AT514573A4 - Lichtlenkvorrichtung und Beleuchtungseinheit mit einer solchen Lichtlenkvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen (2) in zumindest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element (3) aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse bzw. -ebene (4), welches optische Element (3) eine Lichteintrittsseite (5) mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseite (6) aufweist, wobei die Lichteintrittsseite (5) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen (7) und dahinter in einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen entsprechendem Winkel angeordnete Reflexionsflächen (8) segmentiert ist sowie eine Beleuchtungseinheit (15) mit einer solchen Lichtlenkvorrichtung (1). Erfindungsgemäß weist jede Lichteintrittsfläche (7) in Richtung des der Symmetrieachse bzw. -ebene (4) gegenüberliegenden Randes (9) des optischen Elements, an welchem Rand (9) die Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken der Licht¬strahlen einer Vielzahl an Lichtquellen in zumindest eine vorbe-stimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element austransparentem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene,welches optische Element eine Lichteintrittsseite mit einem imWesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseiteaufweist, wobei die Lichteintrittsseite des optischen Elementsin eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen und dahinter in einemnach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen entsprechendemWinkel angeordnete Reflexionsflächen segmentiert ist.

Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinheit mit ei¬ner Vielzahl an Lichtquellen und einer oben genannten Lichtlenk¬vorrichtung.

Lichtlenkvorrichtungen und Beleuchtungseinheiten der gegenständ¬lichen Art sind seit Langem in einer Vielzahl an Ausführungsfor¬men bekannt und dienen meist dazu, die Lichtstrahlen einer odereiner geringen Anzahl an Lichtquellen in eine vorbestimmte Rich¬tung zu lenken. Beispielsweise bündeln Fresnel-Linsen das Lichteiner Lichtquelle in Richtung der optischen Achse der Linse. Umdas Licht einer Punktlichtquelle zu kollimieren, verwendet mantypischerweise einen Parabolspiegel oder eine Linse. DiesesPrinzip kann von einer Punktlichtquelle auf eine kleine Gruppevon Punktlichtquellen ausgedehnt werden. Will man jedoch einegroße Anzahl an Lichtquellen kollimieren, sind die bekanntenVorrichtungen nicht mehr anwendbar, ohne die Lichtquellen wiederin kleinere Gruppen zu unterteilen und mit eigenen Kollimatorenzu versehen. Mit dem Einzug von Leuchtdioden als Lichtquellenbestehen viele Beleuchtungseinheiten heutzutage nicht mehr auswenigen sondern aus einer Vielzahl an Lichtquellen, deren Licht¬strahlen mit herkömmlichen Lichtlenkvorrichtungen in keiner ge¬eigneten Weise gelenkt werden können.

Die DE 10 2010 028 755 Al beschreibt ein optisches Linsenele¬ment, welches prinzipiell nur für eine Lichtquelle bzw. ein aneiner Stelle angeordnetes Array an Lichtquellen geeignet ist.

Auch die DE 10 2011 118 456 Al beschreibt ein optisches Bauteilfür Beleuchtungszwecke, welches nur für eine einzelne Lichtquel- le gedacht ist.

Aus der US 8,235,556 B2 ist ein optisches Element zum Kollimie¬ren der Lichtstrahlen vieler Lichtquellen bekannt geworden. DerProduktionsaufwand für eine derartiges optisches Element ist je¬doch sehr groß und steigt mit der Anzahl an Lichtquellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffungeiner Lichtlenkvorrichtung der obigen Art und einer Beleuch¬tungseinheit mit einer derartigen Lichtlenkvorrichtung, durchwelche die Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen in ge¬eigneter Weise in vorbestimmte Richtungen gelenkt werden können.Der konstruktive Aufwand und die Herstellungskosten für einesolche Lichtlenkvorrichtung bzw. Beleuchtungseinheit sollen mög¬lichst gering sein, um eine breite Anwendung für verschiedensteAnwendungsgebiete zu ermöglichen. Die Nachteile des Standes derTechnik sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine oben genann¬te Lichtlenkvorrichtung, bei der jede Lichteintrittsfläche inRichtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene gegenüberliegendenRandes des optischen Elements weist, an welchem Rand die Stellenfür die Anordnung der Lichtquellen vorgesehen sind, sodass dieLichtstrahlen der Lichtquellen im Wesentlichen normal in dieLichteintrittsflächen eintreten, an den hinter den Lichtein¬trittsflächen angeordneten Reflexionsflächen reflektiert undüber die Lichtaustrittsseite in die vorbestimmte Richtung ge¬lenkt werden. Die vorliegende Erfindung sieht im Wesentlichenein optisches Element vor, mit dem effizient nahezu beliebigviele Lichtquellen kollimiert werden können. Die Lichtlenkvor-richtung ist durch einen einfachen und kompakten Aufbau gekenn¬zeichnet. Die Lichtquellen sind am Rand des optischen Elementsangeordnet und senden ihre Lichtstrahlen in einem entsprechendenWinkel in die Lichteintrittsflächen des optischen Elements undwerden an den Reflexionsflächen total reflektiert und tretenüber die Lichtaustrittsseite in die gewünschte Richtung aus.Durch die Ausnutzung des Phänomens der internen Totalreflexionkann das optische Element bzw. die Lichtlenkvorrichtung oder dieBeleuchtungseinheit besonders kostengünstig realisiert werden.

Vorzugsweise sind die Lichteintrittsflächen mit kreisförmigemQuerschnitt ausgebildet, wobei der Mittelpunkt der mit kreisför¬migem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen im Wesent¬lichen mit den Stellen für die Anordnung der Lichtquellenübereinstimmt.

Durch diese kreisförmige bzw. sphärische Gestaltung der Licht-eintrittsflächen wird gewährleistet, dass die von den Lichtquel¬len herrührenden Lichtstrahlen im Wesentlichen normal zurOberfläche des optischen Elements eintreten, wodurch Rückrefle¬xionen minimiert und Brechungen der eintretenden Lichtstrahlenunterbunden werden können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist dieLichtaustrittsseite des optischen Elements in eine Vielzahl anLichtaustrittsflächen segmentiert. Durch eine derartige Segmen¬tierung der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann einematerialsparende Ausführung des optischen Elements und somiteine kompaktere Bauweise erreicht werden. Die Dichte und Formder Lichtaustrittsflächensegmente ist im Wesentlichen beliebiggestaltbar.

Wenn die Lichtaustrittsflächen gegenüber der Normalen auf dieSymmetrieachse- bzw. ebene geneigt sind, können die aus derLichtaustrittsseite des optischen Elements austretenden Licht¬strahlen in gewünschte Richtungen gelenkt werden. Auf diese Wei¬se können auch komplexere Ausleuchtungsmuster für bestimmteAnwendungen ohne weitere Optik und damit gesteigertem Produkti¬onsaufwand realisiert werden.

Das optische Element besteht vorzugsweise aus optisch transpa¬rentem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff oder Glas, und istvorzugsweise durch Gießen hergestellt. Dadurch kann die Licht¬lenkvorrichtung bzw. die Beleuchtungseinheit sehr kostengünstigin großer Stückzahl hergestellt werden, wodurch eine breite An¬wendbarkeit gesichert werden kann.

Wenn am Rand des optischen Elements vor den Stellen für die An¬ordnung der Lichtquellen Linsen angeordnet sind, kann die Richt¬charakteristik der Lichtauellen entsprechend verändert werden.

Je nach verwendeten Lichtquellen kann es von Vorteil sein, dieRichtcharakteristik derselben durch derartige Linsen zu verän¬dern bzw. an das optische Element der Lichtlenkvorrichtung anzu¬passen. Häufig wird es kostengünstiger sein, derartige Linsenvor Standardlichtquellen vorzusehen anstelle der Verwendung teu¬rerer Lichtquellen mit spezieller Richtcharakteristik. Bei dergegenständlichen Lichtlenkvorrichtung haben sich optimale Eigen¬schaften ergeben, wenn die Lichtquellen flache bzw. elliptischeRichtcharakteristik aufweisen. Dadurch kann Streulicht vermiedenoder zumindest reduziert werden. Sofern die Lichtquellen vonsich aus keine derartige elliptische oder flache Richtcharakte¬ristik aufweisen, kann eine Verbesserung durch die Linsen vorden Lichtquellen erzielt werden.

Das optische Element und die Linsen können auch einteilig herge¬stellt sein, wodurch die Herstellungskosten und der Installati¬ons- bzw. Montageaufwand noch weiter reduziert werden kann.

Zur Erzielung verschiedener Beleuchtungseffekte kann das opti¬sche Element und bzw. oder die Linsen gefärbt ausgebildet sein.Bei der Verwendung von Kunststoff oder Glas für das optischeElement und bzw. oder die Linsen kann eine derartige Färbunggleich mit dem Herstellungsprozess des optischen Elements erfol¬gen. Alternativ dazu kann die Färbung auch durch Aufträgen vonFarbschichten erzielt werden.

An den Lichteintrittsflächen des optischen Elements, an denLichtaustrittsflächen des optischen Elements und bzw. oder anden Linsen kann eine Antireflexionsbeschichtung angeordnet sein,wodurch Reflexionsverluste unterdrückt werden können.

Vorzugsweise ist das optische Element symmetrisch, insbesondererotationssymmetrisch, um die Symmetrieachse bzw. -ebene ausge¬bildet. Bei einer derartigen symmetrischen, insbesondere rotati¬onssymmetrischen Bauweise des optischen Elements derLichtlenkvorrichtung können im Wesentlichen beliebig vieleLichtquellen entlang der Ränder des optischen Elements bzw. ent¬lang dessen Umfang angeordnet werden und deren Lichtstrahlen indie gewünschte Richtung an der Lichtaustrittsseite des optischenElements gelenkt werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine obengenannte Beleuchtungseinheit mit einer Vielzahl an Lichtquellenund einer obigen Lichtlenkvorrichtung, wobei die Lichtquellenzumindest an einem Teil des der Symmetrieachse bzw. -ebene ge¬genüberliegenden Randes des optischen Elements angeordnet sind.Eine derartige Beleuchtungseinheit ist durch einen besonderskompakten und kostengünstigen Aufbau und eine hohe Flexibilitätbei den zu erzielenden Leuchtmustern gekennzeichnet. Bezüglichweiterer Vorteile wird auf die obige Beschreibung des Lichtleit¬elements verwiesen.

Die Lichtquellen weisen vorzugsweise schmale Richtcharakteristikauf. Wie bereits oben erwähnt, ist es in Bezug auf eine optimaleFunktion des optischen Elements bzw. der darin stattfindendenTotalreflexionen vorteilhaft, wenn die Lichtquellen eine schmaleRichtcharakteristik aufweisen.

Weiters ist es von Vorteil, wenn die Lichtquellen elliptischeRichtcharakteristik aufweisen. Durch eine derartige elliptischeRichtcharakteristik kann Streulicht wirkungsvoll unterbundenwerden.

Vorzugsweise sind die Lichtquellen durch Leuchtdioden gebildet.Leuchtdioden sind zur Zeit in verschiedenen Farben und mit ver¬schiedenen Leistungsdichten besonders kostengünstig erhältlichund weisen zudem besonders geringe Baugröße auf. Auch wenn dieVerlustleistung bei Leuchtdioden relativ gering ist, kann es beiLeuchtdioden mit höherer Lichtleistung unter Umständen erforder¬lich sein, die Lichtquellen zu kühlen. Da die Lichtquellen beider gegenständlichen Beleuchtungseinheit am Rand des optischenElements angeordnet sind, kann eine Abführung der Verlustwärmejedoch relativ einfach erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist da¬durch gegeben, dass Leuchtdioden mit elliptischer Richtcharakte¬ristik relativ kostengünstig erhältlich sind.

Alternativ dazu können die Lichtquellen auch durch Laserdiodengebildet sein. Gegenüber Leuchtdioden haben Laserdioden den Vor¬teil, dass sie eine besonders schmale Richtcharakteristik auf¬weisen, wodurch Streulicht unterbunden werden kann.

Wenn vor den Lichtquellen Linsen angeordnet sind, kann dieRichtcharakteristik der Lichtquellen entsprechend verändert wer¬den. Wie bereits oben erwähnt, kann durch die Linsen die wün¬schenswerte schmale Richtcharakteristik der Lichtquellenhergestellt bzw. verbessert werden. Derartige Linsen können aucheinteilig mit dem optischen Element hergestellt sein.

Vorzugsweise sind die Lichtquellen zur Aussendung von weißemLicht ausgebildet. Für die meisten Anwendungen ist weißes Lichtgefordert. Da bereits kostengünstige Leuchtdioden im weißenSpektralbereich erhältlich sind, können somit auch kostengünsti¬ge Beleuchtungseinheiten zum Aussenden von weißem Licht herge¬stellt werden. Für verschiedene Beleuchtungseffekte und Anwendungen können dieLichtquellen auch zur Aussendung von farbigem Licht ausgebildetsein. Derartige färbige Lichtquellen können für bestimmte Anwen¬dungen, wie z.B. Rückleuchten von Fahrzeugen, Blinker von Fahr¬zeugen, Ampelanlagen oder Bühnenbeleuchtungskörper, notwendigsein.

Vor der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann ein Ab¬deckelement aus zumindest teilweise transparentem Material ange¬ordnet sein. Mit einer derartigen Abdeckung könnenschablonenartig Piktogramme oder dergl. in der Beleuchtungsein¬heit vorgesehen werden, wie sie für viele Anwendungen vorteil¬haft oder wünschenswert sind. Beispielsweise können in einemderartigen Abdeckelement Piktogramme von stehenden oder gehendenPersonen aus transparentem Material angeordnet werden, wie siebei Fußgängerampeln üblich sind.

Zum Schutz der Beleuchtungseinheit insbesondere bei Anwendungenim Außenbereich ist es von Vorteil, wenn ein vorzugsweise was¬serdichtes Gehäuse vorgesehen ist.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun¬gen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung zum

Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellensamt Lichtquellen;

Fig. 2 einen Schnitt durch die kreisförmige Lichtlenkvorrichtunggemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II;

Fig. 3 eine Detailansicht auf einen Teil einer Lichtlenkvorrich-tung;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer kreisförmigen Lichtlenkvorrichtung mit materialsparenderAusführung der Lichtaustrittsseite des optischen Ele¬ments;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Lenken der

Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen samt Licht¬quellen als Linienarray;

Fig. 6 ein Schnittbild durch eine Beleuchtungseinheit mit einerLichtlenkvorrichtung als Linienarray gemäß Fig. 5 entlangder Schnittlinie VI - VI;

Fig. 7A bis 7C Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen mit geänder¬ter Richtung der austretenden Lichtstrahlen; undFig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvorrichtung in Form ei¬nes Polygonzugs.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung 1zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen 2samt Lichtquellen. Die Lichtlenkvorrichtung 1 umfasst ein fla¬ches, optisches Element 3 aus transparentem Material mit einerSymmetrieachse bzw. -ebene 4. Im dargestellten Beispiel ist dasoptische Element 3 rotationssymmetrisch um die Symmetrieachse 4angeordnet. Am Rand 9 des optischen Elements 3 sind die Licht¬quellen 2, welche beispielsweise durch Leuchtdioden gebildetsind, so angeordnet, dass die Lichtstrahlen der Lichtquellen 2in Richtung der Symmetrieachse 4 strahlen. Wie besser aus demSchnittbild durch das optische Element 3 gemäß Fig. 2 ersicht¬lich ist, weist das optische Element 3 eine Lichteintrittsseite5 und eine Lichtaustrittsseite 6 auf. Die Lichteintrittsseite 5ist in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen 7 und dahinter an¬geordnete Reflexionsflächen 8 segmentiert. Im dargestellten Bei¬spiel ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3eben und nicht segmentiert ausgebildet. Die Lichteintrittsflä¬chen 7 sind vorzugsweise kreisförmig bzw. sphärisch ausgebildet,wobei der Mittelpunkt 11 der Kreise der Lichteintrittsflächen 7 im Wesentlichen mit den Stellen 10 für die Anordnung der Licht¬quellen 2 übereinstimmt. Dadurch wird gewährleistet, dass dievon den Lichtquellen 2 ausgesandten Lichtstrahlen im Wesentli¬chen normal in die Lichteintrittsflächen 7 eintreten und keineVerluste durch Teilreflexionen stattfinden. An den hinter denLichteintrittsflächen 7 angeordneten Reflexionsflächen 8 findeteine Totalreflexion der Lichtstrahlen in RichtungLichtaustrittsseite 6 statt. Im dargestellten Ausführungsbei¬spiel der Lichtlenkvorrichtung 1 werden sämtliche Lichtstrahlenaller Lichtquellen 2 im Wesentlichen parallel zueinander undnormal zur Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 ge¬richtet. Eine derartige Lichtlenkvorrichtung 1 kann relativ ein¬fach und kostengünstig hergestellt werden. Die Berechnung derRadien der kreisförmigen bzw. sphärischen Lichteintrittsflächen7 und der Neigung der Reflexionsflächen 8 und die Anzahl derSegmentierungen muss auf die jeweilige Anzahl an Lichtquellen 2und die Größe des optischen Elements 3 angepasst werden, wasdurch verschiedene mathematische Modelle und Berechnungsprogram¬me relativ rasch und einfach vorgenommen werden kann.

Aus der Detailansicht eines Teils der Lichtlenkvorrichtung 1entsprechend Fig. 3 sind einige Lichteintrittsflächen 7 und Re¬flexionsflächen 8 des optischen Elements 3 dargestellt und derjeweilige Radius für die kreisförmige bzw. sphärische Gestaltungder Lichteintrittsflächen 7 eingetragen. Die Lichteintrittsflä¬che 7 auf der rechten Seite von Fig. 3 weist dementsprechendeine kreisförmige Fläche mit dem Radius Rl vom Mittelpunkt 11,welcher mit den Stellen 10 für die Anordnung der Lichtquellen 2übereinstimmt, auf. Der Radius R2 für die nächste Lichtein¬trittsfläche 7 ist entsprechend dem Abstand von der vorigenLichteintrittsfläche 7 geringer. Nach der Festlegung der Anzahlder Segmente der Lichteintrittsfläche 7 des optischen Elements 3können die jeweiligen Radien und auch Neigungen der Reflexions¬flächen 8 softwaremäßig einfach berechnet werden. Das optischeElement 3 kann schließlich durch Fräsen aus einem Kunststoff¬oder Glasblock oder durch Herstellung einer entsprechenden Nega¬tivform und anschließendes Gießen mit Kunststoff oder Glas ein¬fach und rasch hergestellt werden.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform ei- ner kreisförmigen Lichtlenkvorrichtung 1 mit materialsparenderAusführung der Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3.Dabei ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 wiedie Lichteintrittsseite 5 in mehrere Lichtaustrittsflächen 12segmentiert, welche Lichtaustrittsflächen 12 allesamt eben undim Wesentlichen normal zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 angeord¬net sind. Wie weiter unten anhand der Fig. 7A bis 7C dargelegtwerden wird, kann durch geneigte Anordnung der Lichtaustritts¬flächen 12 eine Veränderung des Beleuchtungsmusters erzielt wer¬den.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht auf und einen Schnitt durcheine Vorrichtung 1 zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahlvon Lichtquellen 2 samt Lichtquellen 2 als Linienarray. DieLichtquellen 2 sind an beiden Rändern 9 des symmetrisch angeord¬neten optischen Elements 3 angeordnet. Auf diese Weise könnenbeliebige Längen an Lichtlenkvorrichtungen 1 bzw. Beleuchtungs¬einheiten 15 hergestellt werden, welche auch einen beliebigenVerlauf aufweisen können (s. Fig. 8). Theoretisch ist auch einasymmetrischer Aufbau der Lichtlenkvorrichtung 1 denkbar, indemeine Seite des optischen Elements 3 neben der Symmetrieebene 4weggelassen wird. Wie aus dem Schnittbild gemäß Fig. 6 erkennbarist, kann das optische Element 3 auch von einem Gehäuse 17 undeinem zumindest teilweise transparentem Abdeckelement 16 umgebensein, durch welches ein Verwendung der Beleuchtungseinheit 15auch im Außenbereich ermöglicht wird. Zur Veränderung der Licht¬charakteristik der Lichtquellen 2 können vor den Lichtquellen 2Linsen 14 angeordnet sein, welche auch einteilig mit dem opti¬schen Element 3 hergestellt sein können.

In den Fig. 7A bis 7C sind Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen1 mit geänderter Richtung der austretenden Lichtstrahlen darge¬stellt. Die Fig. 7A bis 7C zeigen Varianten der Lichtlenkvor-richtung 1 bzw. Beleuchtungseinheit 15, wobei durch Neigung derLichtaustrittsflächen 12 eine Veränderung der Richtung der aus¬tretenden Lichtstrahlen erzielt werden kann. Bei der Variantegemäß Fig. 7A wurden die Lichtaustrittsflächen 12 gegenüber dernormalen zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 des optischen Elements3 geneigt, wodurch die aus dem optischen Element 3 austretendenLichtstrahlen nach außen von der Symmetrieachse bzw. -ebene 4 weg weisen. Bei der Variante gemäß Fig. 7B sind alleLichtaustrittsflächen 12 im Wesentlichen normal zur Symmetrie¬achse bzw. -ebene 4 angeordnet und sämtliche Lichtstrahlen sindin Richtung der Symmetrieachse bzw. -ebene 4 parallel angeord¬net. Bei der Variante gemäß Fig. 7C sind die Lichtaustrittsflä¬chen 12 des optischen Element 3 in Richtung Symmetrieachse bzw.-ebene 4 geneigt angeordnet, wodurch die Lichtstrahlen in Rich¬tung Symmetrieachse bzw. -ebene 4 gelenkt werden. Durch unter¬schiedliche Neigung der Lichtaustrittsflächen 12 des optischenElements 3 können verschiedenartige Lichtmuster und Lichteffekteerzielt werden.

Schließlich zeigt Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvor¬richtung 1 in Form eines Polygonzugs. Wie bereits oben erwähnt,kann das optische Element 3 der Lichtlenkvorrichtung 1 symme¬trisch zu einer entlang eines Polygonzugs verlaufenden Symme¬trieebene 4 angeordnet werden. Auf diese Weise könnenBeleuchtungseinheiten 15 zur Erzielung individueller Beleuch¬tungsmuster hergestellt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeitenin der Beleuchtungstechnik.

Die vorliegende Erfindung erhöht die Gestaltungsmöglichkeiten inder Beleuchtungstechnik für einfache Beleuchtungsanwendungen,wie das Ersetzen bestehender Leuchtstoffröhren mit LED lineararrays oder auch entsprechend angepasste Wohnungs- oder Arbeits¬beleuchtungen. Auch in der Automobilindustrie, wo hohe Leucht¬dichten bei geringen Energieverbrauch und hoher Zuverlässigkeitgefordert werden, können derartige Beleuchtungseinheiten ange¬wandt werden. Durch die Verwendung einer Vielzahl an Lichtquel¬len ist auch eine höhere Zuverlässigkeit der Beleuchtungseinheitgewährleistet, da der Ausfall einzelner Lichtquellen auf dieFunktion der Beleuchtungseinheit keinen bzw. nur einen unwesent¬lichen Einfluss hat.

Claims (20)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahlan Lichtquellen (2) in zumindest eine vorbestimmte Richtung, miteinem flachen optischen Element (3) aus transparentem Materialmit einer Symmetrieachse- bzw. ebene (4), welches optische Ele¬ment (3) eine Lichteintrittsseite (5) mit einem im Wesentlichenparabelförmigen Profil und eine Lichtaustrittsseite (6) auf¬weist, wobei die Lichteintrittsseite (5) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichteintrittsflächen (7) und dahinterin einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlen ent¬sprechendem Winkel angeordnete Reflexionsflächen (8) segmentiertist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichteintrittsfläche (7)in Richtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene (4) gegenüberlie¬genden Randes (9) des optischen Elements (3) weist, an welchemRand (9) die Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2)vorgesehen sind, sodass die Lichtstrahlen der Lichtquellen (2)im Wesentlichen normal in die Lichteintrittsflächen (7) eintre-ten, an den hinter den Lichteintrittsflächen (7) angeordnetenReflexionsflächen (8) reflektiert und über die Lichtaustritts¬seite (6) in die vorbestimmte Richtung gelenkt werden.
2. 2. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die Lichteintrittsflächen (7) mit kreisförmigemQuerschnitt ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt (11) der mitkreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen(7) im Wesentlichen mit den Stellen (10) für die Anordnung derLichtquellen (2) übereinstimmt.
3. 3. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Lichtaustrittsseite (6) des optischenElements (3) in eine Vielzahl an Lichtaustrittsflächen (12) seg¬mentiert ist.
4. 4. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die Lichtaustrittsflächen (12) gegenüber der Nor¬malen auf die Symmetrieachse- bzw. ebene (4) geneigt sind.
5. 5. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) aus op¬ tisch transparentem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff oderGlas, besteht und vorzugsweise durch Gießen hergestellt ist.
6. 6. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass am Rand (9) des optischen Elements(3) vor den Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2)Linsen (14) zum Verändern der Richtcharakteristik der Lichtquel¬len (2) angeordnet sind.
7. 7. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬zeichnet, dass das optische Element (3) und die Linsen (14) ein¬teilig hergestellt sind.
8. 8. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬kennzeichnet, dass das optische Element (3) und bzw. oder dieLinsen (14) gefärbt ausgebildet sind.
9. 9. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, dass an den Lichteintrittsflächen (7)des optischen Elements (3), an den Lichtaustrittsflächen (12)des optischen Elements (3) und bzw. oder an den Linsen (14) eineAntireflexionsbeschichtung (13) angeordnet ist.
10. 10. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (3) symme¬trisch, insbesondere rotationssymmetrisch, um die Symmetrieach¬se- bzw. ebene (4) ausgebildet ist.
11. 11. Beleuchtungseinheit (15) mit einer Vielzahl an Lichtquellen(2) und einer Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen derLichtquellen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zumindest an einem Teildes der Symmetrieachse- bzw. ebene (4) gegenüberliegenden Randes(9) des optischen Elements (3) angeordnet sind.
12. 12. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬zeichnet, dass die Lichtquellen (2) schmale Richtcharakteristikaufweisen.
13. 13. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Lichtquellen (2) elliptische Richtcharakte¬ristik aufweisen.
14. 14. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) durch Leucht¬dioden gebildet sind.
15. 15. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) durch Laserdi¬oden gebildet sind.
16. 16. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 15,dadurch gekennzeichnet, dass vor den Lichtquellen (2) Linsen(14) zum Verändern der Richtcharakteristik der Lichtquellen (2)angeordnet sind.
17. 17. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 16,dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zur Aussendungvon weißem Licht ausgebildet sind.
18. 18. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 17,dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zur Aussendungvon färbigem Licht ausgebildet sind.
19. 19. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 18,dadurch gekennzeichnet, dass vor der Lichtaustrittsseite (6) desoptischen Elements (3) ein Abdeckelement (16) aus zumindestteilweise transparentem Material angeordnet ist.
20. 20. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 19,dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise wasserdichtes Ge¬häuse (17) vorgesehen ist.