DE9418816U1 - Leuchte mit schaltbarem optischem Element - Google Patents

Description

Leuchte mit schaltbarem optischem Element

Die Erfindung betrifft Leuchten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Leuchten werden für die unterschiedlichsten Funktionen eingesetzt. So dienen sie etwa zur Wohn- und Arbeitsraumbeleuchtung wie auch zur Beleuchtung von öffentlichen Gebäuden, Hotels, Büros, Labors, Fabrikhallen, Messehallen^ etc., wobei an die Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der entsprechenden Bereiche extrem verschiedene und in vielen Fällen auch wechselnde Anforderungen gestellt werden. Das Spektrum der Anforderungen umfaßt dabei sowohl verschiedene Helligkeiten und Farben bzw. Farbtemperaturen als auch direkte und indirekte Beleuchtung.

Unter direkter Beleuchtung wird eine Beleuchtung verstanden, bei der das Licht von der Lichtquelle im wesentlichen vollständig direkt auf die zu beleuchtenden Flächen auftrifft und nicht durch optische Elemente, wie z.B. Lampenschirme, Streuscheiben oder Blenden oder durch Raumwände, gestreut, absorbiert oder diffus reflektiert wird. Für diese Anwendungen sind mit Reflektoren ausge-

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rüstete Leuchten zu nennen, die als Lichtquellen Glühbirnen oder Gasentladungslampen enthalten und gegebenenfalls nur optische Elemente aus durchsichtigen Materialien, wie Glas, Acrylglas u.dgl., aufweisen, durch die hindurch also die Lichtquelle für einen Betrachter sichtbar ist.

Allgemein gilt, daß Leuchten, die zur direkten Beleuchtung vorgesehen sind und Licht direkt, ohne ein vorgeschaltetes optisches Element oder durch ein klar durchsichtiges optisches Element hindurch auf die zu beleuchtenden Flächen aufstrahlen, den Nachteil aufweisen, daß sie zur indirekten Beleuchtung ungeeignet sind. Für diese Zwecke müssen gegebenenfalls andere Leuchten verwendet oder die direkt abstrahlenden Leuchten modifiziert werden, was gerade bei fest ein- oder angebauten Leuchten nur mit größerem Aufwand möglich ist.

So werden im Handel Leuchtstofflampenleuchten angeboten, die Licht wahlweise nach oben zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Raums oder nach unten zur gleichmäßigen Beleuchtung eines Arbeitsplatzes dirigieren oder die in einer Kombination sowohl direktes als auch indirektes Licht abgeben. Der Käufer muß sich hierbei jedoch vorab für eines der Systeme entscheiden. Eine anschließende Modifizierung ist nicht möglich, da z.B. eingebaute Reflektoren nicht einfach etwa gegen Streuscheiben, Diffusoren u.dgl. ausgetauscht werden können.

Zur Modifizierung einer zur direkten Beleuchtung konzipierten Leuchte können prinzipiell streuende, absorbierende oder beugende Elemente eingesetzt werden, was aber bisher nur in Sonderfällen vorgesehen ist, z.B. durch Einsatz von mechanischen Vorrichtungen, wie beweglichen Blenden oder

variablen Blendschutzrastern oder Lamellenrastern, durch die Abstrahlrichtung bzw. Streulichtanteil eingestellt werden können.

Solche mechanischen Vorrichtungen verursachen zusätzliche Kosten, sind nicht an allen Leuchten anbringbar und weisen den weiteren Nachteil umständlicher Bedienbarkeit auf. Für zwischen direkter und indirekter Ausleuchtung umschaltbare Leuchten gibt es im Stand der Technik entsprechend bisher keine zufriedenstellenden Lösungen, die ohne mechanische Maßnahmen auskommen.

Durch Verdrehen eines Reflektors oder Verstellen der ganzen Leuchte unter Änderung der Richtung der direkten Lichtabstrahlung können zwar diffus beleuchtete Bereiche erzielt werden, die durch diffuse Reflexion direkt beleuchteter Flächen beleuchtet werden, etwa von Decken oder Wänden von Räumen, jedoch liegt auch hier keine echte Schaltbarkeit einer Leuchte von direkter zu indirekter Lichtabstrahlung vor.

Im Zusammenhang mit direkt abstrahlenden Leuchten tritt ferner der grundsätzliche Nachteil auf, daß vom Design her wenig ansprechende Lichtquellen, wie z.B. nicht mattierte Glühbirnen, Leuchtstofflampen oder Stromsparlampen, sichtbar bleiben.

In Fabriken etc. spielen solche Aspekte im allgemeinen eine geringe Rolle. Hier zählt im wesentlichen die optimale arbeitsgerechte Beleuchtung der Arbeitsplätze. Soll jedoch beispielsweise in Privatwohnungen, Büros, Eingangshallen, Ausstellungsräumen u.dgl. eine angenehme Atmosphäre erzeugt werden und Leuchten auch zum dekorativen Bestandteil des Raumes werden, gibt man eher Leuchten den Vorzug, bei denen

die Lichtquelle nicht sichtbar ist. Hier ergibt sich ein weiterer Nachteil unflexibler Leuchten: In Räumen, bei denen ästhetische wie auch rein praktische Beleuchtungsaspekte zu berücksichtigen sind, müssen entweder verschiedene Leuchten verwendet werden oder aber die Leuchten modifizierbar sein. Solche Situationen treten überall dort auf, wo zeitweise direktes, helles Licht und zeitweise indirektes, gestreutes bzw. abgeschwächtes Licht benötigt wird.

Die oben gemachten Ausführungen beziehen sich auf Leuchten, die Licht direkt abstrahlen. Die gleichen Schwierigkeiten treten selbstverständlich auch bei Leuchten auf, die für eine Beleuchtung mit indirektem Licht konzipiert sind. Sie sind nicht ohne weiteres zur direkten Beleuchtung geeignet und müssen für eine solche Anwendung verändert werden, beispielsweise durch Verändern oder Entfernen optischer Elemente wie Blenden, Reflektoren etc. .

Es ist ein Nachteil der oben beschriebenen Leuchten, daß das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht nicht ohne größeren Aufwand zwischen direkt beleuchtendem und diffus gestreutem, abgeschwächten Zustand geschaltet werden kann, insbesondere also zwischen einem Zustand, bei dem die Lichtquelle durch ein optisches Element hindurch sichtbar ist, und einem Zustand, bei dem die Lichtquelle durch das optische Element hindurch nicht sichtbar ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Leuchten mit einem optischen Element anzugeben, die diese beiden Grundfunktionsweisen in sich vereinen, bei denen also das optische Element zwischen einem Zustand, in dem es durchsichtig ist, und einem Zustand, in dem es nicht durchsichtig ist, ohne Vornahme mechanischer Maßnahmen schaltbar ist, und mit denen also

Objekte wahlweise mit direktem oder mit diffus gestreutem oder mit abgeschwächtem Licht beleuchtet werden können, ohne daß die mit den nicht variablen Leuchten aus dem Stand der Technik verbundenen Nachteile auftreten.

Die Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausührungsformen der Erfindungskonzeption.

Die erfindungsgemäße Leuchte umfaßt als wesentliche Elemente

(a) eine Lichtquelle und

(b) ein von der Lichtquelle beleuchtbares flächiges optisches Element, das durchsichtig oder durch Streuung und/oder durch Absorption undurchsichtig ist;

sie ist dadurch gekennzeichnet, daß

das optische Element teilweise oder ganz zwischen einem ersten Zustand, in dem es durchsichtig ist, und einem zweiten Zustand, in dem es durch Streuung und/oder durch Absorption undurchsichtig ist, nichtmechanisch schaltbar ist.

Das optische Element im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein nicht selbst Licht erzeugendes Element, das mit auffallendem bzw. hindurchgehendem Licht von einer Lichtquelle in unterschiedlicher, schaltbarer Weise wechselwirken kann.

Das optische Element besteht nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform aus einem elektrooptischen Material oder enthält ein elektrooptisches Material, das durch ein daran anlegbares elektrisches Feld zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand schaltbar ist.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Leuchte dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element aus einer oder mehreren Flüssigkristallzellen besteht oder eine oder mehrere Flüssigkristallzellen enthält, die

- bei anliegendem elektrischem Feld durchsichtig und ohne Feld absorbierend und undurchsichtig oder

- bei anliegendem Feld absorbierend und undurchsichtig und ohne Feld durchsichtig sind.

Flüssigkristallzellen bestehen u.a. aus einem Flüssigkristallfilm aus einem nematischen, smektischen oder cholesterischen Flüssigkristall, in den gegebenenfalls ein Farbstoff, vorzugsweise ein dichroitischer Farbstoff, eingebracht ist, sowie einem bzw. zwei Polarisatoren, zwischen denen der Flüssigkristall orientiert ist. Eine ausführliche Beschreibung solcher Zellen findet sich in J. Appl. Phys. 45 (1974) 4718, Appl. Phys. Lett. 13 (1968) 91-92 und Appl. Phys. Lett. 18 (1971) 127. Ob die Flüssigkristallzelle bei ein- oder ausgeschaltetem elektrischen Feld durchsichtig ist, hängt vom Aufbau der Zelle, beispielsweise von der Orientierung des oder der Polarisatoren ab.

Flüssigkristallzellen finden breite Verwendung in optischen Anzeigevorrichtungen, beispielsweise in Computer-Displays, Informationstafeln, Taschenrechner etc. Die Verwendung solcher Zellen in oder für Leuchten wurde bislang nicht vorgeschlagen.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das optische Element aus einem polymerdispersen Flüssig-

kristallfilm (im folgenden als PDLC-FiIm, von "polymer
dispersed liquid crystal", abgekürzt) oder enthält einen
solchen Film jder

- bei anliegendem elektrischem Feld durchsichtig und ohne
Feld stark streuend und undurchsichtig ist

oder

- bei anliegendem elektrischem Feld stark streuend und undurchsichtig und ohne Feld glasklar durchsichtig ist.

PDLC-Filme enthalten einen Flüssigkristall, beispielsweise einen nematischen oder cholesterischen Flüssigkristall, und ein Polymer als Matrix, beispielsweise ein gehärtetes Epoxidharz oder einen Thermoplasten, in dem der Flüssigkristall in Form von Tröpfchen mit einem Durchmesser von 0,01 bis 40 &mgr;&igr;&eegr; dispergiert ist. Der PDLC-FiIm kann zwischen zwei Glasplatten angeordnet sein, die mit durchsichtigen Elektroden beschichtet sind. Solche PDLC-Scheiben sind besonders gut für die erfindungsgemäßen Leuchten geeignet.

PDLC-Filme sind ohne angelegtes Feld milchig weiß und undurchsichtig, da einfallendes Licht aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindices der Tröpfchen und der Polymermatrix gestreut wird. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes werden die flüssigkristallinen Moleküle umorientiert und die Brechungsindices so angepaßt, weshalb die Filme dann nicht mehr streuend, sondern durchsichtig sind. Dieser Effekt wird von G.P. Crawford und J.W. Doane in Condensed Matter News, Bd. 1, Nr. 6, (1992) 5, und H.S. Kitzerow in Liquid Crystals, Bd. 16, Nr. 1, (1993) 1, beschrieben.

Darüberhinaus gibt es einen zweiten Typ von PDLC-Filmen, die in umgekehrter Weise ohne elektrisches Feld durchsichtig und bei eingeschaltetem elektrischen Feld durch

Streuung undurchsichtig sind. Auch diese PDLC-Filme bzw. Scheiben mit diesen PDLC-Filmen können als optische Elemente in den erfindungsgemäßen Leuchten enthalten sein.

Großflächige, einen PDLC-FiIm enthaltende Scheiben zur Gebäudeverglasung und Raumabtrennung sind beispielsweise unter der Bezeichnung Priva-Lite im Handel erhältlich. Außer für diese Zwecke wurde ferner die Verwendung von PDLC-Filmen in Laser-Shuttern vorgeschlagen.

Ein Einsatz von PDLC-Filmen oder PDLC-Scheiben in oder für
Leuchten wurde allerdings bisher nicht in Betracht gezogen.

Die erfindungsgemäße Leuchte kann auch zwei oder mehrere
Flüssigkristallzellen und/oder PDLC-Scheiben aufweisen.

Für viele Anwendungsfälle ist es, auch aus Designgründen,
bevorzugt, wenn das oder die optischen Elemente plan oder
gewölbt ausgebildet sind.

Hinsichtlich der grundsätzlichen Anordnung können das bzw.
die optischen Elemente bei den erfindungsgemäßen Leuchten

- zwischen Lichtquelle und Betrachter, also vor der
Lichtquelle,

- auf der vom Betrachter abgewandten Seite der Lichtquelle, also hinter der Lichtquelle,

oder

- sowohl vor als auch hinter der Lichtquelle

angeordnet sein.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mehrere optische Elemente aus PDLC-Filmen bzw. PDLC-Scheiben

hintereinander angeordnet. Bei individueller Ansteuerung dieser Elemente ist es möglich, das Ausmaß der Lichtstreuung und die Aufweitung des Beleuchtungsbereichs stufenweise zu regulieren.

In den erfindungsgemäßen Leuchten können die optischen Elemente mit ihren Hauptflächen parallel oder verkippt zueinander angeordnet sein.

Durch die polygonartige oder facettenartige Kombination mehrerer optischer Elemente oder einer Vielzahl optischer Elemente können individuell gestaltete Leuchten von komplexer geometrischer Form konstruiert werden.

Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Leuchten, in denen das oder die optischen Elemente eine runde oder ovale Scheibe, ein Prisma, ein Polygon, eine Pyramide, einen Kegel bzw. Polygonkegel oder einen Zylinder bzw. Polygonzylinder bilden.

Es ist grundsätzlich möglich, die optischen Elemente einzeln und unabhängig anzusteuern.

Die erfindungsgemäßen Leuchten können enthalten:

- nur optische Elemente, die aus einer oder mehreren Flüssigkristallzellen bestehen oder eine oder mehrere Flüssigkristallzellen enthalten,

- nur optische Elemente, die aus einem polymerdispersen Flüssigkristallfilm bestehen oder einen solchen Film enthalten, oder

- beide oben beschriebene Arten von optischen Elementen.

Die erfindungsgemäßen Leuchten werden mit den verschiedensten Lichtquellen, beispielsweise Glühbirnen, Niedervolt-Halogenlampen, Leuchtstofflampen, Gasentladungslampen und Kompaktleuchtstofflampen, betrieben.

Aufgrund der Vielzahl an Möglichkeiten bei der Auswahl der Lichtquelle und der variablen Anzahl an optischen Elementen können Leuchten für die unterschiedlichsten Anwendungen, wie Einbaustrahler, Lichtrinnen, Arbeitsleuchten, Langfeldleuchten, Wandfluter, Deckenleuchten, Stehleuchten, Tischleuchten und Paneelleuchten, konstruiert werden.

Zur Vermeidung einer übermäßigen Erwärmung des oder der optischen Elemente der erfindungsgemäßen Leuchten sind vorteilhaft zwischen der Lichtquelle und dem bzw. den optischen Elementen Wärmeschutzfilter vorgesehen. Mit dem gleichen Ziel der Begrenzung der Erwärmung können Kaltlichtspiegellampen als Lichtquelle eingesetzt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Leuchte ein oder mehrere optische Elemente, die aus einem polymerdispersen Film bestehen oder einen solchen Film enthalten, der flüssigkristalline Tröpfchen von solch einer Tropfengröße aufweist, daß das oder die optischen Elemente im undurchsichtigen Zustand bis zu 40 % des auftreffenden Lichts diffus in Rückwärtsrichtung streuen.

Für den besonderen Effekt einer vom Schaltzustand abhängigen Abgabe von farbigem Licht eignen sich Leuchten, bei denen das Flüssigkristallmaterial in der bzw. den Flüssigkristallzellen oder dem bzw. den PDLC-Filmen einen Farbstoff, vorzugsweise einen dichroitischen oder pleochroitischen Farbstoff, enthält. Die Farbstoffmoleküle werden in

dem Flüssigkristallmaterial in ihrer Orientierung beeinflußt. Insbesondere werden dichroitische und pleochroitische Farbstoffmoleküle aufgrund ihrer stäbchenförmigen Struktur parallel zur Vorzugsrichtung des Flüssigkristalls ausgerichtet. Dies bewirkt beispielsweise, daß ein farbstoffhaltiger PDLC-FiIm bei eingeschaltetem Feld durchsichtig und nur schwach gefärbt ist - die Farbstoffmoleküle sind in diesem Zustand im wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichts orientiert und absorbieren deshalb nur schwach -, während er ohne elektrisches Feld undurchsichtig streuend und aufgrund der veränderten Farbstoff orientierung kräftig farbig erscheint. Besonders auffällig ist dieser Effekt bei Leuchten, die Flüssigkristallzellen oder PDLC-Filme aus einem Flüssigkristallmaterial aufweisen, dem ein Fluoreszenzfarbstoff beigemischt ist, und die z.B. mit einer Lichtquelle mit UV-Lichtanteil betrieben werden.

In Leuchten-Systemen können mehrere erfindungsgemäße Leuchten kombiniert werden.

Zur Raumgestaltung ist es besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäßen Leuchten bzw. Leuchten-Systeme mit einer elektrischen oder elektronischen Steuereinrichtung auszurüsten, mit der die Leuchten unabhängig ansteuerbar und zwischen dem durchsichtigen Zustand und dem diffus streuenden und undurchsichtigen bzw. absorbierenden und undurchsichtigen Zustand schaltbar sind.

Die beiden Lösungskonzeptionen werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1: die beiden erfindungsgemäßen Lösungskonzeptionen,

Fig. 2: eine schematische Darstellung in Seitenansicht, die die Beeinflussung von Licht durch eine PDLC-Scheibe verdeutlicht,

Fig. 3: eine Halogen-Niedervolt-Deckenlampe und eine PDLC-Scheibe als optisches Element, bei der die Decke zusätzlich als streuendes Element wirkt,

Fig. 4: eine Halogen-Niedervoltlampe mit drei PDLC-Scheiben in Seitenansicht, durch die das Licht stufenweise unterschiedlich stark gestreut werden kann,

Fig. 5: eine Wandleuchte in perspektivischer Ansicht, die zwei quadratische optische Elemente aus Flüssigkristallzellen oder PDLC-Scheiben vor und hinter der Lichtquelle aufweist, wobei das Feld entweder an keinem, an einem oder an beiden optischen Elementen anliegt.

Fig. 6: eine Deckenleuchte, bei der die PDLC-Scheibe zwischen Lichtquelle und Decke angeordnet ist, und

Fig. 7: ein an einer Decke angebrachtes Leuchten-System aus fünf Leuchten, von denen jede eine unabhängig schaltbare PDLC-Scheibe enthält.

Die Zeichnungen a) und b) in Fig. 1 zeigen die Funktionsweise einer Leuchte, die eine Flüssigkristallzelle als optisches Element 2 und eine Glühbirne als Lichtquelle 1 aufweist. Bei der Flüssigkristallzelle 2 kann es sich beispielsweise um eine sogenannte TN-Zelle handeln, in der der Flüssigkristall um 90° verdrillt zwischen zwei Glasplatten orientiert ist, die mit durchsichtigen, leitfähigen Elektroden beschichtet sind. Auf beide Glasplatten ist eine Polarisatorfolie geklebt. Diese Flüssigkristallzelle ist gemäß Fig. la) durchsichtig, wenn kein elektrisches Feld anliegt. Fig. Ib) veranschaulicht die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Leuchte , wenn über den Stromkreis 3

ein elektrisches Feld an die Zelle angelegt wird. Aufgrund der dadurch veränderten Orientierung des Flüssigkristallfilms wird das von der Lichtquelle 1 emittierte Licht in der Flüssigkristallzelle 2 stark absorbiert, so daß diese verdunkelt und undurchsichtig erscheint und so die Lichtquelle 1 verdeckt. Durch Abschalten der Spannung kehrt die Flüssigkrxstallzelle 2 in den Zustand gemäß Fig. la) zurück, woraufhin die Lichtquelle 1 wieder sichtbar wird. Dieser Vorgang läßt sich beliebig oft wiederholen. Der Schalteffekt kann auch mit anderen Typen von Flüssigkristallzellen, wie z.B. der Heilmeier-Zelle oder der White-Taylor-Zelle, erzielt werden.

In den folgenden Zeichnungen wird der Stromkreis 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.

Die Zeichnungen c) und d) in Fig. 1 veranschaulichen die zweite Lösungskonzeption. Die dargestellte Leuchte besteht aus mehreren Leuchtstofflampen als Lichtquelle 1 und einer PDLC-Scheibe als optischem Element 2. Bei eingeschaltetem Feld gemäß Fig. Ic) ist die Scheibe durchsichtig. Die Leuchtstofflampen sind sichtbar und geben direktes und intensives Licht ab. Die Deckenleuchte dient in diesem Zustand zur optimalen arbeitsgerechten Beleuchtung. Ohne elektrisches Feld (Fig. Id)) ist die Scheibe durch Streuung undurchsichtig und die Lichtintensität verringert, so daß ein angenehm gedämpftes und homogeneres Licht abgegeben wird. Die installierten Leuchtstofflampen sind verdeckt.

Fig. 2 stellt eine erfindungsgemäße Leuchte in Seitenansicht dar. Im Zustand a) liegt das elektrische Feld an der PDLC-Scheibe an, so daß das Licht unbeeinflußt durch die durchsichtige Scheibe tritt.

Nach Ausschalten des elektrischen Feldes (Fig. 2 b) wird das Licht teilweise in Vorwärtsrichtung und teilweise in Rückwärtsrichtung gestreut. Das Verhältnis von Vorwärts- zu Rückwärtsstreuung läßt sich über die Größe der flüssigkristallinen Tröpfchen in der PDLC-Scheibe einstellen. Mehrfachstreuprozesse in dem PDLC-FiIm führen ferner dazu, daß die PDLC-Scheibe über ihre gesamte Oberfläche Licht emittiert und dadurch selbst zu einer passiven, großflächigen Lichtquelle wird. Besonders an den Plattenrändern kann ein erhellter Saum auftreten.

In der Deckenleuchte gemäß Fig. 3 wird eine Niedervolt-Halogenlampe verwendet, deren Reflektor für eine relativ starke Bündelung des Lichts sorgt. Von der PDLC-Scheibe 2 wird bei anliegendem Feld (Fig. 3a)) kein Licht zurückgestreut. Im undurchsichtigen Zustand bei ausgeschaltetem Feld (Fig. 3b)) findet Rückwärtsstreuung statt, wobei nun auch Licht von der zuvor dunklen Decke 4 in den Raum reflektiert und gestreut wird. Bei einer solchen Anordnung setzt sich das Raumlicht in diesem Schaltzustand folglich aus drei Komponenten zusammen, dem von der PDLC-Scheibe 2 in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung gestreuten Licht und dem von der Decke 4 diffus gestreuten Licht. Das Beispiel dieser Deckenleuchte zeigt, wie die Beleuchtung eines Raumes auf einfache Weise durch Schalten einer PDLC-Scheibe variiert werden kann.

Fig. 4 stellt eine Leuchte dar, in der eine Niedervolt-Halogenlampe 1 mit drei PDLC-Platten 2 kombiniert ist. Mit dieser Leuchte läßt sich das Licht, das beispielsweise durch den Reflektor 5 stark fokussiert sein kann, aufweiten. Der Lichtkegeldurchmesser kann durch die drei PDLC-Scheiben stufenweise und in Abhängigkeit davon, wieviele der Scheiben durchsichtig bzw. undurchsichtig geschaltet

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sind, vergrößert werden. In Zustand a) liegt an allen PDLC-Scheiben ein elektrisches Feld an. In den folgenden Zuständen b) , c) und d) wird der Lichtkegel zunehmend aufgeweitet, indem zunächst von einer, dann von zwei und schließlich von allen drei PDLC-Scheiben das elektrische Feld entfernt wird. Anstelle einer Spotbeleuchtung wie in Fig. 4a) erhält man eine zunehmend homogene flächenhafte Ausleuchtung. In den Figuren 4a) bis 4d) wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit das in Rückwärtsrichtung gestreute Licht nicht dargestellt.

Die Wandleuchte in Fig. 5 besteht aus zwei quadratischen optischen Elementen 2, zwischen denen eine Lichtquelle 1 angeordnet ist. Dabei handelt es sich bei den optischen Elementen 2 in Fig. 5a), b) und c) um PDLC-Scheiben und in Fig. 5d) um Flüssigkristallzellen. In Fig. 5a) sind beide PDLC-Scheiben durchsichtig, so daß die Lichtquelle 1 und die Halterungen 6 sichtbar sind. In Fig. 5b) liegt das elektrische Feld nur noch an der vorderen Platte an, so daß die Lichtquelle 1 von vorne weiterhin sichtbar ist, während die hintere Platte nun undurchsichtig ist. Fig. 5c) zeigt den Zustand, in dem beide PDLC-Scheiben streuend geschaltet sind. Die Halterungen 6 sind weitergehend als zuvor verdeckt, die Lichtquelle 1 ist nicht mehr sichtbar.

In Fig. 5d) wird eine Leuchte mit prinzipiell gleichem Aufbau gezeigt, wobei zwei Flüssigkristallzellen anstelle von PDLC-Scheiben als optische Elemente verwendet werden. Bei eingeschaltetem elektrischen Feld sind beide Zellen durch Absorption undurchsichtig, so daß Licht im wesentlichen parallel zu den Zellen 2 und nur unwesentlich oder überhaupt nicht senkrecht dazu emittiert wird. Ohne elektrisches Feld sind die Flüssigkristallzellen durchsichtig. In

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diesem Zustand sind die Halterungen 6 und die Lichtquelle 1 wie in Fig. 5a) sichtbar.

In Fig. 6 ist die PDLC-Scheibe 2 zwischen Leuchte 1 und Decke 4 angeordnet. Das Verhältnis, in dem das Licht von der PDLC-Scheibe 2 und der Decke 4 in den Raum reflektiert und gestreut wird, kann durch das elektrische Feld gesteuert werden. Die PDLC-Scheibe ist in dem vorliegenden Beispiel von einer metallischen Einfassung 7 umgeben. Im durchsichtigen Zustand fällt die PDLC-Scheibe kaum auf, so daß die Reflexion an der metallischen Einfassung hervorgehoben wird. Das indirekte Licht zur Beleuchtung wird im wesentlichen an der diffus streuenden Decke erzeugt. Ohne Feld dagegen wird das Licht ziisätzlich von der gesamten Scheibe gestreut, so daß sich ein völlig anderer optischer Eindruck ergibt.

Fig. 7 zeigt ein aus mehreren erfindungsgemäßen Leuchten 8 bis 12 bestehendes Leuchten-System, das an einer Decke 4 installiert wurde, von denen jede eine PDLC-Scheibe als optisches Element 2 enthält. Die PDLC-Scheiben sind unabhängig durch eine elektrische oder elektronische Steuereinrichtung ansteuerbar, wobei die Ansteuerung beispielsweise so erfolgen kann, daß die Leuchten 8, 9, 10, 11 und 12 nacheinander durchsichtige bzw. durch Streuung undurchsichtige optische Elemente 2 aufweisen. Zum Zeitpunkt t-L sind die Leuchten 8 und 11, zum Zeitpunkt t2 die Leuchten 9 und 12 undurchsichtig und streuend geschaltet, so daß nur in diesen die Lichtquelle 1 verdeckt ist, usw. . Bei einer derartigen Ansteuerung der verschiedenen Leuchten entsteht der Eindruck einer fortlaufenden, gerichteten Bewegung. Ein solches Leuchten-System kann beispielsweise in öffentlichen Gebäuden zur dekorativen Beleuchtung und als Leitsystem zur Information von Besuchern verwendet werden,

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die durch die an der Decke durch Licht erzeugte, scheinbar fortlaufende Bewegung des Lichts Orientierungshilfen erhalten.

Claims (20)

Ansprüche

1. Leuchte mit

(a) einer Lichtquelle (1) und

(b) einem von der Lichtquelle (1) beleuchtbaren flächigen optischen Element (2) , das durchsichtig oder durch Streuung und/oder durch Absorption undurchsichtig ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das optische Element (2) teilweise oder ganz zwischen einem ersten Zustand, in dem es durchsichtig ist, und einem zweiten Zustand, in dem es durch Streuung und/oder durch Absorption undurchsichtig ist, schaltbar ist.

2. Leuchte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

das optische Element (2) aus einem elektrooptischen Material besteht oder ein elektrooptisches Material enthält, das durch ein daran angelegtes elektrisches Feld zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand schaltbar ist.

3. Leuchte nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das optische Element (2) aus einer oder mehreren Flüssigkristallzellen besteht oder eine oder mehrere Flüssigkristallzellen enthält, die

- bei anliegendem elektrischem Feld glasklar durchsichtig und ohne Feld absorbierend und undurchsichtig oder

- bei anliegendem Feld absorbierend und undurchsichtig und ohne Feld glasklar durchsichtig sind.

4. Leuchte nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das optische Element (2) aus einem polymerdispersen Flüssigkristallfilm (PDLC-FiIm) besteht oder einen solchen Film enthält, der

- bei anliegendem elektrischem Feld durchsichtig und ohne Feld stark streuend und undurchsichtig ist oder

- bei anliegendem elektrischem Feld stark streuend und undurchsichtig und ohne Feld durchsichtig ist.

5. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

sie zwei oder mehr optische Elemente (2) aufweist.

6. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

das oder die optischen Elemente (2) plan oder gewölbt ausgebildet sind.

7. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das oder die optischen Elemente (2)

- zwischen Lichtquelle (1) und Betrachter,

- auf der vom Betrachter abgewandten Seite der Lichtquelle (1)

oder

- vor und hinter der Lichtquelle (1)

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angeordnet sind.

8. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere optische Elemente (2) gemäß Anspruch 4 hintereinander angeordnet sind.

9. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (2) mit ihren Hauptflächen parallel oder verkippt zueinander angeordnet sind.

10. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere optische Elemente (2) oder eine Vielzahl optischer Elemente (2) aufweist, die polygonartig oder facettenartig miteinander verbunden sind.

11. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (2) getrennt und unabhängig ansteuerbar sind.

12. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- nur optische Elemente (2) gemäß Anspruch 3,

- nur optische Elemente (2) gemäß Anspruch 4 oder

- sowohl optische Elemente (2) gemäß Anspruch 3 als auch optische Elemente (2) gemäß Anspruch

13. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß das oder die optischen Elemente (2) eine runde oder ovale Scheibe, ein Prisma, ein Polygon, eine Pyramide, einen Kegel bzw. Polygonkegel oder einen Zylinder bzw. Polygonzylinder bilden.

14. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) eine Glühbirne, ein Halogenstrahler, eine Leuchtstofflampe, eine Gasentladungslampe oder eine Kompaktleuchtstofflampe ist.

15. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Einbaustrahler, eine Lichtrinne, eine Arbeitsleuchte, eine Langfeldleuchte, ein Wandfluter, eine Deckenleuchte, eine Stehleuchte, eine Tischleuchte oder eine Paneelleuchte ist.

16. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (1) und dem bzw. den optischen Elementen (2) ein Wärmeschutzfilter vorgesehen ist und/oder die Lichtquelle (1) eine Kaltlichtspiegellampe ist.

17. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 16,

dadurch gekennzeichnet, daß

sie optische Elemente (2) gemäß Anspruch 4 enthält, die in einem der beiden Zustände bis zu 40 % des auffallenden Lichts diffus in Rückwärtsrichtung streuen.

18. Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 17,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Flüssigkristallmaterial in der bzw. den Flüssigkristallzellen und/oder der bzw. den PDLC-Filmen einen Farbstoff, vorzugsweise einen dichroitischen oder pleochroitischen Farbstoff enthält.

19. Leuchten-System, gekennzeichnet durch mehrere Leuchten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18.

20. Leuchten bzw. Leuchten-System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine elektrische oder elektronische Steuereinrichtung aufweisen, mit der die Leuchten ansteuerbar und unabhängig in den durchsichtigen, den diffus streuenden und undurchsichtigen oder den absorbierenden und undurchsichtigen Zustand schaltbar sind.