DE102004007211B4 - Signalers and bulbs - Google Patents
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Abstract
Signalgeber mit einem Licht (9) erzeugenden Leuchtmittel (4), das eine Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander auf einer Trägerplatte (5) angeordneter lichtemittierende Elemente (6) umfasst, wobei der Signalgeber (1) genau ein derartiges Leuchtmittel (4) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (4) LED-Chips als lichtemittierende Elemente und ein optisches Element (18) umfasst, welches den LED-Chips (6) von der Trägerplatte (5) aus gesehen nachgeordnet ist und an der Trägerplatte (5) befestigt ist.signaler with a light (9) generating light source (4), the plurality from in a row next to each other on a support plate (5) arranged light-emitting elements (6), wherein the signal transmitter (1) exactly such a luminous means (4) characterized in that that the light source (4) LED chips as light-emitting elements and an optical element (18) which surrounds the LED chips (6) of the carrier plate (5) is arranged downstream of and fixed to the support plate (5).
Description
Die Erfindung betrifft einen Signalgeber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.The The invention relates to a signal generator according to the preamble of the claim 1 and a lamp according to the preamble of patent claim 15.
Derartige Signalgeber werden beispielsweise in Ampelanlagen wie im Straßen- oder Eisenbahnverkehr eingesetzt. Hinsichtlich dieser Anwendungen müssen oftmals gewisse Normen wie die europäische Norm EN 12368 oder die zu dieser gehörige deutsche Brückenorm DIN 67527-1 erfüllt werden. Insbesondere gilt dies für die in diesen Normen geregelten Anforderungen an die Helligkeit des Signalgebers, seine Phantomlichtklasse oder seine Lichtverteilung. Die Phantomlichtklasse gibt hierbei an, wie sich der Signalgeber gegenüber einfallendem Fremdlicht, beispielsweise Sonnenlicht verhält. Je höher die Phantomlichtklasse ist, desto weniger wird von der auf den Signalgeber einfallenden Sonnenstrahlung wieder aus dem Signalgeber hinausreflektiert. Je weniger Sonnenlicht aus dem Signalgeber zurückreflektiert wird, desto besser ist ein vom Signalgeber erzeugtes Signallicht, insbesondere bei tiefen Sonnenstand, erkennbar. In den oben genannten Normen sind die Erfordernisse angegeben, die ein Signalgeber für die jeweilige Phantomlichtklasse erfüllen muß. Der Farbort eines vom Signalgeber ausgesandten Signallichts, beispielsweise, darf sich der jeweiligen oben genannten Norm entsprechend bei einfallendem Sonnenlicht nicht maßgeblich ändern.such Signalers are used, for example, in traffic lights as in the street or Railway traffic used. With regard to these applications often need certain norms like the European one Standard EN 12368 or its associated German bridge standard DIN 67527-1 fulfilled become. In particular, this applies to the requirements for brightness regulated in these standards of the signal generator, its phantom light class or its light distribution. The phantom light class indicates how the signal generator across from incident external light, such as sunlight behaves. The higher the Phantom light class is, the less will be from the on the signal generator incident solar radiation again out of the signal generator out reflected. The less sunlight is reflected back from the signal generator, the better is a signal light generated by the signal generator, in particular at low position of the sun, recognizable. In the above standards are specified the requirements that a signal generator for each Fulfill phantom light class got to. Of the Color locus of a signal light emitted by the signal generator, for example, may conform to the respective above mentioned standard Do not significantly change sunlight.
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Um ausreichende Helligkeit des Signalgebers zu gewährleisten müssen die Kondensoren und die Leuchtmittel in bestimmter Weise zueinander angeordnet werden und die Kondensoren sollten lückenlos aneinandergrenzen, wodurch der Aufwand bei der Fertigung des Signalgebers erhöht wird.Around To ensure sufficient brightness of the signal generator, the condensers and the Illuminants are arranged in a certain way to each other and the condensers should be complete adjacent to each other, thereby reducing the effort in the production of the signal generator elevated becomes.
Die Mehrzahl von Leuchtmitteln soll weiterhin derart verschaltet sein, daß beim Ausfall einer oder mehrerer LED-Chips die Abstrahlcharakteristik des Signalgebers nicht maßgeblich verschlechtert wird. Auch dies kann einen relativ hohen Aufwand erfordern, so daß die Herstellung eines derartigen Signalgebers vergleichsweise kostenintensiv ist. Eine solche Verschaltung erfordert beispielsweise die Verschaltung von LED-Chips in unterschiedlichen Leuchtmitteln untereinander.The Plurality of lamps should continue to be connected in such a way that at Failure of one or more LED chips the radiation characteristic of the signal generator not relevant is worsened. Again, this can be a relatively high cost require, so that the Production of such a signal generator comparatively expensive is. Such an interconnection requires, for example, the interconnection of LED chips in different bulbs with each other.
Eine zweidimensionale Anordnung einer Mehrzahl derartiger Leuchtmittel erhöht die Gefahr, dass wegen der flächigen zweidimensionalen Anordnung Fremdlicht auf die Leuchtmittel trifft, das den Farbort des Signallichts und/oder die Phantomlichteigenschaften nachteilig beeinflusst.A two-dimensional arrangement of a plurality of such lamps elevated the danger of that because of the areal two-dimensional arrangement of extraneous light hits the bulbs, the color locus of the signal light and / or the phantom light properties adversely affected.
Ferner sind die in herkömmlichen Signalgebern vorgesehenen Leuchtmittel häufig auf den Signalgeber abgestimmt. Oftmals strahlt ein derartiges Leuchtmittel beispielsweise einen Großteil des von den LED-Chips erzeugten Lichtstromes in Raumwinkelbereiche ab, in denen das Licht auf das Gehäuse des Signalgebers trifft. Ist dieses Gehäuse aber zum Erreichen optimaler Phantomlichteigenschaften teilweise absorbierend ausgebildet, so kann das auf das Gehäuse treffende Licht den Signalgeber nicht verlassen. Insbesondere kann das absorbierte Licht nicht auf einen dem Leuchtmittel nachgeordneten Kondensor treffen, und die Effizienz des Signalgebers wird nachteilig vermindert.Further are the ones in conventional Signalers provided bulbs often matched to the signal generator. Often, such a lamp emits, for example, one large part of the luminous flux generated by the LED chips in solid angle ranges in which the light hits the housing of the signal generator. Is this case but partially to achieve optimal phantom light properties formed absorbent, so can the striking on the housing Do not leave the signal light. In particular, the absorbed Do not light on a condenser downstream of the light source meet and the efficiency of the signal generator is adversely reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Signalgeber und ein Leuchtmittel der Eingangs genannten Art anzugeben, die einfach und kostengünstig herstellbar sind.task The invention is to a signal generator and a lighting means of Specify mentioned type, the simple and inexpensive to produce are.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Signalgeber mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 beziehungsweise durch ein Leuchtmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.These The object is achieved by a Signal transmitter with the features of claim 1 respectively by a luminous means having the features of patent claim 15 solved.
Ein erfindungsgemäßer Signalgeber weist ein Licht erzeugendes Leuchtmittel auf, das eine Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander auf einer Trägerplatte angeordnete LED-Chips umfasst, wobei der Signalgeber genau ein derartiges Leuchtmittel aufweist. Das vom Leuchtmittel erzeugte Licht ist dabei bevorzugt ein Signallicht, für das der Signalgeber vorgesehen ist und das Leuchtmittel besonders bevorzugt die einzige im Signalgeber vorhandene Lichtquelle, die dieses Signallicht erzeugt.One inventive signal generator has a light-emitting bulb, which is a plurality from arranged in a row next to each other on a support plate LED chips includes, wherein the signal transmitter has exactly such a light source. The light generated by the luminous means is preferably a signal light, for the the signal generator is provided and the light-emitting means is particularly preferred the only existing in the signal generator light source, this signal light generated.
Der Signalgeber bevorzugt als Retrofit ausgebildet, der beispielsweise in ein herkömmliches Ampelanlagengehäuse eingepasst werden kann.Of the Signal transmitter preferably designed as a retrofit, for example fitted in a conventional traffic light housing can be.
Ein derartiger Signalgeber ist vereinfacht herstellbar, da nur ein Leuchtmittel angeschlossen und in einem Gehäuse, das der Signalgeber umfassen kann, angeordnet und/oder befestigt werden muss. Dieses Leuchtmittel ist mit Vorteil so ausgebildet, dass der beispielsweise in einer Ampelanlage verwendete Signalgeber zumindest diejenigen Vorschriften nach den Normen EN 12368 und DIN 67527-1 erfüllt, welche die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte oder die Phantomlichteigenschaften – beispielsweise Phantomlichtklasse 4 oder 5 – des Signalgebers betreffend, mit einem einzigen derartigen Leuchtmittel erfüllen kann. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßer Signalgeber mit einem Durchmesser der Lichtaustrittsfläche von 300mm die 1:10 Anforderungen der EN 12368 bezüglich der Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte für 200mm Signalgeber erfüllen. Das Verhältnis der kleinsten zur größten Leuchtdichte innerhalb des Leuchtfelddurchmessers des Signalgebers darf nach der EN 12368 für 300mm Signalgeber nicht kleiner als 1:15 und für 200mm Signalgeber nicht kleiner als 1:10 sein.One Such signal generator is easier to manufacture, since only one light source connected and in a housing, which may include the signal generator, arranged and / or fixed must become. This light source is advantageously designed that the signal transmitter used, for example, in a traffic light system at least those regulations according to the standards EN 12368 and DIN 67527-1 Fulfills, which the uniformity the luminance or the phantom light properties - for example Phantom light class 4 or 5 - the Concerning signaling device, with a single such light source fulfill can. In particular, an inventive signal transmitter with a diameter the light exit surface of 300mm the 1:10 requirements of EN 12368 regarding the uniformity the luminance for 200mm signal generator meet. The relationship the smallest to the largest luminance within the luminous field diameter of the signal transmitter may after the EN 12368 for 300mm sounder not smaller than 1:15 and for 200mm sounder not smaller be 1:10.
Die Produktionskosten eines derartigen Signalgebers können – aufgrund geringeren elektrischen Kontaktieraufwands wegen veringerter Anzahl und geringerer Kosten der Leuchtmittel – so im Vergleich zu einem herkömmlichen Signalgeber mit mehreren zweidimensional angeordneten Leuchtmitteln vorteilhaft verringert werden.The Production costs of such a signal generator can - due lower electrical contacting costs because of reduced number and lower cost of the bulbs - so compared to one usual Signaling device with several two-dimensionally arranged light sources be reduced advantageous.
Ferner kann die Auftrefffläche des Leuchtmittels für einfallendes Fremdlicht durch die vorzugsweise im wesentlichen eindimensionale Reihenanordnung der LED-Chips vorteilhaft gering gehalten werden. Dies kann sich positiv auf die Phantomlichteigenschaften des Signalgebers auswirken.Further can the impact area of the bulb for incident extraneous light by preferably substantially one-dimensional Row arrangement of the LED chips are advantageously kept low. This can have a positive effect on the phantom light properties of the signal generator impact.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Signalgebers ist dem Leuchtmittel ein Kondensor nachgeordnet, der den Teil der vom Leuchtmittel erzeugten Lichtstrahlen, der auf den Kondensor trifft, vorzugsweise zumindest teilweise parallel, bündelt. Das Leuchtmittel ist dabei vorzugsweise in einem Fokus oder einem Fokalbereich, der den Fokus umfassen kann, des Kondensors angeordnet. Der Signalgeber umfaßt bevorzugt genau einen dem Leuchtmittel zugeordneten Kondensor, der besonders bevorzugt genau einen Fokus aufweist, in dem das Leuchtmittel angeordnet ist. Der erhöhte Aufwand, der durch Abstimmung der Anordnung einer Mehrzahl von Kondensoren auf eine Mehrzahl von Leuchtmitteln entsteht, kann dadurch vorteilhaft verringert werden.In A preferred embodiment of the signal generator is the lighting means downstream of a condenser, which generates the part of the light source Light rays that hits the condenser, preferably at least partially parallel, bundles. The illuminant is preferably in a focus or a Focal area, which may include the focus of the condenser arranged. The signal generator comprises prefers exactly one of the lamps associated condenser, the particularly preferably has exactly one focus, in which arranged the light source is. The raised Effort by tuning the arrangement of a plurality of condensers arises on a plurality of bulbs, may be advantageous be reduced.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Signalgebers ist dem Kondensor vom Leuchtmittel ausgesehen mindestens ein Streuelement nachgeordnet. Dieses Streuelement streut bevorzugt vom Leuchtmittel erzeugte und vom Kondensor aus auf das Streuelement treffende Lichtstrahlen in Richtung einer Signalebene. Die Signalebene ist dabei bevorzugt im wesentlichen senkrecht zu einer die Trägerplatte umfassenden Ebene angeordnet und besonders bevorzugt von der Reihe der LED-Chips beabstandet. Beispielsweise kann die Signalebene bei einem für eine Ampelanlage im Straßenverkehr vorgesehenen Signalgeber durch die Straßenebene gegeben sein.In Another preferred embodiment of the signal generator is the Condenser of the bulb looked at least one scattering element downstream. This scattering element preferably scatters from the light source generated and striking from the condenser on the scattering light beams in the direction of a signal plane. The signal level is preferred substantially perpendicular to a plane surrounding the carrier plate arranged and more preferably spaced from the row of LED chips. For example, the signal level at one for a traffic light system in traffic provided signal generator be given by the street level.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Streuelements wird das von der dem Leuchtmittel gegenüberliegenden Seite auf das Streuelement treffende Fremdlicht derart gestreut, dass der Anteil des Fremdlichts, der auf das Leuchtmittel trifft, verglichen mit einem Signalgeber ohne Streuelement verringert ist. Die Streuung des Fremdlichts erfolgt bevorzugt ebenfalls wie die Streuung des Signallichts in Richtung der Signalebene. Mit Vorteil werden dadurch die Phantomlichteigenschaften des Signalgebers, die durch auf die LED-Chips oder die Trägerplatte einfallendes Fremdlicht nachteilig beeinflusst ist werden können verbessert.In an advantageous development of the scattering element is the of the opposite of the bulb Side scattered on the scattering element scattered in such a way that the proportion of extraneous light that strikes the illuminant is reduced compared with a signal generator without scattering element. The scattering of the extraneous light is preferably also like the Scattering of the signal light in the direction of the signal plane. With advantage become thereby the Phantomlichteigenschaften of the signal generator, which by on the LED chips or the carrier plate incident extraneous light can be adversely affected.
Durch ein Absorptionsmaterial, auf das das Fremdlicht, wie beispielsweise Sonnenlicht, zumindest teilweise trifft und das bezüglich des Fremdlichts absorbierend ausgebildet ist, können die Phantomlichteigenschaften des Signalgebers weitergehend verbessert werden. Dieses Absorptionsmaterial kann beispielsweise in einem vom Signalgeber umfaßten Gehäuse, vorzugsweise auf dessen Oberfläche, angeordnet sein. Das Gehäuse schützt das Leuchtmittel vor schädlichen äusseren Einflüssen und kann beispielsweise das Streuelement und einen Gehäusekörper umfassen, wobei das Streuelement bevorzugt ein Teil der Lichtaustrittsfläche des Signallichts ist und das Absorptionsmaterial vorzugsweise auf der Oberfläche des Gehäusekörpers angeordnet ist.By an absorbent material onto which the extraneous light, such as Sunlight, at least partially hits and that concerning the Is designed to absorb extraneous light, the phantom light properties be further improved the signal generator. This absorption material For example, in a housing enclosed by the signal generator, preferably on its surface, be arranged. The housing protects the bulb from harmful external influences and may include, for example, the scattering element and a housing body, wherein the scattering element is preferably a part of the light exit surface of Signal light is and the absorbent material preferably on the surface arranged the housing body is.
Eine einzeilige Reihenanordnung der LED-Chips auf der Trägerplatte ist bezüglich der Phantomlichteigenschaften von besonderem Vorteil, da so verglichen mit einer mehrzeiligenzeiligen Anordnung der LED-Chips die Fläche für auftreffendes Fremdlicht vorteilhaft gering gehalten werden kann. Mit Vorteil werden so die Phantomlichteigenschaften des Signalgebers verbessert.A one-row arrangement of the LED chips on the carrier plate is re the phantom light properties of particular advantage since compared so with a multi-line line arrangement of the LED chips, the area for incident extraneous light can be advantageously kept low. With advantage become so the Improved phantom light characteristics of the signaler.
Das Leuchtmittel umfasst bevorzugt acht, besonders bevorzugt sechs, oder weniger LED-Chips, die in einer einzeiligen Reihenanordnung auf der Trägerplatte angeordnet sein können. Dies kann Vorteile hinsichtlich der Abstrahlcharakteristik des Signalgebers, insbesondere in horizontaler Richtung, haben.The Illuminant preferably comprises eight, more preferably six, or less LED chips that are in a single row arrangement the carrier plate can be arranged. This can have advantages in terms of the radiation characteristic of the signal generator, especially in the horizontal direction.
Da der Signalgeber nur ein Leuchtmittel mit einer Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander auf einer Trägerplatte angeordneter LED-Chips umfaßt, ist das Verhalten des Leuchtmittels bei Ausfällen von LED-Chips von maßgeblicher Bedeutung für den Signalgeber.There the signal transmitter only one light source with a plurality of in one Row side by side on a support plate arranged LED chips is the behavior of the bulb in case of failure of LED chips of more relevant Meaning of the signal generator.
Die häufigste Folge eines Ausfalls eines einzelnen LED-Chips ist die Unterbrechung des Stromflusses durch den LED-Chip, ein sogenannter open-contact. Weitaus weniger häufig ist ein Ausfall eines LED-Chips durch Kurzschluß, bei dem über den kurzgeschlossenen LED-Chip Strom fließen kann.The common The result of a failure of a single LED chip is the interruption the flow of current through the LED chip, a so-called open-contact. Far less common is a failure of an LED chip due to short circuit, in which over the shorted LED chip Electricity can flow.
Zumindest im ersteren Falle einer Unterbrechung des Stromflusses durch den ausgefallenen LED-Chip sollte der Signalgeber innerhalb eines betriebssicheren Bereiches verbleiben. Unter betriebssicher wird hierbei verstanden, daß sich entweder die Abstrahlcharakteristik des Signallichts nicht maßgeblich ändert oder bei einer maßgeblichen Verschlechterung oder Änderung der Abstrahlcharakteristik des Signallichts nach dem Ausfall einer LED der ganze Signalgeber beziehungsweise das komplette Leuchtmittel ausfällt. Es soll also vermieden werden, dass der Signalgeber bei einem Teilausfall der LEDs außerhalb seiner Spezifikationen weiterbetrieben wird, ohne dass dies von außen unmittelbar erkennbar ist. Eine maßgebliche Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik kann beispielsweise dann vorliegen, wenn das vom Signalgeber erzeugte Signallicht wahrnehmbare Dunkelbereiche oder komplette Dunkelzonen aufweist.At least in the former case, an interruption of the flow of current through the failed LED chip, the signaler should be within a reliable Remain area. By reliable is understood here, that yourself either does not significantly change the emission characteristics of the signal light or at a relevant Deterioration or change the emission characteristics of the signal light after the failure of a LED the whole signal generator or the complete light source fails. It should therefore be avoided that the signal generator in a partial failure the LEDs outside its specifications will continue to operate without this being Outside is immediately recognizable. A significant influence on the emission characteristics can be present, for example, if the signal generated by the signal generator Signal light perceptible dark areas or complete dark zones having.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Leuchtmittel deshalb so ausgebildet, daß der Signalgeber beim Ausfall eines LED-Chips, insbesondere mit einem open-contact, innerhalb eines betriebssicheren Bereichs verbleibt.In Another preferred embodiment of the invention is the lighting means Therefore, designed so that the Signal transmitter in the event of failure of an LED chip, in particular with a open-contact, within a reliable area remains.
In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung werden die LED-Chips auf der Trägerplatte, die beispielsweise als Leiterplatte wie etwa ein PCB (printed circuit board) ausgeführt sein kann, zumindest teilweise seriell zueinander verschaltet. Bevorzugt werden die LED-Chips derart seriell zueinander verschaltet, daß im Falle der Unterbrechung des Stromflusses durch einen LED-Chip das gesamte Leuchtmittel ausfällt, so dass der Signalgeber, durch Ausfall des gesamten Leuchtmittels, im betriebssicheren Bereich verbleibt.In In a first advantageous development, the LED chips are placed on the carrier plate, For example, as a printed circuit board such as a PCB (printed circuit board) may be, at least partially connected in series with each other. Prefers The LED chips are connected in series with each other so that in the case the interruption of the current flow through an LED chip the entire Bulbs fail, so that the signal generator, by failure of the entire bulb, remains in the reliable area.
In einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung sind die LED-Chips auf der Trägerplatte zumindest teilweise parallel zueinander verschaltet. Wird der Stromfluß durch einen LED-Chip unterbrochen, so erhöht sich in der Folge der Stromfluß durch die zum ausgefallenen LED-Chip parallel geschalteten LED-Chips. Ein erhöhter Stromfluß durch einen LED-Chip führt gewöhnlich zu einer erhöhten Helligkeit des von dem LED-Chip erzeugten Lichts. Trotz des Ausfalls eines LED-Chips kann so mit Vorteil erreicht werden, daß sich die Helligkeit des Signalgebers insgesamt nicht maßgeblich reduziert. Die Helligkeitssteigerung tritt allerdings bei im wesentlichen allen nicht ausgefallenen und parallel zum ausgefallenen geschalteten LED-Chips auf.In In a second advantageous development, the LED chips are on the carrier plate at least partially interconnected in parallel. If the current flow through interrupted a LED chip, so increased in consequence the current flow through the LED chips connected in parallel to the failed LED chip. An elevated one Current flow through a LED chip leads usually to an increased Brightness of the light generated by the LED chip. Despite the failure a LED chip can be achieved with advantage that the Overall brightness of the signal generator not significantly reduced. The brightness increase occurs, however, in essentially all non-defaulted and parallel to the failed switched LED chips on.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die LED-Chips auf der Trägerplatte teilweise parallel zueinander und teilweise seriell zueinander verschaltet. Bevorzugt sind mindestens zwei LED-Chips in einem Parallelblock parallel zueinander verschaltet. Mehrere dieser Parallelblöcke können in Serie auf der Trägerplatte verschaltet sein. Besonders bevorzugt ist in einer Serienschaltung mindestens zweier solcher Parallelblöcke diesen Parallelblöcken kein LED-Chip seriell zwischengeschaltet, wodurch ein Ausfall des kompletten Leuchtmittels beim Unterbrechen des Stromflusses durch einen ausgefallenen seriell zwischengeschalteten LED-Chip vorteilhaft vermieden werden kann. Weiterhin sind die in einem Parallelblock parallel geschalteten LED-Chip bevorzugt möglichst benachbart auf der Trägerplatte angeordnet. Wird beim Ausfall eines LED-Chips in einem derartige Parallelblock der Stromfluß durch den ausgefallenen LED-Chip unterbrochen, so führt die Erhöhung des Stromes in den zum ausgefallenen Chip parallel geschalteten LED-Chips zu einer Steigerung der Helligkeit in dem Bereich der Trägerplatte, in dem der LED-Chip ausgefallen ist.In In a further advantageous development, the LED chips are on the carrier plate partially parallel to each other and partially connected in series with each other. At least two LED chips are preferred in a parallel block interconnected in parallel. Several of these parallel blocks can be found in Series on the carrier plate be interconnected. Particularly preferred is in a series circuit at least two such parallel blocks these parallel blocks no LED chip serially interposed, causing a failure of the complete bulb when interrupting the flow of current through a failed serial Interposed LED chip can be advantageously avoided. Furthermore, they are in a parallel block parallel LED chip preferred as possible adjacent to the support plate arranged. Is in case of failure of an LED chip in such Parallel block the current flow through interrupted the failed LED chip, so the increase in the current leads to the failed chip in parallel LED chips to increase the Brightness in the region of the carrier plate, in which the LED chip has failed.
Mit Vorteil wird hierbei die Helligkeit des Leuchtmittels beim Ausfall eines LED-Chips möglichst wenig beeinträchtigt, und die Leuchtdichte oder die Abstrahlcharakteristik des Signalgebers beziehungsweise des Signallichts können mit Vorteil trotz des Ausfalls des LED-Chips nahezu unverändert bleiben.With The advantage here is the brightness of the bulb in case of failure a LED chip as possible little impaired, and the luminance or the radiation characteristic of the signal generator or the signal light can with advantage despite the Failure of the LED chip remain virtually unchanged.
Dies ist von Vorteil gegenüber einer Parallelschaltung aller LED-Chips des Leuchtmittels, die in einer Reihe nebeneinander auf einer Trägerplatte angeordnet sind, wo auch die Helligkeit des Lichts von LED-Chips erhöht werden kann, die nicht in der Nähe des ausgefallenen LED-Chips auf der Trägerplatte angeordnet sind. Eine Helligkeitssteigerung in diesen Bereichen ist aber oftmals nicht unbedingt nötig und kann sogar die Gefahr einer nachteiligen Inhomogenität in der Abstrahlcharakteristik, der Helligkeit oder der Leuchtdichte des Signalgebers erhöhen.This is an advantage over a parallel connection of all LED chips of the bulb, which in one Row side by side on a support plate where are the brightness of the light from LED chips elevated can not be near the failed LED chips are arranged on the support plate. However, an increase in brightness in these areas is often not absolutely necessary and even the risk of adverse inhomogeneity in the Radiation characteristic, the brightness or the luminance of the Increase signal generator.
Ferner fällt beim Ausfall eines LED-Chips durch Kurzschluss nur der Parallelblock hinsichtlich der Lichterzeugung aus, der den kurzgeschlossenen LED-Chip umfasst. wird die Anzahl der in den Parallelblöcken vorhandenen LED-Chips gering gehalten, so bleibt der Signalgeber mit Vorteil auch beim Ausfall eines LED-Chips durch Kurzschluss, innerhalb eines betriebssicheren Bereichs.Furthermore, if a LED chip fails due to a short circuit, only the parallel block with respect to the light generation, which comprises the short-circuited LED chip, fails. If the number of LED chips present in the parallel blocks is kept low, the signal transmitter advantageously remains in the event of a LED chip failure due to a short circuit safe area.
Ein Licht erzeugendes Leuchtmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander auf einer Trägerplatte angeordneter LED-Chips, wobei das Leuchtmittel 55% oder mehr des von ihm erzeugten Lichtstromes in einen zusammenhängenden Raumwinkelbereich von insgesamt π oder weniger abstrahlt.One Light-generating bulb according to the present invention comprises a plurality of in a row next to each other on a support plate arranged LED chips, wherein the illuminant 55% or more of from him generated luminous flux in a coherent Solid angle range of π or total less radiates.
Unter einem zusammenhängenden Raumwinkelbereich kann hierbei ein Raumwinkelbereich angesehen werden, der in Projektion auf die Ebene der Trägerplatte ein einfach zusammenhängendes Gebiet darstellt.Under a coherent one Solid angle range here can be considered a solid angle range, which in projection on the plane of the support plate a simply connected area represents.
Bevorzugt wird ein derartiges Leuchtmittel in einem Signalgeber, besonders bevorzugt einem Signalgeber der oben und im folgenden beschriebenen Art verwendet oder ist für die Verwendung in einem derartigen Signalgeber vorgesehen.Prefers becomes such a light source in a signal generator, especially preferably a signal generator of the type described above and below used or is for the use provided in such a signal generator.
Die oben und im folgenden beschriebenen Merkmale des Leuchtmittels können sich demnach auch auf einen Signalgeber, insbesondere einen Signalgeber der oben genannten Art, beziehen und umgekehrt.The Above and below described features of the bulb can be Accordingly, also to a signal generator, in particular a signal generator of the type mentioned above, and vice versa.
Mit Vorteil kann durch die Verwendung eines derartigen Leuchtmittels die Effizienz des Signalgebers gesteigert werden. Dadurch, daß 55% oder mehr des vom Leuchtmittel erzeugten Lichtstromes in einen relativ engen Raumwinkelbereich ausgestrahlt wird, kann dieser Teil des Lichtstromes vereinfacht von dem Leuchtmittel nachgeordneten Optiken, wie beispielsweise dem Kondensor eines Signalgebers verarbeitet werden. Weiterhin ist der Anteil des vom Leuchtmittel erzeugten Lichtstromes, der von einem auf einem Gehäuse des Signalgebers angeordneten Absorptionsmaterial absorbiert wird verglichen mit herkömmlichen Leuchtmitteln mit Vorteil verringert.With Advantage can be achieved by the use of such a light source the efficiency of the signal generator can be increased. By doing that, 55% or more of the luminous flux generated by the lamp in a relatively narrow Solid angle range is emitted, this part of the luminous flux simplified downstream of the bulb optics, such as be processed the condenser of a signal generator. Furthermore is the proportion of the luminous flux generated by the lamp, the of one on a housing Absorbent material is absorbed by the signal generator compared to conventional Lamps advantageously reduced.
Der oben genannten Raumwinkelbereich von π oder weniger kann beispielsweise dem durch einen Kugelsektor mit einem Scheitelwinkel von 60° oder weniger aufgespannten Raumwinkelbereich entsprechen. Ein derartiger Kugelsektor kann den oben genannten zusammenhängenden Raumwinkelbereich zumindest näherungsweise einschliessen. Der Raumwinkelbereich ist dann im wesentlichen durch den Teil der Oberfläche des Kugelsektors bestimmt, der Teil einer Kugel mit Einheitsradius ist, deren Mittelpunkt durch den Scheitelpunkt des Kugelsektors gegeben ist.Of the For example, the above-mentioned solid angle range of π or less can be by a ball sector with a vertex angle of 60 ° or less correspond spanned solid angle range. Such a sphere sector may at least the above contiguous solid angle range approximately lock in. The solid angle range is then substantially through the part of the surface of the ball sector determines the part of a ball with unit radius whose center is through the vertex of the sphere sector given is.
Bevorzugt wird 60%, besonders bevorzugt 65%, oder mehr des erzeugten Lichtstromes in den zusammenhängenden Raumwinkelbereich abgestrahlt. Weiterhin beträgt der dem Raumwinkel entsprechende projizierte Scheitelwinkel eines Kugelsektors bevorzugt 55°, besonders bevorzugt 50° oder weniger. Mit Vorteil kann dadurch die Effizienz des Leuchtmittels beziehungsweise die des Signalgebers weiter gesteigert werden.Prefers becomes 60%, more preferably 65%, or more of the generated luminous flux in the related Solid angle range radiated. Furthermore, the corresponding to the solid angle projected vertex angles of a sphere sector preferably 55 °, especially preferably 50 ° or less. Advantageously, thereby the efficiency of the bulb or that of the signal generator can be further increased.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Leuchtmittels umfaßt dieses ein optisches Element, das vorzugsweise den LED-Chips von der Trägerplatte aus gesehen nachgeordnet ist. Ein derartiges optisches Element kann mit Vorteil den Anteil des vom Leuchtmittel erzeugten Lichtstromes, der in einen der oben genannten Raumwinkelbereiche abgestrahlt wird, erhöhen.In a preferred embodiment of the bulb includes this an optical element, preferably the LED chips from the carrier plate is subordinate from seen. Such an optical element can Advantageously, the proportion of the luminous flux generated by the lamp, which is radiated into one of the above-mentioned solid angle ranges, increase.
Das optische Element umfaßt weiterhin bevorzugt einen optischen Funktionsbereich, der besonders bevorzugt nach Art einer Linse, beispielsweise gewölbt, ausgebildet ist. Das optische Element kann eine Mehrzahl von optischen Funktionsbereichen aufweisen, wobei mit Vorteil im wesentlichen jedem im Leuchtmittel vorhandenen LED-Chip ein optischer Funktionsbereich zugeordnet ist, so dass ein vorteilhaft großer Anteil des von den LED-Chips erzeugten Lichtstromes auf den optischen Funktionsbereich trifft.The optical element comprises Furthermore, it prefers an optical functional area which is especially preferably in the manner of a lens, for example curved, formed is. The optical element may have a plurality of optical functional areas have, with advantage substantially each in the lamp existing LED chip is assigned an optical functional area, so that's a great advantage Proportion of the luminous flux generated by the LED chips on the optical Functional area meets.
Dieser optische Funktionsbereich ist vorzugsweise so ausgebildet, daß von den LED-Chips aus auf den optischen Funktionsbereich treffende Lichtstrahlen durch den optischen Funktionsbereich zum Teil nach Art einer Sammellinse und teilweise nach Art einer Zerstreuungslinse gebrochen werden. Der optische Funktionsbereich ist mit anderen Worten so beschaffen, daß vom Leuchtelement auf dieses einfallende Lichtstrahlen teilweise zur optischen Achse des Funktionsbereichs hin und teilweise von der optischen Achse weggebrochen werden. Mit besonderem Vorteil kann so über geeignete Ausbildung des optischen Funktionsbereich eine sehr homogene Abstrahlcharakteristik des Leuchtmittels über einen hohen Winkelbereich erreicht werden. Dies wiederum kann sich positiv auf die Abstrahlcharakteristik oder die Leuchtdichte eines so erzeugten Signallichts auswirken.This optical functional area is preferably formed so that of the LED chips from incident on the optical functional area light rays through the optical functional area partly in the manner of a converging lens and partially broken in the manner of a diverging lens. Of the optical functional area is in other words so that of Luminous element on this incident light rays partially to optical axis of the functional area and partly of the optical axis are broken off. With particular advantage can so over suitable design of the optical functional area a very homogeneous radiation characteristic of the bulb over a high angle range can be achieved. This in turn can be positive on the emission characteristic or the luminance of such a generated Signal light effect.
Insbesondere kann ein einem derartigen Leuchtmittel nachgeordneter Kondensor auf seiner dem Leuchtmittel zugewandten Seite sehr homogen vom Leuchtmittel bestrahlt werden, was für die Abstrahlcharakteristik eines Signalgebers mit einem derartigen Leuchtmittel von Vorteil sein kann.Especially can a such a light source downstream condenser on its side facing the bulb very homogeneous from the bulb be irradiated, what for the emission characteristics of a signal generator with such Bulbs can be beneficial.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des optischen Elements ist dieses einstückig ausgebildet und kann beispielsweise über eine Befestigungsvorrichtung mit der Trägerplatte verbunden sein. Mit Vorteil kann dadurch das optische Element nach der Anordnung der LED-Chips vereinfacht auf der Trägerplatte vorgesehen werden. Die Befestigungsvorrichtung kann dabei Rastvorrichtungen an der Trägerplatte und/oder dem optischen Element umfassen, die vorzugsweise aufeinander abgestimmt sind, so dass das optische Element einfach an der Trägerplatte befestigt werden kann.In a preferred embodiment of the optical element, this is formed in one piece and may be connected, for example via a fastening device with the support plate. Advantageously, the optical element can thus be provided on the carrier plate in a simplified manner after the arrangement of the LED chips. The fastening device may include locking devices on the support plate and / or the optical element, which are preferably matched to each other, so that the optical element can be easily attached to the support plate.
Um die optische Ankopplung zwischen dem LED-Chip und dem optischen Element zu verbessern, kann zwischen dem LED-Chip und dem optischen Element, vorzugsweise zwischen dem LED-Chip und dem dem LED-Chip zugeordneten Funktionsbereich des optischen Elements, ein Brechungsindexanpassungsmaterial angeordnet sein. Bevorzugt enthält ein derartiges Brechungsindexanpassungsmaterial Silikon, das sich durch hohe Beständigkeit bei hohen Temperaturen auszeichnet, wie sie im betrieb des Leuchtmittels auftreten können. Das Brechungsindexanpassungsmaterial kann in verschiedenen Formen vorliegen, beispielsweise als Folie, Harz, Lack, Flüssigkeit, Gel und/oder Öl. Als Harze eignen beispielsweise Reaktionsharze, wie Acryl-, Silikon-, Epoxidharze oder Mischungen dieser Harze.Around the optical coupling between the LED chip and the optical Element can improve, between the LED chip and the optical Element, preferably between the LED chip and the LED chip associated functional area of the optical element, a refractive index matching material be arranged. Preferably contains such a refractive index matching material silicone which is through high resistance at high temperatures, as in the operation of the bulb may occur. The Refractive index matching material may be in various forms, for example, as a film, resin, paint, liquid, gel and / or oil. As resins For example, reactive resins such as acrylic, silicone, epoxy resins are suitable or mixtures of these resins.
Weitere
Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden im Zusammenhang
mit in den
Es zeigenShow it
Gleiche und gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Same and similar elements are in the figures with the same Provided with reference numerals.
In
der
Der
Signalgeber
Ein
erfindungsgemäßes Leuchtmittel
Die LED-Chips emittieren im Betrieb bevorzugt Licht im sichtbaren Spektralbereich, besonders bevorzugt erzeugen sie insgesamt Licht einer Signallichtfarbe, wie beispielsweise eine der Ampelsignalfarben rot, gelb oder grün, oder mischfarbiges, insbesondere weisses Licht. Die LED-Chips sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass das Signallicht bezüglich der Wellenlänge die entsprechenden Normen erfüllt.The LED chips preferably emit light in the visible spectral range during operation, most preferably they produce a total of light of a signal light color, such as one of the traffic signal colors red, yellow or green, or Mixed-color, in particular white light. The LED chips are preferably is formed so that the signal light with respect to the wavelength of the corresponding standards.
Die Trägerplatte enthält vorzugsweise ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das den Abtransport der von den LED-Chips erzeugten Wärme übernimmt. Eine derartige Trägerplatte ist mit Vorteil wärmeleitend mit dem Signalgeber-Gehäuse verbunden, um die Wärmeableitung von den LED-Chips weiter zu verbessern. Die Gefahr eines Ausfalls des Leuchtmittels und somit des Signalgebers kann somit vorteilhaft verringert werden. Eine derartige Trägerplatte enthält bevorzugt ein Metall und/oder eine Keramik.The support plate contains preferably a material with high thermal conductivity, the removal takes over the heat generated by the LED chips. Such a carrier plate is advantageous heat-conducting with the auto switch housing connected to the heat dissipation from the LED chips continue to improve. The danger of a failure the light source and thus the signal generator can thus be advantageous be reduced. Such a carrier plate preferably contains a metal and / or a ceramic.
Weiterhin ist die Trägerplatte bevorzugt als Leiterplatte ausgebildet, wie eine Metallkern- oder Keramikplatine, die ein Leiterstruktur zur Kontaktierung der LED-Chips aufweist Neben den LED-Chips können auch noch weitere (mikro)elektronische oder optoelektronische Bauelelemente auf der Trägerplatte oder im Signalgeber vorgesehen sein. Beispielsweise Sensoren, die die LED-Chips entsprechend der Umgebungshelligkeit steuern, oder Transistoren, die die Detektion des Funktionszustandes des Leuchtmittels vorteilhaft erleichtern.Furthermore, the carrier plate is preferably formed as a printed circuit board, such as a metal core or ceramic board having a conductor pattern for contacting the LED chips in addition to the LED chips can also be further (micro) electronic or Optoelectronic components may be provided on the carrier plate or in the signal generator. For example, sensors that control the LED chips according to the ambient brightness, or transistors that facilitate the detection of the functional state of the lamp advantageous.
Im
Signalgeber
Der
Kondensor
Ein
Signalgeber der in der
Bei einem erfindungsgemäßen Signalgeber hingegen kann ein derartig hoher Abstimmungs- oder Justageaufwand mit Vorteil vermieden werden, da nur ein Leuchtmittel vorhanden ist, dem ein Kondensor zugeordnet ist. Somit müssen nur ein Kondensor und ein Leuchtmittel aufeinander abgestimmt werden. Der Aufwand, den die Abstimmung der Leuchtmittel und der Kondensoren sowie der Kondensoren untereinander erfordert, wird dadurch vorteilhaft verringert. Ferner sind die Anforderungen an die Toleranzen, die der Randbereich des Kondensors erfüllen sollte geringer, da bei der Erfindung dem Leuchtmittel lediglich ein Kondensor zugeordnet ist, und die lückenlose Anpassung nebeneinander angeordneter Kondensoren vermieden werden kann. Ferner ist ein derartiger Signalgeber kostengünstig herstellbar, da nur ein Leuchtmittel vorgesehen werden muss. Ausserdem kann die aufwendige und kostenintensive Abstimmung mehrerer Kondensoren auf mehrere Leuchtmittel entfallen.at a signal generator according to the invention, however can such a high coordination or adjustment effort with advantage be avoided, since only one light source is present, the one Condenser is assigned. Thus, only a condenser and a bulb to be matched. The effort, the the vote of the lamps and the condensers and the condensers with each other requires, is thereby advantageously reduced. Furthermore, the Requirements for the tolerances that the edge area of the condenser fulfill should be lower, as in the invention, the bulb only a condenser is assigned, and the gapless adaptation next to each other arranged condensers can be avoided. Furthermore, such is Signal generator cost-effective producible, since only one light source must be provided. Moreover can be the costly and costly vote of several condensers account for several bulbs.
In
der
Vom
Leuchtmittel erzeugten Lichtstrahlen werden durch den Durchgang
durch den Kondensor und das Streuelement derart beeinflusst, dass
der in den Bereich mit positiven vertikalen Winkeln abgestrahlte
Lichtstrom des Signallichts vorteilhaft gering ist. Dadurch kann
die Effizienz des Signalgebers gesteigert werden. Ein Großteil des
Lichtstromes des Signallichts wird so vorteilhaft in einen Nutzbereich abgestrahlt,
der in Richtung der Signalebene
Die
horizontale einzeilige Reihenanordnung der LED-Chips
Auf
den Signalgeber
Der
Signalgeber kann mit Vorteil die Phantomlichtklasse
Das
Absorptionsmaterial wird häufig
zum Erreichen guter Phantomlichteigenschaften, wie beispielsweise
der in den oben genannten Phantomlichtklassen näher bezeichneten Eigenschaften,
vorgesehen. Für
die Effizienz des Signalgebers ist es daher von Vorteil, wenn ein
möglichst
hoher Anteil des vom Leuchtmittel
Bevorzugt
wird daher ein möglichst
großer Anteil
von 55% oder mehr des vom Leuchtmittel erzeugten Lichtstromes vom
Leuchtmittel aus in einen zusammenhängenden Raumwinkelbereich abgestrahlt,
in dem das Licht vom Leuchtmittel aus in direkter Linie, ohne auf
die Innenseite
Dieser
Raumwinkelbereich ist in der Schnittansicht in
Der
entsprechende dreidimensionale Raumwinkelbereich hat im wesentlichen
die Gestalt der kugelförmigen
Teiloberfläche
eines Kugelsektors einer Kugel mit Einheitsradius um den Scheitelpunkt
Durch eine geeignete Ausbildung des Leuchtmittels kann der Anteil des vom Leuchtmittel in einen der oben genannten Raumwinkelbereiche abgestrahlten Lichts vorteilhaft beeinflusst und/oder weiter erhöht werden.By a suitable training of the bulb, the proportion of the from the illuminant to one of the above-mentioned solid angle ranges radiated light advantageously influenced and / or further increased.
In
Die
LED-Chips
Die
optischen Funktionsbereiche
In
der
Das
optische Element
Das
optische Element
Um
die optische Anbindung der LED-Bauform an den optischen Funktionsbereich
Bevorzugt
enthält
das Brechungsindexanpassungsmaterial Silikon, das mit 1,5 einen
für an viele
Umhüllungsmaterialien
für LED-Chips
gut angepassten Brechungsindex aufweisen kann. Das Silikon kann
dabei zum Beispiel in Form eines stark vernetzten Silikongels oder
eine Silikonöls
vorliegen. Bevorzugt füllt
das Brechungsindexanpassungsmaterial im wesentlichen den gesamten
Hohlraum
Weiterhin
weist der Hohlraum
Wird
flüssiges
Silikonöl
verwendet, so ist der Hohlraum mit Vorteil sehr gut – beispielsweise
durch die linke Dichtung in
Im
Falle von Silikongel sind die Dichtungsanforderungen geringer, da
das Silikongel stark vernetzt ist und den beispielsweise über die
rechte Dichtung
Insgesamt
ist das Leuchtmittel so gestaltet, dass ein möglichst großer Anteil des vom LED-Chip erzeugten
Lichtstromes in den durch den Winkel
Der
optische Funktionsbereich und insbesondere dessen Lichtaustrittsfläche
Abweichend
von der Darstellung in
In
der
Der
Großteil
der vom Leuchtmittel erzeugten Intensität wird in einem Winkelbereich
von 55° bezüglich dieser
optischen Achse abgestrahlt. Weiterhin ist die Abstrahlcharakteristik über den
Winkelbereich in der
In
In
der
Die
LED-Chips
Die
beispielsweise sechs LED-Chips sind mit den Kontaktanschlüssen
Beim Ausfall eines LED-Chips mit einem open-contact fließt kein Strom mehr, so dass das Leuchtmittel kein Licht mehr erzeugt und in einem betriebssicheren Bereich verbleibt.At the Failure of an LED chip with an open-contact does not flow More electricity, so that the bulb no longer generates light and remains in a reliable area.
In
der
Fällt ein LED-Chip mit open-contact aus, so wird der Strom der durch den zu dem ausgefallenen LED-Chip parallel geschalteten LED-Chip fließt erhöht. Dies geht mit einer Helligkeitssteigerung des von diesem LED-Chip erzeugten Lichtes einher. Die Helligkeitssteigerung findet durch die Nebeneinanderanordnung der parallel geschalteten LED-Chips bevorzugt in den Bereichen der Trägerplatte statt, in denen der LED-Chip ausgefallen ist.Come in mind LED chip with open-contact off, so will the current through the too the failed LED chip parallel LED chip flows increased. This goes with an increase in brightness of the generated by this LED chip Light comes along. The brightness increase takes place through the juxtaposition the parallel-connected LED chips preferably in the areas of support plate instead, in which the LED chip has failed.
Durch
eine derartige Verschaltung der LED-Chips auf der Trägerplatte
wie in
Der Verbleib des Leuchtmittels oder des Signalgebers innerhalb eines betriebssicheren Bereichs kann somit mit Vorteil durch die Verschaltung der LED-Chips auf der Trägerplatte erreicht werden, und es müssen nicht LED-Chips auf verschiedenen Trägerplatten oder verschiedenen Leuchtmittel miteinander verschaltet werden, um dies zu erreichen. Der Aufwand für die Herstellung derartiger Leuchtmittel und insbesondere derartiger Signalgeber kann dadurch mit Vorteil verringert werden. Mit besonderem Vorteil können Trägerplatten mit verschiedenen Verschaltungsvarianten bereits vorgefertigt werden, wobei nicht benötigten Unterbrechungen in den Leiterbahnstrukturen auf den Trägerplatten durch Brücken, wie beispielsweise sogenannte 0-Ohm Widerstände, überbrückt werden können.Of the Whereabouts of the illuminant or the signal generator within one reliable area can thus advantageously by the interconnection the LED chips on the carrier plate be achieved and it must not LED chips on different carrier plates or different Illuminants are interconnected to achieve this. The effort for the production of such lamps and in particular such Signal generator can be reduced with advantage. With particular advantage can carrier plates already prefabricated with different wiring options, where not needed Interruptions in the interconnect structures on the carrier plates through bridges, like for example, so-called 0-ohms Resistors, to be bypassed can.
Es sei angemerkt, dass statt LED-Chips im Rahmen der Erfindung jede andere geeignte Lichtquelle vorgesehen sein kann, so dass auch andere Lichtquellen von der Erfindung umfasst werden. Weiterhin wird der Begriff Licht als Synonym für elektromagnetische Strahlung, insbesondere im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich, verwendet.It It should be noted that instead of LED chips in the context of the invention, each other suitable light source can be provided, so that other light sources to be covered by the invention. Furthermore, the term light as a synonym for electromagnetic radiation, especially in the visible, ultraviolet or infrared spectral range used.
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