DE102018111456A1

DE102018111456A1 - Leuchtelement und Beleuchtungsmodul mit geringer Bauhöhe

Info

Publication number: DE102018111456A1
Application number: DE102018111456.7A
Authority: DE
Inventors: Bernd Wölfing
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-11-14
Also published as: WO2019219289A1

Abstract

Die Erfindung betrifft allgemein ein Leuchtelement. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein längliches Leuchtelement, welches von geringer Bauhöhe ist und ein homogenes, flächiges Licht abgibt. Die Erfindung betrifft ferner ein Beleuchtungsmodul, aufweisend das Leuchtelement.Das erfindungsgemäße Leuchtelement umfasst eine vorzugsweise linienförmige Lichtquelle, einen Spiegel und einen Reflektor, wobei die Lichtquelle eingerichtet ist, einen überwiegenden Teil ihres Lichtes direkt auf den Spiegel abzustrahlen, wobei der Spiegel das von der Lichtquelle empfangene Licht in Richtung auf den Reflektor spiegelt, und wobei der Reflektor dieses Licht zumindest teilweise diffus in einer Richtung reflektiert, deren Hauptrichtung annähernd der Richtung entspricht, in die die Lichtquelle ihr Licht abstrahlt.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Leuchtelement. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein längliches Leuchtelement, welches von geringer Bauhöhe ist und ein homogenes, flächiges Licht abgibt. Die Erfindung betrifft ferner ein Beleuchtungsmodul, aufweisend das Leuchtelement.
Der Markt für Leuchten und Beleuchtungseinrichtungen unterliegt einer rasanten technologischen Entwicklung und ist in hohem Maße sensibel hinsichtlich der Abmessungen, der Qualität des abgegebenen Lichts mit Blick auf die jeweiligen Verwendungen und der Herstellungskosten.
Leuchten mit einer vergleichsweise großen leuchtenden Fläche, auch als Flächenleuchte bezeichnet, zeichnen sich dadurch aus, dass das Licht über eine vorgegebene Fläche möglichst gleichmäßig abgegeben wird. Im Allgemeinen verfügen derartige Leuchten über ein Gehäuse, auch als Lichtkasten bezeichnet, wobei mittels einer Lichtquelle Licht in das Innere des Gehäuses geleitet wird und über zumindest eine der Außenoberflächen nach außen dringt. Derartige Flächenleuchten können beispielsweise als Hinweistafel oder Werbeträger verwendet werden. Andere Ausführungsformen umfassen eine Lichtleitplatte, bei der von zumindest einer Seite aus Licht eingekoppelt wird.
Zusätzliche Anforderungen gibt es an flächige Leuchten, welche nicht nur als Hintergrundbeleuchtung, sondern direkt als Lampe verwendet werden sollen.
Hinzu kommt, dass als Lichtquelle zunehmen Leuchtdioden (LEDs) zum Einsatz kommen. Dies ist insbesondere dort der Fall, wo einerseits ein niedriger Energieverbrauch oder andererseits besondere Gestaltungsmöglichkeiten gesucht werden.
So ist es allgemein bekannt, eine Vielzahl von einzelnen LEDs in einer Lampe gemeinsam unterzubringen, um entweder die Lichtstärke zu erhöhen oder eine flächige oder allgemein eine ausgedehnte Lichtfläche darzustellen. Im Allgemeinbeleuchtungsbereich sind hier beispielsweise Deckenpaneele in Großraumbüros zu nennen, die bislang mit Leuchtstoffröhren realisiert wurden, und nun mehr und mehr durch LEDs ersetzt werden.
Auch im Automobilbereich oder gerade im Luftfahrtbereich, beispielsweise im Bereich der Innenbeleuchtung der Kabinen von Verkehrsflugzeugen, sind derartige flächigen Leuchten mit LED Lichtquellen von hohem Interesse.
Problematisch sind hier zum einen das Erreichen einer hohen Homogenität der Leuchtfläche und zum anderen die Abmessungen des Beleuchtungssystems, da beispielsweise im Kabinenbereich von Verkehrsflugzeugen der Platz sehr beengt ist.
Die auch als Backlight-System bezeichneten Lampen können sehr viele über die Fläche verteilte LEDs umfassen. Die Bauhöhe derartiger Leuchtsysteme und die Anzahl der pro Fläche zu verwendender Lichtquellen hängen allerdings direkt miteinander zusammen. Eine flächige Beleuchtung lässt sich demnach erreichen durch eine Vielzahl von schachbrettartig angeordneten, punktförmig Licht abgebenden LEDs.
Ein derartiges Beleuchtungssystem beschreibt etwa die DE 10 2007 044 566 A1 . Ein genereller Nachteil einer derartigen, rückseitigen Beleuchtung liegt darin, dass der Abstand zwischen den Lichtquellen, insbesondere bei einer Verwendung von LEDs als Lichtquelle, zueinander recht gering sein muss, um eine gute Homogenität zu erreichen. Der Abstand zwischen den LEDs sollte dabei nicht größer sein als der Abstand zu dem Diffusor. Dies bedeutet, dass eine große Zahl von LEDs vorzusehen ist bei großen Flächen.
Eine Flächenleuchte ist beispielsweise auch in dem Dokument DE 10 2011 013 206 A1 beschrieben. Bei dieser Flächenleuchte ist ein Lichtkasten vorgesehen, in dem mittels einer Lichtquelle im Betrieb Licht auf eine Lichtmischkammer gerichtet wird.
Einen weiteren Aufbau eines länglichen Beleuchtungssystems zeigt die DE 10 2010 001 204 A1 . Hier wird Licht einer Leuchtdiode auf einen Reflektor gerichtet und verlässt diesen kollimiert. Von daher sind weitere komplexe Lichtlenkmittel erforderlich, um das kollimierte Licht homogen aus dem Beleuchtungssystem austreten zu lassen.
Wünschenswert sind daher Beleuchtungssysteme, die eine geringe Bauhöhe im Vergleich zu Leuchtfläche aufweisen, um möglichst vielseitig verwendet werden zu können, etwa auch im Automobilbereich oder im Luftfahrbereich, beispielsweise zur Kabinenbeleuchtung.
Zum anderen ist es aber auch wünschenswert, wenn möglichst wenige Lichtquellen und einfach herzustellende Reflektoren verbaut werden, um die Komplexität und damit die Herstellkosten zu verringern und die Ausfallwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Leuchtelement und ein Beleuchtungsmodul gemäß einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Leuchtelement, umfassend eine punktförmige Lichtquelle, einen Spiegel und einen Reflektor.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Beleuchtungsmodul zur Abgabe eines homogenen Lichtes aus einem flächigen Lichtaustrittsfenster, umfassend einen Lichtkasten mit einer ein Lichtaustrittsfenster definierenden Öffnung und zumindest ein Leuchtelement.
Unter dem Begriff homogenes Licht wird im Folgenden eine über eine vorgesehene Fläche in der Wahrnehmung eines Betrachters gleiche Helligkeit verstanden. Dies bedeutet insbesondere, dass es keine sprunghaften Änderungen der Helligkeit gibt, welche mit bloßem Auge erkennbar sind.
Mit dem Spiegel und dem Reflektor des Leuchtelements können die von der Lichtquelle abgegebenen Strahlen in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Demgemäß stellen Spiegel und Reflektor ein zusammenwirkendes System zur Strahlungslenkung dar. Die Lichtquelle dient dabei der Emission elektromagnetischer Strahlung, von Vorteil im sichtbaren Wellenlängenbereich. Von daher wird anstelle von Strahlung oder Strahlen nachfolgend auch von Licht oder Lichtstrahlen gesprochen.
Die Lichtquelle ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet und angeordnet, einen überwiegenden Teil ihres Lichtes direkt auf den Spiegel abzustrahlen. Der überwiegende Teil des Lichtes der Strahlungsquelle bedeutet, dass der Spiegel im direkten Strahlengang der Lichtquelle angeordnet ist. Der Spiegel umfasst dazu vorzugsweise eine reflektierende Oberfläche, auf welche diese Strahlung der Lichtquelle auftreffen und gespiegelt werden kann.
Im Sinne der Erfindung ist der Spiegel dabei derart angeordnet, dass er das von der Lichtquelle empfangene Licht in Richtung auf den Reflektor möglichst verlustfrei spiegeln kann. Der Reflektor ist demnach vorzugsweise im Strahlengang des Spiegels angeordnet, um am Spiegel gespiegeltes Licht der Lichtquelle zu empfangen.
Dazu umfasst der Reflektor vorzugsweise eine teilreflektierende, vorzugsweise zumindest abschnittweise ebene Oberfläche. Eine ebene Oberfläche zur Reflektion des Lichts hat den Vorteil, dass sie einfach aufgebaut sein kann, beispielsweise durch eine Oberflächenbeschichtung auf dem ebenen, kostengünstig zu fertigenden Grundkörper. Hierdurch kann der Reflektor sehr dünn ausgebildet sein, was zu einer sehr geringen Bauhöhe des Leuchtelements und des hierauf beruhenden Beleuchtungsmoduls beiträgt. Diese ebene Oberfläche ermöglicht es daher auch, das Beleuchtungsmodul mit einer großen räumlichen Ausdehnung in eine Richtung bei gleichzeitig geringer Bauhöhe zu realisieren.
Die Richtung, in die der überwiegende Teil des Lichts nach Reflektion an der Reflektor-Oberfläche abgestrahlt wird, entspricht dabei annähernd der Richtung, in die die Lichtquelle ihr Licht abstrahlt. Ausgehend von der Richtung, in die die Lichtquelle das Licht abstrahlt, ist der Strahlungsverlauf durch das System zur Strahlungslenkung annähernd z-förmig.
Eine vorzugsweise zumindest teilweise diffuse Reflektion an der Reflektor-Oberfläche ist dabei von großem Vorteil, um eine homogene Lichtverteilung im Strahlengang nach dem Reflektor zu erreichen.
Um unerwünschte Streustrahlung zu vermeiden, welche die homogene Abstrahlung von der Reflektor-Oberfläche ungünstig beeinflussen könnte, können geeignete Einrichtungen zur Absorption derartiger Strahlung vorgesehen sein, vorzugsweise in Form einer Blende oder durch ein absorbierendes Element. Diese Einrichtungen können bereits dasjenige Licht der Lichtquelle, welches nicht direkt auf den Spiegel trifft, absorbieren und somit unerwünschte Streustrahlung verhindern, welche zu Helligkeitsunterschieden führen kann, was sich wiederum ungünstig auf die gewünschte Homogenität auswirken kann.
Im Sinne der Erfindung bietet es sich an, als Lichtquelle ein Licht-emittierendes Element, also eine Leuchtdiode (LED), zu verwenden. Selbstverständlich sind auch andere Formen von Lichtquellen denkbar, beispielsweise kann Licht von einer entfernt angeordneten Lichtquelle mittels Lichtleitfaser herangeführt werden. Leuchtdioden sind allerdings aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs, ihrer Langlebigkeit, ihrer kleinen Bauweise und ihrer einfachen Montagemöglichkeit von Vorteil.
Es sind auch andere Anordnungen der Lichtquelle möglich, etwa bei einer mehrerer Lichtquellen, beispielsweise mehrerer Leuchtdioden. Diese Leuchtdioden können etwa im Wesentlichen entlang einer Linie angeordnet sein, wobei die Leuchtdioden auf der Linie oder auch in einer zweidimensionalen Anordnung regelmäßig oder unregelmäßig verteilt entlang der Linie angeordnet sein. Die Lichtquelle kann beispielsweise intermittierend eine oder mehrere Leuchtdioden entlang oder mit nahem Abstand zu der Linie diskret beabstandet oder kontinuierlich, etwa wellenförmig, beabstandet angeordnet, umfassen.
Für die Erfindung werden vorteilhaft hell bzw. weiß leuchtende Lichtquellen ausgewählt, um eine hohe Leuchtkraft und damit eine genügend große Helligkeit zu erreichen. Vorzugsweise werden daher weiß strahlende Lichtquellen eingesetzt. Für weiß abstrahlende LEDs können dabei dem Fachmann bekannte blaue LEDs mit einer davor angeordneten gelblichen Lumineszenzschicht eingesetzt werden, wobei diese Schicht als Wellenlängen-Konverter wirkt. Im Allgemeinen sind derartige „weiße“ LEDs energieeffizienter als LEDs, die einen weißen Farbton aus der Mischung von roten, grünen und blauen LEDs erzeugen.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, einen anderen Farbton des Leuchtelements durch eine entsprechende Auswahl von Lichtquellen anderer Farbe, also beispielsweise einen rötlichen Farbton durch die Verwendung einer roten LED, zu erhalten.
Um einen großen Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts nutzen zu können, ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Öffnungs- bzw. Abstrahlwinkel der Lichtquelle nicht zu groß ist, um eine hohe Effizienz des Leuchtelements zu erreichen und Verluste möglichst zu reduzieren. Der Begriff Effizienz meint im Sinne der Erfindung den auf das Lichtaustrittsfenster auftreffenden Lichtstrom der Lichtquelle. Der Abstrahlwinkel ist dabei der Winkel, der von seitlichen Punkten mit halber Maximal-Lichtstärke eingeschlossen wird.
Im Allgemeinen sind daher Lichtquellen mit einem Abstrahlwinkel von nicht mehr als 120°, bevorzugt nicht mehr als 90° und besonders bevorzugt nicht mehr als 60° zu bevorzugen. Besonders gute Erfahrungen wurden beispielsweise mit einer LED-Lichtquelle mit einem 90° Abstrahlwinkel gemacht. Es ist auch möglich, ergänzend ein optisches Element zur Strahlformung vorzusehen, beispielsweise eine Sammellinse, um die Strahlen zu bündeln.
Der Spiegel stellt in dem System zur Strahlungslenkung das erste Element dar, auf den der überwiegende Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes fällt. Von Vorteil ist er von der Lichtquelle aus gesehen konkav gekrümmt ausgebildet. Die gekrümmte, konkave Oberfläche des Spiegels ist vorzugsweise verspiegelt und stellt damit die Spiegelfläche zur Verfügung. Dabei ist die Spiegelfläche vorzugsweise so angeordnet, dass auftreffende Strahlen der Lichtquelle in Richtung auf den Reflektor umgelenkt werden.
Um eine hohe Homogenität des abgestrahlten Lichtes im Lichtaustrittsfenster zu erhalten, ist die Spiegelfläche dabei vorzugsweise so angeordnet, dass keine gespiegelten Strahlen direkt auf das Lichtaustrittsfenster fallen können.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass insbesondere dann eine hohe Homogenität des vom Reflektor abgestrahlten Lichtes erreicht werden kann, wenn die Strahlen bereits von dem dem Reflektor im Strahlengang vorgelagerten Spiegel in unterschiedlichen Winkeln in Richtung auf den Reflektor umgelenkt werden, so dass die vom Spiegel in Richtung Reflektor gespiegelte Strahlung vorzugsweise überwiegend nicht kollimiert ist.
Bei dem Spiegel kann es sich um ein gekipptes Paraboloid handeln. Die Lichtquelle liegt dabei vorzugsweise im Brennpunkt des Paraboloides. Von hoher Bedeutung ist das Verhältnis der Brennweite des Paraboloids zur Größe der Licht-emittierenden Fläche, also im Fall einer LED als Lichtquelle der Chipfläche, da sich hieraus die Größe des Spiegels ergibt.
Der Abstand des Brennpunktes vom Scheitelpunkt, also die Brennweite, kann in einem Bereich von bis zu 10 mm, bevorzugt bis zu 5 mm und in besonders bevorzugt bis zu 3 mm liegen. Ein Abstand von 3 mm ist beispielsweise sehr gut geeignet bei der Verwendung einer LED als Lichtquelle, welche im Brennpunkt der Parabel angeordnet ist und über eine Chipbreite von 0,5 mm verfügt.
Dieses Verhältnis von Brennweite zu Breite sollte mindestens gewährleistet sein, um eine ausreichende Kollimierung der Strahlung zu erzielen. Bei einem deutlich kleineren Verhältnis von Brennweite zur Größe der Licht-emittierenden Fläche, im Beispiel der Chipgröße, kann keine ausreichende Kollimierung mehr erzielt werden. Zudem wird die Optik auch anfälliger für kleine Fehler in der Positionierung oder Kontur. Eine größere Brennweite bringt jedoch keinen Vorteil, da die Größe des Spiegels sich mit der Brennweite skaliert und damit das Leuchtelement mehr Bauraumtiefe erfordern würde.
Im Sinne der Erfindung verlassen die Strahlen also den Spiegel vorzugsweise nicht kollimiert und sind demzufolge vorzugsweise, zumindest überwiegend, nicht parallel zu einander. Dies hat zur Folge, dass sie in unterschiedlichen Winkeln auf die Reflektor-Oberfläche auftreffen. Dieser Effekt führt bereits zu einer sehr guten Homogenität des auf den Reflektor auftreffenden Lichtes.
Im Sinne der Erfindung wird unter dem Begriff homogenes Licht oder Homogenität des Lichts eine homogene Beleuchtungsstärke verstanden. Die Beleuchtungsstärke, auch als Lichtstromdichte oder Luminanz bekannt, beschreibt dabei einen flächenbezogenen Lichtstrom, der auf ein beleuchtetes Objekt trifft. Sie kann in der Größe cd/m² angegeben werden.
Die geforderte Homogenität im Sinne der vorliegenden Erfindung kann durch die folgenden zwei Parameter beschrieben werden. Eine Gesamthomogenität lässt sich also Quotient der geringsten Helligkeit durch die größte Helligkeit definieren. Im Idealfall, wenn die Helligkeit überall gleich ist, beträgt die Gesamthomogenität daher 1. Im ungünstigsten Fall, wenn der hellste Bereich wesentlich heller ist als der dunkelste, nähert sich die Gesamthomogenität dem Wert Null an.
Erfindungsgemäß konnten Leuchtelemente mit einer Gesamthomogenität von wenigstens 0,7, bevorzugt von wenigstens 0,75 und besonders bevorzugt von wenigstens 0,8 erreicht werden. Diese Werte können auch als Prozentwert der erreichbaren Homogenität ausgedrückt werden, so dass die erreichbare Gesamthomogenität des Leuchtelements und des Beleuchtungsmoduls bei 70 %, bevorzugt bei wenigstens 75 % und besonders bevorzugt bei wenigstens 80 % liegen kann. Bei bestimmten Ausführungsformen konnten auch Werte darüber, etwa 83 % erreicht werden.
Zum Vergleich kann die Gesamthomogenität bei einem Monitor herangezogen werden, welche im Weißen bei ca. 90 % liegt. Ein Wert von ab etwa 70 %, insbesondere ab etwa 80 % wird als homogen erachtet.
Der zweite Parameter betrifft die relative lokale Homogenitätsabweichung und wird als relative Änderung der Helligkeit pro Längeneinheit definiert, also z.B. in Prozent pro Millimeter. Eine geringe lokale Homogenitätsabweichung ist wichtig, da das Auge insbesondere für Helligkeitsänderungen sensibel ist, die auf einer kurzen Distanz stattfinden. Diese Homogenitätsabweichung kann ermittelt werden nach folgender Regel: (Helligkeit(p) - Helligkeit(p+d)) / ((Helligkeit(p) + Helligkeit (p+d) * d),
wobei „p“ einen ersten Messpunkt angibt und mit „d“ der Abstand zu einem zweiten Messpunkt bezeichnet wird. In Rahmen der vorliegenden Erfindung wird d = 1 mm angenommen. Die maximale relative lokale Änderung ist demnach das Maximum der Absolutwerte der relativen lokalen Änderung. Die zugrundeliegenden Messwerte können entweder gemessen oder mittels geeigneter Simulationsmodelle ermittelt werden.
Die lokale Homogenitätsabweichung des Leuchtelements und des Beleuchtungsmoduls beträgt höchstens 0,75 %/mm, bevorzugt höchstens 0,70 %/mm und besonders höchstens 0,65 %/mm. Dieser Wert kann zum Beispiel mit einer Leuchte umfassend LED-Lichtquellen verglichen werden, in der die Homogenität durch einen Abstand der LEDs von 20 mm erzielt wird. Wenn diese Leuchte ebenfalls eine Gesamthomogenität von 83 % aufweist, die Helligkeit sich aber mit der Periode der LED-Anordnung alle 20 mm ändert, ergibt sich eine deutlich ungünstigere lokale Homogenitätsabweichung von 2,5 %/mm.
Von Vorteil ist die Anordnung des Systems zur Strahlungslenkung, also die Anordnung der Spiegelfläche relativ zu der Reflektor-Oberfläche, daher so gewählt, dass die gespiegelten Strahlen in einem vorbestimmten, eher flachen Winkel auf die Reflektor-Oberfläche auftreffen. Der Winkel zwischen den auftreffenden Strahlen zur Oberflächennormalen des Reflektors ist daher eher groß.
Vorteilhaft ist es, wenn dieser Winkel zwischen der Richtung auftreffender, gespiegelter Strahlen und der Oberflächennormalen des Reflektors zwischen 89,5° und 20° liegt, bevorzugt zwischen 89° und 30° und besonders bevorzugt zwischen 89°und 35°.
Die Spiegelfläche verfügt hierzu vorzugsweise über eine Vielzahl von aneinandergesetzten, ebenen Spiegelelementen, die möglichst dicht und spaltfrei aneinandergesetzt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Spiegelelemente dabei eben, so dass die Spiegelfläche als eine diskontinuierliche Spiegelfläche ausgebildet ist, umfassend eine Vielzahl von aneinandergesetzten, ebenen Spiegelelementen. Die Anzahl der Spiegelelemente kann variieren, wobei im Fall von ebenen Spiegelelemente die Genauigkeit der Konturnachbildung mit der Anzahl der Spiegelelemente steigt. So können etwa wenigstens fünf oder mehr ebene Spiegelelemente vorgesehen sein. Ausführungsformen mit beispielsweise 20 bis 30 Spiegelelementen vermögen es aber, die gewünschte Kontur noch feiner abzubilden.
Die einzelnen Spiegelelemente des Spiegels sind dabei so angeordnet, dass sie jeweils die Strahlen unterschiedlich umlenken in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der Lichtquelle.
Die Größe der Spiegelelemente ist dabei in Abhängigkeit von der Position relativ zur Lichtquelle vorzugsweise so festgelegt, dass auf jedes Spiegelelement annähernd die gleiche Lichtmenge der Lichtquelle fällt. Damit hängt die Größe der Spiegelelemente von ihrem jeweiligen Winkel in Bezug auf die Lichtquelle ab und kann von einem Spiegelelement zu einem benachbarten Spiegelelement variieren.
Es ist auch möglich, die Kontur der Spiegelfläche kontinuierlich abzubilden, wobei die vorgesehene Kontur durch geeignete Formgebungsverfahren erzeugt wird.
Es ist nicht erforderlich, dass die Lichtquelle direkt im Bereich des Brennpunktes liegt.
Der Spiegel kann beispielsweise einen Sockel umfassen, dessen im Einbau zur Lichtquelle hinweisende Oberfläche mit den entsprechenden Spiegelelementen oder der spiegelnden Oberflächenkontur ausgebildet sein kann. Diese Oberfläche kann dann beispielsweise mit einer spiegelnden Oberflächenbeschichtung versehen sein.
Ebenso kann auch die Oberfläche des Reflektors mit einer Oberflächenschicht ausgestattet sein bzw. ein Schichtsystem umfassen, welches eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik aufweist. Von Vorteil weist die Oberfläche des Reflektors eine teils diffus und teils spekular reflektierende Abstrahlcharakteristik auf. Vorzugsweise ist dabei der diffuse Anteil höher als der spekular reflektierende Anteil, was zu einer besseren Homogenität des abgestrahlten Lichtes führt.
Bei einer Ausführungsform beträgt der Anteil diffuser Strahlung des Reflektors zwischen 70 % und 90 %, bevorzugt zwischen 75 % und 85 % und ganz besonders bevorzugt etwa 80 %, wobei der jeweilige restliche Anteil der Strahlung dann spekular reflektiert, also gespiegelt, werden kann.
Im Allgemeinen ist ein hoher Anteil an diffuser Strahlung, auch über 80 % oder sogar über 90 %, günstig zum Erreichen einer großen Homogenität des Leuchtelements.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungsmodul zur Abgabe eines homogenen Lichtes aus einem flächigen Lichtaustrittsfenster kann eine Aufnahme oder Halterung zum Haltern des Leuchtelements umfassen. Hierzu kann es ferner die zum Betrieb des Leuchtelements erforderlichen Einrichtungen umfassen, also beispielsweise einen Kühlkörper oder Wärmeleiter zur Wärmeabfuhr der im Betrieb der Lichtquelle entstehenden Wärme, oder aber auch entsprechende elektrische Anschlüsse oder Steuereinheiten.
Um ein breites Anwendungsgebiet zu eröffnen, ist der Lichtkasten des Beleuchtungsmoduls vorteilhaft von geringer Bauhöhe. Als Höhe wird dabei die Ausdehnung des Beleuchtungsmoduls in einer Richtung parallel zur Oberflächennormalen der durch das Lichtaustrittsfenster definierten Öffnung. Vorzugsweise weist der Lichtkasten eine Höhe von weniger als 100 mm, bevorzugt von weniger als 60 mm, besonders bevorzugt weniger als 40 mm und ganz besonders bevorzugt 20 mm oder weniger auf.
Trotz der geringen Bauhöhe ermöglicht das Beleuchtungsmodul in überraschender Weise eine große Ausdehnung des Lichtaustrittsfensters in einer Richtung, die der Strahlführung entspricht. Diese Ausdehnung in Richtung der Strahlführung wird nachfolgend auch als Breite bezeichnet.
Demgemäß ergibt sich ein besonders günstiges Verhältnis dieser Breite des Lichtaustrittsfensters des Lichtkastens zur Höhe des Lichtkastens. Dieses Verhältnis liegt dabei bei wenigstens 5:1, bevorzugt bei wenigstens 10:1 und besonders bevorzugt bei wenigstens 20:1. Dies bedeutet, dass bei einer Bauhöhe des Lichtkastens von beispielsweise 20 mm eine Breite des Lichtaustrittsfensters von 400 mm oder mehr möglich ist.
Hierdurch ist es möglich, ein im Vergleich zur Höhe besonders breites Beleuchtungsmodul mit einem besonders breiten Lichtaustrittsfenster bereitzustellen. Die Breite des seitlich neben der Lichtquelle liegenden Lichtaustrittsfensters kann dabei 200 mm bis hin zu 2.000 mm betragen. Geringere Breiten sind zwar technisch möglich, erfordern aber sehr kleine Lichtquellen. Bei noch größeren Breiten über 2.000 mm kann es schwieriger werden, eine hinreichende Leuchtdichte einzuhalten.
Die das Lichtaustrittsfenster bildende Öffnung des Lichtkastens ist in vorteilhafter Weise mit einem lichtdurchlässigen Element verschlossen. Dies kann verhindern, dass Schmutz oder Feuchtigkeit in den Lichtkasten eindringen. Das lichtdurchlässige Element kann aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das lichtdurchlässige Element mit zusätzlichen dekorativen Elementen ausgestattet. Hierzu kann das lichtdurchlässige Element beispielsweise farbig gestaltet sein und/oder zusätzliche Dekorelemente umfassen, um einen vorbestimmten optischen Eindruck hervorzurufen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Beleuchtungsmodul weitere Einrichtungen umfasst, welche verhindern, das Licht von der Lichtquelle direkt auf das Lichtaustrittsfenster fällt. Dabei können die Einrichtungen ausgebildet sein, dieses Licht in unkritische Bereiche des Beleuchtungsmoduls zu lenken. Vorzugsweise kann aber mit einer Blende und/oder einem absorbierenden Element gearbeitet werden. Blende und/oder absorbierendes Element sind dabei vorzugsweise so angeordnet, dass sie einen direkten Strahlengang von der Lichtquelle auf das Lichtaustrittsfenster verhindern, so dass kein Licht der Lichtquelle direkt durch das Lichtaustrittsfenster des Lichtkastens nach außen dringen kann.
Ferner ist es ebenfalls von Vorteil, die Blende und/oder das absorbierende Element dergestalt anzuordnen, dass kein Licht derart reflektiert wird, dass es unter einem anderen Winkel als direkt aus der Lichtquelle stammendes Licht auf den Spiegel auftrifft. Dies kann zu einem ungleichen Helligkeitsfeld auf der Spiegeloberfläche führen, was wiederum ungünstig für die gewünschte hohe Homogenität des abgestrahlten Lichtes ist.
Umgekehrt kann es auch sinnvoll sein, zusätzliche Reflektoren vorzusehen, welche dafür eingerichtet sind, im Randbereich der Reflektor-Oberfläche, wo tendenziell eher geringere Lichtmengen auftreffen, die Helligkeit zu erhöhen und damit die Homogenität des abgestrahlten Lichtes verbessern.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungsmodul kann über mehr als eine einzige Lichtquelle verfügen, beispielsweise auch über eine Vielzahl von vorzugsweise in Reihe angeordneter Lichtquellen. Dies ist dann vorteilhaft, wenn nicht nur eine große Breite des Lichtaustrittsfensters gewünscht ist, sondern auch eine große Länge, also eine Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zur Strahlführung.
Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Vielzahl der Lichtquellen vorzugsweise entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Linie angeordnet. Ebenso von Vorteil sind die entlang dieser Linie angeordneten Lichtquellen gleichmäßig über die Länge angeordnet. Dabei ist günstigerweise der Abstand zweier benachbarter Lichtquellen gleich. Für eine homogenes Licht ist es von Vorteil, wenn der Abstand zweier benachbarter Lichtquellen nicht größer ist als der kürzeste Abstand der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle zu einer Geraden, welche entlang der Fläche des Lichtaustrittsfensters verläuft. Dies sorgt für eine auch in Längsrichtung homogene Lichtverteilung.
Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass die Bezeichnungen Breite und Länge des Lichtaustrittsfensters lediglich gewählt sind, um die unterschiedlichen Ausdehnungen des Lichtaustrittsfensters jeweils in ihrem Bezug zu den weiteren Bauelementen des Beleuchtungsmoduls zu beschreiben. Dies bedeutet, dass die Breite des Lichtaustrittsfensters auch größer als die Länge des Lichtaustrittsfensters sein kann.
Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungsmodul kann beispielsweise ein Lichtaustrittsfenster mit einer Breite von 400 mm und einer Länge von 500 mm umfassen bei einer Bauhöhe von 20 mm. Bei diesem Beleuchtungsmodul können etwa 50 Lichtquellen seitlich versetzt von dem Lichtaustrittsfenster in Längsrichtung angeordnet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Beleuchtungsmodule vorgesehen, wobei das eine spiegelverkehrt zu dem anderen angeordnet ist und wobei beide Beleuchtungsmodule an den Stirnseiten des Lichtkastens zusammenstoßen. Vorzugsweise umfassen diese Stirnseiten jeweils das Lichtaustrittsfenster, so dass die beiden Lichtaustrittsfenster zusammenstoßen können und quasi ein gemeinsames, dann doppelt so breites Lichtaustrittsfenster bilden. Auf diese Weise kann besonders einfach die Breite des Lichtaustrittsfensters verdoppelt werden, so dass auch Breiten in einem Bereich von mehr als 500 mm bis hin zu 1.000 mm oder sogar noch darüber hinaus möglich sind. Zur Abdeckung des Lichtaustrittsfensters kann ein gemeinsames lichtdurchlässiges Element vorgesehen sein, so dass für den Betrachter keine Nahtstelle sichtbar ist. Die Lichtquellen können bei dieser Ausführungsform dann jeweils entlang der Außenseite der Lichtkästen angeordnet sein.
Die Erfindung ermöglicht es, besonders flach bauende Beleuchtungsmodule zur Verfügung zu stellen, welche gleichzeitig über vergleichsweise große Lichtaustrittsfenster verfügen.
Dies ermöglicht es beispielsweise, das Beleuchtungsmodul für eine Kabineninnenbeleuchtung in Verkehrsflugzeugen vorzusehen.
Selbstverständlich sind viele weitere Beleuchtungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise auch eine Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für Werbeträger, Hinweis- oder Schautafeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
Figurenliste

1 schematisch einen Ausschnitt eines Beleuchtungsmoduls mit einem Leuchtelement im Querschnitt,
2 schematisch einen Ausschnitt eines Beleuchtungsmoduls nach 1 im Querschnitt mit einer Vielzahl von eingezeichneten Lichtstrahlen,
3 zeigt schematisch den Strahlungsverlauf exemplarisch für einen Lichtstrahl in einer Gesamtbetrachtung,
4 schematisch ein Beleuchtungsmodul nach 1 im Querschnitt mit einer Vielzahl von eingezeichneten Lichtstrahlen,
5 schematisch eine Ansicht mit zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Beleuchtungsmodulen nach 1 im Querschnitt,
6 das Ergebnis einer Messung der Luminanz entlang der Breite des Lichtaustrittsfensters eines erfindungsgemäßen Beleuchtungsmoduls mit einem parabolischen Spiegel,
7 das Ergebnis einer Messung der Luminanz entlang der Breite des Lichtaustrittsfensters eines weiteren erfindungsgemäßen Beleuchtungsmoduls mit einem nicht-parabolischen Spiegel,
8 schematisch ein Beleuchtungsmodul im Querschnitt mit einem nicht-parabolischen Spiegel gemäß der Messung aus 7,
9 das Ergebnis einer Vergleichssimulation der Luminanz entlang der Breite eines Lichtaustrittsfensters bei einer Verwendung einer Anzahl von 25 LED-Lichtquellen als direkte Beleuchtung,
10 rein schematisch die der Vergleichssimulation aus 9 zugrundeliegende Anordnung der LED-Lichtquellen
11 einen Vergleich unterschiedlicher geometrischer Ausbildungen der Spiegel in Bezug auf die Lichtquelle, und
12 eine weitere Gegenüberstellung unterschiedlicher Spiegelformen.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht immer maßstabsgerecht gezeichnet.
1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Beleuchtungsmoduls mit einem Leuchtelement im Querschnitt. Bei dieser schematischen Darstellung ist allein der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung von Haltemitteln zum Befestigen und Haltern der Bauelemente sowie auf sonstige Einrichtungen des in der Darstellung als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Beleuchtungsmoduls verzichtet worden. So sind beispielsweise auch keine elektrischen Kontaktierungen oder Kühlkörper eingezeichnet.
Das Leuchtelement ist in dieser Darstellung in das Beleuchtungsmodul 1 integriert. Selbstverständlich kann es auch als separates Bauteil gefertigt und in das Beleuchtungsmodul eingebaut werden. Das Leuchtelement umfasst eine punktförmige Lichtquelle 10, einen Spiegel 20 und einen Reflektor 30.
Zur Veranschaulichung der Ausdehnungen des Beleuchtungsmoduls 1 ist ein Koordinatensystem angegeben. Hierbei bezeichnet die mit „x“ angegebene Richtung die Breite, die mit „y“ gekennzeichnete Richtung die Länge und die mit „z“ bestimmte Richtung die Höhe des Beleuchtungsmoduls.
Das im Beispiel gezeigte Beleuchtungsmodul 1 umfasst einen Lichtkasten 100 mit einer ein Lichtaustrittsfenster definierenden Öffnung 101. Abgebildet ist nur ein kleiner Ausschnitt des Beleuchtungsmoduls 1, welcher die Lichtquelle umfasst. Das Beleuchtungsmodul 1 ist in der Lage, ein homogenes Licht aus dem flächigen Lichtaustrittsfenster abzugeben. Die Helligkeit des abgegebenen Lichtes der Lichtquelle 10 ist dabei über die durch die Öffnung 101 definierte Fläche homogen, was insbesondere bedeutet, dass es keine sprunghaften Änderungen der Helligkeit gibt. Ein Betrachter vermag also mit bloßem Auge keine Unterschiede in der Helligkeit zu erkennen.
Mit dem Spiegel 20 und dem Reflektor 30 des Leuchtelements können die von der Lichtquelle 10 abgegebenen Strahlen in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Demgemäß stellen Spiegel 20 und Reflektor 30 ein zusammenwirkendes System zur Strahlungslenkung dar. Die Lichtquelle 10 emittiert dabei im Betrieb Licht.
Die Lichtquelle 10 ist im Beispiel so eingerichtet, dass sie einen überwiegenden Teil ihres Lichtes direkt auf den Spiegel 20 abstrahlt. Im Beispiel ist mit dem Bezugszeichen 11 diejenige Richtung der Strahlung angegeben, in der die Intensität am höchsten ist. Im Beispiel wird die Strahlung der Lichtquelle 10 ferner gemäß dem Lambertschen Gesetz abgegeben, was von Vorteil ist, um eine möglichst homogene Beleuchtung zu erzeugen, da in Abhängigkeit von dem Abstrahlwinkel eine genau bestimmbare Lichtmenge pro Winkelsegment emittiert wird.
Bei dieser Ausführungsform fällt der überwiegende Teil des Lichtes der Lichtquelle 10 auf den direkt im Strahlengang angeordneten Spiegel 20. Der Spiegel 20 ist dabei relativ zur Lichtquelle 10 und zu dem Reflektor 30 derart angeordnet, dass ein Großteil des von der Lichtquelle empfangene Lichtes nach erfolgter Spiegelung in Richtung auf den Reflektor 30 abgelenkt wird.
Der Reflektor 30 ist daher relativ zum Spiegel 20 derart angeordnet, dass ein Großteil der von dem Spiegel 20 Strahlung auf ihn auftrifft. Der Reflektor 30 umfasst dazu eine ebene, teilreflektierende Oberfläche 31. Im Beispiel umfasst diese Oberfläche 31 zumindest eine Schicht, welche besonders einfach und mit vorbestimmten optischen Eigenschaften auf einen flachen Grundkörper aufgebracht werden kann. Der Reflektor 30 ist daher sehr dünn ausgebildet, was vorteilhaft zu einer sehr geringen Bauhöhe des Beleuchtungsmoduls 1 beiträgt.
Die Oberfläche 31 des Reflektors 30 reflektiert das auftreffende Licht der Lichtquelle 10 im Betrieb zumindest teilweise diffus in Richtung des Lichtaustrittsfensters 101.
Die Hauptrichtung, in die der überwiegende Teil des Lichts der Lichtquelle 10 nach Reflektion an der Reflektor-Oberfläche 31 strahlt, entspricht annähernd der Richtung, in die die Lichtquelle 10 ihr Licht abstrahlt. Ausgehend von der Richtung, in die die Lichtquelle 10 das Licht abstrahlt, ist der Strahlungsverlauf durch das System zur Strahlungslenkung annähernd z-förmig. Rein beispielhaft ist ein Lichtstrahl 13a, 13b, 13c abgebildet, welcher die annähernd z-förmige Strahlungslenkung in Richtung der Breite des Beleuchtungselements 1 verdeutlicht.
Mit dem Bezugszeichen 13a ist dabei ein Lichtstrahl bezeichnet, welcher direkt von der Lichtquelle 10 abgegeben wird. 13b kennzeichnet diesen Lichtstrahl nach der Spiegelung an dem Spiegel 20 und mit 13c ist schließlich der an dem Reflektor 30 reflektierte Lichtstrahl gekennzeichnet, welcher in Richtung Lichtaustrittsfenster 101 weist.
Die Lichtquelle 10 ist im Beispiel als weiß strahlende Leuchtdiode (LED) ausgebildet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, andersfarbige LEDs oder auch andere Lichtquellen, beispielsweise Lichtleitfasern, einzusetzen.
Die Lichtquelle 10 weist im Beispiel ferner einen Abstrahlwinkel von 120° auf. Größere Abstrahlwinkel sind eher unvorteilhaft, da dann größere Anteile des emittierten Lichtes nicht mehr direkt auf den Spiegel 20 auftreffen. Es ist allerdings möglich, ergänzend ein optisches Element zur Bündelung der Strahlen (nicht abgebildet), beispielsweise eine Sammellinse, vorzusehen.
Der Spiegel 20 umfasst eine gekrümmte, konkave Oberfläche 21, welche zur Lichtquelle 10 hinweist. Diese Oberfläche ist verspiegelt und stellt damit die Spiegelfläche zur Verfügung. Um eine hohe Homogenität des abgestrahlten Lichtes im Lichtaustrittsfenster zu erhalten, ist die Spiegelfläche dabei so angeordnet, dass keine gespiegelten Strahlen direkt auf das Lichtaustrittsfenster fallen können. Dies kann dadurch sichergestellt werden, dass jeder auf die Spiegelfläche auftreffende Lichtstrahl der Lichtquelle 10 eine Ablenkung erfährt, welche in Richtung des Reflektors 30 und damit weg von dem Lichtaustrittsfenster 101 führt.
Dabei ist die Spiegelfläche so ausgebildet, dass auftreffendes Licht in unterschiedlichen Winkeln in Richtung auf den Reflektor 30 abgelenkt wird. Hierdurch sind die vom Spiegel abgelenkten Strahlen 13b nicht kollimiert.
Bei dem Spiegel 20 handelt es sich um ein um 2° gekipptes Paraboloid, also eine Art Parabolspiegel, der das Licht nicht in Richtung der Achse kollimiert, sondern um 1° gekippt hierzu. Dadurch wird das Licht nicht parallel zum Reflektor 30 gespiegelt, sondern läuft vom Spiegel aus unter 2° auf ihn zu. Die Lichtquelle 10 liegt in diesem Beispiel im Brennpunkt B des nicht-gekippten Paraboloides, also des Spiegels 320. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Brennpunkt B der Parabel etwa 3 mm entfernt vom Scheitelpunkt des Paraboloids. Die Lichtquelle 10 weist im Beispiel eine Chipbreite von 0,5 mm auf, wobei dieses Maß die Ausdehnung in Richtung „x“ betrifft.
Die Spiegelfläche weist, zumindest annähernd, eine Form als Paraboloid auf. Die Spiegelfläche ist weiterhin so gestaltet, dass die gespiegelten Strahlen in unterschiedlichen, eher flachen Winkeln auf die Reflektor-Oberfläche auftreffen. Der Winkel zwischen den auftreffenden Strahlen zur Oberflächennormalen des Reflektors ist daher eher groß.
Von dem Spiegel 20 gespiegelte Strahlen weisen eine Divergenz auf, d.h. ein Verlust der Richtungskontrolle bei der Reflexion. Eine zu große Divergenz ist ungünstig, da in diesem Fall nicht mehr alle Strahlen gerichtet auf den Reflektor gelenkt werden können. Im Ausführungsbeispiel ist diese Divergenz durch den Winkel 5 angegeben. Diese Divergenz ist hauptsächlich bedingt durch Chipbreite der LED und beträgt in 0° Richtung im aktuellen Beispiel +/-2,4° bei Verwendung einer LED als Lichtquelle mit 0,5 mm Chipbreite. Für eine LED mit einer Chipbreite von 1,0 mm liegt die Divergenz bei +/- 4,8°. In 30° Richtung reduziert sich die Divergenz auf etwa +/- 1° für eine 0,5 mm LED bzw. +/- 2° für eine 1 mm breite LED. Die Größe des Spiegels wird in Abhängigkeit von der Chipbreite und der Divergenz derart ausgewählt, dass die Divergenz nicht zu groß ist.
Das Auftreffen in unterschiedlichen Winkeln auf die Reflektor-Oberfläche 31 führt dazu, dass auf der Reflektor-Oberfläche 31 eine sehr gute Homogenität des Lichtes gegeben ist. Der Auftreff-Winkel, in der Darstellung als Winkel α gekennzeichnet, beträgt zwischen 89,5° und 20°, bevorzugt zwischen 89° und 30° und besonders bevorzugt zwischen 89°und 35°. Der abgebildete Lichtstrahl 13b trifft beispielsweise in einem Winkel von etwa 30° auf die Reflektor-Oberfläche 31 auf.
Von der Reflektor-Oberfläche 31 reflektierte Strahlung wird in eine Richtung abgestrahlt, die zumindest annähernd der Abstrahlrichtung der Lichtquelle 10 entspricht. Im Fall einer LED als Lichtquelle liegen daher besonders günstig die Chipfläche der LED und die Reflektor-Oberfläche 31 zumindest annähernd parallel zu einander. Das von dem Reflektor 30 abgestrahlte Licht ist dabei homogen im Sinne der Erfindung.
Die Gesamthomogenität des abgebildeten Beleuchtungsmoduls 1, also der Quotient der geringsten Helligkeit und der größten Helligkeit, angegeben in Prozent, liegt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei 83 % und entspricht damit den Anforderungen für die Homogenität.
Die lokale Homogenitätsabweichung, also die relative Änderung der Helligkeit pro Längeneinheit, liegt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei höchstens 0,75 %/mm.
Die Spiegelfläche im Ausführungsbeispiel verfügt hierzu über eine Anzahl von 25 aneinandergesetzten, ebenen Spiegelelementen. Die einzelnen Spiegelelemente des Spiegels 20 sind dabei so angeordnet, dass sie jeweils die Strahlen unterschiedlich umlenken in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der Lichtquelle 10.
Die Größe der Spiegelelemente ist dabei so ausgewählt, dass auf jedes Spiegelelement annähernd die gleiche Lichtmenge der Lichtquelle 10 fällt. Dies führt dazu, dass ein Großteil der Spiegelelemente eine annähernd gleiche Lichtmenge erhält. Damit ist die Helligkeitsverteilung des auftreffenden Lichtes auf der Spiegelfläche bereits sehr homogen. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Spiegel mit einer anderen Anzahl an Spiegelelementen auszustatten oder die konkave, vorzugsweise zumindest annähernd parabolische Spiegelfläche kontinuierlich auszugestalten, etwa durch Bearbeiten der Oberfläche mit entsprechenden Feinbearbeitungswerkzeugen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Lichtquelle 10 in der Nähe des Brennpunktes B des Spiegels 20 angeordnet, sofern man die aus den Spiegelelementen aufgebaute konkave Spiegelfläche 20 mit einem Paraboloid vergleichen würde. Die Lichtquelle 10 kann aber auch, sofern es baulich sinnvoll ist, an anderer Stelle positioniert werden, beispielsweise nach oben versetzt. Die Lichtquelle 10 kann beispielsweise auf einem mit dem Lichtkasten verbundenen Sockel sitzen, welcher gleichzeitig als Wärmesenke dient.
Der in der Darstellung nur schematisch eingezeichnete Spiegel 20 kann ebenso einen Sockel umfassen, bei dem die Spiegelelemente auf der zur Lichtquelle weisenden Oberfläche 21 ausgebildet sind. Um die spiegelnde Oberfläche 21 zu erhalten, ist diese mit einer spiegelnden Oberflächenbeschichtung versehen, im Beispiel eine metallische, aluminiumbasierte Schicht. Ebenso können auch metallische Spiegelelemente vorgesehen sein, welche eine hohe Reflektion erlauben. Der Reflexionsgrad der Spiegelfläche liegt bei wenigstens 80°, bevorzugt bei wenigstens 90%, besonders bevorzugt bei wenigstens 95%, um Verluste gering zu halten und eine hohe Effizienz des Leuchtelements zu erreichen.
Ebenso ist auch die Oberfläche 31 des Reflektors 30 mit einer Oberflächenschicht ausgestattet. Im Beispiel handelt es sich um ein metallisches Schichtsystem mit einer vorbestimmten Abstrahlcharakteristik, bei der ein diffus reflektierender und ein spekular reflektierender Anteil vorhanden sind. Im Beispiel liegt der Anteil der diffus reflektierten Strahlung des Reflektors zwischen 70% und 90%, bevorzugt zwischen 75% und 85% und ganz besonders bevorzugt bei 80%. Der restliche Anteil der Strahlung wird spekular reflektiert. Die Oberfläche des Reflektors erscheint eher weiß. Es kann sich dabei z.B. um eine lackierte oder folierte Oberfläche handeln. Es kann sich auch um einen weißen Kunststoff mit einer entsprechenden Oberflächenrauhigkeit handeln.
Der Lichtkasten 100 des Beleuchtungsmoduls 1 ist von geringer Bauhöhe. Eine geringe Bauhöhe ist von großem Vorteil in Bezug auf die Einsatzmöglichkeiten des Beleuchtungsmoduls, beispielsweise, um unter beengten Platzverhältnissen eine flächige, homogene Beleuchtung zu realisieren. Je niedriger die Bauhöhe ausfällt, desto vielfältiger sind daher die Einsatzmöglichkeiten. Andererseits wird die erreichbare Bauhöhe limitiert durch die Erfordernisse der Strahlungslenkung, um eine homogene leuchtende Fläche zu erhalten.
Das erfindungsgemäße System zur Strahlungslenkung wurde insbesondere mit Blick auf eine geringe Bauhöhe bei gleichzeitig vergleichsweise großem Lichtaustrittsfenster konzipiert, wobei weiterhin auf eine geringe Anzahl von Lichtquellen und eine homogene Abstrahlung geachtet wurde.
Der in 1 dargestellte Ausschnitt umfasst in Bezug auf die Breite des Lichtkastens nur einen sehr geringen Anteil, so dass die tatsächlichen Größenverhältnisse des Beleuchtungsmoduls 1 der 1 nicht vollständig zu entnehmen sind.
Das in der 1 nur angedeutete Lichtaustrittsfenster weist beispielsweise eine Ausdehnung in Richtung „x“, also eine Breite, von etwa 400 mm auf. Die Bauhöhe des Lichtkastens beträgt dabei lediglich 20 mm. Hieraus ergibt sich ein Verhältnis von Breite des Lichtaustrittsfensters 101 zur Höhe des Lichtkastens von 20:1. Erfindungsgemäß kann dieses Verhältnis bei wenigstens 5:1, bevorzugt bei wenigstens 10:1 liegen.
Demnach sind auch Ausführungsformen denkbar, die bei einer größeren Höhe des Lichtkastens deutlich breitere Ausdehnungen des Lichtaustrittsfensters ermöglichen. So ist es vorstellbar, bei einer Bauhöhe von nur 40 mm eine Breite des Lichtaustrittsfensters von mehr als 400 mm bis hin zu 800 mm zu realisieren.
Die das Lichtaustrittsfenster 101 bildende Öffnung des Lichtkastens ist mit einem lichtdurchlässigen Element 102 verschlossen, welches in der Darstellung ebenfalls nur schematisch in einem Ausschnitt gezeigt ist. Die Öffnung des Lichtkastens ist dadurch geschlossen, so dass kein Schmutz oder Feuchtigkeit in den Lichtkasten eindringen können. Im Beispiel ist das lichtdurchlässige Element ein Glas. Neben Glas sind auch Kunststoffmaterialien möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist daher der Lichtkasten 100 mit dem lichtdurchlässigen Element 102 allseitig gegen das Eindringen von Tropfwasser geschützt, so dass auch Verwendungen im Außenbereich möglich sind, beispielsweise zur Hinterleuchtung von Hinweistafeln oder Werbeträgern.
In einer nochmaligen Weiterbildung der Erfindung ist das lichtdurchlässige Element mit zusätzlichen dekorativen Elementen ausgestattet. Hierzu kann das lichtdurchlässige Element beispielsweise farbig gestaltet sein und/oder zusätzliche Dekorelemente umfassen. Auch direkte Aufdrucke sind möglich.
Lichtquelle 10, Spiegel 20 und Lichtaustrittsfenster 101 des Beleuchtungsmoduls 1 sind dabei so zueinander angeordnet, dass kein Licht von der Lichtquelle 10 direkt auf das Lichtaustrittsfenster 101 auftrifft. Im Beispiel ist daher ein absorbierendes Element 40 vorgesehen, welches verhindert, dass seitlich abgestrahltes Licht der Lichtquelle 10 austreten kann. Ein derartiger Lichtstrahl ist in der Darstellung mit dem Bezugszeichen 14a gekennzeichnet. Dieser Lichtstrahl 14a wird durch das absorbierende Element 40 an einem direkten Austritt durch das Lichtaustrittsfenster 101 gehindert. Direkt austretendes Licht würde zu deutlich helleren Bereichen führen, so dass eine Homogenität nicht mehr gegeben ist. Ebenso ist es auch möglich, eine Blende vorzusehen.
Im Beispiel ist ferner ein weiteres absorbierendes Element 41 vorgesehen, welches einen Teil der am Spiegel 20 reflektierten Lichtstrahlung absorbiert. Auf diese Weise ist es möglich, ein breites, homogenes Lichtfeld bereits auf der Reflektor-Oberfläche 31 zu erzeugen.
Denkbar ist es, die absorbierenden Elemente 40, 41 mit einer spiegelnden Oberfläche zu versehen, um dort auftreffendes Licht zusätzlich auf den Spiegel zu lenken und damit die Effizienz des Beleuchtungsmoduls 1 zu steigern. Erfindungsgemäß wird allerdings davon eher abgesehen, dass dieses zusätzliche Licht auf der Spiegeloberfläche 21 zu helleren Bereichen führt, welche sich dann auch auf die Reflektor-Oberfläche 31 übertragen und letztendlich zu einer schlechteren Homogenität führen.
Das im Querschnitt gezeigte erfindungsgemäße Beleuchtungsmodul 1 kann auch über eine größere in länglicher Ausdehnung, in der Darstellung mit „y“ gekennzeichnet, verfügen. Von daher ist lediglich eine einzige Lichtquelle 10 eingezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Beleuchtungsmodul 1 eine Vielzahl von Lichtquellen 10, welche entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Linie angeordnet sind. Die Lichtquellen 10 sind dabei entlang der Linie gleichmäßig über die Länge angeordneten, wobei der Abstand zweier benachbarter Lichtquellen 10 gleich ist.
Die Länge, also die Ausdehnung in Richtung „y“, kann unterschiedlich gewählt sein. Das in der 1 im Beispiel angedeutete Lichtaustrittsfenster 101 weist eine Länge von 500 mm auf. Bei dieser Länge sind entlang der Längsrichtung etwa 50 Lichtquellen 10 angeordnet, d.h. das Beleuchtungsmodul 1 umfasst eine Lichtquelle 10 pro cm Länge des Lichtaustrittsfenster 101. Dieses Verhältnis hat sich als günstig herausgestellt, um auch in Längsrichtung ein homogenes Licht zu erzeugen. Selbstverständlich sind auch größere und kleinere Ausdehnungen in Längsrichtung möglich.
Um ein homogenes Licht aus dem Lichtaustrittsfenster emittieren zu können, ist der Abstand zweier benachbarter Lichtquellen 10 nicht größer als der kürzeste Abstand der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 10 zu einer Geraden, welche entlang der Fläche des Lichtaustrittsfensters 101 verläuft. Dies sorgt für eine auch in Längsrichtung homogene Lichtverteilung.
2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Beleuchtungsmoduls 1 nach 1 im Querschnitt mit einer Vielzahl von eingezeichneten Lichtstrahlen, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Lichtstrahl 13a der Lichtquelle 10 gekennzeichnet ist sowie der hierzu gehörige gespiegelte Lichtstrahl 13b. Es ist in der Darstellung deutlich zu erkennen, dass die gespiegelten Lichtstrahlen nicht kollimiert sind, sondern in unterschiedlichen Winkeln verlaufen. Mit dem Bezugszeichen 13d ist ein Lichtstrahl gekennzeichnet, welcher auf die Blende 40 auftrifft.
3 zeigt schematisch den Strahlungsverlauf exemplarisch für einen Lichtstrahl 13a, welcher an dem Spiegel 20 gespiegelt wird, in einer Gesamtbetrachtung.
4 zeigt schematisch ein Beleuchtungsmodul 1 nach 1 im Querschnitt mit einer Vielzahl von eingezeichneten Lichtstrahlen. In der abgebildeten Ausführungsform sind der Reflektor 30 und das Lichtaustrittsfenster 101 planparallel zueinander angeordnet, wobei der Reflektor 30 in etwa die gleiche Ausdehnung aufweist wie das Lichtaustrittsfenster 101.
5 zeigt schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, umfassend zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Beleuchtungsmodule 1, im Querschnitt. Die beiden Beleuchtungsmodule 1 stoßen dabei an den Stirnseiten des Lichtkastens 100 zusammen. Bei dieser Anordnung liegen die beiden das Lichtaustrittsfenster 101 definierenden Öffnungen der beiden Lichtkästen 100 aneinander, so dass die beiden Lichtaustrittsfenster 101 entlang einer gemeinsamen Kante zusammenstoßen und ein gemeinsames Lichtaustrittsfenster von doppelter Breite bereitstellen.
Es kann auch in einer Weiterbildung der Erfindung ein gemeinsames lichtdurchlässiges Element, etwa ein Abdeckglas, vorgesehen sein, welches die jeweiligen Öffnungen beider Lichtkästen gemeinsam verschließt. Auf diese Weise ist die bauliche Trennung für einen Betrachter kaum wahrnehmbar.
6 zeigt das Ergebnis einer Messung der Luminanz entlang der Breite des Lichtaustrittsfensters am Beispiel eines Beleuchtungsmoduls 1 mit einem 400 mm breiten Lichtaustrittsfenster und einem parabolischen Spiegel 20. Dargestellt sind die Luminanz und die Homogenitätsabweichung in Abhängigkeit der Position entlang der Breite des Lichtaustrittsfensters. Die in der Graphik angegebenen Luminanz entspricht dabei der Leuchtdichte und beschreibt im Rahmen dieser Erfindung den flächenbezogenen Lichtstrom, der auf ein beleuchtetes Objekt trifft. Die Luminanz ist in der Größe cd/m² angegeben. Die lokale Homogenitätsabweichung ist in der Größe %/mm angegeben und stellt die relative Änderung der Helligkeit pro Längeneinheit dar.
Es zeigt sich eine sehr gute Homogenität der Luminanz sowohl im mittleren Bereich des Lichtaustrittsfensters als auch hin zu den sich beidseitig anschließenden Randbereichen.
Demnach ist auch eine gute Homogenität in denjenigen Bereichen gegeben, welche nahe der Lichtquelle 10 liegen, sowie auch in denjenigen Bereichen, welche weit entfernt von der Lichtquelle 10 angeordnet sind. Die gemessene Gesamthomogenität liegt bei etwa 90 %. Die lokale Homogenitätsabweichung liegt bei etwa 0,6 %/mm. Eine Homogenitätsabweichung in der Maßangabe mm^-1 entspricht dabei einer Homogenitätsabweichung in der Maßangabe (%/mm) nach Multiplikation mit 100. Die Effizienz des Beleuchtungsmoduls 1 liegt bei etwa 38 %.
Damit ist erfindungsgemäß in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel die gemessene Helligkeit als homogen zu bezeichnen. Die allenfalls leichten Schwankungen der Luminanz sind für das menschliche Auge nicht als Helligkeitsschwankung wahrnehmbar.
Die gezeigte Ausführungsform ermöglicht es in besonders einfacher Weise, die Breite des Lichtaustrittsfensters deutlich zu vergrößern, ohne dass gleichzeitig die geometrisch bedingte Bauhöhe des Lichtkastens 100 anwächst. Auf diese Weise sind Breiten des Lichtaustrittsfensters von 800 mm und mehr bis hin zu 2.000 mm möglich, wobei die Bauhöhe des Lichtkastens weiterhin sehr gering, im Beispiel bei etwa 20 mm, gehalten werden kann.
7 zeigt das Ergebnis einer Messung der Luminanz entlang der Breite des Lichtaustrittsfensters am Beispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Beleuchtungsmoduls 1 mit einem 400 mm breiten Lichtaustrittsfenster und einem nicht-parabolischen Spiegel 20.
Es zeigt sich ebenfalls eine sehr gute Homogenität der Luminanz sowohl im mittleren Bereich des Lichtaustrittsfensters als auch hin zu den sich beidseitig anschließenden Randbereichen. Die gemessene Gesamthomogenität liegt ebenfalls bei etwa 90 %. Die lokale Homogenitätsabweichung liegt bei etwa 0,75 %/mm und ist damit leicht ungünstiger als bei dem Ausführungsbeispiel mit parabolischem Spiegel. Die Effizienz des Beleuchtungsmoduls 1 liegt dagegen leicht höher bei etwa 44 %. Damit ist auch in diesem Ausführungsbeispiel die gemessene Helligkeit als homogen zu bezeichnen. In diesem Ausführungsbeispiel, welches rein schematisch in 8 gezeigt ist, wurde ein ebener Reflektor ohne zusätzliche Blenden eingesetzt.
8 zeigt schematisch ein Beleuchtungsmodul 1 im Querschnitt mit einem nicht-parabolischen Spiegel 120 und einer Vielzahl von eingezeichneten Lichtstrahlen, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Lichtstrahl 13a von der Lichtquelle 10 sowie ein von dem nicht-parabolischen Spiegel 120 gespiegelter Lichtstrahl 13b gekennzeichnet ist.
9 zeigt das Ergebnis einer Vergleichssimulation der Luminanz entlang der Breite eines Lichtaustrittsfensters bei einer Verwendung einer Anzahl von 25 LED-Lichtquellen als direkte Beleuchtung. Die Helligkeit, also die Luminanz, ist daher deutlich höher als bei den vorstehend diskutierten erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtungen.
Die gemessene Gesamthomogenität dieser Anordnung liegt bei etwa 90 %. Die lokale Homogenitätsabweichung liegt allerdings nur bei etwa 1,2 %/mm und ist damit um einen Faktor 2 schlechter als bei den vorstehend gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen. Zudem treten diese lokalen Homogenitätsabweichungen als periodisches Streifenmuster regelmäßig auf. In der Darstellung gut zu erkennen sind die deutlichen Schwankungen in der Luminanz, welche direkt mit den darüber angeordneten LED-Lichtquellen korrespondieren. Damit kann zwar eine höhere Helligkeit insgesamt erreicht werden, eine vergleichbar gute Homogenität ist aber nicht mehr gegeben. Die Helligkeitsunterschiede dieser Anordnung sind mit bloßem Auge, insbesondere aufgrund des Streifenmusters, erkennbar.
Als weiterer Nachteil einer direkten LED-Beleuchtung ergibt sich, dass bei nicht ausreichender Streuwirkung des lichtdurchlässigen Elementes die einzelnen LED-Punkte in der Durchsicht erkennbar sind. Um diesen Effekt zu vermeiden, ist ein sehr stark streuendes Element erforderlich, was wiederum die Effizienz einer derartigen Vorrichtung deutlich reduziert.
10 zeigt ebenfalls rein schematisch die der Vergleichsmessung aus 9 zugrundeliegende Anordnung der LED-Lichtquellen. Im Beispiel sind LED-Lichtquellen 210 gezeigt, deren Abstand so gewählt ist, dass sich eine Gesamthomogenität von 90 % ergibt. Dargestellt ist eine linienförmige Anordnung der LED-Lichtquellen 210, welche einen Abstand von 18 mm zueinander haben.
11 zeigt einen Vergleich unterschiedlicher geometrischer Ausbildungen der Spiegel. Gegenübergestellt sind in der Abbildung ein gekippter Parabolspiegel, ein Parabolspiegel sowie ein gekippter Parabolspiegel mit nicht parabolischem Auslauf.
Ein gekippter parabolischer Spiegel mit einem nichtparabolischem Auslauf weist den Vorteil auf, dass ein größerer Abstand zu der Lichtquelle 10, also beispielsweise zu der LED, gegeben ist. Daher ist diese Anordnung weniger toleranzempfindlich. In der Gegenüberstellung ist die Lichtquelle an Position (0, 0) angeordnet.
12 schließlich zeigt eine weitere Gegenüberstellung unterschiedlicher Spiegelformen in einem Bezugssystem, bei welchen die Lichtquelle wiederum in Position (0, 0) angeordnet ist. Abgebildet sind ein Parabolspiegel 320, ein um 2° gekippter Parabolspiegel 20 sowie Spiegel 220 mit höherer Brennweite und zusätzlicher Biegung am Auslauf.
Diese Ausführungsform ist durch eine geringere Toleranzempfindlichkeit sowie eine höhere Effizienz gekennzeichnet. Ferner kann sie eine bessere Beleuchtung des Reflektors sehr nah am Spiegel bewirken.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, besonders flach bauende Beleuchtungsmodule zur Verfügung zu stellen, welche gleichzeitig über vergleichsweise große Lichtaustrittsfenster verfügen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Strahlungslenkung tritt das Licht dabei sehr homogen aus dem Lichtaustrittsfenster aus.
Dies ermöglicht es beispielsweise, das Beleuchtungsmodul zur Innenbeleuchtung, etwa als Kabineninnenbeleuchtung in Verkehrsflugzeugen, vorzusehen.
Selbstverständlich sind viele weitere Beleuchtungsmöglichkeiten denkbar, beispielsweise auch eine Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für Werbeträger, Hinweis- oder Schautafeln.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007044566 A1 [0010]
DE 102011013206 A1 [0011]
DE 102010001204 A1 [0012]

Claims

Leuchtelement, umfassend eine vorzugsweise linienförmige Lichtquelle, einen Spiegel und einen Reflektor, vorzugsweise zumindest abschnittweise mit einer ebenen Oberfläche, wobei die Lichtquelle eingerichtet ist, einen überwiegenden Teil ihres Lichtes direkt auf den Spiegel abzustrahlen, wobei der Spiegel das von der Lichtquelle empfangene Licht in Richtung auf den Reflektor spiegelt, und wobei der Reflektor vorzugsweise eine teilreflektierende Oberfläche umfasst und dieses Licht zumindest teilweise diffus in einer Richtung reflektiert, deren Hauptrichtung annähernd der Richtung entspricht, in die die Lichtquelle ihr Licht abstrahlt.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle zumindest eine Leuchtdiode (LED) umfasst.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstrahlwinkel der Lichtquelle nicht mehr als 120° beträgt, bevorzugt nicht mehr als 90° und besonders bevorzugt nicht mehr als 60°.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle ein optisches Element zur Strahlformung umfasst, vorzugsweise eine Sammellinse.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel eine von der Lichtquelle aus gesehen gekrümmt konkav ausgebildete Spiegelfläche umfasst, vorzugsweise in Form eines Paraboloids oder ähnlich einem Paraboloid, und/oder mit einer zusätzlichen Biegung am Auslauf.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Spiegelfläche auftreffende Strahlen der Lichtquelle auf den Reflektor umgelenkt werden.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen in unterschiedlichen Winkeln in Richtung auf den Reflektor umgelenkt werden, so dass die den Spiegel verlassende Strahlung nicht kollimiert ist.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel so ausgebildet ist, dass die gespiegelten Strahlen in einem Winkel zur Oberflächennormalen des Reflektors zwischen 89,5° und 20°, bevorzugt zwischen 89° und 30° und besonders bevorzugt zwischen 89°und 35° auf die Oberfläche des Reflektors auftreffen.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel eine Vielzahl von aneinandergesetzten, ebenen Spiegelelementen umfasst, welche jeweils Strahlen unterschiedlich umlenken in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung der Lichtquelle.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor an der Oberfläche ein Schichtsystem umfasst, welches eine teils diffuse und teils spekular reflektierende Abstrahlcharakteristik aufweist, wobei vorzugsweise die Strahlung an der Oberfläche des Reflektors zwischen 70% und 90%, bevorzugt zwischen 75% und 85% und besonders bevorzugt zu 80% diffus abgestrahlt wird, und wobei der Restanteil der Strahlung spekular reflektiert wird.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor Licht homogen abgibt, wobei die Gesamthomogenität bei wenigstens 70 %, bevorzugt bei wenigstens 75 % und besonders bevorzugt bei wenigstens 80 % liegt und/oder wobei die lokale Homogenitätsabweichung höchstens 0,75 %/mm, bevorzugt höchstens 0,70 %/mm und besonders höchstens 0,65 %/mm beträgt
Beleuchtungsmodul zur Abgabe eines homogenen Lichtes aus einem flächigen Lichtaustrittsfenster, umfassend einen Lichtkasten mit einer ein Lichtaustrittsfenster definierenden Öffnung und zumindest ein Leuchtelement, vorzugsweise nach einem der vorsehenden Ansprüche.
Beleuchtungsmodul nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtkasten eine Höhe von weniger als 100 mm, bevorzugt von weniger als 60 mm, besonders bevorzugt weniger als 40 mm und ganz besonders bevorzugt 20 mm oder weniger aufweist.
Beleuchtungsmodul nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Ausdehnung des Lichtkastens in Richtung der Strahlführung zur Bauhöhe des Lichtkastens bei wenigstens 5:1, bevorzugt bei wenigstens 10:1 und besonders bevorzugt bei wenigstens 20:1 liegt.
Beleuchtungsmodul nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Lichtaustrittsfensters zwischen 200 mm und 2.000 mm beträgt.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtaustrittsfenster ein lichtdurchlässiges Element umfasst, vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff.
Beleuchtungsmodul nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtdurchlässige Element farbig gestaltet ist und/oder Dekorelemente umfasst.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende und/oder ein absorbierendes Element vorgesehen ist, um eine direkte Strahlung von der Lichtquelle auf das Lichtaustrittsfenster zu verhindern.
Beleuchtungsmodul nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Vielzahl von Lichtquellen vorgesehen ist, welche entlang einer Längsrichtung entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Linie angeordnet sind.
Beleuchtungsmodul nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zweier benachbarter Lichtquellen gleich ist, und wobei dieser Abstand zweier benachbarter Lichtquellen nicht größer ist als der kürzeste Abstand der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle zu einer Geraden, welche entlang der Fläche des Lichtaustrittsfensters verläuft.