AT514573B1 - Lichtlenkvorrichtung und Beleuchtungseinheit mit einer solchen Lichtlenkvorrichtung - Google Patents

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AT514573B1 ATA664/2013A AT6642013A AT514573B1 AT 514573 B1 AT514573 B1 AT 514573B1 AT 6642013 A AT6642013 A AT 6642013A AT 514573 B1 AT514573 B1 AT 514573B1
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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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl anLichtquellen in zumindest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Elementaus transparentem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene, welches optische Elementeine Lichteintrittsseite mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaus¬trittsseite aufweist, wobei die Lichteintrittsseite des optischen Elements in eine Vielzahl anLichteintrittsflächen und dahinter in einem nach der vorbestimmten Richtung der Lichtstrahlenentsprechenden Winkel angeordnete Reflexionsflächen segmentiert ist.
[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinheit mit einer Vielzahl an Lichtquellenund einer oben genannten Lichtlenkvorrichtung.
[0003] Lichtlenkvorrichtungen und Beleuchtungseinheiten der gegenständlichen Art sind seitLangem in einer Vielzahl an Ausführungsformen bekannt und dienen meist dazu, die Lichtstrah¬len einer oder einer geringen Anzahl an Lichtquellen in eine vorbestimmte Richtung zu lenken.Beispielsweise bündeln Fresnel-Linsen das Licht einer Lichtquelle in Richtung der optischenAchse der Linse. Um das Licht einer Punktlichtquelle zu kollimieren, verwendet man typischer¬weise einen Parabolspiegel oder eine Linse. Dieses Prinzip kann von einer Punktlichtquelle aufeine kleine Gruppe von Punktlichtquellen ausgedehnt werden. Will man jedoch eine großeAnzahl an Lichtquellen kollimieren, sind die bekannten Vorrichtungen nicht mehr anwendbar,ohne die Lichtquellen wieder in kleinere Gruppen zu unterteilen und mit eigenen Kollimatorenzu versehen. Mit dem Einzug von Leuchtdioden als Lichtquellen bestehen viele Beleuchtungs¬einheiten heutzutage nicht mehr aus wenigen sondern aus einer Vielzahl an Lichtquellen, derenLichtstrahlen mit herkömmlichen Lichtlenkvorrichtungen in keiner geeigneten Weise gelenktwerden können.
[0004] Die DE 10 2010 028 755 A1 beschreibt ein optisches Linsenelement, welches prinzipiellnur für eine Lichtquelle bzw. ein an einer Stelle angeordnetes Array an Lichtquellen geeignet ist.
[0005] Auch die DE 10 2011 118 456 A1 beschreibt ein optisches Bauteil für Beleuchtungszwe¬cke, welches nur für eine einzelne Lichtquelle gedacht ist.
[0006] Aus der US 8,235,556 B2 ist ein optisches Element zum Kollimieren der Lichtstrahlenvieler Lichtquellen bekannt geworden. Der Produktionsaufwand für ein derartiges optischesElement ist jedoch sehr groß und steigt mit der Anzahl an Lichtquellen.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Lichtlenkvorrich¬tung der obigen Art und einer Beleuchtungseinheit mit einer derartigen Lichtlenkvorrichtung,durch welche die Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen in geeigneter Weise in vorbe¬stimmte Richtungen gelenkt werden können. Der konstruktive Aufwand und die Herstellungs¬kosten für eine solche Lichtlenkvorrichtung bzw. Beleuchtungseinheit sollen möglichst geringsein, um eine breite Anwendung für verschiedenste Anwendungsgebiete zu ermöglichen. DieNachteile des Standes der Technik sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.
[0008] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine oben genannte Lichtlenkvorrich¬tung, bei der jede Lichteintrittsfläche in Richtung des der Symmetrieachse- bzw. ebene gegen¬überliegenden Randes des optischen Elements weist, an welchem Rand die Stellen für dieAnordnung der Lichtquellen vorgesehen sind, sodass die Lichtstrahlen der Lichtquellen imWesentlichen normal in die Lichteintrittsflächen eintreten, an den hinter den Lichteintrittsflächenangeordneten Reflexionsflächen reflektiert und über die Lichtaustrittsseite in die vorbestimmteRichtung gelenkt werden. Die vorliegende Erfindung sieht im Wesentlichen ein optisches Ele¬ment vor, mit dem effizient nahezu beliebig viele Lichtquellen kollimiert werden können. DieLichtlenkvorrichtung ist durch einen einfachen und kompakten Aufbau gekennzeichnet. DieLichtquellen sind am Rand des optischen Elements angeordnet und senden ihre Lichtstrahlen ineinem entsprechenden Winkel in die Lichteintrittsflächen des optischen Elements und werdenan den Reflexionsflächen total reflektiert und treten über die Lichtaustrittsseite in die gewünsch¬te Richtung aus. Durch die Ausnutzung des Phänomens der internen Totalreflexion kann das optische Element bzw. die Lichtlenkvorrichtung oder die Beleuchtungseinheit besonders kos¬tengünstig realisiert werden.
[0009] Vorzugsweise sind die Lichteintrittsflächen mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet,wobei der Mittelpunkt der mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen imWesentlichen mit den Stellen für die Anordnung der Lichtquellen übereinstimmt.
[0010] Durch diese kreisförmige bzw. sphärische Gestaltung der Lichteintrittsflächen wird ge¬währleistet, dass die von den Lichtquellen herrührenden Lichtstrahlen im Wesentlichen normalzur Oberfläche des optischen Elements eintreten, wodurch Rückreflexionen minimiert undBrechungen der eintretenden Lichtstrahlen unterbunden werden können.
[0011] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Lichtaustrittsseite des optischenElements in eine Vielzahl an Lichtaustrittsflächen segmentiert. Durch eine derartige Segmentie¬rung der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann eine materialsparende Ausführungdes optischen Elements und somit eine kompaktere Bauweise erreicht werden. Die Dichte undForm der Lichtaustrittsflächensegmente ist im Wesentlichen beliebig gestaltbar.
[0012] Wenn die Lichtaustrittsflächen gegenüber der Normalen auf die Symmetrieachse- bzw.ebene geneigt sind, können die aus der Lichtaustrittsseite des optischen Elements austreten¬den Lichtstrahlen in gewünschte Richtungen gelenkt werden. Auf diese Weise können auchkomplexere Ausleuchtungsmuster für bestimmte Anwendungen ohne weitere Optik und damitgesteigertem Produktionsaufwand realisiert werden.
[0013] Das optische Element besteht vorzugsweise aus optisch transparentem Werkstoff,vorzugsweise Kunststoff oder Glas, und ist vorzugsweise durch Gießen hergestellt. Dadurchkann die Lichtlenkvorrichtung bzw. die Beleuchtungseinheit sehr kostengünstig in großer Stück¬zahl hergestellt werden, wodurch eine breite Anwendbarkeit gesichert werden kann.
[0014] Wenn am Rand des optischen Elements vor den Stellen für die Anordnung der Licht¬quellen Linsen angeordnet sind, kann die Richtcharakteristik der Lichtquellen entsprechendverändert werden.
[0015] Je nach verwendeten Lichtquellen kann es von Vorteil sein, die Richtcharakteristik der¬selben durch derartige Linsen zu verändern bzw. an das optische Element der Lichtlenkvorrich¬tung anzupassen. Häufig wird es kostengünstiger sein, derartige Linsen vor Standardlichtquel¬len vorzusehen anstelle der Verwendung teurerer Lichtquellen mit spezieller Richtcharakteristik.Bei der gegenständlichen Lichtlenkvorrichtung haben sich optimale Eigenschaften ergeben,wenn die Lichtquellen flache bzw. elliptische Richtcharakteristik aufweisen. Dadurch kannStreulicht vermieden oder zumindest reduziert werden. Sofern die Lichtquellen von sich auskeine derartige elliptische oder flache Richtcharakteristik aufweisen, kann eine Verbesserungdurch die Linsen vor den Lichtquellen erzielt werden.
[0016] Das optische Element und die Linsen können auch einteilig hergestellt sein, wodurch dieHerstellungskosten und der Installations- bzw. Montageaufwand noch weiter reduziert werdenkann.
[0017] Zur Erzielung verschiedener Beleuchtungseffekte kann das optische Element und bzw.oder die Linsen gefärbt ausgebildet sein. Bei der Verwendung von Kunststoff oder Glas für dasoptische Element und bzw. oder die Linsen kann eine derartige Färbung gleich mit dem Herstel¬lungsprozess des optischen Elements erfolgen. Alternativ dazu kann die Färbung auch durchAufträgen von Farbschichten erzielt werden.
[0018] An den Lichteintrittsflächen des optischen Elements, an den Lichtaustrittsflächen desoptischen Elements und bzw. oder an den Linsen kann eine Antireflexionsbeschichtung ange¬ordnet sein, wodurch Reflexionsverluste unterdrückt werden können.
[0019] Vorzugsweise ist das optische Element symmetrisch, insbesondere rotationssymmet¬risch, um die Symmetrieachse bzw. -ebene ausgebildet. Bei einer derartigen symmetrischen,insbesondere rotationssymmetrischen Bauweise des optischen Elements der Lichtlenkvorrich-tunq können im Wesentlichen beliebig viele Lichtquellen entlang der Ränder des optischen
Elements bzw. entlang dessen Umfang angeordnet werden und deren Lichtstrahlen in die ge¬wünschte Richtung an der Lichtaustrittsseite des optischen Elements gelenkt werden.
[0020] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Beleuch¬tungseinheit mit einer Vielzahl an Lichtquellen und einer obigen Lichtlenkvorrichtung, wobei dieLichtquellen zumindest an einem Teil des der Symmetrieachse bzw. -ebene gegenüberliegen¬den Randes des optischen Elements angeordnet sind. Eine derartige Beleuchtungseinheit istdurch einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau und eine hohe Flexibilität beiden zu erzielenden Leuchtmustern gekennzeichnet. Bezüglich weiterer Vorteile wird auf dieobige Beschreibung des Lichtleitelements verwiesen.
[0021] Die Lichtquellen weisen vorzugsweise schmale Richtcharakteristik auf. Wie bereits obenerwähnt, ist es in Bezug auf eine optimale Funktion des optischen Elements bzw. der darinstattfindenden Totalreflexionen vorteilhaft, wenn die Lichtquellen eine schmale Richtcharakteris¬tik aufweisen.
[0022] Weiters ist es von Vorteil, wenn die Lichtquellen elliptische Richtcharakteristik aufwei¬sen. Durch eine derartige elliptische Richtcharakteristik kann Streulicht wirkungsvoll unterbun¬den werden.
[0023] Vorzugsweise sind die Lichtquellen durch Leuchtdioden gebildet. Leuchtdioden sind zurZeit in verschiedenen Farben und mit verschiedenen Leistungsdichten besonders kostengünstigerhältlich und weisen zudem besonders geringe Baugröße auf. Auch wenn die Verlustleistungbei Leuchtdioden relativ gering ist, kann es bei Leuchtdioden mit höherer Lichtleistung unterUmständen erforderlich sein, die Lichtquellen zu kühlen. Da die Lichtquellen bei der gegen¬ständlichen Beleuchtungseinheit am Rand des optischen Elements angeordnet sind, kann eineAbführung der Verlustwärme jedoch relativ einfach erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist dadurchgegeben, dass Leuchtdioden mit elliptischer Richtcharakteristik relativ kostengünstig erhältlichsind.
[0024] Alternativ dazu können die Lichtquellen auch durch Laserdioden gebildet sein. Gegen¬über Leuchtdioden haben Laserdioden den Vorteil, dass sie eine besonders schmale Richtcha¬rakteristik aufweisen, wodurch Streulicht unterbunden werden kann.
[0025] Wenn vor den Lichtquellen Linsen angeordnet sind, kann die Richtcharakteristik derLichtquellen entsprechend verändert werden. Wie bereits oben erwähnt, kann durch die Linsendie wünschenswerte schmale Richtcharakteristik der Lichtquellen hergestellt bzw. verbessertwerden. Derartige Linsen können auch einteilig mit dem optischen Element hergestellt sein.
[0026] Vorzugsweise sind die Lichtquellen zur Aussendung von weißem Licht ausgebildet. Fürdie meisten Anwendungen ist weißes Licht gefordert. Da bereits kostengünstige Leuchtdiodenim weißen Spektralbereich erhältlich sind, können somit auch kostengünstige Beleuchtungsein¬heiten zum Aussenden von weißem Licht hergestellt werden.
[0027] Für verschiedene Beleuchtungseffekte und Anwendungen können die Lichtquellen auchzur Aussendung von färbigem Licht ausgebildet sein. Derartige färbige Lichtquellen können fürbestimmte Anwendungen, wie z.B. Rückleuchten von Fahrzeugen, Blinker von Fahrzeugen,Ampelanlagen oder Bühnenbeleuchtungskörper, notwendig sein.
[0028] Vor der Lichtaustrittsseite des optischen Elements kann ein Abdeckelement aus zumin¬dest teilweise transparentem Material angeordnet sein. Mit einer derartigen Abdeckung könnenschablonenartig Piktogramme oder dergl. in der Beleuchtungseinheit vorgesehen werden, wiesie für viele Anwendungen vorteilhaft oder wünschenswert sind. Beispielsweise können in ei¬nem derartigen Abdeckelement Piktogramme von stehenden oder gehenden Personen austransparentem Material angeordnet werden, wie sie bei Fußgängerampeln üblich sind.
[0029] Zum Schutz der Beleuchtungseinheit insbesondere bei Anwendungen im Außenbereichist es von Vorteil, wenn ein vorzugsweise wasserdichtes Gehäuse vorgesehen ist.
[0030] Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.Darin zeigen [0031] Fig. 1 eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung zum Lenken der Licht¬ strahlen einer Vielzahl von Lichtquellen samt Lichtquellen; [0032] Fig. 2 einen Schnitt durch die kreisförmige Lichtlenkvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II; [0033] Fig. 3 eine Detailansicht auf einen Teil einer Lichtlenkvorrichtung; [0034] Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer kreisförmigen
Lichtlenkvorrichtung mit materialsparender Ausführung der Lichtaus¬trittsseite des optischen Elements; [0035] Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Lenken der Lichtstrahlen einer
Vielzahl von Lichtquellen samt Lichtquellen als Linienarray; [0036] Fig. 6 ein Schnittbild durch eine Beleuchtungseinheit mit einer Lichtlenkvorrich¬ tung als Linienarray gemäß Fig. 5 entlang der Schnittlinie VI - VI; [0037] Fig. 7A bis 7C Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen mit geänderter Richtung der austre¬ tenden Lichtstrahlen; und [0038] Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvorrichtung in Form eines Polygon¬ zugs.
[0039] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine kreisförmige Vorrichtung 1 zum Lenken der Licht¬strahlen einer Vielzahl von Lichtquellen 2 samt Lichtquellen. Die Lichtlenkvorrichtung 1 umfasstein flaches, optisches Element 3 aus transparentem Material mit einer Symmetrieachse bzw. -ebene 4. Im dargestellten Beispiel ist das optische Element 3 rotationssymmetrisch um dieSymmetrieachse 4 angeordnet. Am Rand 9 des optischen Elements 3 sind die Lichtquellen 2,welche beispielsweise durch Leuchtdioden gebildet sind, so angeordnet, dass die Lichtstrahlender Lichtquellen 2 in Richtung der Symmetrieachse 4 strahlen. Wie besser aus dem Schnittbilddurch das optische Element 3 gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, weist das optische Element 3 eineLichteintrittsseite 5 und eine Lichtaustrittsseite 6 auf. Die Lichteintrittsseite 5 ist in eine Vielzahlan Lichteintrittsflächen 7 und dahinter angeordnete Reflexionsflächen 8 segmentiert. Im darge¬stellten Beispiel ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 eben und nicht segmen¬tiert ausgebildet. Die Lichteintrittsflächen 7 sind vorzugsweise kreisförmig bzw. sphärisch aus¬gebildet, wobei der Mittelpunkt 11 der Kreise der Lichteintrittsflächen 7 im Wesentlichen mit denStellen 10 für die Anordnung der Lichtquellen 2 übereinstimmt. Dadurch wird gewährleistet,dass die von den Lichtquellen 2 ausgesandten Lichtstrahlen im Wesentlichen normal in dieLichteintrittsflächen 7 eintreten und keine Verluste durch Teilreflexionen stattfinden. An denhinter den Lichteintrittsflächen 7 angeordneten Reflexionsflächen 8 findet eine Totalreflexion derLichtstrahlen in Richtung Lichtaustrittsseite 6 statt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel derLichtlenkvorrichtung 1 werden sämtliche Lichtstrahlen aller Lichtquellen 2 im Wesentlichenparallel zueinander und normal zur Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 gerichtet.Eine derartige Lichtlenkvorrichtung 1 kann relativ einfach und kostengünstig hergestellt werden.Die Berechnung der Radien der kreisförmigen bzw. sphärischen Lichteintrittsflächen 7 und derNeigung der Reflexionsflächen 8 und die Anzahl der Segmentierungen muss auf die jeweiligeAnzahl an Lichtquellen 2 und die Größe des optischen Elements 3 angepasst werden, wasdurch verschiedene mathematische Modelle und Berechnungsprogramme relativ rasch undeinfach vorgenommen werden kann.
[0040] Aus der Detailansicht eines Teils der Lichtlenkvorrichtung 1 entsprechend Fig. 3 sindeinige Lichteintrittsflächen 7 und Reflexionsflächen 8 des optischen Elements 3 dargestellt undder jeweilige Radius für die kreisförmige bzw. sphärische Gestaltung der Lichteintrittsflächen 7eingetragen. Die Lichteintrittsfläche 7 auf der rechten Seite von Fig. 3 weist dementsprechendeine kreisförmige Fläche mit dem Radius R1 vom Mittelpunkt 11, welcher mit den Stellen 10 fürdie Anordnung der Lichtquellen 2 übereinstimmt, auf. Der Radius R2 für die nächste Lichtein¬trittsfläche 7 ist entsprechend dem Abstand von der vorigen Lichteintrittsfläche 7 geringer. Nachder Festlegung der Anzahl der Segmente der Lichteintrittsfläche 7 des optischen Elements 3 können die jeweiligen Radien und auch Neigungen der Reflexionsflächen 8 softwaremäßigeinfach berechnet werden. Das optische Element 3 kann schließlich durch Fräsen aus einemKunststoff- oder Glasblock oder durch Herstellung einer entsprechenden Negativform undanschließendes Gießen mit Kunststoff oder Glas einfach und rasch hergestellt werden.
[0041] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer kreisförmigen Licht¬lenkvorrichtung 1 mit materialsparender Ausführung der Lichtaustrittsseite 6 des optischenElements 3. Dabei ist die Lichtaustrittsseite 6 des optischen Elements 3 wie die Lichteintrittssei¬te 5 in mehrere Lichtaustrittsflächen 12 segmentiert, welche Lichtaustrittsflächen 12 allesamteben und im Wesentlichen normal zur Symmetrieachse bzw. -ebene 4 angeordnet sind. Wieweiter unten anhand der Fig. 7A bis 7C dargelegt werden wird, kann durch geneigte Anordnungder Lichtaustrittsflächen 12 eine Veränderung des Beleuchtungsmusters erzielt werden.
[0042] Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht auf und einen Schnitt durch eine Vorrichtung 1 zumLenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen 2 samt Lichtquellen 2 als Linienarray.Die Lichtquellen 2 sind an beiden Rändern 9 des symmetrisch angeordneten optischen Ele¬ments 3 angeordnet. Auf diese Weise können beliebige Längen an Lichtlenkvorrichtungen 1bzw. Beleuchtungseinheiten 15 hergestellt werden, welche auch einen beliebigen Verlauf auf¬weisen können (s. Fig. 8). Theoretisch ist auch ein asymmetrischer Aufbau der Lichtlenkvorrich¬tung 1 denkbar, indem eine Seite des optischen Elements 3 neben der Symmetrieebene 4weggelassen wird. Wie aus dem Schnittbild gemäß Fig. 6 erkennbar ist, kann das optischeElement 3 auch von einem Gehäuse 17 und einem zumindest teilweise transparenten Abdeck¬element 16 umgeben sein, durch welches ein Verwendung der Beleuchtungseinheit 15 auch imAußenbereich ermöglicht wird. Zur Veränderung der Lichtcharakteristik der Lichtquellen 2 kön¬nen vor den Lichtquellen 2 Linsen 14 angeordnet sein, welche auch einteilig mit dem optischenElement 3 hergestellt sein können.
[0043] In den Fig. 7A bis 7C sind Beispiele für Lichtlenkvorrichtungen 1 mit geänderter Richtungder austretenden Lichtstrahlen dargestellt. Die Fig. 7A bis 7C zeigen Varianten der Lichtlenkvor¬richtung 1 bzw. Beleuchtungseinheit 15, wobei durch Neigung der Lichtaustrittsflächen 12 eineVeränderung der Richtung der austretenden Lichtstrahlen erzielt werden kann. Bei der Variantegemäß Fig. 7A wurden die Lichtaustrittsflächen 12 gegenüber der normalen zur Symmetrieach¬se bzw. -ebene 4 des optischen Elements 3 geneigt, wodurch die aus dem optischen Element 3austretenden Lichtstrahlen nach außen von der Symmetrieachse bzw. -ebene 4 weg weisen.Bei der Variante gemäß Fig. 7B sind alle Lichtaustrittsflächen 12 im Wesentlichen normal zurSymmetrieachse bzw. -ebene 4 angeordnet und sämtliche Lichtstrahlen sind in Richtung derSymmetrieachse bzw. -ebene 4 parallel angeordnet. Bei der Variante gemäß Fig. 7C sind dieLichtaustrittsflächen 12 des optischen Element 3 in Richtung Symmetrieachse bzw. -ebene 4geneigt angeordnet, wodurch die Lichtstrahlen in Richtung Symmetrieachse bzw. -ebene 4gelenkt werden. Durch unterschiedliche Neigung der Lichtaustrittsflächen 12 des optischenElements 3 können verschiedenartige Lichtmuster und Lichteffekte erzielt werden.
[0044] Schließlich zeigt Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Lichtlenkvorrichtung 1 in Form einesPolygonzugs. Wie bereits oben erwähnt, kann das optische Element 3 der Lichtlenkvorrichtung1 symmetrisch zu einer entlang eines Polygonzugs verlaufenden Symmetrieebene 4 angeord¬net werden. Auf diese Weise können Beleuchtungseinheiten 15 zur Erzielung individuellerBeleuchtungsmuster hergestellt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der Beleuchtungs¬technik.
[0045] Die vorliegende Erfindung erhöht die Gestaltungsmöglichkeiten in der Beleuchtungs¬technik für einfache Beleuchtungsanwendungen, wie das Ersetzen bestehender Leuchtstoffröh¬ren mit LED linear arrays oder auch entsprechend angepasste Wohnungs- oder Arbeitsbeleuch¬tungen. Auch in der Automobilindustrie, wo hohe Leuchtdichten bei geringem Energieverbrauchund hoher Zuverlässigkeit gefordert werden, können derartige Beleuchtungseinheiten ange¬wandt werden. Durch die Verwendung einer Vielzahl an Lichtquellen ist auch eine höhere Zu¬verlässigkeit der Beleuchtungseinheit gewährleistet, da der Ausfall einzelner Lichtquellen aufdie Funktion der Beleuchtungseinheit keinen bzw. nur einen unwesentlichen Einfluss hat.

Claims (20)

  1. Patentansprüche 1. Vorrichtung (1) zum Lenken der Lichtstrahlen einer Vielzahl an Lichtquellen (2) in zumin¬dest eine vorbestimmte Richtung, mit einem flachen optischen Element (3) aus transparen¬tem Material mit einer Symmetrieachse- bzw. ebene (4), welches optische Element (3) eineLichteintrittsseite (5) mit einem im Wesentlichen parabelförmigen Profil und eine Lichtaus¬trittsseite (6) aufweist, wobei die Lichteintrittsseite (5) des optischen Elements (3) in eineVielzahl an Lichteintrittsflächen (7) und dahinter in den vorbestimmten Richtungen derLichtstrahlen entsprechenden Winkeln angeordnete Reflexionsflächen (8) segmentiert ist,dadurch gekennzeichnet, dass jede Lichteintrittsfläche (7) in Richtung des der Symmet¬rieachse bzw. -ebene (4) gegenüberliegenden Randes (9) des optischen Elements (3)weist, an welchem Rand (9) die Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) vorge¬sehen sind, sodass die Lichtstrahlen der Lichtquellen (2) im Wesentlichen normal in dieLichteintrittsflächen (7) eintreten, an den hinter den Lichteintrittsflächen (7) angeordnetenReflexionsflächen (8) reflektiert und über die Lichtaustrittsseite (6) in die vorbestimmteRichtung gelenkt werden.
  2. 2. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtein¬trittsflächen (7) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei der Mittelpunkt (11)der mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Lichteintrittsflächen (7) im Wesentlichenmit den Stellen (10) für die Anordnung der Lichtquellen (2) übereinstimmt.
  3. 3. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieLichtaustrittsseite (6) des optischen Elements (3) in eine Vielzahl an Lichtaustrittsflächen(12) segmentiert ist.
  4. 4. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaus¬trittsflächen (12) gegenüber der Normalen auf die Symmetrieachse bzw. -ebene (4) geneigtsind.
  5. 5. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass das optische Element (3) aus optisch transparentem Werkstoff, vorzugsweise Kunst¬stoff oder Glas, 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 derLichtquellen (2) Linsen (14) zum Verändern der Richtcharakteristik der Lichtquellen (2) an¬geordnet sind.
  7. 7. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optischeElement (3) und die Linsen (14) einteilig hergestellt sind.
  8. 8. Lichtlenkvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasoptische Element (3) und bzw. oder die Linsen (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), und bzw. oder an denLichtaustrittsflächen (12) des optischen Elements (3) und bzw. oder an den Linsen (14) ei¬ne Antireflexionsbeschichtung (13) angeordnet ist.
  10. 10. Lichtlenkvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass das optische Element (3) symmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch, um dieSymmetrieachse bzw. -ebene (4) ausgebildet ist.
  11. 11. Beleuchtungseinheit (15) mit einer Vielzahl an Lichtquellen (2) und einer Vorrichtung (1)zum Lenken der Lichtstrahlen der Lichtquellen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (2) zumindest an einem Teil des derSymmetrieachse bzw. -ebene (4) gegenüberliegenden Randes (9) des optischen Elements(3) angeordnet sind.
  12. 12. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht¬quellen (2) schmale Richtcharakteristik aufweisen.
  13. 13. Beleuchtungseinheit (15) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht¬quellen (2) elliptische Richtcharakteristik aufweisen.
  14. 14. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Lichtquellen (2) durch Leuchtdioden gebildet sind.
  15. 15. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Lichtquellen (2) durch Laserdioden 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 Licht¬quellen (2) angeordnet sind.
  17. 17. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass die Lichtquellen (2) zur Aussendung von weißem Licht ausgebildet sind.
  18. 18. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass die Lichtquellen (2) zur Aussendung von färbigem Licht ausgebildet sind.
  19. 19. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet,dass vor der Lichtaustrittsseite (6) des optischen Elements (3) ein Abdeckelement (16) auszumindest teilweise transparentem Material angeordnet ist.
  20. 20. Beleuchtungseinheit (15) nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet,dass ein vorzugsweise wasserdichtes Gehäuse (17) vorgesehen ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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