WO2021165068A1 - Längliche leuchte - Google Patents

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WO2021165068A1
WO2021165068A1 PCT/EP2021/052890 EP2021052890W WO2021165068A1 WO 2021165068 A1 WO2021165068 A1 WO 2021165068A1 EP 2021052890 W EP2021052890 W EP 2021052890W WO 2021165068 A1 WO2021165068 A1 WO 2021165068A1
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light
reflectors
pot
longitudinal direction
secondary optics
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PCT/EP2021/052890
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Inventor
Bogna Ludwiczak
Matthias COVI
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Zumtobel Lighting Gmbh
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    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/28—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports rigid, e.g. LED bars
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    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0083—Array of reflectors for a cluster of light sources, e.g. arrangement of multiple light sources in one plane
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    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an elongated lamp with the aid of which a large amount of light is to be emitted without glare over a narrow light exit area.
  • Linear lighting solutions are used in lighting technology in a variety of ways and are made available both in Lorm by individual lights and in Lorm by elongated so-called light bands. Due to their narrow design, such lights or light strips are often distinguished by their elegant appearance compared to large-area lights, which is why they are used in a wide variety of applications. If such lights are to be used to illuminate workplaces, it is necessary that a correspondingly high amount of light is emitted in order to be able to meet the requirements of conventional workplace lighting.
  • the solution that has hitherto been customary for realizing a narrow linear luminaire then consisted in using several LED modules arranged one behind the other, which are encompassed by a white or mirrored channel reflector.
  • the present invention is based on the object of providing a corresponding luminaire which meets the above criteria with regard to its light output.
  • the elongated light source is formed by several LEDs or LED clusters arranged one behind the other in the longitudinal direction.
  • a homogeneous light emission over the entire surface of the elongated, narrow light exit opening is achieved with the aid of a plate-shaped element made of a transparent material which has light-refracting structures.
  • the use of primary optics is provided upstream of this plate-shaped element, which is formed by several cup-like reflectors arranged one behind the other in the longitudinal direction, each extending diverging from the light source in a light emission direction of the lamp.
  • a luminaire which has:
  • an elongated light source which is formed by several LEDs or LED clusters arranged one behind the other in the longitudinal direction
  • a primary optic assigned to the light source which is formed by several pot-like reflectors arranged one behind the other in the longitudinal direction, each of which extends diverging from the light source in a light emission direction of the luminaire,
  • a secondary optic which follows the primary optic in the light emission direction and is formed by a plate-shaped element made of a transparent material, the plate-shaped element having light-refracting structures.
  • the light-refracting structures of the secondary optics can in particular be prism-like structures, particularly preferably pyramidal structures Act prism structures. Structures of this type are already known per se and serve to expand and glare in a controlled manner the light distribution of a beam entering on the input side. It has now been shown that the anti-glare efficiency of such scatter structures is highest when the incident light strikes the secondary optics in an almost ideally bundled manner. According to the invention, this object is achieved through the use of the primary optics which, with the aid of the pot-like reflectors, deflect the light emitted by the LEDs or LED clusters into almost perfectly parallel light beams. In this way, an extremely efficient influencing of the light output is made possible, which ensures the desired, glare-free light distribution, especially with high amounts of light and narrow light exit openings.
  • the pot-like reflectors have light exit openings which lie in a common plane, the secondary optics then being arranged at a distance from this plane, in particular at a distance of approximately 4 mm.
  • This measure ensures that no individual bundles of rays impinge on the light entry side of the secondary optics, but instead an overlap occurs in the transition area between two adjacent cup-like reflectors, which reduces or compensates for differences in luminance. As a result, the appearance of the light-emitting area of the lamp is homogenized overall.
  • the pot reflectors viewed in the longitudinal direction, have side wall regions which have a parabolic shape, the LEDs or LED clusters then being arranged in the focal point of this parabolic shape.
  • the parabolic shape ensures particularly efficient bundling of the light, which - as explained above - is important with regard to the mode of operation of the secondary optics.
  • a corresponding parabolic shape of the pot-like reflectors would also be advantageous in the transverse direction of the lamp.
  • the distance between the individual LEDs or LED clusters should be selected to be relatively small in order to achieve a high amount of light and the pot-like reflectors are accordingly close to one another, with a continuous parabolic shape of the reflector walls there would be an overlap between two adjacent reflectors.
  • a development of the invention provides that the side wall areas of the pot-like reflectors extending transversely to the longitudinal direction of the lamp merge into inclined, flat side surfaces.
  • the pot-like reflectors each have light entry openings, each light entry opening then being assigned an LED or an LED cluster.
  • the LEDs or LED clusters are then in the case of parabolic reflector walls in the focal point of the parabola.
  • an additional light-diffusing element in particular a diffusing film, is arranged between the primary optics and the secondary optics. This can be arranged, for example, on the light entry side of the secondary optics, resting on the latter.
  • the lamp according to the present invention preferably has an elongated housing which forms a narrow light exit opening, the light exit opening being completely closed by the secondary optics or a transparent cover resting on the secondary optics. All the light leaving the lamp is thus influenced in the desired manner by the measures according to the invention described above, so that with a preferred width of the light exit opening of about 3 cm, a large amount of light can be emitted in high quality despite everything.
  • Figure 1 shows an embodiment of a lamp according to the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of the lamp according to the invention in the transverse direction
  • FIG. 3 shows a sectional illustration of the lamp according to the invention in the longitudinal direction
  • FIGS. 4 and 5 show two perspective views of the component forming the primary optics
  • FIG. 6a shows the influence of the primary optics on the light emitted by the LEDs
  • FIG. 6b shows the light distribution that can be achieved by the primary optics
  • FIG. 7 a the further influence of the light by the secondary optics
  • the concept described below for influencing the light is not limited to the individual luminaire shown and corresponding applications, but can always be used when homogeneous light of high intensity is to be emitted over a relatively narrow area in such a way that the The risk of dazzling a viewer is largely avoided.
  • the use of the optical concept described below would also be suitable for so-called elongated light strips, through which narrow elongated strips are formed in a wall or ceiling area of a room, and light is emitted homogeneously over their entire length.
  • the luminaire 100 shown in a perspective view in FIG. 1 and in a section in FIGS. 2 and 3 thus initially has an elongated housing 50 which is essentially formed by an elongated profile part 55.
  • This profile part 55 which is designed for attachment to a mounting rail in the illustrated embodiment, but could also be mounted in the same way on or in the ceiling of a room or suspended, has a C- or H-shaped cross section and thus forms a elongated receiving space for storing the components responsible for light generation and light emission.
  • An operating device 110 is also arranged on the upper side of the profile part 55, which converts the supply voltage made available to the luminaire 100 into a suitable operating voltage for the lighting means.
  • the profile part 55 is ordered here, for example, from a corresponding extruded profile, for example from aluminum, although other materials would also be conceivable.
  • an elongated light exit opening 51 is defined by the two side walls 52 of the profile part 55, through which the light from the lamp 100 is emitted.
  • LEDs 60 which are positioned in the longitudinal direction of the housing 50 on one or more LED boards 65 arranged one behind the other, are used as lighting means in the luminaire 100 according to the present invention.
  • these are in each case individual LEDs 60.
  • LED clusters are used which consist of several LEDs. If these are designed to emit light in different colors or color temperatures, then within the scope of an individual control of the various LEDs there would be the possibility of influencing the color or color temperature of the light emitted as a whole by the luminaire 100.
  • the LED board (s) 65 is or are arranged on a web 56 extending essentially horizontally through the profile part 55.
  • the inventive influencing of the light generated by the LEDs 60 takes place with the aid of an optical system 10, the structure and function of which will be explained in more detail below.
  • the optical system 10 consists essentially of two components, on the one hand primary optics 20, which are directly assigned to the LEDs 60, and on the other hand secondary optics 30 located in the area of the light exit opening 51 of the luminaire 100.
  • the design and mode of operation of the primary optics 20 will first be explained.
  • This is a component which is also shown individually in FIGS. 4 and 5 and forms several pot-like reflectors 25 arranged one behind the other in the longitudinal direction of the lamp 100, which are intended to bundle the light emitted by the LEDs 60 in a first step.
  • These primary optics 20 are preferably formed by an injection-molded plastic part, which is then coated or mirrored in a correspondingly highly reflective manner.
  • Several of the pot-like reflectors 25, preferably all of them, are combined in one piece to form the component shown.
  • the configuration of the primary optics 20 in this case is such that each LED 60 (or each LED cluster) is assigned a reflector cup 25 which is intended to bundle the light from this LED 60 accordingly.
  • the reflector cup 25 has a light inlet opening 26 on its side facing the LEDs 60, in which the LED 60 is positioned or into which the LED 60 protrudes accordingly.
  • the side walls of the reflector pot 25 extend divergingly downward, so they widen in the light emission direction of the lamp 100, each enclosing a corresponding light outlet opening 27 at the lower end. From the lateral areas of these light exit openings 27 extend - as can be seen in particular in FIGS. 2, 4 and 5 - lateral webs 21 with latching arms 22 arranged on them, via which latching with corresponding projections of the profile part 55 forming the housing 50 takes place. In this way, a simple, tool-free fastening of the primary optics 20 in the luminaire housing 50 is made possible.
  • the webs 21 are inclined outward in such a way that they do not fulfill any essential function for the emission of light. At most, rays reflected or scattered on the surface of the secondary optics 30 described in more detail below could additionally be reflected on these surfaces. The actual light influencing takes place, however, as explained below, through the side walls of the pot-like reflectors 25.
  • the function of the pot reflectors 25 is to bundle the light emitted by the LEDs 60 as closely as possible, in particular in such a way that the resulting beam has a so-called full width at half maximum (FWHM) below 10 °.
  • a correspondingly strong bundling of the light can be achieved, for example, in that the highly reflective side walls of the pot reflectors 25 are parabolically shaped, that is, follow a parabolic shape, with the LEDs 60 being arranged in the focal point of the parabola.
  • the lateral wall areas 25 a of the pot reflectors viewed in relation to the longitudinal direction of the luminaire 100, have this parabolic shape and are designed to be rotationally symmetrical in relation to the central axis I (see FIG. 2) .
  • the pot reflectors 25 should be designed to be rotationally symmetrical over their entire circumference.
  • the present lamp 100 is intended to generate and generate a relatively large amount of light are emitted, which means that the LEDs 60 or LED clusters are arranged in the longitudinal direction of the luminaire 100 with a relatively small distance behind one another. This small distance between the LEDs 60 means that in the case of a complete rotational symmetry of the pot reflectors 25, they would correspondingly overlap.
  • the pot reflectors 25 are thus formed overall from two different side wall areas 25a, 25b, on the one hand the side wall areas 25a in comparison to the longitudinal center plane of the lamp 100, which are completely or over their entire height parabolic and rotationally symmetrical in relation to the axis I are, and on the other hand the transverse to this extending wall areas 25b, which merge into a planar shape and thereby form the V-shaped transverse lamellar structures recognizable in Figure 3.
  • FIGS. 6a and 6b show the effect of the primary optics 20 on the light emitted by the associated LEDs 60
  • FIG. 6a shows the simulated beam path of the LED light
  • FIG. 6b shows the resulting light distribution curve.
  • the beam path in FIG. 6a already shows that the light initially emitted by the LEDs 60 in a wide angular range is reflected by the side wall areas 25a and 25b of the cup reflectors 25 in such a way that it is directed downwards as an almost perfectly parallelized bundle of rays.
  • FIG. 6b shows an extremely strong bundling of the light with an extremely small half-width.
  • the planar design of the transversely aligned side wall regions 25b has no negative effects and the bundling of light and the light beams are efficiently parallelized in the longitudinal direction of the luminaire 100.
  • This secondary optic 30 is a microprismatic plate which is formed from a transparent material and has pyramid-like microprismatic structures 35 on its surface facing away from the LEDs 60.
  • the angle of inclination of the individual pyramids is in the range of 111 °.
  • Such structures are already known per se and are widely used in lighting technology. she serve to guide light that occurs slightly in order to adapt the light output to a desired light distribution and glare reduction.
  • the mode of operation of the secondary optics 30 is better, the more strongly the light striking it is bundled. This is the reason that the pot reflectors 25 of the primary optics 20 are designed in the manner described above to bundle the light emitted by the LEDs 60 extremely strongly.
  • FIGS. 7a and 7b show the beam path of the light and the light distribution ultimately resulting therefrom. It can be seen that the initially strongly parallelized light is expanded again by the pyramid-shaped prism structures 35 and is emitted over a desired angular range, although this is selected so that a half-width of about 60 ° is not exceeded and thus the prerequisite for a UGR -Value below 19 is observed.
  • Primary optics 20 and secondary optics 35 in combination thus enable a very high amount of light to be emitted via the light exit opening 51 of the luminaire 100 and this despite everything corresponds to a desired light distribution, in particular a light distribution that can be used to illuminate office workplaces.
  • the light exit openings 27 of the pot reflectors 25, which lie in a common plane E, have a certain distance d from the surface O of the secondary optics 30 (see FIG. 2 in this regard).
  • This distance d is necessary in order to avoid that the bundles of rays generated by the pot reflectors 25 impinge on the secondary optics 30 separately. Instead, light can now also hit areas of the secondary optics 30 which are not directly below the opening 27 of a pot reflector 25.
  • the light exit opening 51 appears substantially uniformly bright over the entire length and width.
  • the secondary optics 30 does not form the final light exit element of the lamp 100.
  • a planar cover 40 made of a transparent material is provided for this purpose, which is arranged in the area of the light exit opening 51 of the housing 50 and on which the secondary optics 30 is stored.
  • this cover 40 is of no further importance for the emission of light, since it is not intended to have a decisive influence on the light rays.
  • a diffusing film or, in general, a light-diffusing element 45 is positioned on the upper side of the secondary optics 30 facing the LEDs 60. This is intended to prevent a direct view of the luminaire 100, so that the individual LEDs 60 or LED clusters and the individual pot reflectors 25 cannot be seen by a viewer. Like the cover 40, however, this only slightly scattering film 45 should not significantly influence the previously explained function of the primary optics 20 and the secondary optics 30.
  • the optical concept according to the invention thus opens up the possibility of forming luminaires with extremely narrow light exit openings (for example in the range of only about 3 cm) which, despite everything, emit a very high amount of light homogeneously and without glare.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leuchte (100), aufweisend eine längliche Lichtquelle, welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete LEDs (60) oder LED-Cluster gebildet ist, eine der Lichtquelle zugeordnete Primär-Optik (20), welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete topfartige Reflektoren (25) gebildet ist, die sich jeweils ausgehend von der Lichtquelle in einer Lichtabstrahlrichtung der Leuchte (100) divergierend erweitern, sowie eine in Lichtabstrahlrichtung der Primär-Optik (20) nachfolgende Sekundär-Optik (30), welche durch ein plattenförmiges Element aus einem transparenten Material gebildet ist, wobei das Element lichtbrechende Strukturen (35) aufweist.

Description

Längliche Leuchte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine längliche Leuchte, mit deren Hilfe über einen schmalen Lichtaustrittsbereich eine hohe Lichtmenge blendungsfrei abgegeben werden soll.
Lineare Beleuchtungslösungen kommen in der Beleuchtungstechnologie in vielfältiger Hinsicht zum Einsatz und werden sowohl in Lorm von Einzelleuchten als auch in Lorm länglicher sog. Lichtbänder zur Verfügung gestellt. Aufgrund ihrer schmalen Bauform zeichnen sich derartige Leuchten bzw. Lichtbänder im Vergleich zu großflächigen Leuchte oftmals durch ihre elegante Erscheinungsform aus, weshalb sie in verschiedensten Anwendungsfällen verwendet werden. Sollen derartige Leuchten zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen verwendet werden, ist es erforderlich, dass eine entsprechend hohe Lichtmenge abgegeben wird, um den Anforderungen einer üblichen Arbeitsplatzbeleuchtung genügen zu können. Die bislang hierbei übliche Lösung zur Realisierung einer schmalen linearen Leuchte bestand dann darin, mehrere hintereinander angeordnete LED-Module zu verwenden, die von einem weißen oder verspiegelten Rinnenreflektor umfasst sind. Unterhalb des Reflektors befindet sich dann ein optisches Sandwich bestehend aus Streufolien und lichtbrechenden Strukturen, um die zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen erforderliche Entblendung zu gewährleisten. Alternativ hierzu wurden zur Lichtbeeinflussung auch den LEDs zugeordnete topf artige Reflektoren verwendet, die dann allerdings zur Unterseite hin offen sind und somit einen direkten Einblick in die Leuchte ermöglichen.
Derzeit besteht eine klare Tendenz dahingehend, die Leuchten immer schmaler zu gestalten, wobei trotz allem die Menge des abgegebenen Lichts weiter erhöht werden soll. Beispielsweise wäre es wünschenswert, Leuchten zur Verfügung zu stellen, deren Lichtaustrittsbereich eine Breite in der Größenordnung von lediglich etwa 30 mm beträgt. Gleichzeitig soll allerdings die lichtabgebende Lläche der Leuchte möglichst homogen erscheinen, was den Einsatz der oben erwähnten, zur Unterseite hin offenen Einzelreflektoren ausschließt. Stattdessen wird nach Lösungen gesucht, bei der trotz schmaler Lichtaustrittsöffnung und homogener Lichtabgabe eine hohe Lichtmenge abgegeben werden kann, die darüber hinaus auch die Anforderungen hinsichtlich einer zu Arbeitszwecken geeigneten Entblendung erfüllt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine entsprechende Leuchte zur Verfügung zu stellen, welche hinsichtlich ihrer Lichtabgabe die oben genannten Kriterien erfüllt.
Die genannte Aufgabe wird durch eine Leuchte, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die längliche Lichtquelle durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete LEDs oder LED-Cluster gebildet. Eine homogene Lichtabstrahlung über die gesamte Lläche der länglichen, schmalen Lichtaustrittsöffnung hinweg wird mit Hilfe eines plattenförmigen Elements aus einem transparenten Material erzielt, welches lichtbrechende Strukturen aufweist. Erfindungsgemäß ist allerdings diesem plattenförmigen Element vorgeordnet der Einsatz einer Primär-Optik vorgesehen, welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete topfartige Reflektoren gebildet wird, die sich jeweils ausgehend von der Lichtquelle in einer Lichtabstrahlrichtung der Leuchte divergierend erstrecken. Es hat sich gezeigt, dass durch das Zusammenwirken der topfartigen Reflektoren mit der lichtbrechenden Sekundär-Optik auch bei hohen sogenannten Lumenoutputs eine effiziente Beeinflussung des Lichts derart erzielt werden kann, dass das letztendlich von der Leuchte abgegebene Licht die Anforderungen hinsichtlich einer zufriedenstellenden Entblendung erfüllt, insbesondere derart, dass die Bedingung UGR<19 erfüllt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit eine Leuchte vorgeschlagen, welche aufweist:
• eine längliche Lichtquelle, welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete LEDs oder LED-Cluster gebildet ist,
• eine der Lichtquelle zugeordnete Primär-Optik, welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete topfartige Reflektoren gebildet ist, dies sich jeweils ausgehend von der Lichtquelle in einer Lichtabstrahlrichtung der Leuchte divergierend erweitern,
• eine in Lichtabstrahlrichtung der Primär-Optik nachfolgende Sekundär-Optik, welche durch ein plattenförmiges Element aus einem transparenten Material gebildet ist, wobei das plattenförmige Element lichtbrechende Strukturen aufweist.
Bei den lichtbrechenden Strukturen der Sekundär-Optik kann es sich insbesondere um prismenartige Strukturen, besonders bevorzugt um pyramidenförmige Prismenstrukturen handeln. Derartige Strukturen sind an sich bereits bekannt und dienen dazu, die Lichtverteilung eines eingangsseitig eintretenden Strahlenbündels kontrolliert zu erweitern und zu entblenden. Es hat sich nunmehr gezeigt, dass die Entblendungseffizienz derartiger Streustrukturen dann am höchsten ist, wenn das auftreffende Licht nahezu ideal gebündelt auf die Sekundär- Optik auftrifft. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Nutzung der Primär-Optik erfüllt, welche mit Hilfe der topfartigen Reflektoren das von den LEDs oder LED-Clustern abgegebene Licht in nahezu perfekt parallel verlaufende Lichtstrahlen umlenkt. Auf diesem Weg wird eine äußerst effiziente Beeinflussung der Lichtabgabe ermöglicht, die insbesondere auch bei hohen Lichtmengen und schmalen Lichtaustrittsöffnungen die gewünschte, blendfreie Lichtverteilung gewährleistet.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die topfartigen Reflektoren Lichtaustrittsöffnungen aufweisen, welche in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei die Sekundär-Optik dann in einem Abstand zu dieser Ebene, insbesondere in einem Abstand von etwa 4 mm angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass keine individuellen Strahlenbündel auf die Lichteintrittsseite der Sekundär-Optik auftreffen, sondern stattdessen im Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten topfartigen Reflektoren ein Überlapp auftritt, durch den Leuchtdichte-Unterschiede reduziert bzw. ausgeglichen werden. Hierdurch wird somit das Erscheinungsbild des lichtabgebenden Bereichs der Leuchte insgesamt homogenisiert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Topfreflektoren in Längsrichtung gesehen Seitenwandbereiche aufweisen, die eine Parabelform aufweisen, wobei die LEDs bzw. LED-Cluster dann im Fokuspunkt dieser Parabelform angeordnet sind. Die Parabelform gewährleistet in diesem Fall dann eine besonders effiziente Bündelung des Lichts, die - wie oben erläutert - im Hinblick auf die Wirkungsweise der Sekundär-Optik wichtig ist.
Grundsätzlich wäre eine entsprechende Parabelform der topfartigen Reflektoren auch in Querrichtung der Leuchte von Vorteil. Da allerdings zum Erzielen einer hohen Lichtmenge der Abstand zwischen den einzelnen LEDs bzw. LED-Clustern verhältnismäßig gering gewählt werden sollte und dementsprechend die topfartigen Reflektoren nahe beieinanderliegen, würde bei einer durchgängigen Parabelform der Reflektorwände eine Überschneidung zweier benachbarter Reflektoren vorliegen. Um dies zu vermeiden und dennoch eine kompakte Anordnung der LED -Lichtquellen zu ermöglichen, ist deshalb gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die sich quer zur Längsrichtung der Leuchte erstreckenden Seitenwandbereiche der topfartigen Reflektoren in geneigte, plane Seitenflächen übergehen. Die topfartigen Reflektoren weisen jeweils Lichteintrittsöffnungen auf, wobei jeder Lichteintrittsöffnung dann eine LED oder ein LED-Cluster zugeordnet ist. Wie bereits erwähnt befinden sich dann die LEDs oder LED-Cluster im Falle parabelförmiger Reflektorwände im Fokuspunkt der Parabel.
Um das Erscheinungsbild der Leuchte zusätzlich homogener zu gestalten, kann ferner vorgesehen sein, dass zwischen der Primär-Optik und der Sekundär-Optik ein zusätzliches lichtstreuendes Element, insbesondere eine Streufolie angeordnet ist. Diese kann beispielsweise an der Lichteintrittsseite der Sekundär-Optik auf dieser aufliegend angeordnet sein.
Die Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein längliches Gehäuse auf, welches eine schmale Lichtaustrittsöffnung bildet, wobei die Lichtaustrittsöffnung durch die Sekundär- Optik oder eine an der Sekundär- Optik anliegende lichtdurchlässige Abdeckung vollständig verschlossen ist. Sämtliches die Leuchte verlassende Licht wird also durch die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen in gewünschter Weise beeinflusst, sodass bei einer bevorzugten Breite der Lichtaustrittsöffnung von etwa 3 cm trotz allem eine hohe Lichtmenge in hoher Qualität abgegeben werden kann.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in perspektivischer Ansicht;
Figur 2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Leuchte in Querrichtung; Figur 3 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Leuchte in Längsrichtung;
Figuren 4 und 5 zwei perspektivische Ansichten des die Primär-Optik bildenden Bauteils;
Figur 6a die Beeinflussung des von den LEDs abgegebenen Lichts durch die Primär-Optik;
Figur 6b die durch die Primär-Optik erzielbare Lichtverteilung; Figur 7 a die weitere Beeinflussung des Lichts durch die Sekundär-Optik und
Figur 7b die Verteilung des letztendlich von der erfindungsgemäßen
Leuchte abgegebene Lichts.
Das erfindungsgemäße Konzept wird nachfolgend anhand einer länglichen Einzelleuchte erläutert, die beispielsweise zur Beleuchtung eines Büroarbeitsplatzes vorgesehen ist und Licht in hoher Intensität, allerdings dennoch homogen über eine schmale Lichtaustrittsfläche derart entblendet abgeben soll, dass ein so genannter UGR-Wert unterhalb von 19 erzielt wird. Dieser UGR-Wert (Unified Glare Rating) beschreibt die psychologische Blendwirkung eines Beleuchtungssystems in einer bestimmten Betrachterposition, wobei der UGR-Wert 19 für Büroräume maßgeblich ist und nicht überschritten werden sollte, um eine blendfreie Tätigkeit an einem Bildschirmarbeitsplatz gewährleisten zu können.
Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass das nachfolgend beschriebene Konzept zur Beeinflussung des Lichts nicht auf die dargestellte Einzelleuchte sowie entsprechende Anwendungsfälle beschränkt ist, sondern immer dann zum Einsatz kommen kann, wenn über eine verhältnismäßig schmale Fläche homogen Licht hoher Intensität derart abgestrahlt werden soll, dass die Gefahr einer Blendung für einen Betrachter weitestgehend vermieden wird. Insbesondere würde sich die Nutzung des nachfolgend beschriebenen optischen Konzepts beispielsweise auch bei so genannten länglichen Lichtbändern anbieten, durch die in einem Wand- oder Deckenbereich eines Raums schmale länglich Streifen gebildet werden, über deren gesamte Länge hinweg homogen Licht abgegeben wird.
Die in Figur 1 in perspektivischer Ansicht sowie in den Figuren 2 und 3 im Schnitt dargestellte Leuchte 100 weist also zunächst ein längliches Gehäuse 50 auf, welches im Wesentlichen durch ein längliches Profilteil 55 gebildet ist. Dieses Profilteil 55, das im dargestellten Ausführungsbeispiel für die Befestigung an einer Tragschiene ausgeführt ist, in gleicher Weise allerdings auch an oder in der Decke eines Raums bzw. abgehängt montiert sein könnte, ist im Querschnitt C- oder H-förmig ausgeführt und bildet somit einen länglichen Aufnahmeraum zur Lagerung der für die Lichterzeugung und Lichtabgabe verantwortlichen Komponenten. An der Oberseite des Profilteils 55 ist ferner ein Betriebsgerät 110 angeordnet, welches die der Leuchte 100 zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung in eine geeignete Betriebsspannung für die Leuchtmittel umsetzt. Das Profilteil 55 bestellt hierbei beispielsweise aus einem entsprechenden Strangpressprofil, beispielsweise aus Aluminium, wobei allerdings auch andere Materialien denkbar wären. An der Unterseite des Gehäuses 50 wird durch die beiden Seitenwände 52 des Profilteils 55 eine längliche Lichtaustrittsöffnung 51 festgelegt, über welche das Licht der Leuchte 100 abgegeben wird. Wie bereits erwähnt ist hierbei gewünscht, dass über die gesamte Länge und Breite der Lichtaustrittsöffnung 51 hinweg gleichmäßig homogen Licht abgegeben wird, wobei die Breite der Lichtaustrittsöffnung 51 möglichst schmal sein sollte, bevorzug in einer Größenordnung von etwa 3cm. Dennoch soll intensiv Licht mit einem Lumenoutput von etwa 20001m/m abgegeben werden.
Als Leuchtmittel kommen bei der Leuchte 100 gemäß der vorliegenden Erfindung LEDs 60 zum Einsatz, die in Längsrichtung des Gehäuses 50 auf einer oder mehreren hintereinander angeordneten LED-Platinen 65 positioniert sind. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass es sich hierbei jeweils um Einzel-LEDs 60 handelt. Denkbar wäre allerdings auch, dass anstelle dieser Einzel-LEDs 60 jeweils LED-Cluster zum Einsatz kommen, die aus mehreren LEDs bestehen. Sind diese dazu ausgelegt, Licht in unterschiedlicher Farbe oder Farbtemperatur abzugeben, so würde im Rahmen einer individuellen Ansteuerung der verschiedenen LEDs die Möglichkeit bestehen, die Farbe oder Farbtemperatur des von der Leuchte 100 insgesamt abgegebenen Lichts zu beeinflussen. Die LED-Platine(n) 65 ist bzw. sind hierbei an einem sich im Wesentlichen horizontal durch das Profilteil 55 erstreckten Steg 56 angeordnet.
Die erfindungsgemäße Beeinflussung des von den LEDs 60 erzeugten Lichts erfolgt mit Hilfe eines optischen Systems 10, dessen Aufbau und Funktion nachfolgend näher erläutert werden soll. Das optische System 10 besteht hierbei im Wesentlichen aus zwei Komponenten, einerseits einer Primär-Optik 20, die unmittelbar den LEDs 60 zugeordnet ist, sowie andererseits einer im Bereich der Lichtaustrittsöffnung 51 der Leuchte 100 befindlichen Sekundäroptik 30.
Im Folgenden soll zunächst die Ausgestaltung und Wirkungsweise der Primär-Optik 20 erläutert werden. Es handelt sich hierbei um ein Bauteil, welches einzeln auch in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist und mehrere in Längsrichtung der Leuchte 100 hintereinander angeordnete topfartige Reflektoren 25 bildet, die in einem ersten Schritt eine Bündelung des von den LEDs 60 abgegebenen Lichts erzielen sollen. Diese Primär-Optik 20 wird vorzugsweise durch ein Spritzguss-Kunststoffteil gebildet, welches dann entsprechend hochreflektierend beschichtet bzw. verspiegelt ist. Dabei sind mehrere der topfartigen Reflektoren 25, vorzugsweise alle zu dem dargestellten Bauteil einstückig zusammengefasst. Die Ausgestaltung der Primär-Optik 20 hierbei derart, dass jeder LED 60 (bzw. jedem LED-Cluster) ein Reflektortopf 25 zugeordnet ist, der das Licht dieser LED 60 entsprechend bündeln soll. Der Reflektortopf 25 weist hierbei an seiner den LEDs 60 zugewandten Seite eine Lichteintrittsöffnung 26 auf, in der die LED 60 positioniert ist bzw. in welche die LED 60 entsprechend hineinragt. Ausgehend von dieser Lichteintrittsöffnung 26 erstrecken sich die Seitenwände des Reflektortopfs 25 divergierend nach unten, sie erweitern sich also in Lichtabstrahlrichtung der Leuchte 100, wobei sie am unteren Ende jeweils eine entsprechende Lichtaustrittsöffnung 27 umschließen. Von den seitlichen Bereichen dieser Lichtaustrittsöffnungen 27 erstrecken sich - wie insbesondere in den Figur 2, 4 und 5 erkennbar ist - seitliche Stege 21 mit daran angeordneten Rastarmen 22, über welche ein Verrasten mit entsprechenden Vorsprüngen des das Gehäuse 50 bildenden Profilteils 55 erfolgt. Auf diese Weise ist eine einfache, werkzeuglose Befestigung der Primär-Optik 20 in dem Leuchtengehäuse 50 ermöglicht.
Die Stege 21 sind dabei derart nach außen geneigt, dass sie für die Lichtabgabe keine wesentliche Funktion erfüllen. Allenfalls an der Oberfläche der nachfolgend näher beschriebenen Sekundär-Optik 30 reflektierte oder gestreute Strahlen könnten an diesen Oberflächen noch zusätzlich reflektiert werden. Die eigentliche Lichtbeeinflussung erfolgt allerdings wie nachfolgend erläutert durch die Seitenwände der topfartigen Reflektoren 25.
Die Funktion der Topf-Reflektoren 25 besteht darin, das von den LEDs 60 emittierte Licht möglichst eng zu bündeln, insbesondere derart, dass das resultierende Strahlenbündel eine sog. Halbwertsbreite (FWHM - Full Width at Half Maximum) unterhalb von 10° aufweist. Eine entsprechend starke Bündelung des Lichts kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die hochreflektierend ausgestalteten Seitenwände der Topf-Reflektoren 25 parabolisch geformt sind, also einer Parabelform folgen, wobei die LEDs 60 im Fokuspunkt der Parabel angeordnet sind.
Bei der Primär-Optik 20 der erfindungsgemäßen Leuchte 100 ist dementsprechend vorgesehen, dass insbesondere die bezogen auf die Längsrichtung der Leuchte 100 gesehen seitlichen Wandbereiche 25 a der Topfreflektoren diese parabolische Form aufweisen und bezogen auf die zentrale Achse I (siehe Figur 2) rotationssymmetrisch ausgeführt sind.
Idealerweise sollten die Topf-Reflektoren 25 über ihren gesamten Umfang hinweg rotationssymmetrisch ausgeführt sein. Allerdings soll - wie eingangs erwähnt - bei der vorliegenden Leuchte 100 eine verhältnismäßig hohe Lichtmenge erzeugt und abgegeben werden, was dazu führt, dass die LEDs 60 oder LED-Cluster in Längsrichtung der Leuchte 100 mit einem verhältnismäßig geringen Abstand hintereinander angeordnet sind. Dieser geringe Abstand der LEDs 60 bedingt, dass im Falle einer vollständigen Rotationssymmetrie der Topf-Reflektoren 25 diese sich entsprechend überschneiden würden. Um dies zu vermeiden, ist deshalb vorgesehen, dass in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Leuchte 100 die entsprechenden Seitenwandbereiche 25b von der Parabelform in eine planare Form übergehen, wie dies insbesondere in Figur 3 erkennbar ist.
Die Topf-Reflektoren 25 werden somit insgesamt gesehen aus zwei verschiedenen Seitenwandbereichen 25a, 25b gebildet, einerseits den im Vergleich zur Längsmittelebene der Leuchte 100 seitlichen Wandbereichen 25a, die vollständig bzw. über ihre gesamte Höhe hinweg parabolisch und bezogen auf die Achse I rotations symmetrisch geformt sind, sowie andererseits den sich quer hierzu erstreckenden Wandereichen 25b, die in eine planare Form übergehen und hierdurch die in Figur 3 erkennbaren V-förmigen Quer-Lamellenstrukturen bilden.
Die Wirkung der Primär- Optik 20 auf das von den zugehörigen LEDs 60 abgegebene Licht ist in den Figuren 6a und 6b dargestellt, wobei Figur 6a den simulierten Strahlenverlauf des LED-Lichts zeigt während hingegen Figur 6b die resultierende Lichtverteilungskurve darstellt. Bereits der Strahlenverlauf in Figur 6a zeigt, dass das von den LEDs 60 zunächst in einen breiten Winkelbereich abgegebene Licht derart durch die Seitenwandbereiche 25a und 25b der Topf-Reflektoren 25 reflektiert wird, dass es als nahezu perfektes parallelisiertes Strahlenbündel nach unten gerichtet ist. Dies zeigt auch die entsprechende Lichtverteilungskurve in Figur 6b, welche eine extrem starke Bündelung des Lichts mit einer äußerst geringen Halbwertsbreite erkennen lässt. Erkennbar ist ferner auch, dass die planare Gestaltung der quer ausgerichteten Seitenwandbereiche 25b keine negativen Auswirkungen und die Lichtbündelung hat und auch in Längsrichtung der Leuchte 100 die Lichtstrahlen effizient parallelisiert werden.
Das in der oben beschriebenen Weise gebündelte Licht wird dann im weiteren Verlauf durch die bereits erwähnte Sekundär-Optik 30 modifiziert, insbesondere aufgeweitet, bevor es über die Lichtabstrahlöffnung 51 der Leuchte 100 abgegeben wird. Bei dieser Sekundär-Optik 30 handelt es sich um eine Mikroprismen-Platte, die aus einem transparenten Material gebildet ist und an ihrer den LEDs 60 abgewandten Oberfläche pyramidenartige Mikro-Prismenstrukturen 35 aufweist. Der Neigungswinkel der Einzel- Pyramiden liegt hierbei im Bereich von 111°. An sich sind derartige Strukturen bereits bekannt und werden in der Beleuchtungstechnologie vielfach eingesetzt. Sie dienen dazu, auftretendes Licht entsprechend leicht zu lenken, um die Lichtabgabe an eine gewünschte Lichtverteilung und Entblendung anzupassen.
Für die erfindungsgemäße Leuchte 100 ist nunmehr wesentlich, dass die Wirkungsweise der Sekundär-Optik 30 umso besser ist, je stärker gebündelt das darauf auftreffende Licht ist. Dies ist der Grund dafür, dass die Topf-Reflektoren 25 der Primär-Optik 20 in der oben beschriebenen Weise dazu ausgelegt sind, das von den LEDs 60 abgegebene Licht extrem stark zu bündeln.
Das auftreffende Licht kann dann in definierter Weise durch die Prismenstrukturen 35 gelenkt werden, wie dies in den Figuren 7a und 7b erkennbar ist. Diese Figuren zeigen in analoger Weise zu den Figuren 6a und 6b den Strahlenverlauf des Lichts sowie die letztendlich hieraus resultierende Lichtverteilung. Dabei ist erkennbar, dass durch die pyramidenförmigen Prismenstrukturen 35 das zunächst stark parallelisierte Licht wieder aufgeweitet wird und hierbei über einen gewünschten Winkelbereich abgegeben wird, wobei dieser allerdings derart gewählt ist, dass eine Halbwertsbreite von etwa 60° nicht überschritten und somit die Voraussetzung für einen UGR-Wert unterhalb von 19 eingehalten wird.
Diese kontrollierte Aufweitung ist allerdings lediglich aufgrund des durch die Primär- Optik 20 eng gebündelten Lichtstrahls möglich. Primär-Optik 20 und Sekundär-Optik 35 in Kombination ermöglichen also, dass eine sehr hohe Lichtmenge über die Lichtaustrittsöffnung 51 der Leuchte 100 abgegeben wird und diese trotz allem einer gewünschten Lichtverteilung entspricht, insbesondere einer Lichtverteilung, die zur Beleuchtung von Büroarbeitsplätzen genutzt werden kann.
Wie weiterhin anhand der Figuren erkennbar ist, weisen die Lichtaustrittsöffnungen 27 der Topf-Reflektoren 25, die in einer gemeinsamen Ebene E liegen, einen gewissen Abstand d zur Oberfläche O der Sekundär-Optik 30 auf (siehe hierzu Figur 2). Dieser Abstand d ist erforderlich, um zu vermeiden, dass die von den Topf-Reflektoren 25 erzeugten Strahlenbündel getrennt auf die Sekundär-Optik 30 auftreffen. Stattdessen kann nunmehr Licht auch auf Bereiche der Sekundär-Optik 30 treffen, welche nicht unmittelbar unterhalb der Öffnung 27 eines Topf-Reflektors 25 liegen. Durch den Abstand d zwischen beiden optischen Komponenten 20 und 30, der vorzugsweise im Bereich von etwa 4 mm liegt, ist also gewährleistet, dass über die gesamte Länge der Leuchte 100 hinweg homogen Licht abgegeben wird. Das heißt, die Lichtaustrittsöffnung 51 erscheint über die gesamte Länge und Breite hinweg im Wesentlichen gleichmäßig hell. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Sekundär-Optik 30 nicht das abschließende Lichtaustrittselement der Leuchte 100. Stattdessen ist hierfür eine plane, aus einem transparenten Material bestehende Abdeckung 40 vorgesehen, die im Bereich der Lichtaustrittsöffnung 51 des Gehäuses 50 angeordnet ist und auf der die Sekundär-Optik 30 gelagert ist. Für die Lichtabgabe ist diese Abdeckung 40 allerdings nicht weiter von Bedeutung, da sie die Lichtstrahlen nicht entscheidend beeinflussen soll.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an der den LEDs 60 zugewandten Oberseite der Sekundär-Optik 30 eine Streufolie bzw. generell ein lichtstreuendes Element 45 positioniert ist. Dieses soll einen unmittelbaren Einblick in die Leuchte 100 verhindern, sodass für einen Betrachter die einzelnen LEDs 60 bzw. LED-Cluster sowie die einzelnen Topf-Reflektoren 25 nicht erkennbar sind. Ebenso wie die Abdeckung 40 soll allerdings diese nur leicht streuende Folie 45 die zuvor erläuterte Funktion der Primär-Optik 20 sowie der Sekundär-Optik 30 nicht wesentlich beeinflussen.
Insgesamt wird somit durch das erfindungsgemäße optische Konzept die Möglichkeit eröffnet, Leuchten mit extrem schmalen Lichtaustrittsöffnungen (beispielsweise im Bereich von lediglich etwa 3 cm) zu bilden, welche trotz allem eine sehr hohe Lichtmenge homogen und blendfrei abgeben.

Claims

Ansprüche
1. Leuchte (100), aufweisend:
• eine längliche Lichtquelle, welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete LEDs (60) oder LED-Cluster gebildet ist,
• eine der Lichtquelle zugeordnete Primär- Optik (20), welche durch mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete topfartige Reflektoren (25) gebildet ist, die sich jeweils ausgehend von der Lichtquelle in einer Lichtabstrahlrichtung der Leuchte (100) divergierend erweitern, · eine in Lichtabstrahlrichtung der Primär-Optik (20) nachfolgende Sekundär-
Optik (30), welche durch ein plattenförmiges Element aus einem transparenten Material gebildet ist, wobei das Element lichtbrechende Strukturen (35) aufweist.
2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den lichtbrechenden Strukturen (35) um Prismen, insbesondere um pyramidenförmige Prismen handelt.
3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die topfartigen Reflektoren (25) Lichtaustrittsöffnungen (27) aufweisen, welche in einer gemeinsamen Ebene (E) liegen, wobei die Sekundär-Optik (30) in einem Abstand (d) zu dieser Ebene (E), insbesondere in einem Abstand (d) von etwa 4mm angeordnet ist.
4. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfreflektoren (25) in Längsrichtung gesehen parabolisch geformte Seitenwandbereiche (25 a) aufweisen.
5. Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Topfreflektoren (25) in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung geneigte Seitenwandbereiche (25b) aufweisen.
6. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die topfartigen Reflektoren (25) Lichteintrittsöffnungen (26) aufweisen, wobei jeder Lichteintrittsöffnung (26) eine LED (60) oder ein LED-Cluster zugeordnet ist.
7. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere topfartige Reflektoren (25), vorzugsweise alle, zu einem einstückigen Bauteil, insbesondere zu einem Spritzguß-Kunststoffteil zusammengefasst sind.
8. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primär-Optik (20) und der Sekundär-Optik (30) ein lichtstreuendes Element (45), insbesondere eine Streufolie angeordnet ist.
9. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend ferner ein längliches Gehäuse (50), welches eine Lichtaustrittsöffnung (51) bildet, wobei die Lichtaustrittsöffnung (51) durch die Sekundär-Optik (30) oder eine an der Sekundär-Optik (30) anliegende lichtdurchlässige Abdeckung (40) vollständig verschlossen ist.
10. Leuchte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsöffnung (51) eine Breite von ca. 3 cm aufweist.
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