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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Prismenreflektor sowie eine Leuchtvorrichtung mit einem Prismenreflektor.
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Hintergrund der Erfindung
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Prismenreflektoren sind bekannt. So zeigt beispielsweise die Reichspatentschrift
DE 554 562 A eine Lampenglocke für Straßenlampen, welche teilweise mit Prismenreflektoren ausgestattet ist.
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Als nachteilig an derartigen Prismenreflektoren hat sich gezeigt, dass diese zumeist einen zu geringen Wirkungsgrad haben, dass heißt ein großer Teil des von einer Lampe emittierten Lichts wird nicht reflektiert, sondern verlässt den Reflektor an seiner Rückseite.
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Nachteilig an derartigen Prismenreflektoren ist insbesondere, dass bereits geringe Verschiebungen des Leuchtmittels relativ zum Reflektor einen stark verminderten Wirkungsgrad zur Folge haben können.
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Weiter sind aus der Praxis Reflektoren bekannt, welche anstelle von Reflektionsprismen mit einer spiegelnden Beschichtung versehen sind. Eine derartige Spiegelbeschichtung ist aufwändig herzustellen und kann zum Abplatzen neigen. Diese Neigung zum Abplatzen wird insbesondere durch hohe Temperaturbelastung des Reflektors bei starken Leuchtmitteln, etwa in digitalen Projektoren (Beamern) und Fahrzeugen, verstärkt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile des Standes der Technik verringert werden.
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Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche mit einem Prismenreflektor versehen ist und einen verbesserten Wirkungsgrad hat.
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Weiter ist Aufgabe der Erfindung, eine Leuchtvorrichtung bereitzustellen, welche zur Innenraumbeleuchtung, insbesondere versehen mit Halogenglühbirnen, verwendet werden kann und einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
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Weiter ist Aufgabe der Erfindung, eine leicht austauschbare Kombination aus Reflektor und Leuchtmittel bereitzustellen, welche sowohl für reine Beleuchtungsaufgaben als auch für digitale Projektoren verwendet werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch einen Reflektor sowie durch eine Leuchtvorrichtung nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß der Erfindung ist ein Reflektor vorgesehen, welcher eine Aufnahme für ein Leuchtmittel umfasst und einen Hauptkörper aufweist, der zumindest abschnittsweise mit Reflexionsprismen versehen ist.
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Durch die Integration der Aufnahme für das Leuchtmittel in dem Reflektor wird gute Justierung des Leuchtmittels erreicht. Zudem kann eine einfach austauschbare Kombination aus Leuchtmittel und Reflektor bereitgestellt werden, bei welcher es sich um eine einfach austauschbare Einheit handelt, die insbesondere auch für digitale Projektoren und Halogenreflektoren zur Beleuchtung im Innenbereich geeignet ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hauptkörper des Reflektors im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Insbesondere für digitale Projektoren ist ein parabolisch ausgestalteter Hauptkörper vorgesehen, welcher im wesentlichen eine parallele Lichtabstrahlung erzeugt.
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Alternativ kann der Hauptkörper auch elliptisch ausgebildet sein, wodurch ein Spotlicht bereitgestellt werden kann.
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Insbesondere für Beleuchtungsaufgaben im Innenbereich sind aber auch andere Gestaltungen vorgesehen. Dabei sind Reflektoren mit einem Öffnungswinkel zwischen 10° und 60° vorgesehen.
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Die Reflexionsprismen verlaufen zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades vorzugsweise im Wesentlichen radial von der Aufnahme für das Leuchtmittel ausgehend, dass heißt die Reflexionsprismen erstrecken sich im Wesentlichen sternförmig von einem Zentrum des Reflektors aus und verlaufen dabei gleichzeitig im Wesentlichen tangential zur Innenfläche des Reflektorhauptkörpers.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor einstückig ausgebildet. So kann der Reflektor beispielsweise als Glaspressteil bereit gestellt werden.
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Alternativ kommt auch ein transparenter Kunststoff als Material in Betracht, wobei Glas allerdings für die meisten Anwendungen die höhere optische Güte und eine höhere Temperaturstabilität aufweist.
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Der Reflektorhauptkörper hat vorzugsweise zwischen 10 und 100 und besonders bevorzugt zwischen 20 und 25 Reflexionsprismen. Es hat sich herausgestellt, dass sich mit einer Anzahl von etwa 30 Reflexionsprismen bei einem Reflektor mit einem Halogenleuchtmittel ein besonders guter Wirkungsgrad einstellt.
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Der Reflektorhauptkörper, welcher vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist, hat einen Durchmesser zwischen 10 und 15 cm, bevorzugt zwischen 2 und 10 cm und besonders bevorzugt zwischen 3 und 6 cm.
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Es sind insbesondere mit Halogenleuchtmitteln bestückte Reflektoren mit einem Durchmesser von etwa 50 mm vorgesehen. Der Erfinder hat heraus gefunden, dass auch kleinere Reflektoren als Prismenreflektoren mit akzeptablem Wirkungsgrad bereit gestellt werden können.
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Die Reflexionsprismen haben an der Spitze einen Kantenradius von weniger als 0,3 mm, vorzugsweise von weniger als 0,1 mm und besonders bevorzugt von weniger als 0,05 mm. Durch diesen geringen Kantenradius wird der Wirkungsgrad des Reflektors verringert.
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In entsprechender Weise sind auch die Kanten an den Übergängen der einzelnen Reflexionsprismen mit einem Kantenradius von weniger als 0,3 mm, bevorzugt von weniger als 0,1 mm und besonders bevorzugt von weniger als 0,05 mm ausgestaltet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung gehen die Reflexionsprismen im Wesentlichen radial von der Aufnahme für das Leuchtmittel aus und sind jeweils von einem Ende bis zum anderen Ende zwischen 1 und 20°, bevorzugt zwischen 2 und 10° verdreht. Die Reflexionsprismen verlaufen also nicht genau strahlenförmig, sondern es ist vorgesehen, diese insbesondere zwischen 4 und 6° zu verdrehen. Diese Ausgestaltung führt zu einem ansprechenderen optischen Aussehen des Reflektors.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Aufnahme für das Leuchtmittel eine Passung zur genauen Justierung des Leuchtmittels auf. Bei der Passung kann es sich beispielsweise um einen Konus oder Ähnliches handeln. Im Sinne der Erfindung wird als Passung ein beliebiges Mittel verstanden, welches sicherstellt, dass das Leuchtmittel in einer definierten Position eingesetzt ist.
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So wird verhindert, dass beim Einsetzen des Leuchtmittels oder beim Austausch des Leuchtmittels die Position von der Sollposition abweicht, da bei dem erfindungsgemäßen Prismenreflektor der Wirkungsgrad sich durch eine ungenaue Justierung des Leuchtmittels stark verschlechtern kann.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Innenfläche des Reflektorhauptkörpers zumindest abschnittsweise strukturiert. Es ist insbesondere vorgesehen, die Innenfläche des Reflektorhauptkörpers mit Facetten zu versehen.
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Es hat sich dabei herausgestellt, dass insbesondere Licht sammelnde Strukturen wie beispielsweise entlang der Oberfläche gekrümmte Zylinderlinsen den Wirkungsgrad des Reflektors verbessern.
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Auch eine Facettierung, welche durch eine Refraktion des vom Leuchtmittel ausgestrahlten Lichtes erreicht, dass Strahlen in Richtung einer senkrecht zum Reflektionsprisma verlaufenden Achse gebeugt werden, verbessert den Wirkungsgrad des Reflektors.
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Alternativ kann die Innenfläche des Reflektors auch glatt ausgestaltet werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Leuchtvorrichtung, welche mit einem erfindungsgemäßen Reflektor ausgestaltet ist.
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Die Leuchtvorrichtung umfasst ein Leuchtmittel, welches vorzugsweise in dem Reflektor justiert und befestigt ist.
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Insbesondere kann das Leuchtmittel eingeklebt oder eingegossen werden.
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Durch eine derartige Ausgestaltung wird ein kompaktes, austauschbares Leuchtmittel bereitgestellt, bei welchem der Reflektor zusammen mit der Glühbirne ausgetauscht wird.
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Der Reflektor kann dabei, je nach eingesetztem Lampentyp, mit einer insbesondere UV-Strahlung absorbierenden Abdeckscheibe versehen werden.
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Die Abdeckscheibe kann aber auch als Splitterschutz dienen, insbesondere bei digitalen Projektoren.
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Die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung ist derart ausgebildet, dass das Verhältnis von nach vorne zu nach hinten emittierten Licht mehr als 1,5, vorzugsweise mehr als 1,8, und besonders bevorzugt mehr als 2,2% beträgt.
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Es wird also eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, welche mehr als 2/3 des Lichtes nach vorne abstrahlt.
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Vorzugsweise wird als Leuchtmittel eine Halogenlampe verwendet.
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Die Erfindung ist insbesondere für digitale Projektoren vorgesehen, bei welchen Leuchtmittel mit sehr hoher Lichtleistung und damit verbunden zumeist sehr hoher Wärmeerzeugung verwendet werden.
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Weiter ist ein Einsatz in Fahrzeugscheinwerfern vorgesehen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnungen 1 bis 7 näher erläutert werden.
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1 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflektors,
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2 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Reflektors,
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3 zeigt schematisch eine Rückseitenansicht eines erfindungsgemäßen Reflektors,
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4 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reflektors,
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5 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Reflektors,
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung,
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7 zeigt eine schematische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Reflektors gemäß 3.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Bezugnehmend auf 1 sollen die wesentlichen Merkmale eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflektors 1 näher erläutert werden. Der Reflektor 1 umfasst einen Hauptkörper 2 sowie eine Aufnahme für ein Leuchtmittel 4. Der Hauptkörper 2 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse 5 ausgebildet.
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Die Aufnahme für das Leuchtmittel 4 befindet sich an der Basis des Hauptkörpers 2 und ist ihrerseits nicht rotationssymmetrisch ausgebildet.
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In dieser Darstellung ist die rechte Seite des Reflektors 1 aufgebrochen. Auf der linken Seite des Reflektors erkennt man die Reflexionsprismen 3, welche im wesentlichen radial von der Aufnahme für das Leuchtmittel 4 ausgehen und sternförmig nach oben verlaufen.
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Der Reflektor 1 besteht aus Pressglas und wird vorzugsweise mit einem Halogenleuchtmittel (nicht dargestellt) bestückt.
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Der Reflektor 1 weist etwa 30 Reflexionsprismen 3 auf. Die Reflexionsprismen 3, welche sternförmig um die Rotationsachse 5 laufen, folgen im Wesentlichen der Neigung des Hauptkörpers 2.
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Um einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen, kann von diesem im Wesentlichen tangentialen Verlauf auch abschnittsweise abgewichen werden (nicht darsgetellt).
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2 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflektors. In dieser Schnittdarstellung sind besonders die Glaswände 6 des Hauptkörpers dargestellt, welche nahtlos in die Aufnahme des Leuchtmittels 4 übergehen.
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Der Reflektor ist also einstückig ausgebildet. Die Aufnahme für das Leuchtmittel 4 weist eine im wesentlichen konisch zulaufende Passung 7 auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Leuchtmittel (nicht dargestellt) in einer definierten Position angeordnet wird.
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An der Lichtaustrittsseite ist der Reflektor 1 mit einer Abdeckscheibe 8 versehen, welche auf einen umlaufenden Steg aufgeklebt ist. Die Abdeckscheibe 8 ist aus einem UV-absorbierenden Material ausgebildet und dient zugleich als Splitterschutz.
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3 zeigt schematisch eine Rückseitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflektors 1. Zu erkennen sind insbesondere die 30 Reflexionsprismen 3, welche sternförmig um die Aufnahme für das Leuchtmittel 4 verlaufen.
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Die Aufnahme für das Leuchtmittel weist zwei Durchführungen 10 für die Kontakte des Leuchtmittels (nicht dargestellt) auf. Mit einem Leuchtmittel (nicht dargestellt) ausgerüstet, kann der Reflektor so in eine Lampe (nicht dargestellt) eingesetzt werden.
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4 zeigt eine Draufsicht der Vorderseite eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reflektors. Der Hauptkörper 2 des Reflektors ist in diesem Ausführungsbeispiel glatt ausgestaltet, so dass die Lichtstrahlen (nicht dargestellt) durch die glatte Fläche in die Reflexionsfacetten treten können.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Reflektors 1, bei welcher die Innenfläche des Reflektorhauptkörpers 2 mit Facetten versehen ist. Über die Facetten können die Lichtstrahlen (nicht dargestellt) gezielt in Richtung der Normalen der Reflexionsprismen ausgerichtet werden.
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Der Wirkungsgrad wird weiter verbessert, wenn die Facetten als gekrümmte Zylinderlinsen ausgebildet sind.
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6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 11. Die Leuchtvorrichtung 11 besteht aus einem Reflektor 2, in welchem ein Leuchtmittel 12, hier ausgestaltet als Halogenglühlampe, eingeklebt ist. Das Leuchtmittel ist so optimal positioniert, um einen optimalen Wirkungsgrad des Reflektors 2 zu erreichen.
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Eine Abdeckscheibe 8 verhindert das Austreten von UV-Strahlung und dient zugleich als Splitterschutz.
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Bezug nehmend auf 7, welche eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines Reflektors zeigt, soll die Geometrie der Reflexionsprismen 3 näher erläutert werden. Die Reflexionsprismen 3, welche sternförmig von der Aufnahme für ein Leuchtmittel 4 ausgehen, haben an den Spitzen 13 einen Kantenradius von unter 0,3 mm. Gleiches gilt für die Übergangskanten 14 zwischen den einzelnen Reflexionsprismen.
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Die Reflexionsprismen 3 haben einen Spitzenwinkel, also einen Winkel an der Spitze 13 von 90°.
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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend genannter Merkmale beschränkt ist, sondern dass der Fachmann sämtliche genannten Merkmale, soweit sinnvoll, kombinieren wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reflektor
- 2
- Hauptkörper
- 3
- Reflexionsprisma
- 4
- Aufnahme für Leuchtmittel
- 5
- Rotationsachse
- 6
- Glaswand
- 7
- Passung
- 6
- Abdeckscheibe
- 9
- Steg
- 10
- Durchführung
- 11
- Leuchtvorrichtung
- 12
- Leuchtmittel
- 13
- Spitze
- 14
- Übergangskante