DE19851633A1

DE19851633A1 - Device for forwarding and distributing electromagnetic radiation, in particular visible light

Info

Publication number: DE19851633A1
Application number: DE1998151633
Authority: DE
Inventors: Tobias Hobert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-18
Also published as: AU1504700A; WO2000028260A1

Abstract

A device for relaying and distributing electromagnetic radiation, especially electromagnetic radiation of natural light, comprising a radiation source and surfaces that at least partially reflect radiation. The objective of the invention is to provide an alternative to foils that can be used to influence the manner the relaying and distributing characteristics of lighting devices of this kind. This is achieved by providing the radiation source (2) with a primary reflector in order to produce a substantially parallel focused beam (5), whereby said radiation source is arranged at an acute angle to a larger surface (3) and impinges upon said surface with radiation, whereby the irradiated surface (3) has a structure that reflects beams.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Weiter leiten und Verteilen von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht, mit einer Strahlungs quelle und mit die Strahlung wenigstens teilweise reflek tierenden Flächen.The invention is directed to a device for further direct and distribute electromagnetic radiation, especially of visible light, with a radiation source and at least partially reflect the radiation surfaces.

Es gibt eine Reihe derartiger Vorrichtungen, wobei neben herkömmlichen Lampen, seien diese Hochvolt- oder Nieder voltlampen, auch sogenannte Lichtleitröhren bekannt sind, wobei eine der möglichen Technologien sogenannte Lichtleit folien im Inneren von Rohren vorsieht. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Lichtleitröhren zeigt beispielsweise die DE-197 20 186-C des Anmelders. Eine etwas andere Tech nologie zeigt, als Beispiel aus einer Fülle derartiger Lö sungen, die US-5 483 119.There are a number of such devices, besides conventional lamps, be they high-voltage or low volt lamps, also known as so-called light tubes, one of the possible technologies is so-called light guide foils inside of pipes. A procedure for Production of such light guide tubes shows, for example the applicant's DE-197 20 186-C. A slightly different tech technology shows, as an example, from an abundance of such solutions U.S. 5,483,119.

Die zum Einsatz kommenden Reflexionsbedingungen sind zum Teil recht aufwendig und zum Teil schwer zu handhaben, so daß es Aufgabe der Erfindung ist, eine Lösung zu schaffen, die eine Alternative zu derartigen Folien bietet, mit denen insbesondere ein Einfluß auf das Leit- und Strahlverhalten derartiger Beleuchtungskörper genommen werden kann.The reflection conditions used are for Partly complex and sometimes difficult to handle, so that it is an object of the invention to provide a solution which offers an alternative to such films with which in particular an influence on the guidance and radiation behavior such lighting fixture can be taken.

Mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Strahlungsquelle einen Primärreflektor aufweist zur Erzeu gung einer möglichst parallelen gebündelten Strahlung und in einem spitzen Winkel zu einer größeren Oberfläche an geordnet ist und diese mit der Strahlung beaufschlagt, wo bei die angestrahlte Oberfläche eine die Strahlen reflek tierende Struktur aufweist.With a device of the type described in the introduction solved this problem according to the invention in that the Radiation source has a primary reflector for generation radiation that is as parallel as possible and at an acute angle to a larger surface is ordered and these are exposed to the radiation where at the illuminated surface the rays reflect ting structure.

Mit der Erfindung ist es mit vergleichsweise einfachen Mit teln möglich, ein paralleles Bündel elektromagnetischer Strahlen, z. B. ein paralleles Lichtbündel, über eine Länge und ggf. große Fläche zu verteilen.With the invention it is comparatively simple with possible, a parallel bundle of electromagnetic Rays, e.g. B. a parallel light beam over a length and distribute a large area if necessary.

Die Reflexion des parallelen Strahlenbündels kann dabei je nach Oberflächenstruktur der angestrahlten Flächen gerich tet oder diffus sein.The reflection of the parallel beam can vary according to the surface structure of the illuminated surfaces tet or diffuse.

In besonderer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Oberflächenstruktur von einer Vielzahl paralleler, im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmiger Rippen gebildet wird, wobei die Rippen in Längs- oder Querrichtung über die angestrahlte Oberfläche verteilt sein können. Durch die An strahlung im spitzen Winkel reflektieren die dreieckförmi gen Rippen das Licht in der gewünschten Weise, je nachdem welchen Winkel die angestrahlten Flächen relativ zum auf treffenden Strahl einnehmen. In a special embodiment, the invention provides that the surface structure of a large number of parallel, im Cross-section formed essentially triangular ribs is, the ribs in the longitudinal or transverse direction over the illuminated surface can be distributed. By the An The triangular shapes reflect radiation at an acute angle ribs the light in the desired manner, depending on what angle the illuminated surfaces are relative to take the striking beam.

Die angestrahlte Oberfläche kann gerade oder gekrümmt sein, wobei konvexe wie auch konkave Wölbungen durchaus möglich sind, je nachdem welche Art von Beleuchtung gewünscht wird.The illuminated surface can be straight or curved, whereby convex as well as concave curvatures are quite possible depending on what type of lighting is desired.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht dar in, daß die angestrahlte Oberfläche einen Teil eines Kör pers bildet, der seinerseits wenigstens teilweise reflek tierende Grenzflächen aufweist.An advantageous embodiment of the invention is in that the illuminated surface is part of a body pers forms, which in turn is at least partially reflective has bounding interfaces.

Mit dieser Gestaltung läßt sich erreichen, daß z. B. Licht aus dem eingesetzten System ausgeschleust werden kann, es kann aber auch umgeleitet werden, etwa in einem Winkel oder in Kurvenzügen, um geknickte oder gekurvte Bewegungsflächen für Güter oder Waren zu beleuchten. So kann ein System un ter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung Geh-, Lauf- oder Fahrwege beleuchten, unabhängig von der Gestaltung der Längsausdehnung, hier können Abzweigungen, Kurven, Kreu zungen u. dgl. mehr beleuchtet werden. Werden zwei Vorrich tungen eingesetzt, etwa mit zwei Beleuchtungskörpern an beiden Enden der Systeme, können mehrere 100 m an Länge z. B. mit Licht versorgt werden.With this design it can be achieved that, for. B. light can be removed from the system used, it can also be redirected, for example at an angle or in curves, around kinked or curved movement surfaces to illuminate for goods or goods. So a system can ter use of the device according to the invention walking, running or illuminate roadways, regardless of the design of the Longitudinal expansion, here branches, curves, cross tongues and Like. Be more illuminated. Become two preachers used, for example with two lighting fixtures Both ends of the systems can be several 100 m in length e.g. B. be supplied with light.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in Further advantages, details and features of the invention result from the following description as well based on the drawing. This shows in

Fig. 1 die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vor richtung mit Strahlenquelle und angestrahlter Ober fläche, Fig. 1 of the area the essential elements of the invention Before direction with the radiation source and the illuminated top,

Fig. 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch die An ordnung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a simplified cross sectional view through an arrangement, according to Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Oberflächenstrukturdarstellung des Ausschnittes III in Fig. 2, Fig. 3 is an enlarged view of the surface structure of the section III in Fig. 2,

Fig. 4 eine abgewandelte Oberflächenstrukturdarstellung, Fig. 4 is a modified surface structure representation,

Fig. 5 mit den Fig. 5a bis 5c unterschiedliche Möglichkei ten der Krümmung der angestrahlten Oberfläche, Fig. 5 with FIGS. 5a to 5c different possible answer th the curvature of the illuminated surface,

Fig. 6 einen Körper mit zwei Reflexionskammern in verein fachter Darstellung, Fig. 6 a body having two chambers reflection in a simplified representation,

Fig. 7 ein Detail eines Körpers zur Wellenabstrahlung im Schnitt mit innerem Detailreflexionsspiegel, Fig. 7 shows a detail of a body to the wave radiation in section with internal detail reflection mirror,

Fig. 8 die Möglichkeit einer Kreuzung mit semi-permeablen Reflexionsspiegeln für elektromagnetische Wellen sowie in Fig. 8 shows the possibility of crossing with semi-permeable reflection mirrors for electromagnetic waves and in

Fig. 9 eine Prinzipdarstellung von unterschiedlich auf treffenden Lichtstrahlen an reflektierenden/streu enden Flächen. Fig. 9 is a schematic diagram of differently incident light beams on reflecting / scattering surfaces.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Weiterlei ten und Verteilen von elektromagnetischer Strahlung, ins besondere von Licht, wird im wesentlichen aus zwei Grund elementen gebildet, die in Fig. 1 vereinfacht dargestellt sind, nämlich einer Strahlungsquelle 2, die in der Lage ist, vergleichsweise paralleles Licht auszusehen, sowie aus einer angestrahlten Oberfläche 3 eines Körpers 4, der im Beispiel der Fig. 1 als Ausschnitt eines Zylinders darge stellt ist.The generally designated 1 device for passing on and distributing electromagnetic radiation, in particular light, is essentially formed from two basic elements, which are shown in simplified form in Fig. 1, namely a radiation source 2 , which is able to comparatively to look parallel light, and from an illuminated surface 3 of a body 4 , which is Darge in the example of FIG. 1 as a section of a cylinder.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, erzeugt die Strahlungsquelle 2 einen weitestgehend parallelen Lichtstrahl, der allgemein mit 5 bezeichnet ist, wobei strichpunktiert einer der Strahlen 6 herausgegriffen ist.As can be seen from FIG. 2, the radiation source 2 generates a largely parallel light beam, which is generally designated 5, one of the beams 6 being shown in broken lines.

Mit dem Ausschnitt gemäß Kreis III in Fig. 2 ist eine in Fig. 3 wiedergegebene Oberflächenstruktur dargestellt mit dem entsprechenden Strahlungsverlauf, wobei dort erkennbar ist, daß die Oberflächenstruktur 3 in einem sehr flachen Winkel mit parallelem Licht beaufschlagt wird, so daß sich ein Abstrahl-Strahl 6a ergibt, der flache Anstrahlwinkel der Oberfläche 3 ist in Fig. 2 mit α bezeichnet. Die Auf teilung eines rechten Winkels in die Berechungswinkel β und γ ist in Fig. 3 angedeutet, wobei dort beispielsweise der Winkel β im Bereich von 60° und der Winkel γ im Bereich von 30° liegen kann.The section according to circle III in FIG. 2 shows a surface structure shown in FIG. 3 with the corresponding radiation profile, wherein it can be seen that the surface structure 3 is exposed to parallel light at a very shallow angle, so that a radiation pattern Beam 6 a results in the flat angle of incidence of surface 3 being designated α in FIG. 2. The division of a right angle into the calculation angles β and γ is indicated in FIG. 3, where, for example, the angle β can be in the range of 60 ° and the angle γ in the range of 30 °.

Eine andere Geometrie zeigt die Fig. 4. Hier sind die Win kel β' und γ' mit je 45° angedeutet, so daß sich eine ent sprechende Abstrahlung etwa in der dargestellten Weise er gibt, wobei die Figuren lediglich Prinzipskizzen darstel len.Another geometry is shown in FIG. 4. Here the Win angle β 'and γ' are indicated with 45 ° each, so that there is a corresponding radiation approximately in the manner shown, the figures only depicting schematic diagrams.

Die Oberflächenstruktur ist, wie dargestellt, aus einer Vielzahl paralleler, querschnittlich dreieckiger Rippen gestaltet, diese Rippen sind mit 7 bezeichnet, sie können quer zur Anstrahlrichtung, d. h. zum Strahlenbündel 5, aus gerichtet sein, aber auch in Längsrichtung, d. h. parallel dazu, so daß sich ggf. Strahlenverläufe nach Fig. 5 bzw. den Unterfiguren 5a bis 5c ergeben. Die angestrahlten Flä chen sind dort mit dem Bezugszeichen 3b, 3c und 3d angege ben, die Strahlen allgemein lediglich mit 6.As shown, the surface structure is made up of a large number of parallel, cross-sectionally triangular ribs, these ribs are denoted by 7, they can be oriented transversely to the direction of irradiation, ie to the beam 5 , but also in the longitudinal direction, ie parallel to it, so that is optionally optical paths of FIG. 5 and give the sub-figures 5 a to 5 c. The illuminated areas are given the reference numerals 3 b, 3 c and 3 d ben, the rays generally only with 6.

In Fig. 6 ist ein querschnittlich elektrisches Lichtleit element 8 dargestellt, das mit längsverlaufenden Lichtleit kanälen 9 ausgerüstet ist, die über Wände 10 voneinander getrennt sind, wobei statt der hier dargestellten zwei Lichtleitkanäle 9 auch mehrere derartige Kanäle vorgesehen sein können.In Fig. 6 a cross-sectional electrical Lichtleit element 8 is shown, which is equipped with longitudinal Lichtleit channels 9 , which are separated by walls 10 , wherein instead of the two light guide channels 9 shown here, several such channels can be provided.

An ihrer Oberseite weisen die Lichtleitkanäle 9 Oberflä chenstrukturen 3 nach der Erfindung auf, d. h. diese Ober flächenstrukturen streuen und/oder reflektieren das einge leitete Licht. Die Trennwände 10 weisen hier keinerlei Lichtstreu oder Entspiegelungseigenschaften auf. Die Ge staltung kann dabei so getroffen sein, daß beispielsweise in das Element 8 in den einen Kanal von links und über den anderen Kanal von rechts Licht eingebracht wird oder aber mittels zweier benachbarter Lampen parallel, z. B. von links und/oder rechts. Je nach Einfallwinkel kann es an den Wän den 10 zur Totalreflexion des Lichtes kommen.On their upper side, the light guide channels 9 have surface structures 3 according to the invention, ie these surface structures scatter and / or reflect the light introduced. The partitions 10 here have no light scatter or anti-reflective properties. The Ge design can be made so that, for example, light is introduced into the element 8 in one channel from the left and over the other channel from the right or by means of two adjacent lamps in parallel, for. B. from the left and / or right. Depending on the angle of incidence, 10 may cause total reflection of the light on the walls.

In Fig. 7 sind Strahlenverläufe dargestellt, bei denen das einfallende Licht 5 beispielsweise über einen Endspiegel 11 zurückreflektiert wird, soweit es nicht auf die Oberflä chenstruktur 3 auftrifft. Dies kann einmal dadurch gesche hen, daß ein Teil der Lichtstrahlen nicht exakt parallel eingeleitet wird, wie dies in der Figur dargestellt wird, oder es aber an der Bodenfläche, die hier mit 12 bezeichnet ist, zu einer Totalreflexion kommt, ein entsprechender Lichtstrahl ist mit 13 bezeichnet, er wird am Spiegel 11 als Strahl 13a zurückreflektiert. Damit ist eine vollstän dige Ausnutzung auch von Streulicht möglich. Die Art der Totalreflexion und des Lichtdurchtrittes ist in Fig. 9 nochmals gesondert dargestellt.In Fig. 7 ray profiles are shown, in which the incident light 5 is reflected back, for example via an end mirror 11 , provided that it does not impinge on the surface structure 3 . This can happen if a part of the light rays is not introduced exactly in parallel, as is shown in the figure, or there is total reflection on the bottom surface, which is denoted here by 12 , a corresponding light ray is included 13 denotes, it is reflected back on the mirror 11 as beam 13 a. This means that stray light can also be fully exploited. The type of total reflection and the passage of light is shown separately in FIG. 9.

In Fig. 8 ist die Möglichkeit dargestellt, eine "Lichtkreu zung" zu gestalten, hier weist ein die Kreuzung bildender Körper, allgemein mit 14 bezeichnet, zwei halbdurchlässige Spiegel 15 auf, hier im Winkel von 90° zueinander und im Winkel von 45° zu dem einfallenden Licht 5, wobei ein Teil der Strahlung die Kreuzung unreflektiert und ungebrochen durchläuft, die entsprechenden Strahlen sind mit 5' be zeichnet, ein Teil wird im Beispiel der Fig. 8 nach oben abgelenkt, diese Strahlen sind mit 5" bezeichnet, während ein weiterer Teil nach unten abgelenkt ist, diese Strahlen sind mit 5''' bezeichnet.In Fig. 8, the possibility is shown to design a "light crossing", here a body forming the crossing, generally designated 14 , has two semi-transparent mirrors 15 , here at an angle of 90 ° to one another and at an angle of 45 ° the incident light 5 , a portion of the radiation passing through the intersection unreflected and unbroken, the corresponding rays are denoted by 5 ', a portion is deflected upwards in the example of FIG. 8, these rays are denoted by 5 ", while a another part is deflected downwards, these rays are designated 5 '''.

In Fig. 9 ist die Möglichkeit der Wand- oder Bodenflächen gestaltung dargestellt, die hier aus zwei auf Abstand zu einander befindlichen Schichten besteht, und zwar aus einer Lichtstreuschicht 16, die aus Mikrostrukturen aufgebaut ist und einer Entspiegelungsschicht, ebenfalls aufgebaut aus Mikrostrukturen, die das Bezugszeichen 17 trägt. Hier wird ein einfallender Strahl, entsprechend Fig. 7, mit 13 be zeichnet, total reflektiert und ein anderer mit 5 bezeich neter einfallender Strahl, der im Winkel α von der hier nicht dargestellten Oberflächenstruktur reflektiert worden ist. An der Schicht 17 kann es zu einer Reflexion auch bei vergleichsweise großem auftreffenden Winkel kommen, falls eine Entspiegelungsschicht nicht vorgesehen ist, wie dies in Fig. 9 angedeutet ist. Im übrigen wird aber der Licht strahl 5 als austretendes Strahlenbündel weitergeleitet, dies ist in Fig. 9 mit 5a bezeichnet. In Fig. 9, the possibility of wall or floor surface design is shown, which here consists of two spaced layers, namely a light scattering layer 16 , which is made up of microstructures and an anti-reflective layer, also made up of microstructures, that Reference number 17 carries. Here, an incident beam, corresponding to FIG. 7, designated 13 , is totally reflected and another incident beam, designated 5 , which has been reflected at an angle α from the surface structure, not shown here. A reflection can also occur at the layer 17 if the angle of incidence is comparatively large if an anti-reflective layer is not provided, as is indicated in FIG. 9. For the rest, however, the light beam 5 is passed on as an emerging beam, this is denoted in FIG. 9 by 5 a.

Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So sind die Strahlen leitenden, reflektierenden oder streuenden Flächen nicht auf die hier dargestellten geometrischen Formen beschränkt, auch nicht auf die Art einer Kreuzungsbildung oder einer Ausleitein richtung für die eingesetzten elektromagnetischen Wellen. Hier kann auch nicht sichtbares Licht ebenso eingesetzt werden wie eine andere entsprechende Strahlung.Of course, the described embodiments of the Invention to change in many ways without the To leave basic ideas. So the rays are conductive, reflective or scattering surfaces not on the here illustrated geometric shapes limited, also in the way of crossing or diversion direction for the electromagnetic waves used. Here, invisible light can also be used become like another corresponding radiation.

Claims

1. Device for forwarding and distributing electromagnetic radiation, in particular visible light, with a radiation source and with the radiation at least partially reflecting surfaces, characterized in that the radiation source ( 2 ) has a primary reflector for generating a bundle of radiation as parallel as possible ( 5 ) and at an acute angle to a larger surface ( 3 ) and the radiation is applied to it, the illuminated surface ( 3 ) having a structure reflecting the rays.

2. Device according to claim 1, characterized in that the illuminated surface ( 3 ) has a structure for ge directed and / or diffuse reflection.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the surface structure ( 3 ) from a plurality of parallel ler, in cross section substantially triangular ribs ( 7 ) is formed.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ribs ( 7 ) are distributed in the longitudinal or transverse direction over the illuminated surface.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the illuminated surface ( 3 a- 3 d) is straight or curved.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the illuminated surface ( 3 ) forms part of a body pers ( 8 , 14 ), which in turn has at least partially reflective interfaces ( 12 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 14 ) at least partially reflective surfaces ( 15 ) for diverting the electromagnetic radiation in a direction other than the irradiated or emitted.