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Die
Erfindung betrifft eine Leuchteinheit mit einer mindestens eine
nichtglimmende Lichtquelle umfassenden Leuchtdiode und mit einem
der nichtglimmenden Lichtquelle optisch nachgeschalteten Lichtverteilkörper, wobei
der Lichtverteilkörper
mindestens zwei in einer zumindest annähernd parallel zur optischen
Achse der Leuchteinheit orientierten Null-Grad-Richtung hintereinander
angeordnete Abschnitte aufweist, wobei die der nichtglimmenden Lichtquelle
abgewandte Stirnseite des Lichtverteilkörpers eine Einsenkung hat und
wobei jede Begrenzungsfläche
der Einsenkung eine Totalreflexionsfläche für das von der nichtglimmenden
Lichtquelle emittierte Licht umfasst.
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Die
optische Achse einer Leuchteinheit ist beispielsweise die geometrische
Mittellinie des von der Leuchteinheit ausgesandten Lichts. In einem
polaren Lichtverteilungsdiagramm für die Leuchteinheit ist die
Lichtquelle im Zentrum angeordnet. Um die Lichtquelle herum ist
in diesem Diagramm die Intensität
des Lichtes in den einzelnen Segmenten des Vollkreises aufgetragen.
Die Leuchteinheit ist hierfür meist
in einer Vorzugsstellung im Diagramm dargestellt. Beispielsweise
wird der Abschnitt der optischen Achse, der in der Abstrahlrichtung
der Lichtquelle orientiert ist, in die Null-Grad-Richtung des Diagramms
eingezeichnet. Im Folgenden wird daher als Null-Grad-Richtung der Leuchteinheit
die von der Lichtquelle ausgehende Richtung bezeichnet, die zumindest
annähernd
parallel zur optischen Achse orientiert ist.
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Aus
der
EP 1 255 132 A1 ist
eine Leuchteinheit mit einer Leuchtdiode bekannt. Der Lichtverteilkörper ist
auf die Leuchtdiode aufgesetzt, wobei der Spalt zwischen den beiden
Körpern
mit transparentem Werkstoff gefüllt
sein kann. Beim Durchgang durch die unterschiedlichen Werkstoffe
wird ein Teil des Lichts absorbiert. Das Licht wird um 90 Grad umgelenkt.
Um diese Leuchteinheit z.B. als Scheinwerfer zu nutzen, ist ein
flacher Reflektor mit einem großen
Durchmesser erforderlich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine kompakte Leuchteinheit mit einer hohen optischen Effizienz
zu entwickeln.
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Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu
ist der Lichtverteilkörper
Teil der Leuchtdiode. Der an der nichtglimmenden Lichtquelle anliegende
Abschnitt des Lichtverteilkörpers
hat zumindest in einer Schnittebene, die die optische Achse umfasst,
als Hüllkurve
einen Ellipsenabschnitt. Zumindest eine große Halbachse dieser Ellipse
ist in der Null-Grad-Richtung versetzt zur nichtglimmenden Lichtquelle
angeordnet. Außerdem
beträgt
der Radius des Schmiegkreises am Endpunkt der großen Halbachse
zwischen 30 % und 90 % der Länge
der großen Halbachse.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1:
Leuchteinheit mit Leuchtdiode;
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2:
Schnitt durch die 1;
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3:
Lichtverteilungsdiagramm der Leuchteinheit nach 1;
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4:
Leuchteinheit mit Leuchtdiode und Reflektor.
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Die 1 zeigt
als Beispiel einer Leuchteinheit (10) ein Drahtmodell einer
Leuchtdiode (20). Die Leuchtdiode (20) umfasst
eine nichtglimmende Lichtquelle (21), z.B. einen lichtemittierenden
Chip (21) und einen Lichtverteilkörper (31). Die elektrischen Anschlüsse der
Leuchtdiode (20) sind hier nicht dargestellt. In der 2 ist
ein Schnitt durch diese Leuchtdiode (20) dargestellt, wobei
die Schnittebene dieser Darstellung die optische Achse (5)
umfasst.
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Die
optische Achse (5) der Leuchteinheit (10) ist
beispielsweise normal zum lichtemittierenden Chip (21)
ausgerichtet und durchdringt den Lichtverteilkörper (31). Letzterer
ist in diesem Ausführungsbeispiel
rotationssymmetrisch zur optischen Achse (5) angeordnet.
Er kann in der Stirnansicht aber auch quadratisch, rechteckig, elliptisch,
etc. ausgebildet sein. Im Lichtverteilungsdiagramm ist die Lichtquelle im
Zentrum angeordnet, so dass die Null-Grad-Richtung (2)
am lichtemittierenden Chip (21) entspringt. Sie ist hier
parallel zur optischen Achse (5) in Richtung der Stirnseite
(43) des Lichtverteilkörpers
(31) orientiert, die dem lichtemittierenden Chip (21)
abgewandt ist. In der Darstellung der 1–4 zeigt die
Null-Grad-Richtung (2) nach oben.
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Der
lichtemittierende Chip (21) ist in den 1 und 2 in
den in den unteren Bereich des Lichtverteilkörpers (31) einge bettet,
so dass der Lichtverteilkörper
(31) am lichtemittierenden Chip (21) anliegt und
diesen umgibt.
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Der
Lichtverteilkörper
(31) hat entlang der optischen Achse (5) oberhalb
der nichtglimmenden Lichtquelle (21) z.B. eine Länge von
3 Millimetern. Sein maximaler Durchmesser in einer Ebene normal zur
optischen Achse (5) beträgt beispielsweise 5 Millimeter.
Die Länge
des Lichtverteilkörpers
(31) ist somit in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als
70 % seines maximalen Durchmessers. Der Lichtverteilkörper (31)
kann größere oder
kleinere als die genannten Abmessungen aufweisen. So kann der Durchmesser
des Lichtverteilkörpers
(31) z.B. zwischen 3 Millimeter und 8 Millimeter betragen.
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Der
Lichtverteilkörper
(31) umfasst zwei in der Null-Grad-Richtung (2) hintereinander
angeordnete Abschnitte (32, 42) zumindest annähernd gleicher
Länge,
die mittels eines als Einschnürung
(62) ausgebildeten Übergangsbereichs
(61) miteinander verbunden sind. Der in der 1 dargestellte
untere Abschnitt (32) hat zumindest annähernd die Gestalt eines Halbellipsoiden
(33), dessen Mittel- und Schnittebene normal zur optischen
Achse (5) liegt. Auf dem unteren Abschnitt (32)
sitzt als oberer Abschnitt (42) z.B. ein Kegelstumpf (44),
der sich in der Null-Grad-Richtung (2) aufweitet. Die Stirnseite
(43) des Lichtverteilkörpers
(31) hat eine zentrale Einsenkung (49). Der Durchmesser
der Einschnürung
(62) beträgt
in diesem Ausführungsbeispiel
45 % des maximalen Durchmessers des Lichtverteilkörpers (31).
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In
der Schnittdarstellung der 2 ist der Halbellipsoid
(33) als Halbellipse (34) dargestellt. Die hier
waagerecht liegende Mittelachse der Halbellipse (34) wird
in diesem Ausführungsbeispiel
gebildet durch zwei miteinander fluchtende große Halbachsen (36),
von denen in der 2 nur eine dar gestellt ist.
Diese großen
Halbachsen (36) liegen z.B. parallel zum lichtemittierenden
Chip (21) und sind zum lichtemittierenden Chip (21)
beispielsweise um 1 % des Durchmessers des Lichtverteilkörpers (31)
in der Null-Grad-Richtung (2) versetzt. Die gedachte kleine Halbachse
der Halbellipse (34) liegt auf der optischen Achse (5).
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Auf
den großen
Halbachsen (36) liegen die Mittelpunkte (38) der
Schmiegkreise. Diese Schmiegkreise tangieren die Halbellipse (34)
zumindest in den Endpunkten (37) der großen Halbachsen (36).
Der Radius der Schmiegkreise beträgt beispielsweise zwischen
40 % und 90 % der Länge
der großen
Halbachsen (36) der Halbellipse (34). In der Darstellung
der 2 beträgt
der Radius 60 % dieser Länge.
Gegebenenfalls kann die Halbellipse (34) die Gestalt eines
Ovals haben. Der Schmiegkreis tangiert dann die Halbellipse (34)
entlang eines Viertelkreises. Die den unteren Abschnitt (32)
begrenzende Linie kann auch einen Abschnitt einer Halbellipse (34)
umfassen, beispielsweise bei einem Lichtverteilkörper (31), der ein
Segment eines zur optischen Achse (5) rotationssymmetrischen
Körpers
ist.
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Die
Halbellipse (34) geht z.B. tangential in die beispielsweise
als Hohlkehle ausgebildete Einschnürung (62) über. Ihr
Radius beträgt
z.B. 2 % der Länge
der Halbellipse (34).
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Der
maximale Durchmesser des Kegelstumpfs (44) beträgt beispielsweise
90 % des maximalen Durchmessers des Lichtverteilkörpers (31). Seine
Mantelfläche
(46) hat einen oberen (47) und einen unteren Bereich (48).
Im oberen Bereich (47) ist die Mantelfläche (46) hier um 20
Grad zur optischen Achse (5) geneigt. Die Länge dieses
Bereiches (47), parallel zur optischen Achse (5)
gemessen, beträgt z.B.
35 % der Länge
des Lichtverteilkörpers
(31). Im unteren Bereich (48) beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
die Neigung der Mantelfläche
(46) zur optischen Achse (5) 60 Grad. Die Mantelfläche (46)
kann auch stufenförmig
aufgebaut sein. Die Stufen umfassen dann z.B. mehrere Flächen, die
versetzt zueinander sind und 20 Grad zur optischen Achse geneigt sind.
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Die
Einsenkung (49) der dem lichtemittierenden Chip (21)
abgewandten Stirnseite (43) ist trichterförmig ausgebildet
und verjüngt
sich in Richtung des lichtemittierenden Chips (21). Sie
läuft auf
eine Spitze (52) zu. Ihre Tiefe beträgt beispielsweise 48 % der
Länge des
Lichtverteilkörpers
(31). Der größte Durchmesser
der Einsenkung (49) beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
80 % des maximalen Durchmessers des Lichtverteilkörpers (31).
Die Erzeugende der Begrenzungsfläche
(51) der Einsenkung (49) ist in diesem Ausführungsbeispiel
eine Parabel, vgl. 2. Der Brennpunkt der Parabel
liegt hier in dem z.B. als punktförmig angenommenen lichtemittierenden
Chip (21). Anstatt einer Parabel kann die Erzeugende der
Einsenkung (49) auch eine andere stetige oder abschnittsweise
stetige geometrische Kurve sein.
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Die
Herstellung der Leuchtdiode (20) erfolgt beispielsweise
im Spritzgussverfahren in zwei Arbeitsschritten. Der beim Spritzgussverfahren
in beiden Arbeitsschritten eingesetzte Werkstoff ist beispielsweise
ein hochtransparenter Thermoplast, z.B. modifiziertes Polymethylmethacrylimid
(PMMI), Polysulfon (PSU), Silikon, etc. Im ersten Arbeitsschritt wird
der lichtemittierende Chip (21) mit einem hier nicht dargestellten
Elektronikschutzkörper
umgeben. Im zweiten Arbeitsschritt wird dieser dann zur Bildung des
Lichtverteilkörpers
(31) umspritzt. Es ergibt sich somit ein homogener Lichtverteilkörper (31),
der unmittelbar am lichtemittierenden Chip (21) anliegt.
Die Leuchtdiode (20) kann aber auch in einem einzigen Arbeitsschritt
hergestellt werden. Gegebenenfalls kann die Gestalt der Oberfläche des
Lichtverteilkörpers
(31) zusätzlich
mittels eines Umformverfahrens verändert werden.
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Beim
Betrieb der Leuchtdiode (20) emittiert der hier als punktförmig angenommene
lichtemittierende Chip (21) Licht als Lambert'scher Strahler zumindest
annähernd
in einen Halbraum. In der 2 sind beispielhaft
einzelne, um 15 Grad zueinander versetzte Lichtstrahlen (82–86)
dargestellt. Licht (82–84)
das unter einem Winkel zwischen z.B. 85 Grad und 35 Grad zur optischen
Achse (5) emittiert wird, trifft auf die Grenzfläche (35)
des Halbellipsoiden (33). Der Winkel von 85 Grad ist hier
der Winkel des gedachten Lichtstrahls, der durch den Mittelpunkt
(38) des Schmiegkreises geht. Beim Auftreffen auf die Grenzfläche (35)
schließt
das Licht (82–84) mit
der Normalen im Auftreffpunkt einen Winkel ein, der kleiner ist
als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Dieser Grenzwinkel ist hier
beispielsweise 43 Grad. Das Licht (82–84) tritt durch die
Grenzfläche
(35) hindurch. Beim Übergang
vom optisch dichteren Werkstoff des Lichtverteilkörpers (31)
in die optisch dünnere
Umgebung (1), z.B. Luft, wird das Licht (82–84) vom
Lot weg gebrochen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
die Brechungszahl 1,635. Das in dem oben angegebenen Winkelsegment
vom lichtemittierenden Chip (21) emittierte Licht tritt
nun in einem Winkelsegment von beispielsweise 62 Grad bis 85 Grad
zur optischen Achse (5) in die Umgebung (1) aus.
Die Grenzfläche
(35) des Halbellipsoiden (33) wirkt somit als
Sammellinse für
das vom lichtemittierenden Chip (21) emittierte Licht.
In einem polar dargestellten Lichtverteilungsdiagramm, vgl. 3,
ergibt sich in diesem Segment eine hohe Lichtstärke.
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Die
Grenzfläche
(35) des Halbellipsoiden (33) kann in der Art
einer Fresnellinse gestaltet sein. So kann sie einzelne, als Fresnelelemente
ausgebildete umlaufende Ringe umfassen. Die theoretische Hüllgestalt
einer solchen Fresnellinse ist die oben beschriebene Sammellinse.
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Licht
(85, 86), das vom lichtemittierenden Chip (21)
unter einem Winkel zur optischen Achse (5) emittiert wird,
der kleiner ist als 35 Grad, gelangt an die Begrenzungsfläche (51)
der Einsenkung (49). Das Licht (85, 86)
trifft auf diese Begrenzungsfläche (51)
in einem Winkel zur Normalen im Auftreffpunkt auf, der größer ist
als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Begrenzungsfläche (51)
bildet für
das auftreffende Licht (85, 86) eine Totalreflexionsfläche (91),
an der das auftreffende Licht (85, 86) in Richtung
der Mantelfläche
(46) reflektiert wird. Ein kleiner Anteil des vom lichtemittierenden
Chip (21) emittierten Lichts tritt durch die Spitze (52)
der Einsenkung (49) hindurch in die Umgebung (1).
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Die
Totalreflexionsfläche
(91) kann beispielsweise aus einzelnen Flächenelementen
zusammengesetzt sein. Die Verbindungslinie des Flächenelementes
zum lichtemittierenden Chip (21) schließt dann mit der Normalen in
diesem Flächenelement
einen Winkel ein, der größer ist
als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Die Begrenzungsfläche (51)
der Einsenkung (49) kann auch verspiegelt sein. Sie kann größer sein
als die Totalreflexionsfläche
(91).
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Das
an der Totalreflexionsfläche
(91) reflektierte Licht (85, 86) ist
in diesem Ausführungsbeispiel zueinander
zumindest annähernd
parallel. Es trifft auf die Mantelfläche (46) in einem
Winkel zur Normalen im Auftreffpunkt auf, der kleiner ist als der
Grenzwinkel der Totalreflexion. Beim Durchtritt durch die Mantelfläche (46),
die eine Refraktionsfläche
(93) bildet, wird es vom Lot weg gebrochen. In dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
tritt das Licht (85, 86) unter einem Winkel von
75 Grad zur optischen Achse (5) in die Umgebung (1).
Die Mantelfläche
(46) kann auch so angeordnet sein, dass das reflektierte
Licht (85, 86) sie ohne Brechung durchdringt.
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Das
aus dem oberen Abschnitt (42) austretende Licht (85, 86) überlagert
sich mit dem Licht (82–84),
das aus dem unteren Abschnitt (32) des Lichtverteilkörpers (31)
austritt. Das vom lichtemittierenden Chip (21) emittierte
Licht wird umgelenkt. Das Maximum der Lichtintensität liegt
beispielsweise in einem Bereich um 75 Grad zur optischen Achse (5). Aufgrund
des homogenen Werkstoffs des Lichtverteilkörpers (31) und der
geringen Brechungsverluste hat die hier beschriebene Leuchteinheit
(10) einen hohen Wirkungsgrad.
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Der Übergangsbereich
(61) zwischen dem unteren Abschnitt (32) und dem
oberen Abschnitt (42) des Lichtverteilkörpers (31) ist beispielsweise derart
definiert, dass ein den Übergangsbereich
(61) tangierender Lichtstrahl in der Darstellung der 2 am
oberen Ende der Begrenzungsflache (51) auftrifft. Die gedachte
Umfangslinie am oberen Ende der Begrenzungsfläche (51) wird hierbei
unter anderem durch den Brechungsindex und den gewünschten Lichtaustrittswinkel
des unteren Abschnitts (32) bestimmt. Beispielsweise ergibt
sich bei einem horizontalen Übergang
zwischen dem unteren Abschnitt (32) und dem Übergangsbereich
(61) und einem gewünschten
Lichtaustrittswinkel Alpha des begrenzenden Lichtstrahls aus dem
unteren Abschnitt (32) zu einer horizontalen Ebene der
Grenzwinkel (Alpha + x) der Umfangslinie der Begrenzungsfläche (51)
zu einer horizontalen Ebene aus: sin(x)/(n-cos(x))
= tan(90°-alpha) – tan(x)/(1
+ (tan(90°alpha)·tan(x))
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In
dieser Formel ist n der Brechungsindex des Werkstoffs des unteren
Abschnitts (32). Der Ursprung des Winkels Alpha ist der
Durchtrittspunkt des Lichtstrahls durch die Grenzfläche (35)
des unteren Abschnitts (32). Der Ursprung des Grenzwinkels
(Alpha + x) ist der lichtemittierende Chip (21). Der so
ermittelte Grenzwinkel der Begrenzungsfläche (51) bestimmt
auch die Mantelfläche
(46) des oberen Abschnitts (42).
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Die 3 zeigt
das polare Lichtverteilungsdiagramm für die in den 1 und 2 dargestellten
Leuchteinheit (10). Als Radianten (102) sind die Abstrahlwinkel
dargestellt, wobei die hier nach oben zeigende Richtung die Null-Grad-Richtung
(2) ist. Auf den Radianten (102) sind einander
konzentrische Kreise (103) angeordnet. Diese zeigen vom
Zentrum (101) nach außen
abnehmende Lichtstärkewerte, z.B.
in Candela pro Kilolumen. In diesem polaren Lichtverteilungsdiagramm
ergibt sich für
das aus dem Lichtverteilkörper
(31) austretende Licht somit ein Maximum der Intensität in einem
Bereich um 75 Grad zu beiden Seiten der Null-Grad-Richtung (2). Die
Intensität
nimmt sowohl zu kleineren Winkeln als auch zu größeren Winkeln hin ab.
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Um
eine Leuchteinheit (10) aufzubauen, deren Intensitätsmaximum
in einem Segment liegt, das kleiner ist als 75 Grad, wird beispielsweise
die Mittelebene des Halbellisoiden (33) vom lichtemittierenden
Chip (21) weg in der Null-Grad-Richtung (2) verschoben.
Gleichzeitig kann beispielsweise der Neigungswinkel zumindest des
oberen Bereichs (47) der Mantelfläche (46) zur optischen
Achse (5) erhöht werden.
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Soll
das Intensitätsmaximum
z.B. auf einen Winkel von 85 Grad zur optischen Achse (5)
liegen, kann die Mittelebene des Halbellipsoiden (33) näher am lichtemittierenden
Chip (21) ange ordnet werden. Gleichzeitig kann der Neigungswinkel
z.B. des oberen Bereichs (47) der Mantelfläche (46)
zur optischen Achse (5) verringert werden.
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Um
eine Leuchteinheit (10) mit einem engen Abstrahlsegment
herzustellen, kann beispielsweise der Abstand der Mittelpunkte (38)
der Schmiegkreise zum lichtemittierenden Chip (21) groß gewählt werden.
Umgekehrt können
für ein
breites Abstrahlsegment die Mittelpunkte (38) der Schmiegkreise
nahe an den lichtemittierenden Chip (21) gelegt werden. Zur
Einstellung des gewünschten
Lichtverteilungsdiagramms ist auch eine Variation der Schmiegkreisradien
und damit der Krümmung
des Ellipsoiden (33) denkbar.
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In
der 4 ist eine Leuchteinheit (10) mit einer
Leuchtdiode (20) und einem der Leuchtdiode (20) optisch
nachgeschalteten Reflektor (70) dargestellt.
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Die
Leuchtdiode (20) entspricht weitgehend der in den 1 und 2 dargestellten
Leuchtdiode (20). In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Brechungsindex des Werkstoffs des Lichtverteilkörpers (31)
jedoch beispielsweise 1,4. Das aus der Leuchtdiode (20)
austretende Licht (81–87) überstreicht
hier ein Segment von 50 Grad bis 90 Grad zur optischen Achse (5).
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Der
Reflektor (70) ist konkav ausgebildet und z.B. koaxial
zur optischen Achse (5) aufgebaut. In seinem Zentrum sitzt
die Leuchtdiode (20). Er umfasst hier zwei Reflexionsbereiche
(71, 72). Ein innerer konusförmiger Bereich (71)
ist umgeben von einem außenliegenden,
z.B. parabolisch ausgebildeten Bereich (72). Der konusförmige Bereich
(71) ist hier beispielsweise um 45 Grad zur optischen Achse (5)
geneigt.
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In
der Schnittdarstellung der 4 ist der Lichtstrahl
(81) dargestellt, der durch den Mittelpunkt (38)
des Schmiegkreises der Halbellipse (34) geht. Dieser Lichtstrahl
(81) trifft normal auf die Grenzfläche (35) und wird
beim Durchtritt durch die Grenzfläche (35) nicht gebrochen.
Die Neigung des in die Umgebung (1) austretenden Lichtstrahls
(81) zur optischen Achse (5) beträgt beispielsweise
85 Grad.
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In
dieser 4 ist weiterhin der Lichtstrahl (87)
dargestellt, der die Einschnürung
(62) tangiert. Dieser Lichtstrahl (87) ist der
Lichtstrahl (87) mit dem größten Neigungswinkel gegenüber der
optischen Achse (5), der auf die Totalreflexionsfläche (91)
auftrifft. Er wird an dem dem lichtemittierenden Chip (21) entfernten
Ende (92) der Totalreflexionsfläche (91) in Richtung
der Mantelfläche
(46) reflektiert und durchdringt beispielsweise ohne Brechung
die Mantelfläche
(46). Die Neigung des in die Umgebung (1) austretenden
Lichtstrahls (87) zur optischen Achse (5) beträgt beispielsweise
90 Grad.
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Die
beiden beschriebenen Lichtstrahlen (81, 87) schneiden
sich in der Schnittdarstellung der 4 in einem
Punkt (89), der beispielsweise auf dem Reflektor (70)
liegt. An diesem Punkt (89) geht der konische Bereich (71)
in den parabolischen Bereich (72) über. Im dreidimensionalen Raum
ist dieser Punkt (89) ein Punkt einer Linie, die z.B. einen
konstanten Abstand zum Lichtverteilkörper (31) hat. Bei einer
Leuchtdiode (20) mit einem rotationssymmetrischen Lichtverteilkörper (31)
ist diese Linie ein Kreis, dessen Mittelpunkt z.B. auf der optischen
Achse (5) liegt. Der Übergang
der beiden Reflektorbereiche (71, 72) kann einen
größeren Abstand
zur Leuchtdiode (20) haben als die Linie (89).
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Licht
(85, 86), das vom lichtemittierenden Chip (21)
unter einem Winkel zur optischen Achse (5) emittiert wird,
der kleiner ist als der Neigungswinkel des Lichtstrahls (87),
trifft auf den konusförmigen
Bereich des Reflektors (70) auf. Dort wird das Licht (85, 86)
in die Null-Grad-Richtung (2) reflektiert. Die einzelnen
Lichtstrahlen (85, 86) sind nun beispielsweise parallel
zueinander.
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Das
Licht (82–84),
das vom lichtemittierenden Chip (21) in einem Winkelsegment
emittiert wird, das von den Neigungswinkeln der emittierten Lichtstrahlen
(81) und (87) begrenzt wird, trifft auf den parabolischen
Bereich (72) des Reflektors (70). Hier wird es
in die Null-Grad-Richtung (2) reflektiert.
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Aus
der Entfernung betrachtet, ergibt sich somit eine weitgehend homogen
leuchtende Leuchteinheit (10) ohne dunkle Flecken.
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Der
Reflektor (70) kann auch mit einem einzigen konischen oder
einem einzigen gewölbten
Bereich ausgeführt
sein. Hiermit kann beispielsweise gezielt ein diffuser Anteil des
von der Leuchteinheit (10) ausgesandten Lichts erzeugt
werden. Auch ist es denkbar, den Reflektor (70) in der
Grundform parabolisch auszubilden. Auf der Reflektorfläche sind dann
beispielsweise kissenartige Erhebungen und/oder Vertiefungen angeordnet.
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Das
gesamte, aus der Leuchtdiode (20) austretende Licht wird
auf einer großen
Oberfläche
des Reflektors (70) verteilt und dort reflektiert. Kleinere Ungenauigkeiten
der Beschichtung des Reflektors (70) beeinträchtigen
das von der Leuchteinheit (10) ausgesandte Licht nicht.
Der eingesetzte Reflektor (70) kann somit in einem Durchmesserbereich
gefertigt wer den, bei dem z.B. die Beschichtung sicher und genau
hergestellt werden kann.
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Die
Leuchteinheit (10) ist somit kompakt ausgebildet und hocheffizient.
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Der
Leuchteinheit (10) kann auch derart ausgebildet sein, dass
in einer Ansicht von der Stirnseite (43) der Reflektor
(70) und/oder der Lichtverteilkörper (31) ein Segment
eines rotationssymmetrischen Körpers
ist. Auch eine quadratische, rechteckige, durch einen Polygonzug
begrenzte, etc. Gestalt des Lichtverteilkörpers (31) und/oder
des Reflektors (70) ist denkbar. Die Leuchtdiode (20)
kann auch mehrere lichtemittierende Chips (21) umfassen.
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Auch
Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
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- 1
- Umgebung
- 2
- Null-Grad-Richtung
- 5
- optische
Achse
- 10
- Leuchteinheit
- 20
- Leuchtdiode
- 21
- nichtglimmende
Lichtquelle, lichtemittierender Chip
- 31
- Lichtverteilkörper
- 32
- unterer
Abschnitt von (31)
- 33
- Halbellipsoid
- 34
- Halbellipse
- 35
- Grenzfläche von
(33)
- 36
- große Halbachse
von (34)
- 37
- Endpunkt
von (36)
- 38
- Mittelpunkte
der Schmiegkreise
- 42
- oberer
Abschnitt von (31)
- 43
- Stirnseite
- 44
- Kegelstumpf
- 46
- Mantelfläche von
(44)
- 47
- oberer
Bereich von (46)
- 48
- unterer
Bereich von (46)
- 49
- Einsenkung
- 51
- Begrenzungsfläche von
(49)
- 52
- Spitze
von (49)
- 61
- Übergangsbereich
- 62
- Einschnürung
- 70
- Reflektor
- 71
- Reflexionsbereich,
konusförmiger
Bereich
- 72
- Reflexionsbereich,
parabolisch ausgebildeter Teil
- 81
- Lichtstrahl
durch (38)
- 82–86
- Lichtstrahlen
- 87
- Lichtstrahl
tangential an (62)
- 89
- Schnittpunkt
von (81, 87), Schnittlinie
- 91
- Totalreflexionsfläche
- 92
- Ende
von (91), von (21) abgewandt
- 93
- Refraktionsfläche
- 101
- Zentrum
- 102
- Radianten
- 103
- Linien,
Kreise