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BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Beleuchtungsvorrichtungen
und insbesondere unaufdringliche Vorrichtungen, die Punktlichtquellen,
wie etwa Leuchtdioden zur Beleuchtung verwenden. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Definition im Oberbegriff
von Anspruch 1. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist beispielsweise
aus der
US-A-5 438 495 bekannt.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Unaufdringliche
Beleuchtungsvorrichtungen sind bei einer Vielfalt von Anwendungen,
wie etwa als dekorative Leuchtleisten oder Anzeigetafelbeleuchtungen
nützlich.
Eine übliche
Form von Leuchtleisten verwendet Neonröhren. Neonröhren haben den Vorteil, daß sie leicht
sind und sich für
dekorative Beleuchtung eignen. Ferner ist Lichtabgabe von Neonröhren relativ
diffus und gleichmäßig im Erscheinungsbild.
Neonröhren
sind jedoch zerbrechlich, erfordern eine hohe Spannung und erzeugen
erhebliche Hochfrequenzstörungen
(HF-Störungen),
die häufig
eine recht teure Abschirmung erfordern. Fluoreszenzbeleuchtung ist
ebenfalls diffus, ist jedoch im allgemeinen auf geringe Längen beschränkt und weist
typischerweise unschöne
elektrische Anschlüsse
auf.
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Die
Anzeigetafelbeleuchtung wird häufig
bewerkstelligt, indem Lichtquellen hinter der Tafel plaziert werden,
um sie zu beleuchten. Eine Diffusorbox, die eine Lichtquelle enthält, kann
eine recht gleichmäßige Lichtabgabe
erzeugen, wenn die Lichtquellen von der Anzeigetafel ausreichend
weit entfernt sind. Dies macht jedoch die Vorrichtungen sperrig. Wenn
die Lichtquellen zu nahe bei der Tafel sind, ist die Beleuchtung
nicht mehr gleichmäßig, und
die Lichtquellen werden als "helle
Flecken" gesehen.
Es besteht also ein Bedarf für
eine kompakte Beleuchtungsvorrichtung, die eine gleichmäßige Abgabeintensität ermöglicht.
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Der
Stand der Technik gemäß der
US-A-5 438 495 beschreibt
eine Lichteinrichtung, die bevorzugt in die Oberfläche einer
Start-/Landebahn eingebettet ist und eine Lichtquelle mit einem
Reflektor sowie einer begrenzenden Lichtöffnung in dem Lichtfeld aufweist.
In der herkömmlichen
Vorrichtung ist eine Spiegeleinrichtung zum Reflektieren eines Teils
des Lichtfelds zu dem Reflektor hin angeordnet, um dieses Licht
nach einer weiteren Reflexion durch die Lichtöffnung auszusenden. In der
herkömmlichen Vorrichtung
ist eine optische Ablenkeinrichtung vorgesehen, die nur ungefähr die Hälfte der
Lichtquelle bedeckt und die zu einer Seite der Lichtquelle versetzt
ist. Die optische Ablenkeinrichtung hat also eine asymmetrische
Konfiguration.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegende Aufgabe ist es daher,
eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die eine kompakte Konfiguration
hat und eine gleichmäßige Lichtabgabeintensität ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Definition in
Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung
sind in den verschiedenen Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung weist eine Beleuchtungsvorrichtung einen Hohlraum
auf, der Reflexionsoberflächen
und einen Ausgangsbereich sowie mindestens eine Lichtquelle hat,
die in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Lichtquelle eine Punktlichtquelle
und eine optische Ablenkeinrichtung aufweist, die eine konisch erweiterte
reflektierende Oberfläche
hat. Die Vorrichtung weist ferner ein optisches Konditionierungselement über dem Ausgangsbereich
auf, wobei das optische Konditionierungselement mindestens einen
Diffusor aufweist, beispielsweise eine lichtdurchlässige Folie
oder einen Kunststoff-Flächenkörper.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die konisch erweiterte Oberfläche gekrümmt und kann eine Cusp-Form
besitzen. Bei einer Ausführungsform
weist die Punktlichtquelle eine LED auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die reflektierenden Oberflächen
des Hohlraums diffus reflektierend.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist die Beleuchtungsvorrichtung ein
Gehäuse
auf, das einen Hohlraum aufweist, der Reflexionsoberflächen und
eine Ausgangsöffnung
hat. Die Vorrichtung weist ferner ein optisches Konditionierungselement über der
Ausgangsöffnung
auf, wobei das Konditionierungselement mindestens einen Flächenkörper aufweist,
der eine Vielzahl von Pixeln hat. Die Vorrichtung weist ferner mindestens
eine Lichtquelle auf, die in dem Hohlraum unmittelbar unter dem
Konditionierungselement angeordnet ist, wobei die (mindestens eine)
Lichtquelle eine Punktlichtquelle aufweist, die um weniger als 3,5
inch von dem Flächenkörper beabstandet
ist, der die Reflexionsoberflächen
beleuchtet, so daß das
Verhältnis
der Leuchtdichte von benachbarten Pixeln zwischen 0,95 und 1,05
ist und so daß das
Verhältnis
der Leuchtdichte von nicht benachbarten Pixeln zwischen 0,5 und
2,0 ist, so daß das
Erscheinungsbild der Beleuchtung an dem Flächenkörper im wesentlichen gleichmäßig ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
das optische Konditionierungselement einen Diffusorflächenkörper auf,
der unter dem Prismenflächenkörper angeordnet
ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist das optische Konditionierungselement einen zweiten Prismenflächenkörper mit
einer Orientierung von 90° zu
dem ersten Prismenflächenkörper auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist die (mindestens eine) Lichtquelle eine Punktlichtquelle und
eine Linse mit innerer Totalreflexionslinse auf, die eine cuspförmige Oberfläche zum
Reflektieren von Licht von der Punktlichtquelle auf die streuenden
Reflexionsoberflächen
hat.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist eine Beleuchtungsvorrichtung
einen aus einem reflektierenden Material gebildeten Hohlraum auf, wobei
der Hohlraum einen Ausgangsbereich hat. Ein optisches Konditionierungselement
befindet sich an dem Ausgangsbereich. Die Vorrichtung weist ferner eine
Lichtquelle in dem Hohlraum auf, wobei die Lichtquelle eine Punktlichtquelle
und eine optische Ablenkeinrichtung aufweist, die eine reflektierende Oberfläche hat,
die teilweise reflektierend und teilweise durchlässig ist.
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Die
Reflexionsoberfläche
der Ablenkeinrichtung ermöglicht
es, daß ein
Anteil von darauf fallendem Licht durch die reflektierende Oberfläche hindurchgeht,
während
sie gleichzeitig einen anderen Anteil des auf das reflektierende
Material des Hohlraums fallenden Lichts reflektiert. Das reflektierende Material
reflektiert Licht innerhalb des Hohlraums, so daß der Ausgangsbereich und das
optische Konditionierungselement beleuchtet werden. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
besteht die reflektierende Oberfläche der Ablenkeinrichtung aus
Streuzentren, die darauf fallendes Licht streuen.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der Erfindung weist eine Beleuchtungsvorrichtung
eine optische Ablenkeinrichtung auf. Die Ablenkeinrichtung weist
ein transparentes Material auf, das eine reflektierende Oberfläche hat,
die von einer Brechungsgrenzfläche
gebildet ist, die für
eine innere Totalreflexion von Licht von einer Punktlichtquelle
konfiguriert ist, die so positioniert ist, daß sie einen ersten Anteil von
Lichtstrahlen zu der reflektierenden Oberfläche hin abstrahlt und einen
zweiten Anteil von Lichtstrahlen zu einer seitlichen Oberfläche der
Ablenkeinrichtung hin abstrahlt. Die Ablenkeinrichtung weist eine Brechungsgrenzfläche auf,
die den zweiten Anteil von Lichtstrahlen zu der reflektierenden
Oberfläche hin
bricht, so daß sowohl
der erste als auch der zweite Anteil von Lichtstrahlen von der reflektierenden Oberfläche reflektiert
werden.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist eine optische Ablenkeinrichtung
vorgesehen, die ein transparentes Material aufweist, das eine konisch
erweiterte reflektierende Oberfläche
hat, die von einer Brechungsgrenzfläche gebildet ist. Die Grenzfläche ist
für eine
innere Totalreflexion von Licht von einer Punktlichtquelle konfiguriert,
die einem Scheitel der konisch erweiterten reflektierenden Oberfläche benachbart
positioniert ist und Lichtstrahlen für die Reflexion durch die reflektierende
Oberfläche
abstrahlt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist die Beleuchtungsvorrichtung
einen Hohlraum auf, der Reflexionsoberflächen und einen Ausgangsbereich
besitzt. Die Vorrichtung weist ferner mindestens eine Lichtquelle
auf, die in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Lichtquelle eine Punktlichtquelle
und eine optische Ablenkeinrichtung aufweist, die eine Oberfläche hat,
die teilweise reflektierend und teilweise durchlässig ist.
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Die
Vorrichtung weist ferner ein optisches Konditionierungselement über dem
Ausgangsbereich auf, wobei das optische Konditionierungselement
einen Diffusor aufweist, wobei die Ablenkeinrichtung zwischen der
Punktlichtquelle und dem optischen Konditionierungselement so positioniert
ist, daß (a)
ein Anteil von Licht, das von der Punktlichtquelle abgestrahlt wird,
von der Ablenkeinrichtung zu den Reflexionsoberflächen des
Hohlraum hin reflektiert wird, und (b) ein anderer Anteil von Licht,
das von der Punktlichtquelle abgestrahlt wird, durch die Oberfläche der
Ablenkeinrichtung zu dem optischen Konditionierungselement hin durchgelassen
wird, wobei die Ablenk einrichtung so dimensioniert ist, daß sie es
ermöglicht,
daß zumindest
ein erheblicher Anteil des reflektierten Lichts das optische Konditionierungselement
erreicht, ohne durch die Ablenkeinrichtung hindurchzugehen, und
wobei die Ablenkeinrichtung und die Reflexionsoberflächen des
Hohlraums so angeordnet sind, daß sie es ermöglichen,
daß zumindest
ein erheblicher Anteil des durchgelassenen Lichts das optische Konditionierungselement
erreicht, ohne eine Reflexion zu erfahren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer unaufdringlichen Beleuchtungsvorrichtung, wobei das Gehäuse teilweise
weggeschnitten ist, um eine der Punktlichtquellen und der darin
befindlichen optischen Ablenkeinrichtungen sichtbar zu machen.
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2 ist
eine Explosionsansicht der in 1 gezeigten
Ausführungsform.
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3 zeigt
eine andere Ausführungsform
einer unaufdringlichen Beleuchtungsvorrichtung.
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4 ist
eine Explosionsansicht der in 3 gezeigten
Ausführungsform.
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5A und 5B sind
eine Endansicht bzw. eine Draufsicht auf einen Montagekanal, der
einen Schlitz zur Montage der Ausführungsform der 1 bis 2 oder
der 3 bis 4 an der Montagehalterung der 6A und 6B hat.
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6A und 6B sind
eine Ansicht bzw. eine Draufsicht auf eine Montagehalterung, die
an einer mechanischen Konstruktion, wie etwa einem Gebäude befestigt
ist und den Montagekanal der 5A und 5B aufnimmt,
um die unaufdringliche Beleuchtungsvorrichtung an dem Gebäude anzubringen.
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7A und 7B zeigen
eine Hülse
zum mechanischen und elektrischen Koppeln von zwei Beleuchtungsvorrichtungen.
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7C zeigt
eine elektrische Anordnung zum Koppeln von Energie an ein Ende einer
Beleuchtungsvorrichtung.
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8 zeigt
eine optische Ablenkeinrichtung, die eine innere Totalreflexion
nutzt, um Licht von einer Leuchtdiode oder einer anderen Punktlichtquelle seitlich
abzulenken.
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9, 10 und 11 zeigen
die Progression von Lichtstrahlen durch die optische Ablenkeinrichtung
gemäß 8.
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12 zeigt
eine optische Ablenkeinrichtung, die einen stark kollimierten "äquatorialen" Ausgangsstrahl erzeugt.
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13 zeigt
die Progression von Lichtstrahlen durch eine optische Ablenkeinrichtung,
die Streuzentren an ihrer oberen Oberfläche hat, um etwas Licht durch
die obere Oberfläche
diffus durchzulassen.
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14 zeigt
eine optische Ablenkeinrichtung, die eine aufgerauhte Oberflächenstruktur
in Form eine Serie von konzentrischen Ringen an ihrer oberen Oberfläche hat,
um etwas Licht durch die obere Oberfläche diffus durchzulassen.
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15 zeigt
eine Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung in Form eines alphanumerischen Zeichens.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung 100, die in 1 gezeigt
ist, weist folgendes auf: eine Vielzahl von Lichtquellen, die jeweils
eine Punktlichtquelle, wie etwa eine Leuchtdiode (LED) 174 gemäß 8 aufweisen,
und eine optische Ablenkeinrichtung 110. Licht von der LED 174 wird
von der optischen Ablenkeinrichtung 110 empfangen, die
das Licht zur Seite und nach unten umlenkt. Die Vielzahl von LEDs
sind durch eine Leiterplatte 130 elektrisch miteinander
gekoppelt (ein Kabelbaum ist eine alternative Konfiguration).
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Die
Punktlichtquellen 174 und die optischen Ablenkeinrichtungen 110 sind
in einem langgestreckten Hohlraum angebracht, der von einem Flächenkörper 150 aus
diffus reflektierendem Material in der allgemeinen Form eines Halb-
oder Hemizylinders gebildet ist. Der Flächenkörper 150 ist in einem
Gehäuse 140,
das ein Strangpreßteil
sein kann, angebracht und erstreckt sich über seine Länge. Das Gehäuse 140 ist
allgemein langgestreckt und hat eine Breite, die nicht wesentlich
größer als
die Breite des Lichtausgangsbereichs ist. Die Leiterplatte 130 ist zwischen
dem Flächenkörper 150 und
dem Boden des Gehäuses 140 angeordnet.
Drähte
(nicht gezeigt) verlaufen durch den Flächenkörper 150, um die Punktlichtquellen
mit der Leiterplatte elektrisch zu verbinden.
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Ein
Montagekanal 144 kann am Boden des Gehäuses 140 zur Anbringung
der Vorrichtung 100 an einem Gebäude vorgesehen sein. Der Montagekanal 144 kann
beispielsweise aus Acryl bestehen, das mit dem Gehäuse 140 verbunden
oder verklebt ist, oder der Kanal 144 kann mit dem Gehäuse 140 als
Teil eines Strangpreßvorgangs
integral ausgebildet sein. Das Licht, das aus den Ablenkeinrichtungen 110 austritt,
wird reflektiert von dem diffus reflektierenden Flächenkörper 150,
der zwischen den optischen Ablenkeinrichtungen 110 und
der Leiterplatte 130 angeordnet ist, sowie von diffus reflektierenden Endkappen 160,
die an jedem Ende der Vorrichtung 100 mit dem Gehäuse 140 verbunden
sind.
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Wenn
eine Vielzahl von optischen Ablenkeinrichtungen 110 entlang
der Längsachse
des Hohlraums linear angeordnet sind, ist die maximale Trennung
zwischen benachbarten optischen Ablenkeinrichtungen 110 bevorzugt
ungefähr
gleich der doppelten Breite der Vorrichtung 100. Ferner
sind die optischen Ablenkeinrichtungen 110 bevorzugt um
mindestens 0,5 inch voneinander getrennt.
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Die
Oberflächen
des diffus reflektierenden Flächenkörpers 150 und
der diffus reflektierenden Endkappen 160 sind bevorzugt
mattweiß mit
einem streuenden Reflexionsvermögen über 90%,
bevorzugt 96% oder mehr. Zu diesem Zweck können der Flächenkörper 150 und die Kappen 160 mit
diffus reflektierendem Band, wie etwa DRPTM Backlight
Reflector (W. L. Gore & Associates),
weißer
Farbe oder ausgefalleneren Materialien, wie etwa der Spectraflect-Farbe
von Labsphere Corporation beschichtet werden. Das Reflexionsvermögen der
Spectraflect-Farbe beträgt
98%, was erheblich höher
ist als das Reflexionsvermögen
von Hausfarbe, die ungefähr
92% beträgt.
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Der
DRPTM Backlight Reflector hat ein Reflexionsvermögen von
ungefähr
97% bis 99,5%. Alternativ können
der diffus reflektierende Flächenkörper 150 und
die diffus reflektierenden Kappen 160 aus einem diffus
(oder spiegelnd) reflektierendem Material, wie etwa Titandioxid,
pigmentiertem LexanTM-Polycarbonat oder
SpectralonTM- Kunststoff hergestellt sein, so daß das Erfordernis
vermieden wird, eine separate Beschichtung auf den Flächenkörper 150 und die
Endkappen 160 aufzubringen. Das Reflexionsvermögen von
SpectralonTM-Kunststoff ist ungefähr 99%.
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Es
wird zwar bevorzugt, daß die
Reflexionsoberflächen 150, 160 diffus
reflektierend sind, bei einer alternativen Ausführungsform weisen diese Oberflächen jedoch
spiegelnd reflektierende Oberflächen
auf, die bevorzugt, wie bei einem von 3M unter dem Namen Visible
Mirror Film (spiegelnd oder diffus) vertriebenen Produkt, facettiert
sind. Während der
Hohlraum der bevorzugten Ausführungsform gasgefüllt ist
(mit Luft), kann der Hohlraum außerdem auch von einer Flüssigkeit
oder einem Festkörper
gebildet sein.
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Licht
tritt durch einen Flächenkörperelement- oder
Folienstapel 170, der dem diffus reflektierenden Flächenkörper 150 zugewandt
ist, aus der Vorrichtung 100 aus. Wie 2 zeigt,
ist das Flächenkörperelement 170 als
die Ausgangsfläche
der Vorrichtung 100 wirksam und weist ein optisches Konditionierungselement 210 auf,
das mit einer durchlässigen äußeren Schutzabdeckung 200 bedeckt
sein kann. Das optische Konditionierungselement 210 weist
(in der Richtung von Licht, das sich durch das Flächenkörperelement 170 nach
außen
ausbreitet) einen oder mehrere Materialflächenkörper, die im wesentlichen parallel
zueinander sind, nämlich
einen Diffusor 180, einen fakultativen ersten Prismenflächenkörper 190 und
einen fakultativen zweiten Prismenflächenkörper 194.
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Der
Diffusor 180 dient dazu, die Richtung des auf ihn fallenden
Lichts zu randomisieren, und hat bevorzugt eine relativ geringe
Rückstreuung.
Der Diffusor 180 kann beispielsweise jede Konstruktion sein,
die Licht streut, wie etwa lichtdurchlässige Kunststoff-Flächenkörper oder
Kunststoff mit einer rauhen Oberfläche. Die Prismenflächenkörper 190 und 194 können jeweils
eine die Helligkeit steigernde Folie (BEF) zum Reduzieren des Raumwinkels
des Lichts mit einer Winkelabstrahlung im Bereich von 50° bis 80° Halbwertsbreite
(FWJM) haben. Die Helligkeit steigernde Folien, die zur Verwendung
bei den bevorzugten Ausführungsformen
geeignet sind, sind im Handel von 3M Corporation erhältlich.
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Eine
die Helligkeit steigernde Dünnschicht (BEF-Dünnschicht),
die lineare pyramidenförmige Strukturen
darin hat, ist in dem
US-Patent
5 684 354 von Gleckman beschrieben, das hier summarisch eingeführt wird.
Bevorzugt schneiden sich die sich wiederholenden Strukturen der
Flächenkörper
190 und
194 allgemein
unter einem 90°-Winkel
in bezug aufeinander, und sie sind jeweils unter 45° in bezug auf
die Längsachse
des langgestreckten Gehäuses
140 orientiert.
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Der
Diffusor 180 und die Prismenflächenkörper 190 und 194 des
optischen Konditionierungselements 210 verbreiten das Licht
gleichmäßig über die Ausgangsfläche der
Vorrichtung 100. Die Prismenflächenkörper dienen ferner dazu, die
optische Energie innerhalb eines Gesichtsfelds zu konzentrieren,
und dies bewirkt, daß das
Licht intensiver in Richtung eines Beobachters innerhalb dieses
Felds gerichtet wird. Es wird zwar bevorzugt, daß der Diffusor 180 unter
den Prismenflächenkörpern 190 und 194 angeordnet
ist (wie in 2 gezeigt ist), es versteht
sich jedoch, daß die
Position des Diffusors und der Prismenflächenkörper ausgetauscht werden kann.
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Das
optische Konditionierungselement 210 und die Punktlichtquelle 174 sind
bevorzugt um weniger als 3,5 inch, stärker bevorzugt um weniger als
2,5 inch und noch stärker
bevorzugt um weniger als 1,5 inch voneinander getrennt. Die äußere Schutzabdeckung 200 schützt die
Vorrichtung 100 vor der Umgebung und kann als Farbfilter
wirken oder abgedunkelte oder beleuchtete Bereiche eines speziellen
Musters, wie etwa eines Logos, eines Designs oder alphanumerischer
Zeichen enthalten.
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Wie 2 zeigt,
sind die Punktlichtquellen 174, wie etwa die LEDs unmittelbar
unter den optischen Ablenkeinrichtungen 110 angeordnet.
Elektrische Leitungen (nicht gezeigt) von den Punktlichtquellen 174 sind
mit der Leiterplatte 130 verbunden, wobei in den Flächenkörper 150 Löcher zur
Aufnahme der Leitungen der LEDs 174 gestanzt sind, so daß der Flächenkörper zwischen
den LEDs und der Leiterplatte positioniert ist. Das Gehäuse 140 weist Lippen
oder Flansche 220 auf, um den diffus reflektierenden Flächenkörper 150 in
seiner Lage zu halten.
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Der
Flächenkörper 150 (und
die LEDs 174 und die Leiterplatte 130, an welcher
der Flächenkörper 150 angebracht
ist) ist vorteilhafterweise flexibel, so daß er unter die Lippen 220 geschoben
werden kann, was es dem Flächenkörper 150 ermöglicht,
auf natürliche
Weise eine Gestalt anzunehmen, die im Querschnitt typischerweise
parabelförmig
ist. Wenn der Flächenkörper 150 einen
parabelförmigen
Querschnitt annimmt, wird von dem Flächenkörper reflektiertes Licht effizient
zu dem optischen Konditionierungselement 210 hin gerichtet.
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Eine
alternative bevorzugte Ausführungsform
ist in den 3 und 4 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
weist eine Vorrichtung 230 ein Gehäuse 240 von zylindrischer
Gestalt auf, das sowohl als Gehäuse
als auch als äußere Schutzabdeckung wirksam
ist. Das Flächenkörperelement 170 ist
an einem Paar von Lippen oder Flanschen 244 befestigt, die
entlang der Länge
der Vorrichtung 230 verlaufen. (Die Flansche 244 können auch
ebenso wie die Lippen 220 von 2 wirksam
sein, um den reflektierenden Flächenkörper 150 in
seiner Lage zu halten.)
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Die
Vorrichtung 230 ist sonst ihrem Gegenstück 100 der 1 bis 2 im
wesentlichen ähnlich,
und gleichartige Teile sind mit den gleichen Bezugszeichnen versehen.
Das Gehäuse 240 kann
gefärbt
sein oder abgedunkelte Bereiche aufweisen, um einen gewünschten
visuellen Effekt zu erzeugen. Alternativ können separate Elemente oder
Folienschichten (nicht gezeigt), die zwischen dem Konditionierungselement 170 und
dem Gehäuse 240 angeordnet
sind, verwendet werden, um einen gewünschten optischen Effekt zu
erzielen. Solche Elemente können
auch in Verbindung mit der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden.
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Ein
Aspekt der in den 1 bis 2 und den 3 bis 4 gezeigten
Ausführungsformen ist,
daß die
Intensität
von Licht, das aus dem optischen Konditionierungselement 210 austritt,
räumlich sehr
gleichmäßig ist
und somit für
einen Beobachter der Eindruck entsteht, daß es eine konstante Leuchtdichte über das
gesamte Element 210 hat.
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Diese
Gleichmäßigkeit
kann unter Bezugnahme auf ein imaginäres Gitter aus 1 mm2 "Pixeln" an der Ausgangsseite
des optischen Konditionierungselements 210 quantitativ
bestimmt werden. In den vorliegenden Unterlagen bedeutet der Begriff "Pixel" jede Quadratmillimeter-Zelle,
die von einem imaginären
Gitter an der Ausgangsseite des Elements 210 definiert
ist, gebildet aus zwei orthogonalen Sets von parallelen Linien,
die um 1 mm voneinander getrennt sind. In den vorliegenden Unterlagen repräsentiert
also ein Pixel kein diskretes Element, sondern entspricht einem
Quadratmillimeter der äußeren Oberfläche des
Elements 210.
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Das
Verhältnis
der Leuchtdichte von benachbarten Pixeln liegt bevorzugt zwischen
0,95 und 1,05, stärker
bevorzugt zwischen 0,98 und 1,02 und noch stärker bevorzugt zwischen 0,99
und 1,01. Das Verhältnis
der Leuchtdichte von nicht benachbarten Pixeln liegt bevorzugt zwischen
0,5 und 2,0, stärker
bevorzugt zwischen 0,57 und 1,75, noch stärker bevorzugt zwischen 0,67
und 1,5 und am meisten bevorzugt zwischen 0,77 und 1,3. Es versteht
sich, daß ein gegebenes
Verhältnis
größer oder
kleiner als 1,0 sein kann, je nachdem, ob das Verhältnis mit
der Intensität des
intensiveren Pixels bestimmt wird, das in dem Zähler bzw. Nenner angeordnet
ist.
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Wie
die 5A und 5B zeigen,
ist der Montagekanal 144 so ausgebildet, daß er mit
einer Montagehalterung 250, wie der in den 6A und 6B gezeigten,
zusammenpaßt.
Die Montagehalterung 250 ist an einer Platte 260 angebracht,
die an einem Gebäude 270 oder
einer anderen Konstrukton unter Verwendung von Schrauben 280,
Bolzen oder dergleichen befestigt sein kann. Die Montagehalterung 250 kann
aus nachgiebigem Kunststoff (oder einem anderen für den Gebrauch
im Freien geeigneten Material) bestehen und weist ein Arretierelement 290 auf.
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Um
die Montagehalterung 250 an dem Montagekanal 144 zu
befestigen, wird das Profil des Arretierelements 290 verkleinert,
indem man das Arretierelement 290 in den Montagekanal 144 preßt, so daß beide
Seiten des Arretierelements um einen Schlitz 300 herum
zusammengedrückt
werden, so daß das
Arretierelement 290 von dem Montagekanal 144 aufgenommen
wird. Wenn das Arretierelement 290 in dem Kanal 144 ist,
federt es zurück,
um seinen nicht zusammengedrückten
Zustand wieder anzunehmen (6A), so
daß die
Beleuchtungsvorrichtung 100 (230) in ihrer Lage
gehalten wird.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 230 (100) kann vorteilhafterweise
aus Segmenten unterschiedlicher Länge, wie etwa 2, 4 oder 8 Fuß ausgebildet
sein. Zwei oder mehr Segmente können
durch eine Hülse 310 miteinander
gekoppelt sein, wie in den 7A und 7B gezeigt
ist. In der Hülse 310 ist
eine duale Steckbuchse 320 zur Aufnahme von jeweiligen Steckern 330 von
jeder der zwei Beleuchtungsvorrichtungen 230. Die Stecker 330 sind
mit der Leiterplatte 130 elektrisch verbunden, und die
Steckbuchse 320 ist über
eine elektrische Leitung 340 an eine Stromversorgung elektrisch
angeschlossen.
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Die
Steckbuchse 320 kann innerhalb der Hülse 310 beispielsweise
durch Ringe oder Speichen (nicht gezeigt), die sich innerhalb der
Hülse erstrecken,
in ihrer Lage gehalten werden. 7C zeigt eine
alternative Anordnung, bei der Strom über eine einzige Steckbuchse 360 zugeführt wird,
die an einem Ende von einer der Vorrichtungen 230 angeordnet
ist. In diesem Fall können
benachbarte Vorrichtungen 230 durch eine duale Steckbuchse
(nicht gezeigt), an der keine elektrische Leitung 340 angebracht
ist, verbunden werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der optischen Ablenkeinrichtung 110 wird unter Bezugnahme
auf die 8 bis 11 erläutert. 8 zeigt
einen Querschnitt einer optischen Ablenkeinrichtung 110a,
die einen Bereich 400 mit innerer Totalreflexion (TIR-Bereich)
mit einer Oberfläche 410 aufweist,
die sanft gekrümmt
ist und eine Wirbelgestalt definiert, die einen Scheitel 421 bildet,
der sich in die optische Ablenkeinrichtung 110a hinein
erstreckt. Die optische Ablenkeinrichtung 110a ist von
Luft umgeben, so daß eine
Brechungsgrenzfläche
gebildet ist, die eine innere Totalreflexion ermöglicht.
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Die
Oberfläche 410 dieser
Ausführungsform reflektiert
darauf fallendes Licht im wesentlichen vollständig, so daß im wesentlichen kein Licht
durch sie hindurchgelassen wird. Der TIR-Bereich 400 kann vorteilhafterweise
die Form einer gleichwinkligen Spirale haben, die einen Cusp-Bereich 420 bildet.
Es ist gezeigt, daß die
Oberfläche 410 gemäß 8 axial- und
kreissymmetrisch ist und sich um 360° um eine Vertikalachse 424 herum
erstreckt, die mit der Punktlichtquelle 174 ausgefluchtet
ist und durch sie hindurchgeht. Es kann jedoch auch eine TIR-Ablenkeinrichtung
(nicht gezeigt) verwendet werden, bei welcher der Cusp-Bereich um
eine Linie symmetrisch ist, anstatt wie in 8 um einen
Punkt symmetrisch orientiert zu sein. Eine solche TIR-Ablenkeinrichtung hat
eine planare anstelle einer radialen Symmetrie.
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Bei
der Ausführungsform
von 8 ist die Punktlichtquelle 174, wie etwa
eine LED unter dem Scheitel 421 der TIR-Oberfläche (d.
h. unmittelbar unter der Spitze an dem Cusp 420) in enger
Nähe dazu
angebracht, wobei sich die reflektierende Oberfläche um 360° um die LED und den Scheitel
herum erstreckt. Die LED 174 ist in einem LED-Gehäuse 430 enthalten,
das sich in einer Ausnehmung 440 in der optischen Ablenkeinrichtung 110a befindet.
Um eine gute Kopplung in die hier angegebenen optischen Ablenkeinrichtungen 110 sicherzustellen
und um die Reflexionen an der Grenzfläche zwischen dem LED-Gehäuse 430 und
der Begrenzung der Ausnehmung 440 zu reduzieren, kann ein
transparenter optischer Haftvermittler (nicht gezeigt), wie etwa
ein Klebstoff oder ein Gel verwendet werden, um optisch störende Luftspalte
zwischen der LED 174 und der optischen Ablenkeinrichtung
auszuschließen.
Der transparente optische Haftvermittler könnte ein Epoxid, Silikon oder
jedes wohlbekannte organische oder anorganische optische Haftvermittlermaterial
sein. Bevorzugt ist die Brechzahl des Haftvermittlers zwischen derjenigen
des LED-Gehäuses
und der optischen Ablenkeinrichtung 110.
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Die
Oberfläche 410 kann
gekrümmt
sein, oder sie kann eine Vielzahl von flachen Oberflächen aufweisen,
die an eine Kurve angenähert
sind, um eine Linse mit innerer Totalreflexion (TIR) zu bilden, die
einen Brennpunkt hat. Wenn die Punktlichtquelle 174 (wie
gezeigt) an diesem Brennpunkt positioniert ist, wird von der Punktlichtquelle 174 erzeugtes
Licht von der Oberfläche 410 totalreflektiert.
Wenn die Oberfläche 410 gekrümmt ist,
kann jede von einer Anzahl von Gestalten verwendet werden, wie etwa eine
Hyperboloid-, Paraboloid-, Konus-, Cusp- oder andere Rotationsfläche.
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Die
Erstellung eines mathematischen Modells dieser Gestalten kann mit
einem optischen Analyse-Softwarepaket, wie etwa ASAP von Breault
Research, Tucson, Arizona, ausgeführt werden. Die Oberfläche 410 wird
so konturiert, daß im
wesentlichen sämtliche
von der LED 174 an dem Brennpunkt der Oberfläche 410 abgestrahlten
Lichtstrahlen auf die Oberfläche 410 unter
einem Winkel fallen, der zumindest gleich dem kritischen Winkel
ist.
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Dies
kann erreicht werden, indem man den Bereich von möglichen
Einfallswinkeln von Lichtstrahlen von der LED 174 an dem
Brennpunkt an verschiedenen lokalen Bereichen der Oberfläche 410 berechnet.
Die lokalen Bereiche werden dann so orientiert, daß sämtliche
Strahlen innerhalb des kritischen Bereichs einfallen. Die lokalen
Bereiche könnten
groß sein,
so daß die
Oberfläche 410 beispielsweise
aus einer Ansammlung von flachen Oberflächen besteht. Mit abnehmender
Größe des lokalen Bereichs
bildet die Oberfläche 410 eine
sanft gekrümmte
Oberfläche,
die beispielsweise eine gleichwinklige Spiralform hat, wie in 8 gezeigt
ist.
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Es
wird zwar eine kreis- und axialsymmetrische Cusp-Oberfläche für viele
Anwendungen bevorzugt, die Oberfläche 410 braucht jedoch
nicht symmetrisch zu sein. Im allgemeinen ist die Oberfläche 410 konisch
erweitert, so daß Licht,
das von der Oberfläche 410 reflektiert
wird, aus der optischen Ablenkeinrichtung 110a und davon
weg gerichtet wird. In diesem Sinne ist die optische Ablenkeinrichtung 110a dieser
Ausführungsform
als eine seitliche Lichtablenkeinrichtung wirksam. Die konisch erweiterte
Oberfläche 410 kann
als eine Oberfläche
gesehen werden, die sich zwischen einem Scheitelbereich der Oberfläche 410 (entsprechend
dem Cusp 420 von 8) und einem
Basisbereich 450 über dem
Scheitel erstreckt.
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Der
Basisbereich 450 erweitert sich von der durch den Scheitel 421 und
die Punktlichtquelle 174 verlaufenden Vertikalachse 424 konisch
nach außen (radial).
Die konisch erweiterte reflektierende Oberfläche 410 ist also von
dem Scheitel 421 zu dem Basisbereich 450 nach
außen
konisch erweitert. Eine Nut 480 in der Ausführungsform
von 8 (und den Ausführungsformen der 9, 10, 11 und 13,
die noch erläutert
werden) hat eine solche Tiefe, daß im wesentlichen sämtliche
Strahlen, die sich sonst direkt von der Punktlichtquelle 174 zu
der seitlichen Oberfläche 120 der
Ablenkeinrichtung 110a ausbreiten würden, von mindestens einer
Wand der Nut abgefangen. Die Nut 480 verhindert also die direkte
Ausbreitung von Strahlen durch die seitliche Oberfläche 120 und
auf das optische Konditionierungselement 210 und verhindert
dadurch, daß solche
Strahlen Ungleichmäßigkeiten
der Ausgangsleuchtdichte verursachen.
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Die 9 bis 11 zeigen
die Strahlengänge
von verschiedenen Strahlen innerhalb der optischen Ablenkeinrichtung 110a,
wobei 9 eine Übersicht
der verschiedenen Wege ist, die die Lichtstrahlen nehmen. Die optische
Ablenkeinrichtung 110a ist mit einer Ringnut 480 gezeigt,
von der eine Fläche
(die Oberfläche 490)
matt ist. Die Nut 480 lenkt auf sie einfallendes Licht
von der LED 174 um. Lichtstrahlen treten aus der LED 174 an
dem Brennpunkt der Oberfläche 410 innerhalb
des LED-Gehäuses 430 aus.
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Einige
Lichtstrahlen 460 werden durch die innere seitliche Oberfläche der
Nut 480 zur Ausbreitung zu der oberen Oberfläche der
Nut gebrochen, wo die Strahlen 460 zur Ausbreitung zu der
reflektierenden TIR-Oberfläche 410 erneut
gebrochen werden. Andere Strahlen 470 verlaufen innerhalb
des von den inneren seitlichen Oberflächen der Nut 480 begrenzten
Bereichs und umgehen somit die Nut zur direkten Ausbreitung zu der
reflektierenden TIR-Oberfläche.
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Sowohl
die Strahlen 460 als die Strahlen 470 erfahren
eine Totalreflexion an der Oberfläche 410, werden nach
unten reflektiert und treten schließlich durch die seitliche Oberfläche 120 aus
der Ablenkeinrichtung aus. Wie oben in Verbindung mit 1 erläutert, wird
aus der Ablenkeinrichtung 110a austretendes Licht von dem
Flächenkörper 150 und
den Endkappen 160 an jedem Ende der Vorrichtung 100 (230)
diffus reflektiert und tritt schließlich durch das Flächenkörperelement 170,
das dem diffus reflektierenden Flächenkörper 150 zugewandt
ist, aus der Vorrichtung aus.
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Der
Verlauf der Lichtstrahlen 460 und 470 durch die
Ablenkeinrichtung 110a ist im einzelnen in den 10 bzw. 11 gezeigt. 10 zeigt
Lichtstrahlen 460, die von den Wänden der Nut 480 gebrochen
werden. Während
einige Strahlen 460a nach innerer Totalreflextion direkt
aus der seitlichen Oberfläche 120 der
Ablenkeinrichtung 110 austreten, erfahren andere Strahlen 460b eine
innere Reflexion zu der matten Oberfläche 490 hin, wo sie
in viele Richtungen gestreut werden, bevor sie aus der Vorrichtung 100 (230)
austreten. 10 zeigt ferner Strahlen 465,
die durch die innere seitliche Oberfläche der Nut 480 zur
Ausbreitung zu der matten äußeren seitlichen
Oberfläche 490 hindurchgehen,
wo die Strahlen 465 in viele Richtungen gestreut werden.
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Dieses
Streuen verhindert, daß sie
durch den Ausgangsbereich hindurch sichtbar werden. 11 zeigt
Lichtstrahlen 470, die eine Totalreflexion an der Oberfläche 410 erfahren
und an der Fläche 120 gebrochen
werden, woraufhin die Strahlen 470 aus der Ablenkeinrichtung 110a austreten.
Die Oberfläche 410 kann
eine Gestalt haben, die darauf ausgerichtet ist, eine gleichmäßige Beleuchtung
des Flächenkörpers 150 zu
bewirken.
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Eine
andere TIR-Ausführungsform
ist in 12 gezeigt, wobei eine optische
Ablenkeinrichtung 110b eine konisch erweiterte reflektierende Oberfläche, die
von einem Cusp-Bereich 492 gebildet ist, und einen brechenden
Bereich aufweist, der von einer elliptischen Trommellinse oder einem
Torusbereich 494 unter dem Cusp-Bereich 492 gebildet ist.
Sowohl der Cusp-Bereich 492 als auch der brechende Bereich 494 sind
Rotationsflächen
um eine Achse 496, die durch die Punktlichtquelle 174 sowie durch
den Scheitel des Cusp-Bereichs 492 hindurchgeht.
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Lichtstrahlen 498,
die auf eine Oberfläche 410b in
dem Cusp-Bereich 492 auftreffen, erfahren eine innere Totalreflexion
und treten aus der Ablenkeinrichtung 110b aus, wobei sie
sich nominell senkrecht zu der Achse 496 ausbreiten. Lichtstrahlen 500, die
aus einer Oberfläche 502 des
Torusbereichs 494 austreten, werden gebrochen, so daß sie sich
ebenfalls nominell senkrecht zu der Achse 496 ausbreiten.
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Ferner
ist die Oberfläche 502 so
ausgebildet, daß sich
im wesentlichen keine Strahlen von der Punktlichtquelle 174 durch
die seitliche Oberfläche 120 ausbreiten,
ohne zuerst eine Totalreflexion an der Oberfläche 410b erfahren
zu haben. Die resultierende Lichtverteilung außerhalb der Ablenkeinrichtung 110b ist
derart, daß die
Ausführungsform
gemäß 12 mit
einer isotropen halbkugelförmigen Quelle
wirksam ist, um eine äquatoriale
Verteilung mit einer latitudinalen Strahlbreite in Abhängigkeit von
der relativen Größe der Punktlichtquelle 174 zu erzeugen.
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Die
Ablenkeinrichtung 110b ist zur Verwendung in den hier angegebenen
Beleuchtungsvorrichtungen geeignet, kann jedoch alternativ allein
außerhalb
eines Gehäuses 140 (240)
verwendet werden, um einen seitlich schmalen 360°-Ausgang im Fernfeld zu erzeugen.
Typische Anwendungen sind Luftfahrzeug-Warnbefeuerungen für hohe Konstruktionen
und Schiffahrt-Bakenfeuer an Bojen.
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Obwohl
die in den 8 bis 11 gezeigte Ausführungsform
eine Oberfläche 410 aufweist,
die in bezug auf die Lichtstrahlen 460 und 470 totalreflektiert,
und die Ausführungsform
von 12 ebenfalls eine Oberfläche 410b aufweist,
die totalreflektiert, weist eine alternative Ausführungsform
eine Oberfläche 510 auf,
die nur teilreflektiert und nicht totalreflektiert.
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Wie
in 13 gezeigt ist, weist diese Ausführungsform
eine konisch erweiterte Oberfläche
auf, die einen Cusp-Bereich 420c und einen Basisbereich 450c aufweist.
Lichtstrahlung 520, die sonst zur Ausbreitung durch die
seitliche Fläche 120 der
optischen Ablenkeinrichtung 110c reflektiert würde, geht
durch die Oberfläche 510 hindurch
(d. h. wird von ihr diffus durchgelassen) zur Ausbreitung direkt
durch das Flächenkörperelement 170,
ohne von dem Reflexionsflächenkörper 150 oder
einer der Kappen 160 weg reflektiert zu werden.
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Dies
kann die Gleichmäßigkeit
der Beleuchtung des Flächenkörperelements 170 verbessern und
Lichtverluste, die mit Reflexionen von dem Flächenkörper 150 und den Kappen 160 weg
verbunden sind, eliminieren. In 13 erfährt jedoch
ein erheblicher Anteil der Lichtstrahlen 460 und 470 bevorzugt immer
noch eine innere Totalreflexion an der Oberfläche 510. Die optische
Ablenkeinrichtung 110c kann vorteilhafterweise so dimensioniert
sein, daß sie
es ermöglicht,
daß zumindest
ein erheblicher Anteil des von dem Hohlraumflächenkörper 150 weg reflektierten
Lichts das optische Konditionierungselement 210 erreicht,
ohne durch die Ablenkeinrichtung 110c hindurchzugehen,
und die Reflexionsoberflächen 150 und 160 können so
angeordnet sein, daß sie
es ermöglichen,
daß zumindest
ein erheblicher Anteil des durch die Oberfläche 510 durchgelassenen
Lichts das optische Konditionierungselement ohne Reflexion erreicht.
Dieses Merkmal dient dazu, die verringerte Beleuchtung des Flächenkörper 150 unmittelbar
unter der Ablenkeinrichtung 110c zu kompensieren.
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Eine
Oberfläche 510,
die teilweise reflektierend und teilweise durchlässig ist, kann im allgemeinen
durch geeignete Wahl des Einfallswinkels zwischen den Lichtstrahlen 460 (470)
und der Oberfläche 190 gebildet
sein. Beispielsweise kann die Oberfläche 510 unter einem
Winkel gebildet sein, der sicherstellt, daß etwas Licht durch die Oberfläche 190 "austritt", während anderes
Licht von der Oberfläche 190 weg
reflektiert wird. Zudem kann der Scheitel des Cusp-Bereichs gerundet
sein, um einen gesteuerten Austritt von Licht von der LED 174 durch
die Oberfläche 510 unmittelbar über der
LED zu ermöglichen.
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Dies
eliminiert dunkle Flecken über
der LED 174. Wie in 13 gezeigt,
kann außerdem
eine Oberfläche 410,
die ursprünglich
totalreflektierend ist, leicht gesandstrahlt oder geätzt werden,
um verteilte Streuzentren 530 darauf zu bilden, so daß etwas
von dem auf die Streuzentren fallenden Licht durch die Oberfläche 410 hinduchgeht.
Diese Streuzentren 530 können ungleichmäßig an der
Oberfläche 410 verteilt
sein. Ferner kann die Oberfläche 410 stark
geätzt
oder gesandstrahlt werden, um eine Struktur, wie etwa eine Serie
von konzentrischen Ringen 540 (siehe die Ablenkeinrichtung 110d von 14)
um ein Zentrum 544 an einem Scheitel der Oberfläche zu bilden,
was ebenfalls darin resultiert, daß etwas von dem Licht durch
die Oberfläche
austritt.
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Die
in den 8 bis 14 gezeigten optischen Ablenkeinrichtungen
können
aus einem Material bestehen, das für von der LED 174 erzeugtes Licht
transparent ist, wie etwa aus einem transparenten polymeren Material,
und können
durch verschiedene wohlbekannte Verfahren, wie etwa maschinelles
Bearbeiten oder Spritzgießen
hergestellt werden. Bevorzugte Materialien für die optischen Ablenkeinrichtungen 110 sind
Acryl, Polycarbonat und Silikon. Acryl, das eine Brechzahl von ungefähr 1,5 hat,
ist kratzfest und relativ zu Polycarbonat kostengünstiger.
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Dagegen
hat Polycarbonat, das eine Brechzahl von ungefähr 1,59 hat, ein höheres Temperaturstandverhalten
als Acryl. Polycarbonat hat ferner gegenüber Acryl verbesserte mechanische
Eigenschaften. Silikon hat eine Brechzahl von ungefähr 1,43. Die
Brechzahl von Luft ist nahezu 1,0.
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Während die
Reflektoren der bevorzugten Ausführungsformen
konisch erweitert sind, verwendet eine andere Ausführungsform
(nicht gezeigt) einen nicht konisch erweiterten planaren Reflektor,
der teilweise reflektierend und teilweise durchlässig ist. Anstatt optische
Ablenkeinrichtungen 110 zu verwenden, die sich auf innere
Total- oder Teilreflexion
stützen,
kann ferner die Reflexion durch teil- oder totalreflektierende Spiegel
(nicht gezeigt) ermöglicht
werden, wobei die Spiegel bevorzugt so konturiert sind, daß sie Licht
seitlich zu reflektieren.
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Solche
Spiegel können
vorteilhafterweise eine gekrümmte
Oberfläche
aufweisen, so daß Licht über einen
Bereich von Winkeln reflektiert und innerhalb der Vorrichtung 100 (230)
gestreut wird, um eine gleichmäßige Beleuchtung
des Flächenkörperelements 170 zu
ergeben. Diese Funktion kann auch von einem transparenten optischen
Element erfüllt werden,
das eine nicht gleichmäßige Änderung
in bezug auf seinen Brechungsindex hat, beispielsweise von einem
optischen Element mit Gradientenindex.
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Die
Punktlichtquellen 174 können
vorteilhafterweise ein LED-Cluster aufweisen, das einen Dreifarbenausgang,
beispielsweise rot, grün
und blau ergibt, so daß durch
geeignete Wahl der relativen Intensität der jeweiligen Komponentenwellenlängen praktisch
jede Farbe erzeugt werden kann. Ferner sind sowohl allmähliche als
auch rasche zeitliche Änderungen
der Farbe möglich,
und es können
Wanderwellenstrukturen erzeugt werden, wenn die jeweiligen Ausgänge der
LEDs 174 aufeinanderfolgend auf koordinierte Weise geändert werden.
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Die
Punktlichtquellen 174 sind zwar in erster Linie in bezug
auf LEDs beschrieben worden; es können jedoch andere Punktlichtquellen,
wie etwa Miniaturglühfäden oder
Bogenlampen (nicht gezeigt) verwendet werden. LEDs werden jedoch
bevorzugt wegen ihrer Fähigkeit,
bei relativ niedriger Spannung (beispielsweise 24 V Gleichstrom
oder weniger) betrieben zu werden. Ferner erzeugen LEDs keine HF-Störungen.
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Als
eine weitere Alternative zur Verwendung von LEDs als Punktlichtquellen 174 kann
ein Lichtwellenleiter (nicht gezeigt) verwendet werden, um Licht
auf eine Serie von optischen Ablenkeinrichtungen 110 zu
verteilen, wobei Licht an verschiedenen Punkten entlang dem Lichtwellenleiter
(die den Punktlichtquellen 174 entsprechen) abgenommen und
in die Ablenkeinrichtungen eingeleitet wird. In diesem Fall kann
eine Laserdiode oder ein anderer Lichterzeuger verwendet werden,
um Licht in die Lichtwellenleiter einzukoppeln, und die Lichtwellenleiter
bilden die Punktlichtquellen.
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Die
in den 1 bis 4 gezeigten zylindrischen oder
halbzylindrischen Vorrichtungen können bei einer Reihe von verschiedenen
Anwendungen eingesetzt werden, wie etwa zur dekorativen Beleuchung,
für Leuchtkästen, für Gegenlichtquellen
und als Führungen
entlang von Wegen. Ferner kann das mit den optischen Ablenkeinrichtungen 110 und
dem Flächenkörperelement 70 verwendete
Gehäuse
in verschiedenen Größen und
Gestalten ausgebildet sein, einschließlich großflächig planar, linear langgestreckt
und gekrümmt
langgestreckt.
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15 zeigt
eine Ausführungsform,
bei welcher der Buchstabe "G" gebildet worden
ist. Andere mögliche
Ausführungsformen
sind für
den Fachmann ersichtlich. Anstatt die optischen Ablenkeinrichtungen 110 entlang
einer Linie oder einer Kurve zu positionieren, können die optischen Ablenkeinrichtungen beispielsweise
in einem Gitter (nicht gezeigt) angebracht sein, um ein großflächiges Display,
dessen Oberfläche
mit Ziffern, Buchstaben, Logos oder anderen Markierungen bedruckt
sein kann, abzudecken.