der Richtung quer zu ihrer Längsrichtung eine Abschirmung, wobei insbesondere die Relationen (1) bis (3) erfüllt sein können. Wie man anhand von 3 und 4 erkennt, ist die Längsrichtung der Prismen 30 senkrecht zu der Längsrichtung der Prismen 36. Die Prismenplatten 18 und 20 erzeugen daher zusammen eine Abschirmung in zueinander senkrechten Ebenen, die senkrecht auf der Lichtaustrittsfläche 3 stehen. Der Abschirmwinkel C kann in diesen beiden Ebenen verschieden sein. Dementsprechend können die Prismen 30 und 36 auch einen verschiedenen Prismenwinkel w aufweisen. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß die dargestellten Prismen auch eine Abschirmung in Ebenen zwischen den beiden Ebenen senkrecht zu der jeweiligen Längsrichtung erzeugen können. Ähnliches kann auch für andere Prismenformen gelten.
Die Prismenplatten 22 und 24 sind, wie in 2 und 5 zu sehen ist, an ihren äußeren Seiten durch ringsum laufende Rahmenelemente 40 an der Trägerplatte 20 gehalten. Das Rahmenelement 40 weist einen zentralen Abschnitt 44 auf, an den sich an den beiden Enden Flansche 46 und 48 rechtwinklig anschließen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Der Flansch 48 ist auf der Platte 20 aufgeklebt. Der Flansch 46 übergreift die Platten 22 und 24 und hält diese dadurch formschlüssig an der Trägerplatte 20. Insgesamt bilden vier Rahmenelemente 40 einen Rahmen für die beiden Platten 22 und 24, welcher diese an der Tragplatte 20 hält. Die Trägerplatte 20, die Prismenplatten 22 und 24 sowie die Rahmenelemente 40 bilden eine vorgefertigte Einheit, welche in die Öffnung des Hohllichtleiters 3 eingesetzt und durch die Seitenleisten 15 an dem Hohllichtleiter gehalten wird. Die Platten und die zugehörigen Prismenstrukturen sind dabei durch die Rahmen 40 und die Fixierung an der Tragplatte 20 korrekt zueinander ausgerichtet.
Das Licht von der Lampe 9 bzw. dem Einkoppelreflektor 11 fällt zu einem Teil direkt auf die Platte 22 ein. Ein Teil dieses Lichts tritt durch die Platten 22 und 24 hindurch und an der Lichtaustrittsfläche 29 aus. Ein weiterer Teil des Lichts wird an der Platte 22 reflektiert. Die Dachwand 5 reflektiert das auf sie direkt von der Lampe 9 bzw. dem Einkoppelreflektor 11 einfallende Licht sowie das zu ihr von der Platte 22 zurückreflektierte Licht nach unten zu der Lichtauskoppeleinrichtung 7.
Der Grad der Lichtauskopplung an der Prismenplatte 22 hängt unter anderem von dem Einfallswinkel der einfallenden Lichtstrahlen ab. Es hat sich gezeigt, daß sich eine gleichmäßigere Lichtstärkeverteilungskurve der Leuchte erreichen läßt, wenn die reflektierende Dachwand zu der Lichtauskoppeleinrichtung geneigt ist und sich der Abstand zwischen der Lichtauskoppeleinrichtung und der Dachwand in Richtung weg von der Lampe verringert. Insbesondere wird dadurch die Lichtstärkeverteilungskurve im Bereich von 0° vergleichmäßigt und ein Minimum der Lichtstärkeverteilung in diesem Bereich vermieden oder abgeschwächt. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß eine solche Gestaltung zu einer Verbesserung des Leuchtenwirkungsgrades führt. Daher besteht die Dachwand 5 aus zwei geraden, zueinander geneigten Abschnitten 5a und 5b, die so angeordnet sind, daß die Höhe des Hohlraums 8 in der Mitte am kleinsten und an dem radial äußeren Rand am größten ist.
Wie man in 1 erkennt, ist das Gehäuse 1 auf seiner Oberseite in dem Bereich oberhalb der Lampen mit einer Abfolge von rechteckigen Öffnungen 50 versehen, die durch Stege 52 voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäß wird ein Teil des Lichts der Lampen 9 nicht in den Hohllichtleiter 3 eingekoppelt, sondern an dem Hohllichtleiter vorbei durch die Öffnungen 50 in dem Gehäuse 1 nach oben abgestrahlt. Wie man in 5 erkennt, umschließt der Einkoppelreflektor 11 die Lampe 9 nicht vollständig und läßt vielmehr auf der Oberseite einen Bereich unterhalb der Gehäuseöffnungen 50 frei, in den das Licht der Lampe direkt ohne Reflexion an dem Reflektor 11 abgestrahlt wird, so daß es durch die Öffnungen 50 austritt. Das durch die Öffnungen 50 austretende Licht bildet den Indirektanteil des von der Leuchte abgegebenen Lichts.
Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Öffnung 50 genau senkrecht über der Lampe 9, so daß das Licht von der Lampe direkt nach oben ohne vorherige Reflexion an dem Einkoppelreflektor 11 aus der Öffnung 50 austreten kann. Dabei kann die Breite der Öffnung 50 dem Durchmesser der Lampe entsprechen. Wie man in 5 erkennen kann, läßt der Einkoppelreflektor 11 den gesamten Bereich der Öffnung 50 frei. In einer Abwandlung der dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Öffnung 50 gegenüber der Lampe 9 und dem Einkoppelreflektor 11 versetzt ist und die Lampe nicht, wie in 5 dargestellt, senkrecht Licht auf die Öffnung einstrahlt, sondern schräg auf diese Licht einstrahlt und/oder der Einkoppelreflektor das Licht von der Lampe teilweise zu der Öffnung lenkt.
Die Stege 52 sind auf der den Lampen 9 zugewandten Seite reflektierend ausgebildet, z. B. durch eine weiße Lackierung, so daß sie das auf sie einfallende Licht in den Bereich des Einkoppelreflektors 11 bzw. teilweise zu dem Hohlraum 8 reflektieren. Die Stege 52 vergrößern die Stabilität des Gehäuses. Grundsätzlich kann jedoch auch eine große Öffnung vorgesehen sein, die sich auf der Oberseite des Gehäuses 1 über die gesamte Länge der Lampe 9 erstreckt. Ebenso kann vorgesehen sein, daß der Einkoppelreflektor außen an das Gehäuse angesetzt ist und zwischen Einkoppelreflektor und Gehäuse ein Zwischenraum oberhalb der Lampe vorhanden ist, durch den Licht von der Lampe direkt austreten kann. Statt der dargestellten Öffnungen 50 können auch andere Formen und Anordnungen von Öffnungen in dem Gehäuse vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Gehäuse in dem entsprechenden Bereich als Lochblech mit einem zweidimensionalen Lochmuster und/oder kreisförmigen Löchern ausgebildet sein.
Der Anteil des durch die Öffnungen 50 abgestrahlten Lichts kann grundsätzlich durch eine geeignete Dimensionierung der Öffnungen 50 festgelegt werden. Während dies bei Pendelleuchten zu guten Ergebnissen führt, kann dies bei Anbauleuchten, die einen wesentlich geringeren Abstand von der Decke haben, entweder zu zu hohen Leuchtdichten an der Decke führen oder, bei zu kleinen Öffnungen, zu einer Abbildung des Musters der Öffnungen an der Decke. Um dies zu vermeiden, ist bei der Ausführungsform gemäß 6 die Öffnung 50 mit einem Material hinterlegt, welches die Leuchtdichte in den Öffnungen 50 reduziert und/oder eine Streuung des durch die Öffnungen 50 hindurchtretenden Lichts bewirkt. Genauer ist an dem Gehäuseoberteil 13 auf dessen Innenseite ein Lochblechstreifen 54 angeklebt, welcher den gesamten Bereich der Öffnungen 50 sowohl der Länge als auch der Breite nach abdeckt. Der Lochblechstreifen besteht aus Kunststoff oder Metall und ist vorzugsweise auf der der Lampe 9 zugewandten Unterseite reflektierend ausgebildet. Die in dem Lochblechstreifen 54 ausgebildeten Löcher sind deutlich kleiner als die Öffnungen 50, so daß die effektive Fläche der Öffnungen, über welche Licht austritt, reduziert wird. Statt einem Lochblech kann auch ein Material verwendet werden, das ein Gittermuster von lichtdurchlässigen Bereichen und lichtundurchlässigen Bereichen aufweist, wobei die lichtundurchlässigen Bereich vorzugsweise reflektierend sind und die Größe der lichtdurchlässigen Bereich deutlich kleiner als die Größe der Öffnungen 50 ist. Ein derartiges Material wird beispielsweise von der Firma Lexalite hergestellt.
Verschiedene Abwandlungen können im Rahmen der Erfindung gegenüber den vorangehend erläuterten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden. Beispielsweise können die Öffnungen 50 mit einem teilweise lichtdurchlässigen oder streuenden Material hinterlegt sein. Zur Gestaltung des indirekten Lichtanteils kann ein Zwischenraum zwischen dem Einkoppelreflektor und dem Hohllichtleiter oder dem Gehäuse, durch den Licht zur Abstrahlung des Indirektanteils austritt, mit einem Element überspannt oder hinterlegt sein, das lichtdurchlässige oder teillichtdurchlässige Bereiche und nicht oder weniger lichtdurchlässige Bereiche aufweist oder welches aus einem Material besteht, das nur einen Teil des Lichts durchläßt und den Rest reflektiert oder absorbiert. Ein solches Element kann auch zusätzlich oder alternativ zu den vorangehend beschriebenen Elementen an einer anderen Stelle in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils, z. B. in Form eines Schirms oder dgl., vorgesehen sein.
Es können auch andere Lampen als die in den Abbildungen gezeigten stabförmigen Leuchtstofflampen verwendet werden. Beispielsweise können Kompaktleuchtstofflampen eingesetzt werden, die zwei miteinander verbundene Lampenrohre aufweisen. Hier könnte das Licht aus einem Rohr überwiegend in den Hohllichtleiter eingekoppelt werden und das Licht aus dem zweiten Rohr überwiegend indirekt abgegeben werden. Es lassen sich auch andere Lampen als die bereits beschriebenen einsetzen, z. B. Kompaktleuchtstofflampen mit anderen Formen, Halogenglühlampen oder Anordnungen von Leuchtdioden.

Claims

Leuchte, insbesondere Steh-, Anbau- oder Pendelleuchte, zur Abgabe eines direkten und eines indirekten Lichtanteils, welche mindestens einen Hohllichtleiter (3) mit einem Hohlraum (8), eine oder mehrere Lampen (9), welche außerhalb des Hohllichtleiters (3) angeordnet sind und welche Licht in den Hohlraum (8) des Hohllichtleiters (3) einkoppeln, und mindestens eine Lichtauskoppeleinrichtung (7) mit einer lichtbrechenden Struktur (30, 36) zum Auskoppeln von Licht aus dem Hohllichtleiter (3) zu einer Lichtaustrittsfläche (29) aufweist, wobei zumindest eine Lampe (9), welche Licht in den Hohllichtleiter (3) einkoppelt, derart eingerichtet und angeordnet ist, daß ein Teil des von ihr abgestrahlten Lichts an dem Hohllichtleiter (3) vorbei in einen oder mehrere erste Raumbereiche zur Abgabe eines indirekten Lichtanteils abgestrahlt und ein weiterer Teil des von ihr abgestrahlten Lichts in den Hohllichtleiter (3) eingekoppelt wird, wobei die Leuchte ein Gehäuse (1) aufweist, in dem der Hohllichtleiter (3) angeordnet ist, wobei in einem Leuchtenteil (13) im Strahlengang des indirekten Lichtanteils eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet sind, wobei das Leuchtenteil (13) ein Teil des Leuchtengehäuses (1) ist.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Hohllichtleiter (3) ausgekoppelte Licht zur Abgabe eines direkten Lichtanteils in einen oder mehrere zweite Raumbereiche abgestrahlt wird, die von den ersten Raumbereichen verschieden sind.
Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampe (9) ein Einkoppelreflektor (11) zugeordnet ist, welcher einen Teil des von der Lampe (9) abgestrahlten Lichts zu dem Hohllichtleiter (3) reflektiert und den Austritt eines weiteren Teils des von der Lampe (9) abgestrahlten Lichts in den ersten Raumbereich gestattet.
Leuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand des Einkoppelreflektors (11) von dem Hohllichtleiter (3) beabstandet ist, so daß Licht von der Lampe (9) durch den Zwischenraum zwischen dem Einkoppelreflektor (11) und dem Hohllichtleiter (3) in den ersten Raumbereich austreten kann.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein Licht streuendes Leuchtenteil angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein strahlbegrenzendes Leuchtenteil (11, 13, 50, 52) angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils ein die Lichtstärke des austretenden Lichts reduzierendes Leuchtenteil (54) angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leuchtenteil (13, 54) in dem Strahlengang des indirekten Lichtanteils angeordnet ist, welches lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Abschnitte (50) aufweist.
Leuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen mit einem lichtstreuenden, strahlbegrenzenden und/oder die Lichtstärke reduzierenden Element (54) hinterlegt sind.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtauskoppeleinrichtung (7) mindestens ein lichtdurchlässiges Element (22, 24) mit einer Grenzfläche zwischen zwei Medien mit einem unterschiedlichen Brechungsindex aufweist, die mit einer lichtbrechenden Struktur versehen ist, welche in mindestens einer Ebene senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche (29) eine Lichtabstrahlung oberhalb eines Grenzwinkels im wesentlichen verhindert, derart, daß in dieser Ebene eine Abschirmung des an der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts herbeigeführt wird.