DE19955435C1 - Entblendungselement für langgestreckte Leuchtkörper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entblendungstransparent für langgestreckte Leuchtkörper (2), welches zur Entblendung des Leuchtkörpers (2) den Leuchtkörper (2) über dessen Länge überdeckt, wobei die Oberfläche des Transparentes durch parallel nebeneinander liegende Prismen (10) gebildet ist. DOLLAR A Eine völlig blendfreie und gleichmäßige Raumausleuchtung erfolgt mit einem erfindungsgemäßen Entblendungstransparent, bei dem die Prismen (10) im wesentlichen längs des Leuchtkörpers (2) ausgerichtet sind und relativ zum Leuchtkörper (2) derartig liegen, daß an mindestens einer der Prismenflächen (11, 12) eine Totalreflexion der auf diese Prismenfläche (11, 12) auftreffenden Lichtstrahlen (13) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Entblendungselement für langge­ streckte Leuchtkörper, welches zur Entblendung eines Ab­ strahlsektors des Leuchtkörpers den Leuchtkörper über des­ sen Länge überdeckt, gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei Raumbeleuchtungen, insbesondere bei Bürobeleuchtungen mit den üblicherweise geforderten hohen Leuchtdichten, ist die Lichtquelle aus der Position eines Arbeitsplatzes so zu entblenden, daß keine Störung beim Blick zur Arbeitsvorlage im Gesichtsfeld des Arbeitenden durch Blendung eintritt. Um eine behagliche Raumbeleuchtung zu erhalten, sind Maßnahmen erforderlich, um die vom Arbeitenden wahrgenommenen, durch die Lichtquelle entstehenden Leuchtdichten zu ändern. Ins­ besondere sind bei Büroarbeitsplätzen, die mit Bildschirmen ausgestattet sind, Direktblendungen und Reflexblendungen zu vermeiden. Direktblendung tritt dabei auf, wenn beim Blick zur Arbeitsfläche, beispielsweise Bildschirm oder Papier­ vorlage, im Gesichtsfeld große Helligkeit erzeugt wird. Grundsätzlich muß dabei ein direkter Blick auf den Leucht­ körper ausgeschlossen werden. Bei langgestreckten Leucht­ körpern sind Entblendungsmaßnahmen in Querrichtung, teil­ weise auch in Längsrichtung des Leuchtkörpers bekannt, bei denen der Abstrahlwinkel des Leuchtkörpers durch herabgezo­ gene Gehäusewände eines den Leuchtkörper aufnehmenden Ge­ häuses erreicht wird. Dabei sind diejenigen Arbeitsplätze blendfrei, die außerhalb des Abstrahlsektors des Leuchtkör­ pers liegen.

Zur Entblendung des Leuchtkörpers innerhalb des Abstrahl­ sektors sind Entblendungselemente bekannt, welche aus lichtdurchlässigem Material bestehen und den Leuchtkörper über dessen Länge überdecken. Aus der DE 34 20 414 C2 ist eine lichtdurchlässige Leuchtenabdeckung zur Entblendung von Leuchten mit langgestreckten Lampen und einem oberhalb der Lampe angeordneten Reflektor bekannt, welche die Re­ flektoröffnung abschließt und auf der der Lampe abgewandten Seite gestreckte Prismen aufweist, welche das durchtretende Licht streuen sollen. Die gestreckten Prismen liegen etwa parallel zueinander und verlaufen quer zur Lampenlängsach­ se, wobei unter Berücksichtigung des Brechungsindexes des Materials des Entblendungselementes der Abstrahlwinkel des Leuchtkörpers längs der Lampenachse begrenzt werden soll. Der Prismenquerschnitt hat dabei die Form eines gleich­ schenkligen Dreiecks, wobei die Form des Prismenquer­ schnitts so gewählt sein muß, daß eine Totalreflexion aus­ geschlossen wird, um so die Lichtverteilung der Leuchte quer zur Lampenachse möglichst wenig zu beeinflussen. Auf diese Weise wird der Leuchtkörper auf der sichtbaren Ober­ fläche des Entblendungselementes abgebildet, wobei das überaus helle Abbild des Leuchtkörpers oft als störend emp­ funden wird. Dabei treten wahrgenommene Leuchtdichten von etwa 80% bis zu 100% der Leuchtdichte der Lichtquelle auf, gemessen im Gesichtsfeld eines Betrachters, insbesondere in sitzender Position. Eine Entblendung des Leuchtkörpers in Querrichtung strebt die bekannte Anordnung nicht an.

Aus der DE 41 15 836 A1 ist eine Leuchte mit einer stabför­ migen, horizontal angeordneten Lichtquelle bekannt, die zum Zweck der Entblendung von einer Prismenfolie umgeben ist. Die Prismen sind dabei parallel nebeneinander liegend ange­ ordnet und verlaufen parallel zur Gehäuselängsachse. Auf der konzentrisch zur Stablichtquelle angeordneten Folie sind die Prismen in Form eines gleichschenkligen Dreiecks ausgebildet und symmetrisch angeordnet, wobei um den zylin­ drischen Prismenkörper ein transparentes Schutzrohr gelegt ist. Die radial von der Stableuchte abgestrahlten Licht­ strahlen und die unmittelbaren Nachbarstrahlen treten dabei etwa senkrecht durch die Prismenbasis in das jeweilige Prisma ein und werden von den Prismenflächen, die den Schenkeln des rechtwinkligen Prismenquerschnittes reflek­ tiert. Auf diese Weise werden die Radialstrahlen, die von allen abgestrahlten Lichtstrahlen am intensivsten sind, in die Leuchtquelle zurückgeworfen und dort absorbiert, so daß mit dieser bekannten Anordnung eine Entblendung nur mit enormen Lichtverlusten erreichbar ist.

Aus der DE 197 45 844 A1 kennt man die Verwendung von Pris­ menfolien vor der Lichtaustrittsöffnung eines Reflektors. Dabei umgeben Reflektor und Prismenfolie den Leuchtkörper. Die Prismenkontur ist dabei im wesentlichen eine planare Fläche, an deren einer Seite die Rippen der eigentlichen Prismenstruktur angeordnet ist. Die Längsachse der Prismen ist dabei senkrecht zur Lampenachse angebracht. Um eine breitstrahlende (Fahrzeuginnenleuchte) oder eine gerichtete (Fahrzeugsignalleuchte) Lichtverteilung zu erhalten, ist der Reflektor so zu dimensionieren, daß der Reflektor und die Prismenfolie eine integrale Einheit bilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Entblendungselement derart weiterzubilden, daß eine völlig blendfreie und für den Raumeindruck gleich­ mäßige Raumausleuchtung mit möglichst hoher Leuchtintensi­ tät erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine gleichmäßige Lichtabstrahlung vom Entblendungselement erreicht durch eine derartige Anordnung der Prismen relativ zum Leuchtkörper, daß an mindestens ei­ ner der Prismenflächen, die auf diese Prismenfläche auf­ treffenden Lichtstrahlen total reflektiert werden. Das Ent­ blendungselement wird dabei von einem Teil der in die Pris­ men eintretenden Lichtstrahlen durchdrungen, während der andere Teil der eingetretenen Strahlenbündel durch Totalre­ flexion zurückgeworfen wird. So wird das von der Leucht­ quelle radial auf die Prismen abgestrahlte Lichtbündel ge­ streut. Mit der Ausrichtung der Prismen längs des Leucht­ körpers wird insbesondere auch in den seitlichen Bereichen des Leuchtkörpers eine vollständige Entblendung erreicht und der Raum gleichmäßig ausgeleuchtet. Die Prismen sind dabei entsprechend ihrer Querschnittsform und dem Bre­ chungsindex des Materials relativ zum Leuchtkörper so anzu­ ordnen, daß durch Totalreflexion an einer Prismenfläche Teilbündel der auftreffenden Lichtstrahlen vom direkten Durchtritt des Transparentes abgehalten werden.

Zweckmäßig ist die dem Leuchtkörper zugewandt liegende Seite des Entblendungselementes aus im wesentlichen ebenen Basisflächen der Prismen gebildet, wobei die Totalreflexion an einer der Prismenflächen auf der jenseits des Leuchtkör­ pers liegenden Seite des Entblendungselementes erfolgt. Die total reflektierten Lichtbündel werden vom Austritt aus den Prismen jenseits des Leuchtkörpers abgehalten. In vorteil­ hafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Entblen­ dungselement aus einer Prismenfolie mit einseitig prismati­ scher Oberfläche, welche abdeckend vor dem Leuchtkörper an­ geordnet wird. Entsprechend der Querschnittsform der Pris­ men, das heißt der Breite der Basisflächen und der winkli­ gen Ausrichtung der hervorstehenden Prismenflächen auf der prismatischen Oberfläche ist die Prismenfolie in einem sol­ chen Abstand zum Leuchtkörper anzubringen, daß die angestrebte Totalreflexion an den Prismenflächen entsteht. Durch geeignete Wölbung der Prismenfolie um den Leuchtkör­ per können die Prismen auf einfache Weise in die vorgese­ hene Lage gebracht werden. Vorteilhaft weisen die Prismen einen dreieckigen Querschnitt auf, wobei die Basisfläche der Prismen der Grundseite des Dreiecksquerschnitts ent­ spricht und dem Leuchtkörper zugewandt liegt. Dabei wird von dem durch die Basisfläche eintretenden Lichtbündel der Teil, der auf eine der Schenkelflächen des Prismas auf­ trifft, total reflektiert, während das auf die andere Schenkelfläche des Dreiecksprismas auftreffende Lichtbündel unter Ablenkung das Entblendungselement durchstrahlt. Die Schenkelflächen entsprechen den Dreieckseiten des Prismen­ querschnitts, welche abgewinkelt zur Grundseite liegen.

Besonders vorteilhaft wiesen die Prismen die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf, wobei durch Wölbung der Prismenfolie die Abstrahlwinkel des Entblendungselementes bedarfsweise einstellbar sind. Dabei wird es als voreilhaft gesehen, wenn die total reflektierten Lichtbündel neben die Achse des Leuchtkörpers zurückgeworfen werden. Die Prismen mit der Querschnittsform eines gleichschenkligen Dreiecks können durch geeignete Wölbung einfach in die vorgesehene Lage gebracht werden, in der sich an einer der Kathetenflä­ chen eine Totalreflexion ergibt, wenn die Basisflächen der einzelnen Prismen jeweils in einem von 90° abweichenden Winkel zu den auf das jeweilige Prisma auftreffenden Licht­ strahlen liegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Leuchte mit einem erfindungsge­ mäßen Entblendungselement,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Leuchte mit einem erfin­ dungsgemäßen Entblendungselement,

Fig. 3-Fig. 6 Strahlengänge an einem einzelnen Prisma in unter­ schiedlichen Winkellagen des Prismenquerschnittes zum Leuchtkörper,

Fig. 7 eine Darstellung der Winkelbeziehungen der Strah­ lengänge,

Fig. 8 eine Darstellung der Strahlengänge bei zwei benach­ barten Prismenstrahlengängen,

Fig. 9 u. 10 schematische Darstellungen zur Bildung der Entblen­ dungselementgeometrie bei einer gewölbten Folie,

Fig. 11 u. 12 Querschnitte durch den Leuchtkörper und die Strahlengänge der auf die Prismenfolie auftreffen­ den Lichtstrahlen.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Leuchte 7, welche zur Raumausleuchtung vorzugsweise an der Raumdecke befestigt wird. Die Leuchte 7 umfaßt ein Gehäuse 3, in dem ein langgestreckter Leuchtkörper 2 angeordnet ist. Auf der dem zu beleuchtenden Raum zugewandten, offenen Seite des Gehäuses 3 ist eine Prismenfolie 1a, 1b, 1c angeordnet, welche den Leuchtkörper 2 über deren gesamte Länge abdeckt. Die Prismenfolie besteht aus lichtdurchlässigem Material und weist auf der sichtbaren, das heißt der den Leuchtkör­ per 2 abgewandt liegenden Seite eine prismatische Oberflä­ che auf. Die prismatische Oberfläche ist durch etwa par­ allel zur Längsrichtung des Leuchtkörpers 2 nebeneinander liegende, durchgehende Prismen gebildet, welche das auf der innen liegenden Seite der Folie eintretende Lichtbündel streuen. Die Entblendungswirkung der Prisenfolie ist be­ stimmt durch die relative Lage der jeweiligen Prismenquer­ schnitte, welche durch den Wölbungsradius der Prismenfolie 1a, 1b, 1c variierbar ist. Insbesondere bei Prismenfolien mit symmetrischen Prismenquerschnitten, wie im vorliegenden Fall Dreiecksquerschnitte mit gleichschenkligen Dreiecken, kann durch den Wölbungsradius um den Leuchtkörper 2 der ge­ wünschte Entblendungseffekt individuell den räumlichen Ge­ gebenheiten des zu beleuchtenden Raumes angepaßt werden. Die optische Wirkungsweise der Prismenfolie zur Entblendung des Leuchtkörpers 2 wird weiter unten näher erläutert. In der Fig. 1 sind verschiedene Wölbungsradien 1a, 1b und 1c beispielhaft dargestellt, wobei zweckmäßig die Wölbung der Prismenfolie über die gesamte Länge des Leuchtkörpers 2 gleich bleibt. Die Prismenfolie liegt auf einem gewölbten Rand 5 der Stirnwände 4 des Leuchtengehäuses 3 auf, wobei die Kontur des gewölbten Randes 5 den vorgesehenen Wöl­ bungsradius der Folie bestimmt. Die Prismenfolie kann auch bündig oder versenkt auf bzw. in die jeweilige Stirnwand 4 geführt sein. Die mit 1a bezeichnete flache Wölbung weist eine flache Lichtverteilungskurve auf, welche etwa zwischen 60° und 80° zur Vertikalen des Leuchtkörpers geringe Leuchtstärke aufweist. Eine mediale Wölbung der Prismenfolie 1b führt zu einer Lichtverteilungskurve, die etwa zwi­ schen 60° und 90° zur Vertikalen kein Licht aussendet. Bei der aufgestülpten Außengeometrie der Prismenfolie 1c ist die Leuchtdichte in der Lichtverteilungskurve im Winkelbe­ reich zwischen etwa 75° und 90° zur Vertikalen minimal.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Leuchtengehäuses 3 mit einer Prismenfolie 1 zur Entblendung des langgestreckten Leuchtkörpers 2. Die Prismenfolie 1 überdeckt dabei den Ab­ strahlsektor des Leuchtkörpers 2 in den zu beleuchtenden Raum über etwa 180°. Die Prismenfolie 1 ist in der vorlie­ genden Ausführung der erfindungsgemäßen Leuchte 7 von einem Gehäuseboden 18 umgeben, welcher hochtransparent oder strukturiert ausgebildet sein kann, um optische Beleuch­ tungseffekte zu erreichen. Die parallel zur Längsachse des Leuchtkörpers 2 liegenden Seitenränder der Prismenfolie 1 und des Gehäusebodens 18 sind in einem Gehäuseträger 22 eingefaßt. Der Gehäuseträger 22 umfaßt zwei Profilschienen, welche etwa parallel zu einander beiderseits des Leuchtkör­ pers 2 verlaufen und die Ränder der Prismenfolie 1 aufneh­ men. Die Prismenfolie 1 wird mit einer derartigen Breite in den Gehäuseträgern 22 fixiert, daß sich ein gewölbter Ver­ lauf der Prismen um den Leuchtkörper 2 ergibt. Die entblen­ dende Wirkung der Wölbung der Prismenfolie 1 wird weiter unter näher erläutert. Zweckmäßig ist die Prismenfolie wie im vorliegenden Beispiel dargestellt etwa spiegelsymme­ trisch zu einer Durchmesserachse des Leuchtkörpers 2 ange­ ordnet, welche senkrecht zu der Querachse zwischen den Ge­ häuseträgern 22 liegt.

Die Gehäuseträger 22 sind auf der oben, d. h. gegenüber der Prismenfolie 1 liegenden Seite mit Distanzelementen 20 ver­ sehen, welche ein Gehäusedach 17 tragen. Das Gehäusedach 17 ist transparent ausgebildet. Das Gehäusedach 17, die Gehäuseträger 22 und der Gehäuseboden 18 mit der darin befindli­ chen Prismenfolie 1 sind derart zueinander angeordnet, daß zwischen dem Gehäusedach 17 und dem Gehäuseboden 18 ein Luftspalt 19 gebildet ist. Durch den Luftspalt 19 erfolgt ein Luftaustausch zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Um­ gebung der Leuchte 7, wobei die Luft zirkulieren kann, ohne daß Partikel von oben in den Gehäusespalt 19 fallen können. Über die Länge der Leuchte 7 sind mehrere Distanzelemente 20 vorgesehen, an denen das Gehäusedach 17 jeweils mit Spannschellen 21 oder ähnlichem befestigt sind. Die rechte Seite der Zeichnungsfigur zeigt einen Schnitt auf Höhe ei­ nes Distanzelementes 20, während auf der linken Hälfte ein Schnitt auf einer zwischen zwei Distanzelementen 20 liegen­ den Querebene der Leuchte 7 gezeigt ist, wobei der Luft­ spalt 19 deutlich wird.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen die Brechungsverhältnisse der Lichtstrahlen an den Prismen am Beispiel eines einzeln dar­ gestellten Prismas. Die Prismenfolie wird derartig angeord­ net, daß die Basisfläche 8 entsprechend der Grundseite des Dreiecksquerschnittes des Leuchtkörpers 2 zugewandt liegt. Im vorliegenden Fall liegen die Schenkelflächen 11, 12 des gleichschenkligen Dreiecksquerschnittes des Prismas in ei­ nem Winkel von 45° zur Basisfläche 8, wobei unter Berück­ sichtigung des Abstandes des Prismas 10 zum Leuchtkörper 2 in einem bestimmten Bereich des Anstellwinkels der Basis­ fläche 8 zu den Radialen des Leuchtkörpers 2 die angestreb­ te Totalreflexion an einer der Schenkelflächen 11, 12 ein­ tritt. Jedes Prisma der Prismenfolie liegt in einer derar­ tigen Winkellage zum Leuchtkörper 2, daß die Lichtstrahlen 13 im Abstrahlsektor Δε des Leuchtkörpers 2 in einem von 90° abweichenden Winkel durch die Basisfläche 8 in das Prisma 10 eintreten. Bei einem flachen Winkel der Basisflä­ che 8 zum abgestrahlten Lichtbündel 13 im Abstrahlsektor Δε gemäß Fig. 3 wird das auf die obere Schenkelfläche 12 auf­ treffende Lichtbündel 16 an der Schenkelfläche 12 beim Aus­ treten aus dem Prisma gebrochen und in den zu beleuchtenden Raum abgestrahlt. Der auf die untere Schenkelfläche 11 auf­ treffende Anteil der radial von dem Leuchtkörper 2 abge­ strahlten Lichtstrahlen 13 wird beim Auftreffen auf die Schenkelfläche 11 total reflektiert, wobei unter Brechung an der zweiten Schenkelfläche 12 das reflektierte Lichtbün­ del 14 in etwa orthogonale Richtungen zum Abstrahlsektor Δε austritt. Der Anstellwinkel des Prismas 10 bzw. dessen Ba­ sisfläche 8 zum Leuchtkörper 2 beträgt im vorliegenden Fall etwa 15°. Es wird augenscheinlich, daß die Erfindung, das im Prisma befindliche Lichtbündel teilweise unter Beugung austreten zu lassen und teilweise durch Totalreflexion an einer Prismenfläche zurückzuwerfen, auch mit anderen Pris­ menquerschnitten als den des gleichschenkeligen Dreiecks möglich ist. Beispielsweise könnte ein Dreiecksquerschnitt mit unterschiedlichen Schenkelwinkeln gewählt werden, wobei auch eine exakt orthogonale Ausrichtung der Basisfläche zum Leuchtkörper 2 möglich wäre. Auch sind weitere Prismenquer­ schnitte denkbar, wie etwa Trapezquerschnitte o. Ä., wobei an einer Prismenfläche aufgrund der Prismenstruktur und - lage Totalreflexion auftritt.

Fig. 4 zeigt ein Prisma 10 gleicher Geometrie wie in Fig. 3 in einer Lage mit größerem Anstellwinkel zum Leuchtkörper 2, im vorliegenden Fall etwa 30°. Dabei wird deutlich, daß die Lichtstrahlen 16, welche an der oberen Schenkelfläche 12 gebrochen werden und die Schenkelfläche 12 durchstoßen, in etwa gleicher Richtung wie bei der geringeren Winkellage des Prismas 10 gemäß Fig. 3 abgestrahlt werden. Über die Winkellage des Prismas 10 zum Leuchtkörper 2 kann demnach bei gegebener Länge der Prismenbasis 8 unter Berücksichti­ gung des Abstandes des Prismas zum Leuchtkörper 2 die Abstrahlrichtung der total reflektierten Lichtstrahlen 14, welche auf die untere Schenkelfläche 11 im Prisma 10 auf­ treffen, beeinflußt werden. Durch Drehung des Prismas in einem Winkelbereich, in dem an der Schenkelfläche 11 Total­ reflexion eintritt, kann also die Abstrahlrichtung der to­ tal reflektierten Lichtstrahlen 14 in einem größeren Win­ kelbereich variiert werden, als dem Beugungsbereich der le­ diglich gebrochenen Lichtstrahlen 16 beim Durchtritt der oberen Schenkelfläche 12. Eine Vergrößerung des Anstellwin­ kels der Prismenbasis 8 führt bis zu einem Grenzwinkel zu einer anteilig größeren Beeinflussung des Winkelbereichs der Totalreflexion als dem der Brechung.

Fig. 5 zeigt die Strahlengänge an einem Prisma mit Drei­ ecksquerschnitt, welches gegenüber der Lage des Prismas in Fig. 4 gegenüber der horizontalen Bezugsachse 23 um die Leuchtquelle 2 verdreht ist. Der Abstrahlwinkel Δε des auf die Basisfläche auftreffenden Lichtbündels entspricht der Prismenanordnung nach Fig. 4. Durch den Versatz gegenüber der horizontalen Achse 23 liegt jedoch ein größerer mittle­ rer Einfallswinkel ε₀ des Strahlenbündels auf das Prisma 10 vor. Die Neigung der Basisfläche 8 zur Vertikalen ent­ spricht so dem Prisma nach Fig. 4 und beträgt etwa 30°. Da­ durch werden die an der Basisfläche 8 gebrochenen Licht­ strahlen an der unteren Schenkelfläche 11 gebrochen und beim Austreten aus dem Prisma 10 abgelenkt. Der Teil des Strahlenbündels, welcher auf die obere Schenkelfläche 12 auftrifft, wird total reflektiert und trifft anschließend auf die andere Schenkelfläche 11. Abhängig von dem Auf­ treffwinkel erfolgt entweder eine Brechung und ein Austre­ ten dieser Lichtstrahlen 14a aus dem Prisma 10 oder eine weitere Totalreflexion, wobei diese Lichtstrahlen 14b durch die Basisfläche 8 aus dem Prisma 10 austreten. Die Wölbung der Prismenfolie um den Leuchtkörper 2 bestimmt dabei die Lage der einzelnen Prismen relativ zum Leuchtkörper 2, wo­ bei, wie die Strahlengänge der Prismen gleichen Quer­ schnitts nach Fig. 4 und 5 zeigen, durch die Relativlage der Prismen die gewünschten Entblendungswirkungen erzielt werden können.

Der Einfluß des Neigungswinkels der zur Totalreflexion auf­ treffender Lichtstrahlen vorgesehenen Schenkelfläche gegen­ über der Basisfläche wird nachfolgend anhand der Fig. 6 nä­ her erläutert. Der Winkel der Schenkelfläche 11 gegenüber der Basisfläche 8 ist mit α bezeichnet, wobei die Winkel α­ ₁, α₂, α₃, α₄, α₅ unterschiedlichen Prismenwinkel zwi­ schen Schenkel und Basis entsprechen. Wenn die Basisfläche 8 in einem Neigungswinkel ε zur Leuchtquelle angeordnet ist, erfolgt eine Totalreflexion an der Primsenfläche 11, wenn die nachfolgende Ungleichung erfüllt ist:

ε ≦ ε_tg : = arccos[sin(α)√n²- 1 + cos(α)]

In dem bevorzugten Winkelbereich der Prismenquerschnitte 15° ≦ α ≦ 75° gilt die daraus abgeleitete Gleichung:

Mit den Bezeichnungen:
α: Prismawinkel zwischen (linkem) Prismaschenkel und Ba­ sis
ε: Einfallswinkel des Lichtes bezogen auf die Basisnei­ gung
= δ_q - δ_b, wobei
δ_q: die Neigung des einfallenden Strahls zur Horizon­ talen
δ_b: die Neigung der Basis zur Horizontalen
n: Brechungsindex des Prismas
α_tg: Brechungswinkel, genügt der Gleichung:

n sin(α_tg) = 1.

Fig. 6 zeigt die grundsätzlichen Winkelbeziehungen der ein­ fallenden Lichtstrahlen im Prisma und der Ablenkwinkel an einem Prisma mit gleichschenkligem und rechtwinkligem Drei­ ecksquerschnitt, wobei die Neigung der Prismenbasis zum Leuchtkörper 2 etwa 15° beträgt. Bei einem Verhältnis des Abstandes zwischen Leuchtkörper 2 und Prismenbasis 8 und der Länge der Prismenbasis 8 von etwa 1 ergibt sich für das dargestellte Prisma ein mittlerer Einfallswinkel von ε₀ = 45°. Der von diesem Prisma abgedeckte Abstrahlsektor Δε be­ trägt etwa 40° zwischen den jeweils an den Basisflächen­ spitzen einfallenden Grenzlichtstrahlen gemäß den Grenzein­ fallswinkeln ε₁ und ε₂. Die an der rechten Schenkelfläche 11 des Prismas auftreffenden Lichtstrahlen werden zur di­ rekten Raumausleuchtung zur sichtbaren Außenseite der Pris­ men hin gebrochen. Die Lichtablenkung erfolgt dabei in dem Winkelbereich zwischen ε_g1 und ε_g2 von etwa 30°. Die auf der linken Schenkelfläche 12 auftreffenden Strahlen werden total reflektiert und darauf folgend an der rechten Schen­ kelfläche 11 zusätzlich gebrochen, wobei die Brechung zur Basisfläche 8 hin, also zum Leuchtkörper 2 hin erfolgt. Bei einer weiteren Verlängerung des Abstandes des Prismas des Leuchtkörpers 2 kann auch unter Berücksichtigung der Pris­ mengeometrie eine zweite Totalreflexion der bereits an der ersten Schenkelfläche reflektierten Lichtstrahlen eintre­ ten. Durch die doppelte Totalreflexion wird der gesamte Winkelbereich des auf die zur Totalreflexion vorgesehene erste Schenkelfläche in Richtung auf den Leuchtkörper 2 zu­ rückgeworfen.

In der Darstellung der Fig. 7 sind die Prismenwinkel α₁ bis α₅ gegenüber der Basisfläche 8 angegeben. Die Basisfläche 8 liegt hier zur besseren Übersicht etwa horiontal. Die Nei­ gung der Schenkelflächen 11 ist in Neigungswinkeln Δ_lip1 bis Δ_lip5 von der Vertikalen her angetragen. Die Grenzwin­ kel, ab denen Totalreflexionen bei Prismen mit den entspre­ chenden Prismenwinkeln α entsteht, sind mit ε_tg1 bis ε_tg5 bezeichnet. Sobald der Einfallswinkel e des Lichtes den Grenzwinkel ε_tgi mit i = 1 bis 5 überschreitet, also in dem in Pfeilrichtung 24 liegenden Bereich, tritt eine Totalre­ flexion an der Schenkelfläche 11 auf.

In der Prismenfolie zur Entblendung der Leuchte wird die Wölbung der Folie derart gewählt, daß die einzelnen Prismen jeweils derartig zum Leuchtkörper geneigt angeordnet sind, daß durch Totalreflexion die gewünschte Entblendung bzw. die gewünschte Lichtverteilungskurve der Leuchtkörper er­ reicht wird. Die Neigungen der einzelnen Prismen können da­ bei unterschiedlich sein, wobei jedoch jeweils unter Be­ rücksichtigung der Prismenlänge und des jeweiligen Abstan­ des zum Leuchtkörper die Einfallswinkel auf die Schenkel­ flächen innerhalb der Prismen im Winkelbereich der Totalre­ flexion liegen. Der Neigungswinkel der Prismen sind in Um­ fangsrichtung der Prismenfolie um den Leuchtkörper jeweils gegenüber dem vorausgehenden Prisma erhöht. Die Zunahme des Neigungswinkels zwischen den Prismen kann dabei etwa im Winkelbereich von 1° bis 2° liegen.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt einer Prismenfolie mit zwei dargestellten, benachbarten Prismen 8, welche um etwa 15° zueinander geneigt liegen. Dabei betragen die Neigungswin­ kel der Neigungsflächen 8 im oberen Prisma etwa Δ_b1 = 15° und beim unteren Prisma Δ_b2 = 30°. Die durch die Prismen in der Summe durchtretenden Lichtstrahlen 16, die jeweils an der linken Schenkelfläche 12 der beiden Prismen gebrochen werden, treten in dem Grenzwinkelbereich zwischen ε_g1 = 15° und ε_g2 = 30° aus. Die zunächst an der rechten Schenkelflä­ che 11, dann an der linken Schenkelfläche 12 total reflek­ tierten Lichtstrahlen 14 werden von dem Leuchtkörper 2 ab­ gewandt in den zu beleuchtenden Raum gelenkt.

Eine vorteilhafte Wölbungskontur der Prismenfolie, in der der Brechungsbereich der Prismen optimal ist, ist in Fig. 9 dargestellt. Die Prismenfolie 1 ist dabei in Umfangsrich­ tung um den Leuchtkörper 2 aus Kreissegmenten 9 mit mehre­ ren Prismen zusammengesetzt, wobei die Wölbungsradien der Kreissektoren jeweils zu einer optimalen Ausweitung des Strahlbereiches führen, in der das einfallende Licht gebro­ chen wird. Der Verlauf der Prismenfoliengeometrie ist durch Aneinandersetzung der Kreissegmente 9 gebildet, wobei ein darauffolgendes Kreissegment 9 an das vorhergehende Kreis­ segment durch derartige Drehung um die Achse des Leuchtkör­ pers 2 erfolgt, daß der äußere Grenzstrahl der angestückten Kreissegmentkontur mit dem inneren Grenzstrahl der vorher­ gehenden Kreissegmentkontur möglichst deckungsgleich ist. Auf diese Weise erhält man nebeneinander liegende Kreisseg­ mente, welche am gemeinsamen Schnittpunkt eine gemeinsame Tangente aufweisen. Im jeweiligen Kreissegment ist unter Berücksichtigung der Prismengeometrie und des Abstandes entsprechend dem optimalen Wölbungsradius eine Lichtbre­ chung gegeben, welche zu der optimalen Lichtverteilungskur­ ve und Lichtstreuung zur Entblendung der Leuchte 2 führen.

Fig. 10 zeigt die gewölbte Anordnung der Prismenfolie 1 re­ lativ zur Leuchtkörper 2, bei der die Wölbung der Prismen­ folie 1 durch eine wie oben zu Fig. 9 beschriebene Aneinan­ dersetzung von Kreissegmenten gebildet ist. Das Verhältnis des Abstandes a der Leuchtkörper 2 von der Prismenfolie 1 zum jeweiligen Wölbungsradius W ist dabei in jedem Bereich der Prismenfolie 1 gleich. Eine optimale Entblendung des Leuchtkörpers 2 durch Ausblendung einzelner Strahlbündel auf dem Wege der Totalreflexion an jeweils einer Schenkel­ fläche der Prismen erfolgt bei einer derartigen Wölbung der Prismenfolie 1, daß in jedem Bereich der Prismenfolie 1 der Abstand a des Leuchtkörpers 2 geringer ist als der Wöl­ bungsradius W der Prismenfolie 1.

Die Strahlengänge bei einer ähnlich Fig. 10 gebildeten Wöl­ bungskontur ist in Fig. 11 dargestellt. Die Prismenfolie 1 deckt im dargestellten Ausschnitt einen Abstrahlsektor des Leuchtkörpers 2 einen Einfallswinkel der radial abgestrahl­ ten Lichtstrahlen 13 von etwa ε₂ = 60° ab. Der Winkelbe­ reich der gebrochenen Lichtstrahlen, welche unter Beugung auf der prismatischen Oberfläche der Folie 1 gegenüberlie­ gend des Leuchtkörpers 2 in den zu beleuchtenden Raum ab­ gestrahlt werden, liegen in einem etwa betragsgleichen Winkelbereich wie der Einfallswinkel ε₂, wobei jedoch die Abstrahlung der gebrochenen Lichtstrahlen im Abstrahlbe­ reich ε_g1 + ε_g2 gegenüber der Horizontalen verschoben ist. Die gebrochenen Strahlen im Abstrahlbereich des Leuchtkör­ pers 2 von ε₁ bis ε₂ werden in die Winkelbereiche der Grenzwinkel ε_g1 und ε_g2 gelenkt, jeweils bezogen auf die Horizontale. Dabei gilt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ε_g1 = 30° und ε_g2 = -30° und daher |Δε| = |ε_g1 - ε_g2| = 60° = ε₂. Der Abstrahlbereich des Leuchtkörpers 2 von ± 60° wird in einem Winkelbereich von ±30° umgelenkt.

Durch die beschriebene Wölbung der Prismenfolie 1 werden die total reflektierten Lichtstrahlen 14 in einem abseits des Leuchtkörpers 2 liegenden Raumabschnitt hinter der Fo­ lie 1 zurückgeworfen, wodurch eine weitere Entblendung der Leuchte 2 erfolgt. Desweiteren können Teilstrahlen der total reflektierten Lichtbündel 14 auf dem Wege der Brechung an dem jeweils anderen Schenkelfläche der Prismen in einem Winkelbereich ε_trg1 als Streulicht auf der jenseits des Leuchtkörpers 2 liegenden Seite der Prismenfolie 1 in den zu beleuchtenden Raum abgestrahlt werden. In den beleuchte­ ten Raum werden daher mit günstiger Streuwirkung Licht­ strahlen mit unterschiedlichsten Ausrichtungen abgestrahlt. Eine solche Anordnung der Prismen kann vorteilhaft durch eine spiegelsymmetrische Wölbung der Prismenfolie wie in Fig. 2 gezeigt, erreicht werden.

Die Leuchtstärke der Prismenfolie ist über die gesamte Fo­ lienoberfläche homogen, wobei aus sämtlichen Blickwinkeln auf die Prismenfolie ähnliche Leuchtdichten einsehbar sind. Das gestreute Licht ist dabei sichtbar, ruft jedoch keine Blendung hervor.

Fig. 12 zeigt die Anordnung einer Prismenfolie mit der be­ reits in Fig. 7 dargestellten Wölbungskontur. Dabei wird rechtwinkligen, gleichschenkligen Prismen und einem Ver­ hältnis des Abstandes zwischen Leuchtkörper 2 und Prismen­ folie und dem Wölbungsradius W von etwa 0,33 die ange­ strebte Lichtverteilung erreicht. Dieses Verhältnis ist zweckmäßig kleiner als drei, wobei sich Abstand/Wölbungs­ verhältnisse, die kleiner als 1 sind, als besonders vor­ teilhaft herausgestellt haben. Wie in der Vergrößerung des strichliert umrandeten Bereiches der Prismenfolie erkennbar ist, wird ein Großteil der total reflektierten Lichtstrah­ len 14 auf die des Leuchtkörpers 2 zugewandte Seite der Prismenfolie zurückgeworfen, wobei jedoch vereinzelte Lichtstrahlen an den Schenkelflächen der einzelnen Prismen 10 derart austreten, daß sie auf die Schenkelflächen des anliegenden Prismas auftreffen. Diese Querstrahlen treten nach mehrfacher Brechung an mehreren Prismen als Streulicht 15 aus, wobei weitere Strahlrichtungen des von der Pris­ menfolie 1 abgestrahlten Lichtes gebildet sind. Die Licht­ streuung mit einer Vielzahl von Strahlrichtungen ergibt ei­ ne gleichmäßige und angenehm zu betrachtende Helligkeit, wodurch ein erhöhtes Behaglichkeitsgefühl der im beleuch­ teten Raum befindlichen Personen gegeben ist.

Claims (12)

1. Entblendungselement für langgestreckte Leuchtkörper, welches zur Entblendung eines Abstrahlsektors (α) des Leuchtkörpers (2) den Leuchtkörper (2) über dessen Länge überdeckt, wobei die Oberfläche des Entblendungselementes durch gestreckte, etwa parallel nebeneinander liegende Prismen (10) gebildet ist, welche längs des Leuchtkör­ pers (2) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (10) relativ zum Leuchtkörper (2) derartig liegen, daß an mindestens einer der Prismenflächen (11, 12) ein Lichtaustritt durch eine Totalreflexion der in das jeweilige Prisma (10) eingetretenen Lichtstrahlen (13) erfolgt, welche auf diese Prismenfläche (11, 12) auftreffen.

2. Entblendungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Leuchtkörper (2) zugewandt liegende Seite des Entblendungselementes (1) aus ebenen Basisflächen (8) der Prismen (10) gebildet ist.

3. Entblendungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entblendungselement aus einer Prismenfolie (1) mit einseitig prismatischer Oberfläche besteht.

4. Entblendungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenfolie (1) um den Leuchtkörper (2) gewölbt angeordnet ist.

5. Entblendungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen dreieckigen Querschnitt der Prismen (10), wobei die Grundseite des Dreiecksquer­ schnittes der Basisfläche (8) des Prismas (10) ent­ spricht.

6. Entblendungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Prismen (10) die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf­ weist.

7. Entblendungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenfolie (1) derar­ tig angeordnet ist, daß an jeweils einer der Schenkel­ flächen (11, 12) der Prismen (10) eine Totalreflexion erfolgt.

8. Entblendungselement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisflächen (8) der Prismen (10) in einem von 90° abweichenden Winkel zu den auf das jeweilige Prisma (10) auftreffenden Licht­ strahlen (13) liegen.

9. Entblendungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen derartigen Strahlengang im Prisma (10), daß die total reflektierten Lichtstrahlen zumindest teilweise mit Abstand an dem Leuchtkörper (2) vorbeigelenkt werden.

10. Entblendungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenfolie (1) der­ artig gewölbt angeordnet ist, daß in jedem Bereich der Prismenfolie (1) der Abstand (a) des Leuchtkörpers (2) von der Prismenfolie (1) geringer ist als der Wölbungs­ radius (W) der Prismenfolie (1).

11. Entblendungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstan­ des (a) des Leuchtkörpers (2) von der Prismenfolie (1) zum jeweiligen Wölbungsradius (W) in jedem Bereich der Prismenfolie (1) im wesentlichen gleich ist.

12. Entblendungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper (2) in ei­ nem Gehäuse (3) aufgenommen ist, an dessen in Längs­ richtung des Gehäuses (3) gegenüber liegenden Stirnwän­ den (4) ein gewölbter Rand (5) ausgebildet ist, dessen Kontur der vorgesehenen Wölbung der Prismenfolie (1) entspricht und auf dem die Prismenfolie (1) aufliegt.