DE3430191A1 - Leuchtkoerper mit prismatischer lichtfuehrung - Google Patents

Leuchtkoerper mit prismatischer lichtfuehrung

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Description

Die Erfindung betrifft Leuchtkörper für die Verteilung von Licht in einen Bereich und insbesondere Leuchtkörper zur Verwendung mit Lichtführungen.
In der US-PS 4,260,220 des gleichen Erfinders ist eine prismatische Lichtführung beschrieben, durch die Licht über außerordentliche Abstände übertragen werden kann. Dieses System erlaubt die Beleuchtung eines Bereiches unter Benutzung einer zentralen Lichtquelle, wie beispielsweise der Sonne oder einer anderen Lichtquelle, die in angemessener Weise angebracht ist.
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen Leuchtkörper zur Verwendung mit einem Lichtleitsystem zu schaffen.
Dieses Ziel wird erreicht mit einem Leuchtkörper, der einen länglichen hohlen Aufbau umfaßt mit im wesentlichen konstantem Querschnitt, wobei ein vorbestimmter Anteil des Wandbereiches aus einem transparenten dielektrischen Material mit Innen- und Außenflächen gefertigt ist, die im wesentlichen in Oktatur liegen. Der Leuchtkörper enthält ferner Lichtaustrittsmechanismen, um Licht den Austritt aus dem Aufbau zu erlauben. Der Austrittsmechanismus kann eine oder mehrerer der folgenden Ausbildungen enthalten: nichtplanare Oberflächen, rauhe Oberflächen, abgerundete Winkel in der gerieften Oberfläche, Inhomogenitäten in der Wand, und Geräte, die den Lichtrichtungswinkel ändern.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann ein restlicher Anteil des Wandbereiches verspiegelte Oberflächen besitzen.
Weiter ist vorgesehen, den Leuchtkörper mit Mitteln in dem hohlen Aufbau zu versehen, die die Winkelverteilung des Lichtes ändern. Diese Mittel können Diffusionsschirme und/oder Spiegel sein. Der Spiegel sollte sowohl nicht senkrecht zu der Achse des
Leuchtkörpers stehen als auch nicht planar sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der hohle Aufbau des Leuchtkörpers einen aus vier Wänden gebildeten rechtwinkligen Querschnitt besitzen, wobei jede Wand Innen- und Außenflächen besitzt, die wesentlich in Qktatur liegen. Die Lichtauslaßmechanismen können in mindestens einer der Wände angeordnet sein. Zusätzlich kann ein hochreflektives Material einige der Wände überdecken, um irgendwelches austretendes Licht durch die Wände hindurchzureflektieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Leuchtkörpers,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Lichtauslaßmechanismus,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtauslaßmechanismus,
Figur 4 eine graphische Darstellung der in Längsrichtung des Leuchtkörpers austretenden Lichtintensität,
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Leuchtkörpers mit einem Diffusionsschirm,
Figur 6 eine graphische Darstellung der austretenden Lichtintensität bei einem Leuchtkörper mit einem Diffusionsschirm,
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Leuchtkörpers mit einem Spiegel,
9St. O Π 1 Q -*
Figur 8 eine graphische Darstellung der Intensität des aus
einem Leuchtkörper mit einem Spiegel austretenden
Lichtes, und
Figur 9 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen
Leuchtkörpers.
Wie in der bereits angegebenen US-PS 4,260,220 beschrieben
ist, besteht die prismatische Lichtführung aus einem länglichen hohlen Aufbau aus einem transparenten dielektrischen Material, bei dem die Wände planare innere und äußere Oberflächen besitzen, die in Oktatur liegen. Der Ausdruck "Oktatur" bezeichnet für einen bestimmten Abschnitt des Aufbaus, daß:
1) alle Innenflächen des Abschnittes, d.h. die Flächen eines Abschnittes in dem hohlen Luftraum, entweder senkrecht oder parallel zueinander sind,
2) die Außenflächen eines Querschnittes entweder senkrecht oder parallel zueinander sind, und
3) schließlich die Innenflächen einen Winkel von 45° mit den Außenflächen bilden.
Diese Lichtführung hält einen Strahl in ihrem Aufbau, solang der Richtungswinkel θ des Strahles geringer als ein vorbestimmter
Maximalwert ist, welcher von dem Brechungsindex *fl des dielektrischen Materials in der durch die folgende Gleichung bestimmten
Weise abhängt:
θ = CQ5-1 P -7I sin2 (22.5g).
max 1I- sin2
I- sin2 (22.5°)
Bei einem Acryikunststoff mit 71 = 1,5 beträgt θ 27.6°. Die
1 max
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prismatische Lichtführung wird deswegen einen Lichtstrahl mit einer vorbestimmten Raumverteilung in Abhängigkeit von der Größe der Führung und einer Winkelverteilung zwischen -Θ und +emax J-iefern.
Eine Ausführung eines Leuchtkörpers 10 für ein solches Lichtführungssystem ist in Figur 1 gezeigt. Der Leuchtkörper 10 besteht aus vier Wänden 11, die aus Schichten aus einem klaren dielektrischen Material bestehen, wobei die inneren und äußeren Flächen in Oktatur sind, in gleicher Weise wie die Lichtführung selbst. Die Wände 11 sind an ihren Winkeln 12 aneinander befestigt. Obwohl ein Aufbau mit rechtwinkligem konstanten Querschnitt gezeigt ist, kann der Querschnitt irgendeine beliebige Form besitzen und kann sich in seinem Querschnitt verändern, solange die Innen- und Außenflächen im wesentlichen in Oktatur verbleiben.
Zusätzlich enthält der Aufbau weiter Lichtauslaßmechanismen, durch welche der Austritt von Licht in kontrollierter Weise aus dem Aufbau ermöglicht ist. Eine erste Art von Lichtaustrittsmechanismus kann ein Teil der Wände 11 selbst sein. Der Austrittsmechanismus für den Leuchtkörper 10 besteht aus abgerundeten Winkeln 21, die dort auftreten, wo sich Oberflächen treffen, die die äußeren gerieften Wände 11 bilden, wie in Figur 2 gezeigt. Ein weiterer Austrittsmechanismus besteht aus nichtplanaren Oberflächen, wie den Oberflächen 31, an den äußeren gerieften Wänden 11 wie in Figur 3 gezeigt. Ein dritter Austrittsmechanismus besteht aus einer Oberflächenrauhigkeit an den Wänden 11. Ein weiterer Austrittsmechanismus kann Inhomogenitäten des dielektrischen Materials in den Wänden 11 enthalten. Eine zweite Art von Austrittsmechanismus liegt in dem hohlen Aufbau selbst, und es werden lichtbrechende oder reflektierende Elemente in dem hohlen Aufbau oder in der Nähe der Oberfläche der Wände 11 angeordnet , die das Licht so brechen oder ablenken, daß der Richtungswinkel des Lichtes über den vorbestimmten Maximalwinkel für das
zu führende Licht hinaus geändert wird. Alle diese Austrittsmechanismen erlauben den Austritt von Licht aus dem Leuchtkörper in kontrollierter Weise.
Wenn Licht an einem Ende des Leuchtkörpers 10 eintritt, wird es längs seiner gesamten Länge zum Austreten gebracht, und deshalb nimmt die Lichtintensität innerhalb des Leuchtkörpers 10 in Längsrichtung des Leuchtkörpers 10 ab. Eine graphische Darstellung der Lichtintensität in einem solchen Leuchtkörper ist in Figur 4 gezeigt. Es ist jedoch üblicherweise erwünscht, die Leuchtkraft oder die Lichtstärke in Längsrichtung des Leuchtkörpers im wesentlichen konstant zu halten. Die Helligkeit B des austretenden Lichtes längs des Leuchtkörpers ist eine Funktion der Intensität I des Lichtes in dem Leuchtkörper an der Stelle, der Winkel-Divergenz θ des Lichtes und des AustrittsanteiJs F durch Reflexion, d.h. B~I.9.F. Durch Erhöhen der Auslösemechanismen in Längsrichtung des Leuchtkörpers kann der Austrittsanteil F ansteigen, so daß B über die gesamte Leuchtkörperlänge konstant gehalten werden kann. Dieses Verfahren kann jedoch Herstellprobleme hervorrufen, da diese Auslösemechanismen sich in Längsrichtung des Leuchtkörpers in einer sehr komplexen Weise ändern müssen.
Ein zweites Verfahren zur Erzeugung eines erwünschten Profils der Helligkeit B besteht darin, den Querschnitt des Aufbaus in einer Weise zu ändern, die eine Änderung des austretenden Lichtes hervorruft. Ein drittes Verfahren zur Erzeugung eines erwünschten Profiles der Helligkeit B besteht darin, den Divergenzwinkel θ des Lichtes im Leuchtkörper zu modifizieren. Es kann dadurch erreicht werden, daß ein Diffusionsschirm oder mehrere solcher Schirme in dem Leuchtkörper verwendet werden, wie schematisch in Figur 5 dargestellt ist, oder daß Spiegel verwendet werden, wie es schematisch in Figur 7 dargestellt ist. In Figur 5 ist ein Diffusionsschirm 51, der aus einem durchscheinenden Material besteht,in die Mitte des Leuchtkörpers
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eingesetzt. Der Schirm 51 erzeugt eine abrupte Änderung des Divergenzwinkels θ des durch ihn in dem Leuchtkörper hindurchtretenden Lichts, so daß das Licht mit einem abrupten Intensitatsanstieg zum Austreten gebracht wird, wie in der graphischen Darstellung in Figur 6 gezeigt.
In Figur 7 ist ein Spiegel 72 am Ende 71 des Leuchtkörpers angebracht. Dadurch wird Licht, das das Ende 71 erreicht, reflektiert und gleichzeitig wird sein Divergenzwinkel θ erhöht. Die Helligkeit wird deshalb am Ende 71 größer als in der Mitte des Leuchtkörpers 70 sein, wie Figur 8 zeigt. Insbesondere kann durch sorgfältige Auswahl des Anstieges des Divergenzwinkels θ erreicht werden, daß der gleiche Pegel der Helligkeit B an beiden Enden des Leuchtkörpers 70 vorhanden ist. Es ist zwar ein konvexer Spiegel 71 in Figur 7 dargestellt, der Divergenzwinkel θ kann jedoch auch durch andere Spiegelarten erhöht werden, solange der Spiegel nicht sowohl senkrecht zur Achse als auch planar ist.
Wie bereits oben mit Bezug auf Figur 1 bemerkt, kann der Leuchtkörper 10 eine oder mehrere der Wände 11 enthalten, die aus Schichten von dielektrischem Material gebildet sind mit inneren und äußeren Oberflächen in Oktatur, jedoch mit Austritt smechanismen. Die verbleibenden Wände können hochreflektiv sein in Folge von verspiegelten Flächen, die etwas von dem Licht absorbieren, oder in Folge von Prismen-Lichtführungswänden mit in Oktatur liegenden Oberflächen. Jedoch wird durch Verwendung des Austrittsmechanismus in einer oder mehreren der Wände und/oder Dxffusionsschxrmen oder Spiegeln in dem Leuchtkörper ein Anteil des Lichtes durch die Prismen-Lichtführungswände entweichen. Um dies zu verhindern, können die gesamten Außenflächen, durch welche kein Lichtaustritt erwünscht ist, wie in Figur 9 gezeigt, mit einer Oberfläche bedeckt werden, die hochreflektiv ist und die nicht ein flacher Spiegelreflektor ist, so daß die reflektierten Strahlen eine höhere Wahrschein-
üchkeit besitzen, durch die prismatische Lichtführungswand
des Leuchtkörpers zurückgeleitet zu werden. Ein diffus reflektierendes Material ist ideal zur Bildung einer solchen Oberfläche. So hat der Leuchtkörper 90 drei prismatische Lichtführungswände 91 und eine Wand 92 mit Auslösemechanismen zum Austritt von Licht 93. Zusätzlich sind die drei Wände 91 mit einem hochrefiektiven diffusen Material 94, beispielsweise Spiegeln, weißer Farbe, weißem Kunststoff, weißem Papier oder weißem Gewebe bedeckt. Das Material 94 reflektiert irgendwelches austretendes Licht zurück in den Leuchtkörper 90, so daß es durch die erwünschte Oberfläche 92 austreten kann.
Al
- Leerseite -

Claims (20)

- Patentansprüche -
1. Leuchtkörper für ein Lichtführungssystern, dadurch gekennzeichnet , daß ein länglicher hohler Aufbau (10; 90) mit im wesentlichen konstantem Querschnitt vorgesehen ist, daß ein vorbestimmter Abschnitt des Wandbereiches des hohlen Aufbaus aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, mit inneren und äußeren Flächen, die im wesentlichen in Oktatur liegen, und daß ein Licht-Austritts-Mechanismus-Mittel (21, 31) zum Auslassen von Licht (93) aus dem hohlen Aufbau vorgesehen ist.
2. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Wandbereich (91) des hohlen Aufbaues eine verspiegelte Oberfläche besitzt.
/-'■■ ii··/ -"INSTFRWAl D - HEYN- WORGAM- 8000 MÜNCHEN 22- ROBERT-KOCH-STRASSE 1 TEL (0 831 ?2 4211 -TELEX 5 2967;; PATVF 1A\ lOb-HANNS-JÖRG ROTERMUND · 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) · SEELBERGSTR. 23/25 TEL. (0711· 56 72 6'
BAYER. VOLKSBANKEN AG · MÜNCHEN · BLZ 700 90000 ■ KONTO 7270 ■ POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062 B05 t-iER YF.RiiNSBANK ■ MÜNCHEN · BLZ 70020270- KONTO 578351 · BAYER. HYPO-U. WECHSELBANK MÜNCHEN BLZ 70020001 ■ κΟι.'Ί
3. Leuchtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Licht-Austritts-Mechanismus-Mittel Mittel zum Ändern des Richtungswinkels des Lichtes enthält.
4. Leuchtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Licht-Austritts-Mechanismus-Mittel eine rauhe Wandfläche enthält.
5. Leuchtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Licht-Austritts-Mechanismus-Mittel eine nicht planare Wandoberflache (31) enthält.
6. Leuchtkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Licht-Austritts-Mechanismus-Mittel abgerundete Winkel (21) in der gerieften Oberfläche der Wand enthält.
7. Leuchtkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Leuchtkörper Mittel (51, 72) in dem hohlen Aufbau zum Abändern der Winkelverteilung des Lichtes enthält.
8. Leuchtkörper nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Abänderungsmittel einen Difussionsschirm (51) enthalten.
9. Leuchtkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Abänderungsmittel einen Spiegel (72) enthalten.
10. Leuchtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Leuchtkörper weiter Mittel in-
nerhaib des hohien Aufbaus zum Abändern der Winkelverteiiung des Lichtes enthält.
11. Leuchtkörper nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet , daß die Abänderungsmittel einen Diffussionsschirm (51) enthalten.
12. Leuchtkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Abänderungsmittel einen Spiegel (71) enthalten.
13. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der hohle Aufbau (10, 90) einen durch vier Wände (11; 91, 92) gebildeten rechtwinkligen Querschnitt besitzt, wobei jede Wand innere und äußere Flächen besitzt, die wesentlich in Oktatur sind.
14. Leuchtkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Lichtauslösemechanismusmittel (21; 31) in mindestens einer der Wände (92) angeordnet ist.
15. Leuchtkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß reflektives Material (94) eine Anzahl der Wände (91) überdeckt zum Umlenken austretenden Lichtes zurück durch die Wände.
16. Leuchtkörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß das reflektive Material (94) ein hochreflektierendes diffuses Material ist.
17. Leuchtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der hohle Aufbau einen durch vier Wände (11; 91, 92) gebildeten rechtwinkligen Querschnitt besitzt, und daß jede Wand innere und äußere Oberflächen besitzt, die im wesentlichen in Oktatur liegen.
18. Leuchtkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß das Lichtausiösemechanismusmittei in mindestens einer (92) der Wände angeordnet ist.
19. Leuchtkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß reflektives Material (94) eine Anzahl der Wände (91) überdeckt zur Umleitung von austretendem Licht zurück durch die Wände.
20. Leuchtkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß das reflektive Material ein hochreflektierendes diffuses Material ist.
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