DE102013220218A1

DE102013220218A1 - Leuchte mit TIR-Reflektor

Info

Publication number: DE102013220218A1
Application number: DE102013220218.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hadrath; Nico Morgenbrod
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-09
Also published as: CN104515066A; US20150099940A1; CN104515066B

Abstract

Leuchte (1), aufweisend eine Reflektoranordnung (2, 3; 21) und eine Lichterzeugungseinheit (8), welche ihr Licht (L) auf die Reflektoranordnung (2, 3) abstrahlt, wobei die Reflektoranordnung (2, 3; 21) mindestens zwei schalenschichtförmige Reflektorringe (2, 3) aufweist, die bezüglich ihrer Symmetrieachsen (S) zusammenfallend angeordnet sind, welche Reflektorringe (2, 3) unterschiedliche mittlere Radien (R1, R2) aufweisen, ineinander geschachtelt angeordnet sind und als TIR-Reflektoren ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte, aufweisend eine Reflektoranordnung und eine Lichterzeugungseinheit, welche ihr Licht auf die Reflektoranordnung abstrahlt, wobei die Reflektoranordnung als TIR-Reflektor ausgebildet ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf medizinische Leuchten, insbesondere Operationsleuchten, für Fahrzeugleuchten und zur Allgemeinbeleuchtung.
US 2004/0141323 A1 offenbart eine Anzeigelampe mit einer optischen Achse, die von der Rückseite zu der Vorderseite hin ausgerichtet ist, auf welcher Achse eine Lichtquelle vorgesehen ist, um einen Lichtfluss nach vorne auszusenden, und von der Art ist, welche eine optische Vorrichtung zur Rückgewinnung und Verteilung von der Lichtquelle ausgesandten Strahlen aufweist, und zwar im Hinblick auf die Bereitstellung einer vorschriftsmäßigen Anzeigefunktion, wobei die optische Vorrichtung einen koaxialen ringförmigen Reflektor und vor der Lichtquelle eine „Light Engine” aufweist, welche zum Verteilen der Lichtstrahlen von der Lichtquelle in Richtungen vorgesehen ist, die im allgemeinen quer zu der optischen Achse verlaufen, und zwar in Richtung des koaxialen ringförmigen Reflektors.
WO 2006/043195 A1 offenbart eine Lichtquelle, welche eine Anzahl von optischen Komponenten aufweist, die konzentrisch entlang einer optischen Achse ausgerichtet sind. Die optischen Komponenten umfassen eine Anordnung von Leuchtdioden, einen dielektrischen Kollimator, der Oberflächen aufweist, die dazu konfiguriert sind, eine innere Totalreflexion von Licht von der Anordnung von Dioden zu bewirken, und einen weiteren Reflektor, um den Strahl weiter zu kollimieren und welcher auch auf einer inneren Totalreflexion aufgrund einer Prismenanordnung auf der Außenseite beruhen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchte, aufweisend eine Reflektoranordnung und eine Lichterzeugungseinheit, welche ihr Licht auf die Reflektoranordnung abstrahlt, wobei die Reflektoranordnung mindestens zwei schalenschichtförmige Reflektorringe aufweist, die bezüglich ihrer Symmetrieachsen zusammenfallend angeordnet sind, welche Reflektorringe unterschiedliche mittlere Radien aufweisen, ineinander geschachtelt angeordnet sind und als TIR-Reflektoren ausgebildet sind.
Durch die Verwendung mehrerer Reflektorringe lassen sich auch komplexe und/oder hochfokussierende Abstrahlmuster mit einem vergleichsweise geringen Aufwand realisieren. Insbesondere lassen sich die Strahlformwinkel oder Öffnungswinkel der von den Reflektorringen ausgesandten Lichtbündel besonders klein halten, was eine vorteilhafte Höhenunempfindlichkeit des Lichtabstrahlmusters bewirkt. Die geschachtelte oder verschachtelte Anordnung ergibt den zusätzlichen Vorteil, dass die Reflektoranordnung und damit die Leuchte eine besonders flache Bauform aufweisen können, die sich mit einem einzigen, durchgehenden Reflektor nicht oder nur sehr aufwändig bereitstellen lässt.
Es ist eine Weiterbildung, dass ein Strahlformwinkel eines Lichtbündels zumindest eines der Reflektorringe weniger als 20° beträgt, insbesondere weniger als 18°, insbesondere weniger als 15°, insbesondere weniger als 10°, insbesondere weniger als 7,5°. Insbesondere mögen die Strahlformwinkel der Lichtbündel aller Reflektorringe innerhalb dieser Grenzen liegen. Die Strahlformwinkel der Lichtbündel unterschiedlicher Reflektorringe mögen gleich oder unterschiedlich sein. Eine Überlagerung der Lichtbündel mag in einer vorbestimmten Zielebene oder im Fernfeld erreicht werden.
Unter einem schalenschichtförmigen Reflektorring wird insbesondere ein ringförmiger Reflektor verstanden, dessen Grundform sich gedacht durch einen schichtartigen Ausschnitt aus einem insbesondere dünnwandigen Hohlkörper ergibt. Der schichtartige Ausschnitt mag insbesondere ein Ausschnitt quer zu einer Symmetrieachse oder einer Längsachse des gedachten Hohlkörpers sein.
Ein Reflektorring mag insbesondere ein sich radial aufweitender Körper mit einer kleineren Öffnung (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Ringöffnung” bezeichnet) und einer größeren Ringöffnung sein. Die kleinere Ringöffnung wird durch den engeren Rand des Reflektorrings begrenzt, die größere Ringöffnung durch den weiteren Rand des Reflektorrings. Die Ringöffnungen bzw. Ränder mögen kreisförmig sein, sind aber – je nach Form des gedachten Hohlkörpers – nicht darauf beschränkt und mögen alternativ z.B. oval oder sogar eckig sein.
Der gedachte Hohlkörper mag insbesondere ein Rotations-Hohlkörper sein, z.B. eine Kugelschale, ein Rotationsparaboloid usw., ist aber nicht darauf beschränkt. So mag insbesondere eine der Lichterzeugungseinheit zugewandte Vorderseite, auf welcher also das von der Lichterzeugungseinheit abgestrahlte Licht auftrifft, eine kreisartige, ovale, parabelförmige, aber auch freiförmige usw. Querschnittsform aufweisen. Die Reflektorringe mögen insbesondere voneinander beabstandet sein, z.B. durch Spalte oder durch nicht beleuchtete Bereiche der Reflektoranordnung.
Unter einem Radius wird insbesondere ein Radius senkrecht zu der zugehörigen Symmetrieachse verstanden. Unter einem mittleren Radius wird insbesondere ein Radius auf mittlerer Höhe eines Reflektorrings entlang seiner Symmetrieachse und auf mittlerer Breite senkrecht zu seiner Symmetrieachse verstanden.
Zumindest zwei unterschiedliche Reflektorringe mögen den gleichen Brennpunkt oder Brennfleck aufweisen. Alternativ oder zusätzlich mögen zwei unterschiedliche Reflektorringe einen unterschiedlichen Brennpunkt oder Brennfleck aufweisen.
Die Reflektorringe können einstückig oder mehrstückig aufgebaut sein. Bei einem mehrstückigen Aufbau mögen geringe Spalte zwischen benachbarten Einzelteilen praktisch unschädlich sein.
Dass zwei Reflektorringe ineinander geschachtelt angeordnet sind, umfasst insbesondere, dass sie sich entlang ihrer gemeinsamen Symmetrieachse zumindest teilweise überschneiden oder überdecken. Es ist insbesondere eine Ausgestaltung, dass sich zwei benachbarte Reflektorringe entlang der Symmetrieachse zumindest teilweise überschneiden oder überdecken. In dem Überschneidungsbereich umgibt der Reflektorring mit dem größeren mittleren Radius insbesondere den Reflektorring mit dem kleineren mittleren Radius.
Es ist eine Weiterbildung, dass eine Lage der Reflektorringe entlang der Symmetrieachse fest ist. Alternativ mag eine Lage entlang der Symmetrieachse einstellbar sein, z.B. nutzerseitig einstellbar sein, insbesondere der Abstand von Reflektorringen zueinander und/oder zu der Lichterzeugungseinheit. Dadurch lässt sich das Lichtabstrahlmuster auf einfache Weise anpassen.
Dass ein Reflektorring als TIR-Reflektor ausgebildet ist, umfasst insbesondere, dass sein Reflexionsvermögen zumindest teilweise auf innerer Totalreflexion beruht, der Reflektorring also ein TIR-Körper ist. Es ist eine Weiterbildung, dass der Reflektorring teilweise eine reflektierende Beschichtung aufweist. Es ist eine bevorzugte Weiterbildung, dass der Reflektorring keine zur Herstellung seiner Reflexionsfähigkeit reflektierende Beschichtung aufweist, sondern diese nur aufgrund seiner Eigenschaft als TIR-Körper herstellt.
Die Reflektorringe bestehen als TIR-Reflektoren insbesondere aus einem transparenten Material, beispielsweise aus transparentem Kunststoff (wie PMMA, PC, ABS usw.) oder aus Glas.
Die Lichterzeugungseinheit mag ihr Licht im Brennpunkt oder Brennfleck zumindest eines der Reflektorringe abstrahlen. Die Lichterzeugungseinheit mag alternativ oder zusätzlich ihr Licht außerhalb eines Brennpunkts oder Brennflecks zumindest eines der Reflektorringe abstrahlen, insbesondere davon leicht versetzt, insbesondere auf der Symmetrieachse versetzt.
Die Lichterzeugungseinheit mag insbesondere als Modul oder Lichtgenerator („Light Engine”) ausgebildet sein und insbesondere auswechselbar sein, z.B. sogar nutzerseitig oder durch einen Servicetechniker. Dadurch mag ein Lichtabstrahlmuster der Leuchte mit einfachen Mitteln variiert werden, z.B. im Hinblick auf seinen Lichtstrom, seine Farbe usw.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Reflektorringe entlang ihrer Symmetrieachse umso weiter von der Lichterzeugungseinheit entfernt sind, je geringer ihr mittlerer Radius ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass benachbarte Reflektorringe spaltbehaftet zu der Symmetrieachse voneinander beabstandet sind. In anderen Worten besteht zwischen den beiden benachbarten Reflektorringen mindestens ein Spalt. Dieser Spalt ermöglicht einen Durchlass von Luft durch die Reflektoranordnung. Dies verbessert eine Kühlung der Reflektoranordnung, verhindert ein eine Strahlqualität verminderndes Flimmern heißer Luft zwischen der Lichterzeugungseinheit und den Reflektorringen und verbessert ein Luftströmungsverhalten im umgebenden Raum.
Es ist eine Ausgestaltung, dass benachbarte Reflektorringe spaltbehaftet radial zu der Symmetrieachse voneinander beabstandet sind. Der Spalt ist also auch bei einer Betrachtung entlang der Symmetrieachse vorhanden, was einen besonders effektiven Luftdurchlass ermöglicht.
Es ist eine zum Durchzug von Luft besonders bevorzugte Weiterbildung, dass benachbarte Reflektorringe durch einen Ringspalt oder durch einen aus zueinander beabstandeten Ringsektoren oder Ringabschnitten zusammengesetzten Ring voneinander beabstandet sind. Bei Vorsehen eines Ringspalts ergibt sich der Vorteil, dass die Reflektorringe mit einfachen Mitteln getrennt herstellbar sind. Ggf. vorhandene, den Ringspalt überbrückende Verbindungsstege zur Verbindung der beiden Reflektorringe mögen für eine Durchströmung praktisch vernachlässigbar sein. Eine Durchströmung von Luft durch eine solche Reflektoranordnung mag immer noch durch dessen zentrale Öffnung geschehen. Die zentrale Öffnung mag beispielsweise der kleineren Ringöffnung des Reflektorrings mit dem kleinsten mittleren Radius entsprechen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass benachbarte Reflektorringe miteinander geschlossen verbunden sind, also keinen Spalt zwischen sich aufweisen. Dies ermöglicht eine einfache einstückige Herstellung in einem einzigen Arbeitsschritt, z.B. durch einen Spritzverguss. Auch ist so die Positionierung der beiden Reflektorringe besonders fest und genau einstellbar. Zwischen benachbarten Reflektorringen vorhandene Verbindungsbereiche werden nicht durch Licht von der Lichterzeugungseinheit angestrahlt.
Es ist eine für ein hohes Reflexionsvermögen bei geringen Lichtverlusten bevorzugte Ausgestaltung, dass die Reflektorringe aus transparentem Material bestehen, an deren Vorderseite das Licht der Lichterzeugungseinheit einfällt und deren Rückseite zur inneren Totalreflexion des eingefallenen Lichts ausgebildet ist.
Es ist eine bevorzugte Ausgestaltung davon, dass die Reflektorringe an ihrer Rückseite eine zahnartige oder verzahnte TIR-Struktur aufweisen. Eine zahnartige Struktur, z.B. ähnlich einem Zahnrad, ist einfach realisierbar und effektiv. Die Zähne sind insbesondere profilartig geformt.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die verzahnte TIR-Struktur mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, längenkreisartig ausgerichtete Dreiecksrippen aufweist. Dies ist besonders einfach realisierbar und effektiv. Unter einer Dreiecksrippe mag insbesondere ein länglicher, profilartiger Bereich mit dreieckiger Querschnittfläche verstanden werden. Ein dort mittels innerer Totalreflexion reflektierter Lichtstrahl mag in den Rippen insbesondere zweifach reflektiert werden. Jedoch mögen auch Rippen beliebiger anderer geeigneter Querschnittsform verwendet werden. Allgemein mag die TIR-Struktur auch noch anders ausgebildet sein, z.B. in Form von Kissen, Ringen usw. Unter einer „längenkreisartigen” Ausrichtung mag insbesondere eine Ausrichtung entlang der Längenkreise des zugehörigen gedachten Hohlkörpers verstanden werden.
In einer anderen Betrachtungsweise mag die TIR-Struktur Rillen oder Nuten aufweisen, welche z.B. auch als Zwischenräume zwischen Rippen angesehen werden können. Diese Rillen mögen ebenfalls V-förmig oder dreieckig sein und mögen direkt aneinandergrenzen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Lichterzeugungseinheit eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen zur Lichterzeugung aufweist. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, usw. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen. Dieser mag insbesondere zusammen mit Remote Phosphor eingesetzt werden, z.B. im Sinne eines sog. LARP(„Laser Activated Remote Phosphor”)-Konzepts.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Lichterzeugungseinheit mindestens einen der mindestens einen Halbleiterlichtquelle nachgeschalteten Kollimator aufweist, dessen Licht auf einen Reflektor (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Primärreflektor” bezeichnet) zur Umlenkung auf die Reflektoranordnung fällt. Dazu mag der Primärreflektor verspiegelt sein. Der Primärreflektor mag im Sinne eines Remote-Phosphor-Körpers dazu eingerichtet sein, das auf ihn einfallende Licht zumindest teilweise wellenlängenumzuwandeln. Falls die Halbleiterlichtquellen Laser sind, mag der Primärreflektor dann auch als ein LARP-Reflektor bezeichnet werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Leuchte eine medizinische Leuchte, insbesondere Operationsleuchte, ist. Dazu ist die Leuchte besonders geeignet, da sie kompakt ist und auch komplexe Lichtabstrahlmuster mit hoher Qualität ermöglicht, insbesondere auch ohne Flimmern aufgrund einer Lufterwärmung. Auch wird in diesem Fall besonders geschätzt, dass ein Luftströmungsverhalten im umgebenden Raum vergleichsweise wenig behindert wird.
Jedoch ist die Leuchte nicht darauf beschränkt, sondern mag z.B. auch als Fahrzeugleuchte, z.B. als Scheinwerfer oder als Anzeigeleuchte wie Fahrtrichtungsanzeiger, Bremsleuchte usw. dienen. Auch mag die Leuchte als allgemeiner Punktstrahler oder Spot vorteilhaft eingesetzt werden, z.B. zur Allgemeinbeleuchtung im Innenbereich (z.B. zur Raumausleuchtung, z.B. in Tischleuchten oder Deckenstrahlern) oder im Außenbereich (z.B. zur Straßen- oder Objektbeleuchtung).
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchte mit zwei Reflektorringen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt die Leuchte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von schräg vorne;
3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die Leuchte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Lichtpfaden und einem vergrößerten Ausschnitt einer Lichterzeugungseinheit;
4 zeigt in Schrägansicht einen Ausschnitt aus einem der Reflektorringe mit einem möglichen Lichtpfad; und
5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchte mit zwei Reflektorringen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Leuchte für medizinische Zwecke in Form einer Operationsleuchte 1, aufweisend eine aus zwei schalenschichtförmigen Reflektorringen 2 und 3 aufgebaute Reflektoranordnung 2, 3. Die Reflektorringe 2 und 3 weisen hier eine Grundform gemäß einer parabolischen Schalenschicht oder Paraboloidschicht auf. Ihre Symmetrieachsen S liegen zusammenfallend bzw. deckungsgleich. Die Reflektorringe 2 und 3 öffnen sich entlang der Symmetrieachse S in die gleiche Richtung. Die Reflektorringe 2 und 3 bestehen aus transparentem Material, z.B. aus Glas oder Kunststoff, z.B. PMMA, Polycarbonat.
Ein erster, größerer Reflektorring 2 der Reflektorringe 2 und 3 weist einen größeren mittleren Radius R1 zu der Symmetrieachse S auf, während ein zweiter, kleinerer Reflektorring 3 einen kleineren mittleren Radius R2 zu der Symmetrieachse S aufweist. Jeder der Reflektorringe 2 und 3 weist aufgrund seiner sich entlang der Symmetrieachse kontinuierlich aufweitenden Form eine kleine Ringöffnung 4 bzw. 5 und eine große Ringöffnung 6 bzw. 7 auf.
In einem Brennbereich oder Brennfleck B der Reflektorringe 2 und 3 oder leicht versetzt davon strahlt eine Lichterzeugungseinheit 8 ihr Licht auf die Reflektorringe 2 und 3. Der Brennfleck B mag eine gewisse Ausdehnung aufweisen, welche aber eine Richtungswirkung der Reflektorringe 2 und 3 praktisch nicht verschlechtert. Die Lichterzeugungseinheit 8 weist mehrere auf einem gemeinsamen Substrat 9 angebrachte Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs 10 auf. Den LEDs 10 ist ein rohrförmiger Kollimator 11 nachgeschaltet, welcher das von den LEDs 10 emittierte Licht entlang der Symmetrieachse S gebündelt oder kollimiert. Das kollimierte Licht fällt auf einen Primärreflektor 12, welcher das Licht auf die Reflektorringe 2 und 3 reflektiert.
Die Reflektorringe 2 und 3 sind dergestalt ineinander verschachtelt, dass sie sich entlang der gemeinsamen Symmetrieachse S teilweise überdecken. Dabei ist der kleinere Reflektorring 3 entlang der Symmetrieachse S weiter von der Lichterzeugungseinheit 8 entfernt als der größere Reflektorring 2. Die Lichterzeugungseinheit 8 wird von dem größeren Reflektorring 2 fast über seine gesamte Höhe entlang der Symmetrieachse S umgeben. Diese verschachtelte Anordnung ergibt eine besonders kompakte Reflektoranordnung 2, 3.
Ein die größte radiale Ausdehnung des kleineren Reflektorrings 3 bestimmender maximaler Radius R3 an dessen großer Ringöffnung 7 ist geringer als ein minimaler Radius R4 an der kleinen Ringöffnung 4 des größeren Reflektorrings 2. Dadurch kann der kleinere Reflektorring 3 frei in den größeren Reflektorring 2 eintauchen, und es ergibt sich bei Sicht entlang der Symmetrieachse S ein Ringspalt G der Breite R4–R3 zwischen den beiden Reflektorringen 2 und 3. Die Reflektorringe 2 und 3 sind also spaltbehaftet radial zu der Symmetrieachse S voneinander beabstandet. Der Ringspalt G ermöglicht eine Luftströmung zwischen den Reflektorringen 2 und 3, was deren Kühlung verbessert und eine Strahlqualität vermindernde Luftverwirbelungen und Luftstau warmer Luft verringert.
Es wird allgemein bevorzugt, wenn der maximale Radius R3 des kleineren Reflektorrings 3 in einem Bereich zwischen 180 mm und 220 mm liegt, insbesondere bei ca. 200 mm. Es wird ferner allgemein bevorzugt, wenn ein minimaler Radius R5 an dessen kleiner Ringöffnung 5 in einem Bereich zwischen 90 mm und 130 mm liegt, insbesondere bei ca. 110 mm. Es zudem allgemein bevorzugt, wenn der minimale Radius R4 des größeren Reflektorrings 2 an dessen kleiner Ringöffnung 4 in einem Bereich zwischen 230 mm und 270 mm liegt, insbesondere bei ca. 250 mm. Es außerdem allgemein bevorzugt, wenn der maximale Radius R6 des größeren Reflektorrings 2 in einem Bereich zwischen 320 mm und 360 mm liegt, insbesondere bei ca. 340 mm. Die Breite des Ringspalts G beträgt dann bevorzugterweise zwischen 40 mm und 60 mm, insbesondere ca. 50 mm. Eine Höhe H der Leuchte 1 entlang der Symmetrieachse S umfassend beide Reflektorringe 2 und 3 sowie die Lichterzeugungsvorrichtung 8 beträgt bevorzugterweise zwischen 140 mm und 180 mm, insbesondere ca. 160 mm. Eine Höhe der Lichterzeugungsvorrichtung 8 beträgt allgemein bevorzugterweise zwischen 65 mm und 85 mm, insbesondere ca. 85 mm. Eine Breite B2 der Lichterzeugungsvorrichtung 8 beträgt allgemein bevorzugterweise zwischen 90 mm und 110 mm, insbesondere ca. 100 mm.
2 zeigt die Operationsleuchte 1 in Ansicht von schräg vorne. Wie in einem vergrößerten Ausschnitt A gezeigt, sind die Vorderseiten 13 und 14 der Reflektorringe 2 bzw. 3, auf welche das von dem Primärreflektor 12 abgestrahlte Licht einfällt, glatt ausgebildet. Die entsprechenden Rückseiten 15 bzw. 16 weisen hingegen eine verzahnte Struktur aus in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten, längenkreisartig ausgerichteten Rippen 17 bzw. Rillen 18 auf. Die Rippen 17 bzw. Rillen 18 weisen einen V-förmigen oder dreiecksförmigen Querschnitt auf. Die Rückseiten 15 und 16 sind dadurch als für eine innere Totalreflexion geeignete TIR-Strukturen ausgebildet. Die Reflektorringe 2 und 3 sind also TIR-Reflektoren, welche insbesondere keiner reflektierenden Beschichtung (Metallisierung o.ä.) bedürfen.
Wie genauer in 3 gezeigt, wird im Betrieb der Lichterzeugungseinheit 8 durch die LEDs 10 Licht L emittiert, das in einem Kollimator 11 in Form eines sich leicht aufweitenden, innen reflektierend ausgebildeten Röhrchens gebündelt bzw. kollimiert wird. Eine Längsachse des Kollimators 11 liegt hier beispielhaft auf der Symmetrieachse S. Der dem Kollimator 11 nachgeschaltete Primärreflektor 12 ist beabstandet vor dem Kollimator 11 positioniert und reflektiert das von dem Kollimator 11 abgestrahlte Licht L auf die zwei Reflektorringe 2 und 3.
Wie auch in Schrägansicht als Ausschnitt genauer in 4 gezeigt, durchläuft an den Reflektorringen 2 und 3 auftreffendes und dann eintretendes Licht L die Reflektorringe 2 und 3, bis es zu den Rückseiten 15 bzw. 16 gelangt. Dort wird es wie gezeigt an den Rippen 17 zweifach intern reflektiert und dann wieder auf die Vorderseiten 13 bzw. 14 geworfen.
Wieder in Bezug auf 3 werden von den beiden Reflektorringen 2 und 3 letztendlich jeweilige Lichtbündel L1 und L2 erzeugt. Die Lichtbündel L1, L2 mögen z.B. in unterschiedliche Richtungen gerichtet sein, z.B. unterschiedlich fokussiert sein. Die Lichtbündel L1, L2 mögen insbesondere einen Strahlformwinkel von weniger als 20° aufweisen, wobei hier z.B. das Lichtbündel L2 einen geringeren Strahlformwinkel aufweisen mag als das Lichtbündel L1. Eine Überlagerung der Lichtbündel L1, L2 mag in einer vorbestimmten Zielebene (z.B. an einem Patienten) oder im Fernfeld erreicht werden.
In 3 ist genauer gesagt ein erster halber Strahlformwinkel 1/2 des Lichtbündels L1 eingezeichnet. Dieser halbe Strahlformwinkel 1/2 bezieht sich auf einen Winkel an dem mittleren Radius R1 des ersten Reflektorrings 2 zwischen einer zu der Symmetrieachse S parallelen Linie P1 und einem von dem mittleren Radius R1 abgehenden ersten Lichtstrahl C1. Analog ist ein zweiter halber Strahlformwinkel 2/2 des Lichtbündels L2 eingezeichnet. Dieser halbe Strahlformwinkel 2/2 bezieht sich analog auf einen Winkel an dem mittleren Radius R2 des zweiten Reflektorrings 3 zwischen einer zu der Symmetrieachse S parallelen Linie P2 und einem von dem mittleren Radius R2 abgehenden zweiten Lichtstrahls C2. Der erste halbe Strahlformwinkel 1/2 des Lichtbündels L1 beträgt hier insbesondere zwischen 8° und 10°, insbesondere ca. 8,5°. Der zweite halbe Strahlformwinkel 2/2 des Lichtbündels L2 beträgt die Hälfte davon, also insbesondere zwischen 4° und 5°, insbesondere ca. 4,25°. Es ist eine allgemeine Ausgestaltung, dass der Strahlformwinkel 2 eines kleineren Reflektorrings 3 kleiner ist als der Strahlformwinkel 1 eines größeren Reflektorrings 3, insbesondere nur den halben Wert annimmt.
Allgemein mögen die Reflektorringe 2 und 3 gleiche oder unterschiedliche, z.B. entlang der Symmetrieachse S zueinander versetzte, Brennbereiche oder Brennflecke aufweisen.
5 zeigt eine Reflektoranordnung 21 mit zwei Reflektorringen 2 und 3, welche nun geschlossen oder spaltfrei miteinander verbunden sind und somit Reflektorbereiche einer einstückigen geschlossenen Reflektoranordnung 21 bilden. Somit kann keine Luft zwischen den beiden Reflektorringen 2 und 3 hindurchströmen, sondern nur durch die kleine Ringöffnung 5 des kleineren Reflektorrings 3. Der Verbindungsbereich 22, welcher die Reflektorringe 2 und 3 miteinander verbindet, wird nicht von Licht bestrahlt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Zwar sind in den Figuren die von den Reflektorringen abgestrahlten Lichtbündel als konvergente oder konvergierende Lichtbündel gezeigt, allgemein mögen aber auch divergente oder divergierende Lichtbündel erzeugt werden.
Zwar sind in den Figuren zwei Reflektorringe gezeigt, jedoch mögen allgemein auch mehr als zwei Reflektorringe verwendet werden, z.B. drei, vier oder noch mehr Reflektorringe.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Operationsleuchte
2: größerer Reflektorring
3: kleinerer Reflektorring
4: kleine Ringöffnung des größeren Reflektorrings
5: kleine Ringöffnung des kleineren Reflektorrings
6: große Ringöffnung des größeren Reflektorrings
7: große Ringöffnung des kleineren Reflektorrings
8: Lichterzeugungseinheit
9: Substrat
10: LED
11: Kollimator
12: Primärreflektor
13: Vorderseite größerer Reflektorring
14: Vorderseite kleinerer Reflektorring
15: Rückseite größerer Reflektorring
16: Rückseite kleinerer Reflektorring
17: Rippe
18: Rille
21: Reflektoranordnung
22: Verbindungsbereich
A: Ausschnitt
α1: Strahlformwinkel des größeren Reflektorrings
α2: Strahlformwinkel des kleineren Reflektorrings
B: Brennbereich/Brennfleck
C1: von einem mittleren Radius R1 abgehender Lichtstrahl
C2: von einem mittleren Radius R2 abgehender Lichtstrahl
G: Ringspalt
H: Höhe der Leuchte
L: Licht
L1: Lichtbündel
L2: Lichtbündel
P1: zur Symmetrieachse parallele Linie am mittleren Radius R1
P2: zur Symmetrieachse parallele Linie am mittleren Radius R2
R1: mittlerer Radius des größeren Reflektorrings
R2: mittlerer Radius des kleineren Reflektorrings
R3: maximaler Radius des kleineren Reflektorrings
R4: minimaler Radius des größeren Reflektorrings
R5: minimaler Radius des kleineren Reflektorrings
R6: maximaler Radius des größeren Reflektorrings
S: Symmetrieachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2004/0141323 A1 [0002]
WO 2006/043195 A1 [0003]

Claims

Leuchte (1), aufweisend – eine Reflektoranordnung (2, 3; 21) und – eine Lichterzeugungseinheit (8), welche ihr Licht (L) auf die Reflektoranordnung (2, 3) abstrahlt, wobei – die Reflektoranordnung (2, 3; 21) mindestens zwei schalenschichtförmige Reflektorringe (2, 3) aufweist, die bezüglich ihrer Symmetrieachsen (S) zusammenfallend angeordnet sind, welche Reflektorringe (2, 3) – unterschiedliche mittlere Radien (R1, R2) aufweisen, – ineinander geschachtelt angeordnet sind und – als TIR-Reflektoren ausgebildet sind.
Leuchte (1) nach Anspruch 1, wobei ein Strahlformwinkel eines Lichtbündels (L1, L2) zumindest eines der Reflektorringe (2, 3), insbesondere aller Reflektorringe (2, 3), weniger als 20° beträgt.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektorringe (2, 3) entlang ihrer Symmetrieachse (S) umso weiter von der Lichterzeugungseinheit (8) entfernt sind, je geringer ihr mittlerer Radius (R1, R2) ist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei benachbarte Reflektorringe (2, 3) sich entlang ihrer Symmetrieachse (S) zumindest teilweise überdecken.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbarte Reflektorringe (2, 3) spaltbehaftet (G) radial zu ihrer Symmetrieachse (S) voneinander beabstandet sind.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbarte Reflektorringe (2, 3) miteinander geschlossen verbunden sein.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektorringe (2, 3) aus transparentem Material bestehen, an deren Vorderseite (13, 14) das Licht (L) der Lichterzeugungseinheit (8) einfällt und deren Rückseite (15, 16) zur inneren Totalreflexion des eingefallenen Lichts (L) ausgebildet ist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektorringe (2, 3) an ihrer Rückseite (15, 16) eine verzahnte TIR-Struktur (17, 18) aufweisen.
Leuchte (1) nach Anspruch 8, wobei die verzahnte TIR-Struktur mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, längenkreisartig ausgerichtete Dreiecksrippen (17) aufweist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichterzeugungseinheit (8) eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen (10) zur Lichterzeugung aufweist.
Leuchte (1) nach Anspruch 10, wobei die Lichterzeugungseinheit (8) mindestens einen der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (10) nachgeschalteten Kollimator (11) aufweist, dessen Licht (L) auf einen Primärreflektor (12) zur Umlenkung auf die Reflektoranordnung (2, 3; 21) fällt.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte (1) eine medizinische Leuchte, insbesondere Operationsleuchte, ist.