CH722494A2 - Leuchte - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte (1) umfassend eine Lichtquelle (2), ein Tagprofil (3), einen zumindest teilweise von der Lichtquelle (2) durchstrahlbaren transparenten Lichtlenkungskörper (5), der die Lichtquelle (2) zumindest teilweise umgibt, wobei der Lichtlenkungskörper (5) eingerichtet ist, eine Lichtbündelung zur Erzeugung eines Austrittslichtkegels in eine Strahlungsrichtung zu bewirken und eine Lichtausblendung für Richtungen ausserhalb des Austrittslichtkegels zu bewirken. Offenbart sind ausserdem ein Verfahren zum Herstellen der Leuchte und ein Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers für die Leuchte.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leuchte, insbesondere einer Leuchte für die Beleuchtung eines Innenraums oder Aussenraums im öffentlichen oder privaten Bereich.

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG

[0002] Lichtbündelung ist ein zentrales Konzept in der Lichttechnik, das darauf abzielt, Licht gezielt in einem definierten Bereich zu konzentrieren. Moderne Leuchten, insbesondere solche mit LED-Technologie nutzen dafür präzise optische Systeme, um Effizienz, Funktionalität und Lichtqualität zu maximieren.

[0003] Im Vergleich dazu ist Lichtausblendung eine Technik, die gezielt verhindert, dass Licht in unerwünschte Richtung abstrahlt. Hierfür werden dafür optische abschirmende Elemente wie z.B. Reflektoren, Blenden und Lichtabschirmungen eingesetzt.

[0004] EP3792549A1offenbart eine optische Vorrichtung, die eine Linse mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche umfasst. Die Lichteintrittsfläche weist prismatische Flächen und insbesondere im zentralen Bereich V-förmige Projektionen auf, um Licht weitgehende in eine einzige Richtung zu lenken.

[0005] US10323824B1offenbart eine Lichtleuchte mit einer linearen LED-Anordnung und einer fresnelartigen Linse, welche die LED-Anordnung abdeckt. Die Linse weist eine erste Fläche, an der das Licht eintritt, und eine zweite Fläche, an der das Licht austritt, auf. Insbesondere weist die Linse eine Vielzahl von lichtlenkenden prismatischen Strukturen auf. Ausserdem kann die Linse in mehreren Abschnitten unterteilt sein, und sie kann aus Materialien mit verschiedenen optischen Eigenschaften bestehen. Es wird eine breite Abstrahlung weitgehend in einen Halbraum um die Leuchte herum erreicht.

[0006] US2016320017A1offenbart ein Lichtstrahl-Steuerungsmodul mit einem Körper, der eine optische Achse umfasst, und mehreren strukturierten Flächen. Auf der Innenseite des Körpers ist eine Lichteintrittsfläche angeordnet und eine Lichtaustrittsfläche ist an der Aussenseite des Körpers angeordnet. Es wird eine allseitige Abstrahlung in einen Halbraum um die Leuchte herum erreicht.

[0007] FR3146976A1offenbart ein Beleuchtungsgerät, das einen Lichtleiter umfasst. Auf der Rückseite des Lichtleiters sind Reflexionsprismen angeordnet.

[0008] CN206412378Uoffenbart eine LED-Hintergrundbeleuchtung für einen TV-Bildschirm mit einem LED-Träger, fluoreszierendem Silikagel und einer zweiteilig konvex sphärischen Silikonlinse. Eine sekundäre Linse wird vermieden.

ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG

[0009] Die aus dem Stand der Technik bekannten Leuchten weisen komplexe Geometrien auf und sind dementsprechend schwierig herzustellen. Ausserdem können Lichtverluste durch Lichtabschirmung verursacht werden und auch weiterhin Reflexion oder Streuung auftreten, was die Gesamteffizienz der Leuchten beeinträchtigen kann. Leuchten, die auf bestimmten geometrischen Formen angewiesen sind, können auch weniger flexibel an zu beleuchtende Räume und gewünschte Beleuchtungsanforderungen angepasst werden.

[0010] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchte bereitzustellen, welche eine Lichtlenkung mit geringen Lichtverlusten ermöglicht und zugleich einfacher hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung betritt ein Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers für eine solche Leuchte sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchte mit dem Lichtlenkungskörper.

[0011] Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind aus den abhängigen Ansprüchen, Kombinationen von Ansprüchen, sowie aus der Beschreibung in Verbindung mit den Figuren offenbart.

[0012] In einem ersten Aspekt umfasst eine Leuchte gemäss der vorliegenden Offenbarung eine Lichtquelle. Eine Lichtquelle kann eine einzelne Leuchtdiode (LED) oder eine LED-Anordnung sein, z.B. eine Vielzahl von LEDs sein. Die Lichtquelle kann insbesondere von einem eingeschalteten Zustand in einem ausgeschalteten Zustand gesteuert werden, jedoch ist auch eine Dauerbeleuchtung denkbar.

[0013] Weiter umfasst die Leuchte ein Tragprofil. Das Tragprofil ist vorzugsweise zur Halterung der Lichtquelle eingerichtet. Typischerweise umfasst das Tragprofil Schnittstellen, an denen Halterungselemente wirkverbunden sind. Halterungselemente können z.B. ein Seil, eine Kette und/oder ein Kabel sein. Das Tragprofil ermöglicht es, die Leuchte auf eine einfachere und flexiblere Weise zu montieren. Je nach Anwendung kann das Tragprofil aus einem einzelnen Element oder aus mehreren einzelnen Elementen gebildet sein. Zum Beispiel können mehrere teilkreisförmige Teil-Tragprofile, zum Beispiel zwei halbkreisförmige Teil-Tragprofile, gegeben sein, die zusammen das Tragprofil bilden.

[0014] Die Leuchte umfasst weiter einen zumindest teilweise von der Lichtquelle durchstrahlbaren transparenten Lichtlenkungskörper. Insbesondere ermöglicht der Lichtlenkungskörper eine gezieltere Lichtverteilung, und auch eine einfachere Herstellung. Der Lichtlenkungskörper umgibt zumindest teilweise die Lichtquelle. Durch diese Anordnung kann das Licht von der Lichtquelle effizienter und präziser ausgerichtet werden, um Streulicht zu minimieren und eine gezieltere Beleuchtung zu erzeugen. Der Lichtlenkungskörper kann vorzugsweise von dem Tragprofil getragen sein. Dadurch kann eine kompaktere Bauweise der Leuchte erzielt werden.

[0015] Der Lichtlenkungskörper ist zudem eingerichtet, eine Lichtbündelung zur Erzeugung eines Austrittslichtkegels in eine Strahlungsrichtung zu bewirken. Die Strahlungsrichtung gibt an, in welche bevorzugte Richtung der Austrittslichtkegel gerichtet ist. Insgesamt kann die Leuchte somit eine gezieltere Beleuchtung bewirken.

[0016] Zudem ist der Lichtlenkungskörper eingerichtet, eine Lichtausblendung für Strahlungsrichtungen ausserhalb des Austrittlichtkegels zu bewirken. Mittels der Lichtausblendung kann erreicht werden, dass Licht in unerwünschte Richtungen gezielt auf ein Minimum reduziert oder ganz vermieden wird, wodurch eine blendfreie Ansicht der Leuchte möglich ist und der Komfort der Leuchte verbessert wird.

[0017] Der Lichtlenkungskörper bietet also insgesamt den Vorteil einer Lichtbündelung innerhalb des Austrittslichtkegels und zugleich einer Lichtausblendung ausserhalb des Austrittskegels. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird dies ausschliesslich durch Lichtbrechung an gerundeten optischen Flächen in einem Lichtlenkungsbereich des Lichtlenkungskörpers erreicht.

[0018] In einer Ausführungsform bewirkt die Lichtbündelung eine näherungsweise gleichförmige Lichtverteilung oder eine Batwing Lichtverteilung innerhalb des Austrittslichtkegels. Eine Batwing Lichtverteilung ermöglicht eine gleichmässige Lichtverteilung ohne starke Helligkeitsunterschiede. Je nach Anwendung kann die Batwing Lichtverteilung einen Austrittslichtkegel mit einem Ausstrahlungswinkel zwischen 20° und 65° umfassen. Insgesamt kann somit eine höhere Anwendungsflexibilität gewährleistet werden.

[0019] Um Lichtverluste zu minimieren, ist die Lichtquelle zumindest teilweise von einem durchstrahlbaren Zwischenraum umgeben. Des Weiteren kann der durchstrahlbare Zwischenraum zumindest teilweise vom Lichtlenkungskörper umschlossen sein. In diesem Zwischenraum kann ein Medium angeordnet sein, das gezielt Eigenschaften des Lichts beeinflusst. Das Medium kann z.B. Luft mit einem Brechungsindex von 1 sein.

[0020] In einer Ausführungsform weist der Lichtlenkungskörper zumindest in einem Lichtlenkungsbereich eine zur Lichtquelle gerichtete Lichteintrittsfläche auf. Dabei dient die Lichteintrittsfläche als Lichtbrechungsfläche. Z.B. durchstrahlt Licht von der Lichtquelle zunächst den optischen Zwischenraum und wird dann an der Lichteintrittsfläche gebrochen. Ergänzend zur Lichteintrittsfläche weist der Lichtlenkungskörper im Lichtlenkungsbereich eine Lichtaustrittsfläche auf. Die Lichtaustrittsfläche dient wiederum als Lichtbrechungsfläche. Z.B. wird Licht, das an der Lichteintrittsfläche gebrochen ist, nochmal an der Lichtaustrittsfläche gebrochen. Der Lichtlenkungsbereich wird durch den räumlichen Bereich des Lichtlenkungskörpers definiert, in dem das Licht gezielt gelenkt und verteilt wird, um die gewünschte Beleuchtungswirkung zu erzielen. Der Lichtlenkungsbereich umfasst die optischen Komponenten, insbesondere gerundete optische Flächen zur Lichtbrechung, die dazu verwendet werden, das Licht von der Lichtquelle in die gewünschte Ausstrahlungsrichtung zu lenken.

[0021] Für eine optimierte Brechung des Lichts an der Lichteintrittsfläche, weist die Lichteintrittsfläche in einer Querschnittsansicht durch den Lichtlenkungskörper, insbesondere in der Strahlungsrichtung, eine konkave Kontur auf. Die konkave Kontur ermöglicht eine präzisere Lenkung der Lichtverteilung und kann allenfalls Streuverluste reduzieren. Insbesondere erstreckt sich die konkave Kontur zumindest im Lichtlenkungsbereich des Lichtlenkungskörpers über die gesamte Lichteintrittsfläche.

[0022] Die Präzision der Brechung des Lichts kann weiter erhöht werden, in dem die konkave Kontur der Lichteintrittsfläche in Bezug auf eine kreisförmig gedachte Kontur, eine Abplattung in mindestens einem seitlichen Bereich des Lichtlenkungsbereichs aufweist. Dadurch kann eine lokale Verdickung des Lichtlenkungskörpers und ein Sammellinseneffekt zur verbesserten Bündelung des Austrittlichtkegels erreicht werden. Die Abplattung weist eine geringere Krümmung als diejenige der gedachten kreisförmigen Kontur im Lichtlenkungsbereich auf.

[0023] Bevorzugt weist die Lichtaustrittsfläche in einer Querschnittsansicht durch den Lichtlenkungskörper, insbesondere in der Strahlungsrichtung eine konvexe Kontur auf. Die konvexe Kontur ist vorzugweise eine kreisrunde Kontur, insbesondere eine vollständig kreisrunde Kontur, die sich über die gesamte Lichtaustrittsfläche erstreckt. Eine solche Geometrie dient dazu, zumindest in einem seitlichen Bereich des Lichtlenkungsbereichs die lokale Verdickung des Lichtlenkungskörpers und den Sammellinseneffekt zur verbesserten Bündelung des Austrittslichtkegels zu erreichen. Zudem kann eine solche Geometrie einfachererweise hergestellt werden..

[0024] In einer Ausführungsform wirkt der Lichtlenkungskörper also in mindestens einem seitlichen Lichtlenkungsbereich und insbesondere, in zwei seitlichen Lichtlenkungsbereichen, als Sammellinse. Zusätzlich kann der Lichtlenkungskörper in einem zentralen Lichtlenkungsbereich als Streulinse wirken. Diese Kombination ermöglicht eine gezielte Lichtauffächerung im zentralen Lichtlenkungsbereich und eine gezielte Lichtbündelung in dem oder den seitlichen Lichtlenkungsbereichen. Insgesamt wird eine gleichmässige Verteilung des Lichts zwischen dem zentralen Lichtlenkungsbereich und dem mindestens einen seitlichen Lichtlenkungsbereich erreicht.

[0025] Eine einfachere Herstellung eines Lichtlenkungskörpers kann erreicht werden, wenn die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche zumindest im Lichtlenkungsbereich gerundete optische Refraktionsflächen sind. Insbesondere sind die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche vollständig gerundete optische Refraktionsflächen. Die optisch gerundeten Refraktionsflächen bieten zudem den Vorteil einer blendfreien Lichtverteilung, d.h. einer blendfreien Sicht auf die Leuchte aus einem Blickwinkel ausserhalb des Austrittslichtkegels.

[0026] Im Vergleich zu den Leuchten aus dem Stand der Technik können die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche ohne bzw. frei von prismatischen Refraktionsflächen geformt sein, wodurch eine effizientere Lichtverteilung, insbesondere mit weniger Streulicht, und auch eine einfachere Herstellung des Lichtlenkungskörpers ermöglicht wird.

[0027] In Ausführungsbeispielen kann die Leuchte oder der Lichtlenkungskörper ohne bzw. frei von Blenden zur Lichtausblendung geformt sein. Alternativ oder ergänzend kann der Lichtlenkungskörper ohne bzw. frei von reflektierend beschichteten Flächen zur Lichtausblendung geformt sein. Dadurch können der Aufbau der Leuchte vereinfacht und die Lichtausnutzung maximiert, bzw. Lichtverluste minimiert werden.

[0028] In einer Ausführungsform umfasst oder besteht der Lichtlenkungskörper aus transparentem Kunststoff, insbesondere Polycarbonat oder PMMA. Z.B. kann das Polycarbonat einen Brechungsindex von n=1,585 und einen Winkel für Totalreflexion von 39° haben, oder PMMA einen Brechungsindex von n=1,49 und einen Winkel für Totalreflexion von 42°. Alternativ umfasst oder besteht der Lichtlenkungskörper aus Glas, insbesondere Kronglas oder Quarzglas. Z.B. kann das Kronglas einen Brechungsindex in einem Bereich von n=1,46 bis n=1,65 und einen Winkel für Totalreflexion in einem Bereich von 43° bis 37° haben, oder Quarzglas einen Brechungsindex von n=1,54 und einen Winkel für Totalreflexion von 40.5° haben.

[0029] Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Leuchte ist die Vielseitigkeit in der Gestaltung der Leuchte. Die Leuchte kann torusförmig, zylindrisch oder kugelförmig ausgebildet. Eine torusförmige Leuchte kann aus teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper und teilkreisförmigen Tragprofilen gebildet sein. Die Lichtquelle kann eine Anordnung von mehreren LEDs sein. In dieser Ausführungsform können die teilkreisförmigen Tragprofile und teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper zueinander um einen halben Teilkreis, insbesondere um 90°, versetzt angeordnet sein.

[0030] Um eine Halterung zwischen dem Lichtlenkungskörper und dem Tragprofil zu ermöglichen, weist der Lichtlenkungskörper in einem Halterungsbereich eine Vertiefung zur Aufnahme des Tragprofils im Lichtlenkungskörper auf. Der Halterungsbereich ist vorzugsweise oberhalb der Lichtquelle angeordnet. An der Vertiefung des Lichtlenkungskörpers kann das Tragprofil angeordnet sein. Dadurch kann eine kompaktere Bauform der Leuchte ermöglicht werden.

[0031] Eine stabilere und zuverlässigere Verbindung zwischen Lichtlenkungskörper und dem Tragprofil kann realisiert werden, wenn der Lichtlenkungskörper mit dem Tragprofil einen Formschluss bildet. Insbesondere kann der Formschluss an einem Teil des Halterungsbereichs des Lichtlenkungskörpers, insbesondere mit der Vertiefung, gebildet sein. Dadurch kann auf zusätzliche Verbindungsmittel verzichtet werden. Zwischen dem Lichtlenkungskörper und dem Tragprofil kann vorzugweise ein Dichtungselement angeordnet sein. Dieses kann ein Schutz vor Eindringen von Staub und Schmutz bewirken.

[0032] In einer Ausführungsform kann das Tragprofil für die Rückstreuung von an der Lichteintrittsfläche reflektiertem Licht einen Streukörper umfassen. Insbesondere kann der Streukörper seitlich neben der Lichtquelle angeordnet sein. Wenn Licht auf die Lichteintrittsfläche auftrifft, kann ein Teil des Lichts, z.B. 10%, aufgrund von Reflexion zurück in Richtung der Lichtquelle reflektiert werden. Der Streukörper dient dazu das reflektierte Licht wiederum in Strahlungsrichtung zurückzustreuen. Insbesondere kann der Streukörper das an der Lichteintrittsfläche reflektierte Licht in einer lambertschen Lichtverteilung zurückstreuen. Dabei kann die Lichtausblendung mittels Lichtbündelung von primärem Licht der Lichtquelle im Lichtlenkungskörper und mittels Totalreflexion von rückgestreutem Licht im Lichtlenkungskörper bewirkt sein.

[0033] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers, insbesondere eines Lichtlenkungskörpers wie hierin beschrieben bereitzustellen.

[0034] Das Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers umfasst den Verfahrensschritt zum Bereitstellen eines transparenten Körpers. Der transparente Lichtlenkungskörper kann zylinderförmig, kugelförmig oder teilkreisförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann ein transparenter Körper mit einer konvexen Lichtaustrittsfläche bereitgestellt werden.

[0035] Des Weiteren umfasst das Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers den Verfahrensschritt Einbringen einer Vertiefung in den transparenten Körper. Je nach Anwendung kann das Einbringen der Vertiefung mittels eines Fräsers oder mittels eines Fräsers und Bohrers realisiert werden. Das Fräsen ermöglicht eine präzisere Bearbeitung des Körpers, wodurch exaktere Geometrien oder Oberflächen realisiert werden können. Im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden wie z.B. Spritzgiessen oder Präzisionsschleifen, ist Fräsen ein unkompliziertes Verfahren, das schnell eingerichtet bzw. ausgeführt werden kann. Das Bohren ermöglicht rotationssymmetrische Arbeiten an den Körper. Die Vertiefung kann als ein Loch, eine Bohrung oder eine Nut ausgebildet sein. Insbesondere kann die Vertiefung eine konkave Eintrittsfläche für den transparenten Körper aufweisen. Z.B. kann die Vertiefung aus zwei Teil-Vertiefungen geformt werden. Die erste Teil-Vertiefung kann als Nut oder Bohrung gebildet werden. Anschliessend kann eine an die erste Teil-Vertiefung anschliessende zweite Teil-Vertiefung eingebracht werden. Die erste Teil-Vertiefung kann mittels eines Fräsers gefräst werden. Die zweite Teil-Vertiefung kann mittels eines rotationssymmetrischen Diamantenfräser eingebracht werden. Dadurch kann die konkave Lichteintrittsfläche mit herkömmlichen und unkomplizierten Herstellungsverfahren und höheren Präzision hergestellt werden.

[0036] Bevorzugt umfasst das Einbringen der Vertiefung das Fräsen einer Nut oder das Bohren einer Bohrung in den transparenten Körper. Alternativ oder ergänzend umfasst das Einbringen der Vertiefung das Fräsen einer konkaven Lichteintrittsfläche für den transparenten Körper mittels eines rotationssymmetrischen Diamantenfräsers.

[0037] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchte, insbesondere einer Leuchte wie hierin beschrieben.

[0038] Das Verfahren zum Herstellen einer Leuchte umfasst das Bereitstellen von teilkreisförmigen transparenten Lichtlenkungskörpern, insbesondere teilkreisförmige transparente Lichtlenkungskörper wie hierin beschrieben. Z.B. können zwei halbkreisförmige transparente Lichtlenkungskörper bereitgestellt werden. Eine andere Anzahl an teilkreisförmigen transparenten Lichtlenkungskörpers ist denkbar.

[0039] Weiter umfasst das Verfahren zum Herstellen einer Leuchte den Verfahrensschritt Bereitstellen von teilkreisförmigen Tragprofilen. Z.B. können zwei halbkreisförmige Tragprofile bereitgestellt werden. Eine andere Anzahl an teilkreisförmigen Tragprofilen ist denkbar. An den Tragprofilen kann ein Streukörper angeordnet sein. Weiter können an den Tragprofilen eine teilkreisförmige LED-Anordnung angebracht sein.

[0040] Das Verfahren zum Herstellen einer Leuchte umfasst weiter den Verfahrensschritt Einschieben der teilkreisförmigen Tragprofile in die teilkreisförmige transparente Lichtlenkungskörper. Die teilkreisförmigen Tragprofile werden in die Vertiefung der teilkreisförmigen transparenten Lichtlenkungskörper geschoben. Z.B. kann ein teilkreisförmiges Tragprofil in den teilkreisförmigen transparenten Lichtlenkungskörper so eingeschoben werden, dass das teilkreisförmige Tragprofil über den gesamten Verlauf der Vertiefung entlang des Lichtlenkungskörpers, insbesondere 180° des teilkreisförmigen Lichtlenkungskörpers angeordnet ist. Die teilkreisförmigen Tragprofile bilden am Halterungsbereich der teilkreisförmigen transparenten Lichtlenkungskörper einen Formschluss. Vorzugsweise kann ein Dichtungselement zwischen den Tragprofilen und Lichtlenkungskörper angebracht werden.

[0041] Der nächste Verfahrensschritt des Verfahrens zum Herstellen einer Leuchte ist das Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofile. Die teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmige Tragprofile werden zusammengeführt. Wenn zusammengeführt, können die eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofile mittels eines Verbindungselements verbunden werden.

[0042] Um Kräfte zwischen den teilkreisförmigen Tragprofilen zu übertragen, wird beim Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofile, die teilkreisförmige Tragprofile mittels eines Zugelements, insbesondere eine Spiralfeder verbunden. Zugelemente ermöglichen eine festere Verbindung der teilkreisförmigen Tragprofile, bei der mechanische Spannungen minimiert werden können.

[0043] Eine noch festere und stabilere Verbindung kann erreicht werden, wenn nach dem Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofil, die teilkreisförmige Tragprofile um einen halben Teilkreis, insbesondere 90° verschoben werden.

[0044] Die beschriebenen Ausführungsformen der Leuchte können zur Ausführung der erfindungsgemässen Verfahren dienen. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Leuchte offenbaren zugleich entsprechend ausgestaltete Ausführungen des Verfahrens zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers oder des Verfahrens zum Herstellen einer Leuchte. Die gelisteten Verfahrensschritte sind weitergehend nicht abschliessend und können ebenfalls (wenn angebracht) in einer anderen Reihenfolge der genannten Schritte erfolgen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0045] Anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Beschreibung werden Aspekte der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Leuchte;

Fig. 2

ein Ausführungsbeispiel einer Lichtverteilungskurve einer erfindungsgemässen Leuchte;

Fig. 3

ein torusförmiges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leuchte in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 4

die erfindungsgemässe Leuchte aus Fig. 3 in einer Explosionsansicht;

Fig. 5

ein zylinderförmiges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leuchte in einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 6

eine Detailansicht der Figur 5;

Fig. 7

ein kugelförmiges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leuchte in einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht.

[0046] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der offenbarungsgemässen Leuchte und ihrer Bestandteile anhand der Figuren erläutert.

[0047] Figur 1zeigt eine Querschnittsansicht einer offenbarungsgemässen Leuchte 1. Die Querschnittsansicht der Leuchte 1 gemässFigur 1stellt eine Querschnittsansicht einer torusförmigen, kugelförmigen oder zylinderförmigen Leuchte dar.Figur 2zeigt ein Beispiel einer Lichtverteilungskurve der erfindungsgemässen Leuchte 1.

[0048] Die Leuchte 1 umfasst eine Lichtquelle 2. Die Lichtquelle 2 kann als eine einzige LED 2 oder eine LED-Anordnung 2 ausgebildet sein. Insbesondere kann die Lichtquelle 2 an einem Träger montiert sein. Die Lichtquelle 2 kann eingeschaltet oder ausgeschaltet werden, jedoch ist auch eine Dauerbeleuchtung denkbar.

[0049] Weiter umfasst die Leuchte 1 ein Tragprofil 3. Das Tragprofil 3 ist zur Halterung der Lichtquelle 2 eingerichtet. Je nach Ausführungsbeispiel kann das Tragprofil 3 aus einem einzigen Element oder aus mehreren einzelnen Elementen gebildet sein. Das Tragprofil 3 umfasst ausserdem einen Streukörper 6, der seitlich neben der Lichtquelle 2 angeordnet ist.

[0050] Die Leuchte 1 umfasst weiter einen zumindest von der Lichtquelle 2 durchstrahlbaren transparenten Lichtlenkungskörper 5. Mittels des Lichtkörpers 2 kann das ausgestrahlte Licht der Lichtquelle 2 gezielter verteilt werden. Der Lichtlenkungskörper 5 umgibt zumindest teilweise die Lichtquelle 2, insbesondere um Streulicht zu minimieren. Der Lichtlenkungskörper 5 kann vorzugsweise vom Tragprofil 2 getragen sein.

[0051] Mittels des Lichtlenkungskörpers 5 kann eine Lichtbündelung und eine Lichtausblendung erreicht werden. Insbesondere ist der Lichtlenkungskörper 5 eingerichtet, eine Lichtbündelung zur Erzeugung eines Austrittslichtkegels in eine Strahlungsrichtung zu bewirken.

[0052] AufFigur 2ist beispielshaft eine Wirkung der Lichtlenkung, insbesondere Lichtbündelung, zu sehen. Eine Lichtverteilungskurve zeigt insbesondere eine symmetrische Lichtverteilung des Austrittslichtkegels in die Strahlungsrichtung (hier die Richtung nach unten). Asymmetrische Lichtverteilungen und andere Strahlungsrichtungen sind ebenfalls denkbar. Das Zentrum der Lichtverteilungskurve entspricht dabei der Position der Lichtquelle 2. Die Lichtlenkung, insbesondere Lichtbündelung, bewirkt vorzugweise eine Batwing Lichtverteilung innerhalb des Austrittslichtkegels. Die Lichtbündelung kann anhand eines Öffnungswinkels des Lichtaustrittskegel bzw. anhand eines Ausstrahlungswinkels beschrieben werden. InFigur 2ist der Ausstrahlungswinkel beispielhaft gleich 65° gewählt. Je nach Anwendung kann der Ausstrahlungswinkel z.B. in einem Winkelbereich von 20° bis 65° gewählt sein.

[0053] Des Weiteren ist der Lichtlenkungskörper 5 eingerichtet, eine Lichtausblendung für Strahlungsrichtungen ausserhalb des Austrittlichtkegels zu bewirken. So kann erreicht werden, dass Licht in unerwünschte Richtungen gezielt auf ein Minimum reduziert oder ganz vermieden wird. Dies ermöglicht eine blendfreie Ansicht der Leuchte 1.

[0054] Die Lichtquelle 2 ist zumindest teilweise von einem durchstrahlbaren Zwischenraum 7 umgeben. Insbesondere ist der durchstrahlbare Zwischenraum 7 zumindest teilweise vom Lichtlenkungskörper 5 umschlossen. Im durchstrahlbaren Raum 7 kann Luft mit einem Brechungsindex von 1 als angeordnet sein, um gezielt Eigenschaften des Lichts aus der Lichtquelle 2 zu beeinflussen. Andere Medien sind durchaus denkbar.

[0055] Der Lichtlenkungskörper 5 kann in einen Lichtlenkungsbereich 5a, einem Lichtausblendungsbereich 5b und einem Halterungsbereich 5c unterteilt sein. Der Lichtlenkungsbereich 5a wird durch den räumlichen Bereich des Lichtlenkungskörpers 5 definiert, in dem das Licht gezielt gelenkt und verteilt wird, um die gewünschte Beleuchtungswirkung zu erzielen. Der Lichtlenkungsbereich 5a umfasst hierfür die optischen Komponenten 8, 9, insbesondere gerundete optische Flächen 8, 9 (z.B. Grenzflächen 8, 9) zur Lichtbrechung, die dazu verwendet werden, das Licht von der Lichtquelle in die gewünschte Ausstrahlungsrichtung zu lenken. Der Lichtausblendungsbereich 5b wird durch den räumlichen Bereich des Lichtlenkungskörpers 5 definiert, in dem eine blendfreie Sicht auf die Leuchte 1 aus einem Blickwinkel ausserhalb des Austrittlichtkegels erreicht wird. Der Lichtausblendungsbereich 5b umfasst die optischen Komponenten, die dazu verwendet werden, das Licht von der Lichtquelle 2 ausserhalb des Lichtaustrittkegels zu minimieren oder ganz zu vermeiden. Der Halterungsbereich 5c wird durch den räumlichen Bereich des Lichtlenkungskörpers 5 definiert, in dem der Lichtlenkungskörper 5 getragen bzw. gehalten wird.

[0056] Der Lichtlenkungskörper 5 weist zumindest im Lichtlenkungsbereich 5a eine optische Komponente in Form einer zur Lichtquelle 2 gerichteten Lichteintrittsfläche 8 auf. Die Lichteintrittsfläche 8 dient als Lichtbrechungsfläche für Licht, dass von der Lichtquelle 2 kommt, den durchstrahlbaren Zwischenraum 7 durchquert und auf die Lichteintrittsfläche 8 trifft.

[0057] Wie auf der Querschnittsansicht zu sehen ist, weist die Lichteintrittsfläche 8 in der Strahlungsrichtung eine konkave Kontur auf, die sich über die gesamte Lichteintrittsfläche erstreckt. In Bezug auf eine kreisförmig gedachte Referenzkontur weist die konkave Kontur eine Abplattung in mindestens einem seitlichen Bereich oder seitlichen Teil des Lichtlenkungsbereichs 5a auf. Eine stärkere Biegung oder ein kleinerer Krümmungsradius ist in einem zentralen Bereich oder zentralen Teil des Lichtlenkungsbereichs 5a vorhanden.

[0058] Ergänzend zur Lichteintrittsfläche 8 weist der Lichtlenkungskörper 5 zumindest im Lichtlenkungsbereich 5a eine Lichtaustrittsfläche 9 auf, die ebenfalls als Lichtbrechungsfläche dient. Licht, dass von der Eintrittslichtfläche 8 gebrochen ist, kann an der Lichtaustrittsfläche 9 nochmals gebrochen werden. In der Strahlungsrichtung weist die Lichtaustrittsfläche 9 eine konvexe Kontur auf. Die konvexe Kontur der Leuchte in Figur 1 ist eine kreisrunde Kontur, die sich über die gesamte Lichtaustrittsfläche 9 erstrecken kann.

[0059] Für eine bessere Lichtbündelung wirkt die Leuchte 1 in mindestens einem seitlichen Teil des Lichtlenkungsbereichs 5a (hier im Bereich der Abplattungen) als Sammellinse und im zentralen Teil des Lichtlenkungsbereichs 5a (hier im Bereich der stärkeren Biegung) als Streulinse. Der Sammellinsen-Effekt ist an den konvergent (hier nach unten) gebrochenen Lichtstrahlen L1 an zumindest einem seitlichen Bereich des Lichtlenkungsbereichs 5a zu erkennen. Der Streulinsen-Effekt ist an dem divergent gebrochenen (hier leicht seitlich abgelenkten) Lichtstrahl L2 zumindest an einen seitlichen Bereich des Lichtlenkungsbereich 5a zu erkennen.

[0060] Die Lichteintrittsfläche 8 und die Lichtaustrittsfläche 9 sind zumindest im Lichtlenkungsbereich 5a gerundete optische Refraktionsflächen 8, 9. Die Lichteintrittsfläche 8 und die Lichtaustrittfläche 9 sind vollständig gerundete optische Refraktionsflächen. In anderen Worten sind die Lichteintrittsfläche 8 und Lichtaustrittfläche 9 ohne prismatischen Refraktionsflächen geformt. Optisch gerundete Refraktionsflächen sind einfacher zum Herstellen. Auch weist der Lichtlenkungskörper 5 keine Blende, insbesondere kein lichtabsorbierendes Element, und keine reflektierende Beschichtung zur Lichtausblendung auf. Insgesamt ist der Aufbau der Leuchte 1 vereinfacht und die Lichtausnutzung maximiert.

[0061] Der Lichtlenkungskörper 5 weist im Halterungsbereich 5c eine Vertiefung 11 zur Aufnahme des Tragprofils 3 auf. Das Tragprofil 3 ist also an der Vertiefung 11 des Lichtlenkungskörpers 5 angeordnet. Zusätzlich kann ein Dichtungselement 4 zwischen dem Tragprofil 3 und dem Lichtlenkungskörpers 5 angeordnet sein. Somit kann ein Formschluss zwischen dem Lichtlenkungskörper 5 und dem Tragprofil 3 im Halterungsbereich 5c realisiert werden.

[0062] Der Lichtlenkungskörper 5 kann aus transparentem Kunststoff oder Glas bestehen oder diese Materialien umfassen. Zum Beispiel kann der Lichtlenkungskörper aus PMMA mit einem Brechungsindex n=1,49 und einem Winkel für Totalreflexion von 42° bestehen.

[0063] Figur 1zeigt ebenfalls eine Achse A, die je nach Ausführungsform eine Spiegelachse oder Rotationsachse darstellt.

[0064] Figur 3zeigt eine torusförmige Leuchte 1a. Halterungselemente 10 sind an dem Tragprofil 3 montiert, um die Leuchte 1a z.B. an einer Decke oder an einer Wand zu installieren. Halterungselemente 10 können ein Kabel und/oder ein Seil umfassen.

[0065] Figur 4zeigt die torusförmige Leuchte 1a ausFigur 3in einer Explosionsansicht, insbesondere in einem zusammengebauten Zustand der torusförmigen Leuchte 1a. Die torusförmige Leuchte 1a hat zwei halbkreisförmige transparente Lichtlenkungskörper 5. Ausserdem sind zwei halbkreisförmige Tragprofile 3 gezeigt. Eine Vielzahl von teilkreisförmigen LED-Anordnungen 2 und zwei halbkreisförmige Streukörper 6 können jeweils an den zwei halbkreisförmigen Tragprofil 3 angebracht sein. Wie inFigur 4zu sehen ist, sind die halbkreisförmigen Lichtlenkungskörper 5 und die halbkreisförmigen Tragprofile 3 um 90° versetzt angeordnet. Zudem können Dichtungselemente 4 an den Halterungsbereich 5c zwischen Lichtlenkungskörper 5 und Tragprofil 3 angeordnet sein.

[0066] Figur 5zeigt ein Ausführungsbeispiel der Leuchte 1. Figur 6 ist eine Detailansicht der Leuchte aus Figur 5. Die Leuchte 1b gemässFigur 5ist zylinderförmig. Die Querschnittsansicht der Leuchte 1 ausFigur 1entspricht der Leuchte 1b ausFigur 5in einer Querschnittsansicht (x-z-Ebene). Daher entspricht die Achse A ausFigur 1einer Spiegelachse der zylindrischen Leuchte gemässFigur 5. Die zylindrische Leuchte 1b erstreckt sich in einer Y-Richtung. Figur 6 zeigt in einer Detailansicht die zylindrische Leuchte 1b mit Trägerprofil 3, Dichtungselement 4, Lichtlenkungskörper 5 und Lichtquelle 2.

[0067] Figur 7zeigt ein Ausführungsbeispiel einer kugelförmigen Leuchte 1c. Die Querschnittsansicht der Leuchte 1 ausFigur 1entspricht auch einer Querschnittsansicht (x-z-Ebene) durch die kugelförmige Leuchte 1c inFigur 7. Daher entspricht die Achse A inFigur 1einer Rotationsachse für die kugelförmige Leuchte 1c inFigur 7.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

[0068] 1, 1a, 1b, 1c Leuchte 2 Lichtquelle 3 Tragprofil 4 Dichtungselement 5 Lichtlenkungskörper 5a Lichtlenkungsbereich 5b Lichtausblendungsbereich 5c Halterungsbereich 6 Streuquelle 7 Zwischenraum 8 Lichteintrittsfläche 9 Lichtaustrittsfläche 10 Halterungselement 11 Vertiefung A Achse L1 Lichtstrahl (Sammellinse), konvergente Lichtstrahlen L2 Lichtstrahl (Streulinse), divergente Lichtstrahlen

Claims (21)

1. Leuchte (1) umfassend a. eineLichtquelle(2); b. einTagprofil(3); c. einen zumindest teilweise von der Lichtquelle (2) durchstrahlbaren transparentenLichtlenkungskörper(5), der die Lichtquelle (2) zumindest teilweise umgibt, wobei der Lichtlenkungskörper (5) eingerichtet ist i. eineLichtbündelungzur Erzeugung eines Austrittslichtkegels in eine Strahlungsrichtung zu bewirken; und ii. eineLichtausblendungfür Richtungen ausserhalb des Austrittslichtkegels zu bewirken.

2. Leuchte (1) gemäss Anspruch 1, wobei die Lichtbündelung eineBatwingLichtverteilung innerhalb des Austrittslichtkegels, insbesondere eines Austrittslichtkegels mit einemAusstrahlungswinkelzwischen 20° bis 65°, bewirkt.

3. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (2) zumindest teilweise von einem durchstrahlbarenZwischenraum(7) umgeben ist, und der durchstrahlbare Zwischenraum (7) zumindest teilweise vom Lichtlenkungskörper (5) umschlossen ist.

4. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtlenkungskörper (5) zumindest in einem Lichtlenkungsbereich eine zur Lichtquelle (2) gerichteteLichteintrittsfläche(8) und eineLichtaustrittsfläche(9) aufweist.

5. Leuchte (1) gemäss Anspruch 4, wobei die Lichteintrittsfläche (8) in einer Querschnittsansicht einekonkave Konturaufweist.

6. Leuchte (1) gemäss Anspruch 5, wobei die konkave Kontur der Lichteintrittsfläche (8) in Bezug auf eine kreisförmig gedachte Kontur, eineAbplattungin mindestens einen seitlichen Bereich des Lichtlenkungsbereichs aufweist.

7. Leuchte (1) gemäss einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Lichtaustrittsfläche (9) eine in einer Querschnittsansicht einekonvexe Kontur, insbesondere eine kreisrunde Kontur aufweist.

8. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtlenkungskörper (5) in mindestens einen seitlichen Lichtlenkungsbereich alsSammellinsewirkt und in einem zentralen Lichtlenkungsbereich alsStreulinsewirkt.

9. Leuchte (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Lichteintrittsfläche (8) und die Lichtaustrittsfläche (9) zumindest im Lichtlenkungsbereich gerundete, insbesondere vollständig gerundete,optische Refraktionsflächensind.

10. Leuchte (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Lichteintrittsfläche (8) und Lichtaustrittsfläche (9)frei von prismatischen Refraktionsflächengeformt sind.

11. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Leuchte (1), insbesondere der Lichtlenkungskörper (5),frei von Blenden und/oder reflektierendbeschichteten Flächen

zur Lichtausblendung ist.

12. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtlenkungskörper (5) transparentenKunststoff, insbesondere Polykarbonat, oderGlas, insbesondere Kronglas oder Quarzglas, umfasst oder daraus besteht.

13. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Leuchte (1) torusförmig, zylindrisch oder kugelförmig ausgebildet ist.

14. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtlenkungskörper (5) in einem Halterungsbereich, der insbesondere einem Halterungsbereich oberhalb der Lichtquelle (2) angeordnet ist, eineVertiefung(11) aufweist, an der das Tragprofil (2) angeordnet ist.

15. Leuchte (1) gemäss einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtlenkungskörper (5), insbesondere an einem Teil des Halterungsbereichs, mit dem Tragprofil (3) einenFormschlussbildet.

16. Leuchte (1) gemäss einem der Ansprüche 4 bis 15, wobei das Tragprofil (3) einenStreukörper(6) zur Rückstreuung von an der Lichteintrittsfläche (8) reflektiertem Licht umfasst, insbesondere dass der Streukörper (6) seitlich neben der Lichtquelle (2) angeordnet ist.

17. Verfahren zum Herstellen eines Lichtlenkungskörpers, insbesondere eines Lichtlenkungskörpers für eine Leuchte gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Verfahrensschritte a. Bereitstellen eines transparentenKörpersmit einer konvexen Lichtaustrittsfläche; b. Einbringen einer Vertiefung in den transparenten Körper, die eine konkave Lichteintrittsfläche für den transparenten Körper umfasst.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Einbringen der Vertiefung das Fräsen einer Nut oder das Bohren einer Bohrung in den transparenten Körper umfasst, und/oder das Einbringen der Vertiefung das Fräsen einer konkaven Lichteintrittsfläche für den transparenten Körper mittels eines rotationssymmetrischen Diamantenfräsers umfasst.

19. Verfahren zum Herstellen einer Leuchte, insbesondere einer Leuchte gemäss einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a. Bereitstellen von teilkreisförmigen transparente Lichtlenkungskörpern, insbesondere hergestellt nach Anspruch 17; b. Bereitstellen von teilkreisförmigen Tragprofilen; c. Einschieben der teilkreisförmigen Tragprofile in die teilkreisförmige transparente Lichtlenkungskörper; d. Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofile.

20. Verfahren gemäss Anspruch 18, wobei das Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobenen teilkreisförmigen Tragprofile, die teilkreisförmige Tragprofile mittels eines Zugelements verbunden werden.

21. Verfahren gemäss Anspruch 18 oder 19, wobei nach dem Verbinden der teilkreisförmigen Lichtlenkungskörper mit eingeschobene teilkreisförmigen Tragprofile, die teilkreisförmige Tragprofile um einen halben Teilkreis, insbesondere um 90°, verschoben werden.