DE102007044566A1

DE102007044566A1 - Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE102007044566A1
Application number: DE102007044566A
Authority: DE
Inventors: Erwin Melzner; Dennis Jackstien; Michael Jonischkeit; Kerstin Schlegel; Regine KRÄMER
Original assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-12
Also published as: ATE534868T1; WO2009033992A1; JP2010538433A; EP2198197A1; US9046232B2; US20110013395A1; EP2198197B1

Abstract

Ein Beleuchtungssystem enthält mindestens ein LED-Panel 1, das mehrere Leuchtmodule 2 mit auf einem Modulträger angeordneten steuerbaren Leuchtdioden (LEDs) und eine die LEDs ansteuernde Modulelektronik aufweist. Das LED-Panel 1 hat einen die Leuchtmodule 2 aufnehmenden polygonalen Gehäuserahmen 2 mit an mindestens einer Seite angeordneter Verbindungsstruktur 13, 14 zum mechanischen Ankoppeln und/oder elektrischen Verbinden eines gleichartigen LED-Panels 1 oder eines elektrischen Verbinders, eine in dem Gehäuserahmen 11 angeordnete Platine 12 zur Aufnahme der Leuchtmodule 2 und eine an der Oberseite des Gehäuserahmens 11 angeordnete Aufnahmeeinrichtung für eine optische Einrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit mindestens einem LED-Panel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Leuchtdioden, Licht emittierende Dioden oder LEDs bezeichnete Leuchtmittel bieten die Möglichkeit, flache und über die Fläche homogen Licht abstrahlende Scheinwerfer herzustellen, die in größeren Bauformen als Flächenleuchten mit den Bezeichnungen „Softlight", „Filllight" oder Aufheller in allen Bereichen der professionellen Beleuchtung, als Portrait-Leuchten in unmittelbarer Umgebung einer Laufbild- oder Videokamera, in engen Räumen, wie beispielsweise Fahrzeugen und Treppenhäusern, und zum Aufbau von Leuchtwänden bei der Event- und Bühnenbeleuchtung eingesetzt werden können.
Aus der EP 0 921 568 A2 ist eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der mehrere LED-Chips, die monochromatisches Licht unterschiedlicher Farbe abgeben, in Vertiefungen eines dreidimensionalen Trägers mit rechteckigem Querschnitt eingesetzt, elektrisch mit Leiterbahnen verbunden und mit einem transparenten Kunststoff versiegelt werden. In Abstrahlrichtung der LED-Chips ist eine aus Mikrolinsen zur Lichtsteuerung bestehende Diffusorplatte aus transparentem Kunststoff mit dem dreidimensionalen Träger verbunden. Die matrixförmige Kombination mehrerer in den Vertiefungen des Trägers angeordneter Module mit LEDs, die monochromatisches rotes, grünes, blaues und gelbes Licht bei unterschiedlicher Farbmischung und Lichtstreuung abstrahlen, führt zu einer Beleuchtungseinrichtung mit einstellbarer Lichtfarbe und Lichtstreuung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beleuchtungssystem mit Leuchtdioden (LEDs) anzugeben, das Licht mit veränderbarer Farb-, Helligkeits- und Strahlungscharakteristik abgibt und modular beliebig konfigurierbar und erweiterbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt ein Beleuchtungssystem mit Leuchtdioden bereit, das Licht mit veränderbarer Farb-, Helligkeits- und Strahlungscharakteristik abgibt und modular beliebig konfigurierbar und erweiterbar ist. Die modulare Konfiguration des Beleuchtungssystems mit Leuchtdioden ermöglicht wahlweise einen kompakten oder einen großflächigen Aufbau für einen LED-Scheinwerfer oder eine LED-Flächenleuchte in Verbindung mit einer geeigneten Optik zur Bündelung oder Aufweitung der von den LEDs abgegebenen Lichtstrahlen sowie zum Verbinden mit dezentralen, den einzelnen LED-Panels zuzuordnenden Steuereinrichtungen und/oder einer zentralen, einer Vielzahl miteinander verbundener LED-Panels zugeordneten Steuereinrichtung zur Einstellung von Parametern wie Lichtfarbe, Farbtemperatur und Farbart sowie Helligkeit des von den Leuchtmodulen des LED-Panels abgegebenen Lichts.
Das Beleuchtungssystem weist mindestens ein LED-Panel, vorzugsweise aber mehrere zumindest mechanisch, vorzugsweise aber elektrisch und mechanisch miteinander verbundene LED-Panels auf, die einen polygonalen, vorzugsweise rechteckförmigen Gehäuserahmen mit einer oder mehreren Verbindungsstrukturen entweder nur zum mechanischen Ankoppeln oder zum mechanischen Ankoppeln und elektrischen Verbinden mit gleichartigen LED-Panels, eine in den Gehäuserahmen integrierten Platine zur Aufnahme der Leuchtmodule und eine an der Oberseite des Gehäuserahmens angeordnete Aufnahme für eine optische Einrichtung aufweisen. Die einzelnen, in das LED-Panel integrierten Leuchtmodule weisen die zu einer Lichtquelle zusammengefassten, Licht unterschiedlicher Wellenlänge abgebenden LEDs, eine Modulelektronik zur Ansteuerung der LEDs, einen Modulträger zur Aufnahme der LEDs und der Modulelektronik sowie einen die LEDs aufnehmenden und mit dem Modulträger verbundenen Kühlkörper auf.
Durch eine Erweiterung des Leuchtmoduls mit einem oder mehreren Temperatur- und/oder Farbsensoren, die zusammen mit den LEDs in kompakter Form auf einer mit dem Modulträger verbundenen Leiterplatte angeordnet sind, ist eine autarke elektrische Ansteuerung und Regelung der aus den LEDs gebildeten Lichtquelle mittels der einen Mikrokontroller aufweisenden Modulelektronik möglich.
In weiterer Ausgestaltung kann eine Optik zur Lichtmischung und/oder Strahlformung an das Leuchtmodul angekoppelt werden. Durch die Anordnung einer Vielzahl von Leuchtmodulen, deren Modulelektronik mit einer übergeordneten Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden wird, kann eine steuer- und regelbare Lichtquelle für ein Beleuchtungsgerät hergestellt werden, die mit weiteren optischen Einrichtungen zur Strahlformung verbunden werden kann.
Durch Auswahl und Zusammensetzung der Licht unterschiedlicher Wellenlänge abgebenden LEDs und deren Anordnung auf der Platine der Lichtquelle sowie durch eine entsprechende Ansteuerung der LEDs durch die Modulelektronik kann das Leuchtmodul eine Lichtmischung abgeben, deren Parameter wie Lichtfarbe, Farbtemperatur und Farbart neben der Helligkeit des vom Leuchtmodul abgegebenen Lichts einstellbar sind.
Mit einer individuellen Ansteuerung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge abgebenden LEDs oder Gruppen von jeweils Licht gleicher Wellenlänge abgebenden LEDs durch die Modulelektronik ist eine gezielte und von der Temperatur unabhängige Einstellung der Lichtmischung aus dem von den verschiedenfarbigen LEDs abgegebenen Licht gewährleistet.
Die mit einem Mikrocontroller ausgestattete Modulelektronik ermöglicht es, das Steuerprogramm zur Ansteuerung der LEDs zu variieren oder das Leuchtmodul mit einem übergeordneten, externen, d. h. vom Leuchtmodul getrennten Controller zu verbinden, so dass die Modulelektronik des Leuchtmoduls die gesamte Steuerung und gegebenenfalls Regelung des autarken Leuchtmoduls vornimmt und damit den externen Controller entlastet.
Vorzugsweise steuert die Modulelektronik die LEDs in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Leistung des Leuchtmoduls und/oder der Helligkeit und/oder der Farbe der von dem Leuchtmodul abgegebenen Lichtmischung derart an, dass die aus den Licht unterschiedlicher Wellenlänge abgebenden LEDs zusammengesetzte Helligkeit, Farbe und Farbart der Lichtmischung konstant ist, was eine lokale Temperaturkompensation und ein autarkes Leuchtmodul ohne die Notwendigkeit oder Inanspruchnahme einer externen Steuer- und Regeleinrichtung ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Unterseite des Gehäuserahmens als Kühlkörperfläche mit Kühlrippen ausgebildet, in die mindestens eine Aufnahme für ein formschlüssig einsetzbares Verbindungselement, insbesondere für einen mit einem Trägerelement wie einem Stativ, einem Rig oder dergleichen, verbindbaren Zapfen integriert ist.
Die mit Kühlrippen versehene Kühlköperfläche an der Unterseite des Gehäuserahmens ist gut wärmeleitend mit den die LEDs der Leuchtmodule aufnehmenden Kühlkörpern verbunden, so dass die von den LEDs abgegebene Wärme optimal über die Kühlrippen der Kühlkörperfläche abgeleitet wird und dadurch Leuchtmodule mit großer Leistung eingesetzt werden können. Durch die Integration von Aufnahmen für ein formschlüssig einsetzbares Verbindungselement in die Kühlkörperfläche sind ein kompakter Aufbau der LED-Panele sowie deren sichere Verbindung mit einem Trägerelement wie einem Stativ oder einem Rig gewährleistet.
Die in dem Gehäuserahmen des LED-Panels angeordnete Platine weist Öffnungen und Befestigungsvorrichtungen für die Leuchtmodule, eine Stromversorgungseinrichtung und Interface-Elektronik für die Leuchtmodule, einen Mikroprozessor für farbmetrische Berechnungen und eine Konvektions-Temperaturkompensation sowie an Seitenrändern der Platine angeordnete und senkrecht zur Platine ausgerichtete Steckverbinder mit einer Verbindungsstruktur zum formschlüssigen mechanischen Ankoppeln und zur elektrisch leitenden Verbindung auf. Die Platine dient somit als Träger sowohl für die einzelnen Leuchtmodule des LED-Panels als auch für die Stromversorgungseinrichtung und Interface-Elektronik zur elektrischen Kopplung der Leuchtmodule mit einem ebenfalls auf der Platine angeordneten Mikroprozessor. Über die an den Seitenrändern der Platine angeordneten Eingangs- und Ausgangs-Steckverbinder kann das LED-Panel mit weiteren LED-Panels, mit einem dezentralen, dem LED-Panel oder einer Gruppe miteinander verbundener LED-Panele zugeordneten Steuerelement und/oder mit einer eine Vielzahl von LED-Panels ansteuernden zentralen Leistungssteuereinheit verbunden werden.
Die rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, Leuchtmodule sind in einer matrixförmigen Gitterstruktur mit mehreren Reihen und Spalten mit der Platine verbunden, wobei die mit den Modulträgern der Leuchtmodule verbundenen Kühlkörper in Öffnungen der Platine einsetzbar und gut Wärme leitend mit der an der Unterseite des LED-Panels angeordneten Kühlkörperfläche verbunden sind, so dass eine optimale Wärmeübertragung von den LEDs zur Kühlkörperfläche gewährleistet ist und dadurch die Lichtleistung der LEDs voll ausgeschöpft werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung weist das LED-Panel einen rechteckförmigen Gehäuserahmen auf, dessen Oberseite mit einer optischen Einrichtung verbunden werden kann, die den Leuchtmodulen zugeordnete Optiken und/oder eine sämtlichen Leuchtmodulen gemeinsame Optik aufweist.
Zur Erweiterung des Beleuchtungssystems sind die LED-Panels zumindest an den Schmalseiten ihres rechteckförmigen Gehäuserahmens formschlüssig miteinander verbindbar und mehrere in Reihen miteinander verbundene LED-Panels über Querverbinder mechanisch und/oder elektrisch miteinander koppelbar.
Für einen autonomen, von einer externen Stromversorgung unabhängigen Betrieb kann ein an die Verbindungsstruktur mindestens eines LED-Panels ankoppelbarer, vorzugsweise der Bauform des LED-Panels angepasster Akkumulator vorgesehen werden, der das mit ihm verbundene LED-Panel oder mehrere mit diesem LED-Panel mechanisch und elektrisch gekoppelte LED-Panels speist.
Zur individuellen Ansteuerung oder Einstellung von Lichtparametern der Leuchtmodule eines LED-Panels ist ein an die Verbindungsstruktur des LED-Panels ansteckbares und mit der Modulelektronik der Leuchtmodule des LED-Panels elektrisch verbindbares Steuerelement vorgesehen, das nach der Eingabe von Daten bzw. Einstellung der Parameter wieder von dem LED-Panel getrennt werden kann. Dadurch ist unter anderem eine Feinjustierung der LED-Panels zur Abgabe von Licht mit einer gewünschten Lichtfarbe und Helligkeit und/oder zur unterschiedlichen Einstellung der LED-Panels zur Erzeugung von Lichteffekten möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Steuerelement einen Stufenschalter, mit dem eine Anzahl von vorprogrammierten Lichteinstelllungen, sog. Presets, eingestellt werden kann. Dadurch ist es z. B. möglich, dass sich der Anwender vor dem Einsatz des LED-Panels am Drehort oder im Studio bestimmte, häufig genutzte Einstellungen vorprogrammiert und später bei Bedarf wieder schnell abrufen kann, ohne dass die LED-Panels dafür an komplexere, größere und schwere Bediengeräte, wie z. B. DMX-Konsolen oder Computer angeschlossen werden müssen. Das ist insbesondere von Vorteil, wenn es sich um Filmaufnahmen an engen Drehorten handelt, bei denen ggf. noch ein hoher Zeitdruck besteht. Weiterhin besitzt das Steuerelement noch einen Helligkeitsregler und einen Ein-/Ausschalter. Jede Einstellung am Steuerelement wirkt sich auf alle elektrisch nachgeschalteten LED-Panels gleichermaßen aus, so dass auch größere Zusammenstellungen von LED-Panels mit dem Steuerelement schnell und einfach bedient werden können.
Weiterhin kann zur Stromversorgung und Datenübertragung ein Stecker an die Verbindungsstruktur mindestens eines der LED-Panele angesteckt werden, der über ein Kabel zur Stromversorgung und Datenübertragung mit einem weiteren LED-Panel oder mit einer zentralen Leistungssteuereinheit verbunden wird, so dass größere Beleuchtungseinheiten aus einer Vielzahl von LED-Panels elektrisch miteinander verbunden werden können.
Die Verbindungsstruktur ist zur mechanischen Verbindung der LED-Panels, Querverbinder oder Steckverbinder bevorzugt als Gleitschienenverbindung nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung, einer Verbindung eines geschlitzten Kastenprofils mit einem T-Profil oder dergleichen mit einem endseitigen Anschlag ausgebildet und weist zur elektrischen Verbindung der LED-Panele, Querverbinder oder Steckverbinder Federkontaktstifte und Flachkontakte auf.
Die ein einzelnes LED-Panel oder eine Vielzahl von LED-Panels ansteuernde zentrale Leistungssteuereinheit besteht vorzugsweise aus einer Stromversorgungs- und Andockstation mit mindestens einem Anschluss zur Aufnahme einer Stromversorgungs- und Datenübertragungsleitung zu mindestens einem LED-Panel und aus einem mit der Stromversorgungs- und Andockstation verbundenen oder verbindbaren Steuergerät, das eine drahtlose und/oder drahtgebundene Verbindung zur Stromversorgungs- und Andockstation aufweist und über eine Steckaufnahme mit der Stromversorgungs- und Andockstation verbindbar ist, so dass eine Bedienung des Steuergeräts sowohl an der Stromversorgungs- und Andockstation als auch getrennt von der Stromversorgungs- und Andockstation möglich ist und damit eine komfortable Bedienung bei beispielsweise in größerer Höhe angeordneten LED-Panels gewährleistet ist.
Die Aufnahmeeinrichtung der LED-Panels für die zur Lichtformung vorgesehene optische Einrichtung kann aus einer am oberen Rand des Rahmens angeordneten Steckverbindung, einer Nut- und Federverbindung oder aus einer Magnetvorrichtung bestehen, die mit der Platine einerseits und mit der optischen Einrichtung andererseits verbunden ist und ein sicheres Verbinden und Lösen der optischen Einrichtung mit und vom LED-Panel ermöglicht.
Die optische Einrichtung kann als Soft-Optik mit einem Array aus von den einzelnen Leuchtmodulen der LED-Paneele zugeordneten, insbesondere als kegelförmigen Spiegel oder Parabolspiegel ausgebildete Reflektoren mit einer zentralen Öffnung bestehen, die das von den LEDs der Leuchtmodule abgestrahlte Licht in einen Voll-Lichtleiter einkoppeln. Der Lichtleiter dient zum Durchmischen des eingestrahlten farbigen Lichts und besteht vorzugsweise aus Polymethylacrylat (PMMA) oder Polycarboat (PC). Er besitzt vorzugsweise an der Oberseite eine definierte Rauhigkeit oder vorzugsweise regelmäßige Strukturen, wie z. B. in einem Winkel von 120° eingefräste dreieckige Rillen, um an dieser Stelle die Totalreflexion zurück in den Lichtleiter zu verhindern und den Ausritt der Lichtstrahlen nach oben zu erleichtern.
Zur Steigerung der Helligkeit und zur Verbesserung der Lichtmischung ist der Voll-Lichtleiter auf der Unterseite und auf den Seiten mit einer hoch reflektierenden Abdeckung oder Beschichtung umgeben, die vorzugsweise als Reflektorblech ausgeführt ist, das gleichzeitig als mechanisch stabiler Rahmen für die Soft-Optik dient. Um eine vollständig homogen abstrahlende Leuchtfläche zu erreichen, ist außerdem in einem geringen Abstand von der beschriebenen Anordnung eine diffuse Platte oder Folie befestigt, welche das vom Voll-Lichtleiter und von den seitlichen Reflektorblechen abgestrahlte Licht wieder aufsammelt, weiter durchmischt und als sekundäre Quelle gleichmäßig wieder abstrahlt. Mit der beschriebenen Anordnung ist es möglich, bei einer vergleichsweise geringen Bauhöhe eine vollständige Durchmischung des Lichts von den einzelnen Leuchtmodulen zu erreichen.
Alternativ kann die optische Einrichtung als Spot-Optik ausgebildet sein und in einem Linsenrahmen angeordnete, den einzelnen Leuchtmodulen zugeordnete Linsensysteme aufweisen, die insbesondere aus TIR-Linsen mit aufgesetzten Wabenkondensoren bestehen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll der Aufbau und die Funktion des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems näher erläutert werden. Es zeigen:
1 ein schematisches Übersichtsdiagramm eines Beleuchtungssystems mit einem LED-Panel und mehreren LED-Panels;
2 eine isometrische Ansicht eines LED-Panels mit acht Leuchtmodulen;
3 eine Draufsicht auf das LED-Panel gemäß 2;
4 eine Seitenansicht des LED-Panel gemäß 2;
5 eine Unterseitenansicht des LED-Panel gemäß 2;
6 eine isometrische Ansicht eines Leuchtmoduls mit mehreren, eine Lichtquelle bildenden LEDs;
7 eine Draufsicht auf eine Platine des LED-Panels ohne Bestückung;
8 eine isometrische Ansicht der Platine eines LED-Panels von der Oberseite mit acht Leuchtmodulen, elektronischen Bauteilen und seitlichen Steckverbindern;
9 eine isometrische Ansicht der Unterseite der bestückten Platine des LED-Panels gemäß 8;
10 eine Frontansicht des LED-Panels mit einem Eingangs-Steckverbinder;
11 eine isometrische Ansicht eines Eingangs-Steckverbinders mit Flachkontakten;
12 eine Rückansicht des LED-Panels mit einem Ausgangs-Steckverbinder;
13 eine isometrische Ansicht eines Ausgangs-Steckverbinders;
14 und 15 isometrische Ansichten eines LED-Panels mit einer Spot-Optik;
16 eine Seitenansicht der Spot-Optik gemäß den 14 und 15 ohne Optik-Gehäuse;
17 einen Schnitt durch eine TIR-Linse der Spot-Optik;
18 eine isometrische Explosionsdarstellung einer Soft-Optik;
19 einen Längsschnitt durch die Soft-Optik gemäß 18;
20 eine isometrische Ansicht eines Akkumulators mit Ladeschaltung für ein LED-Panel;
21 bis 23 eine isometrische Ansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein dezentrales Steuerelement zum Anstecken an ein LED-Panel;
24 und 25 eine isometrische Ansicht und eine Rückansicht einer Stromversorgungs- und Andockstation einer zentralen Leistungssteuereinheit;
26 und 27 eine isometrische Ansicht und eine Frontansicht eines mit der Stromversorgungs- und Andockstation elektrisch und/oder mechanisch verbindbaren Steuergeräts der zentralen Leistungssteuereinheit;
28 eine isometrische Ansicht eines elektromechanischen Querverbinders zur Bildung größerer Leuchtflächen aus zwei oder mehreren LED-Panels;
29 eine perspektivische Darstellung eines Anschlusskabels zur Verbindung der zentralen Leistungssteuereinheit mit den Leuchtmodulen eines LED-Panels;
30 eine perspektivische Darstellung eines Verbindungskabels zwischen zwei LED-Panelen;
31 eine isometrische Ansicht eines Folienhalters zum Befestigen von Diffusor- und Effektfolien vor einem oder mehreren LED-Panelen;
32 einen isometrische Ansicht eines Stativzapfens zum Befestigen von LED-Panels an Stativen und Halterungen und
33 eine Seitenansicht des Stativzapfens gemäß 30 mit weggesetztem Stativzapfen.
Die in 1 dargestellte Übersicht über die einzelnen Funktionselemente des erfindungsgemäßen modularen Beleuchtungssystems zeigt ein einzelnes LED-Panel 1, in dem acht Leuchtmodule 2 mit einer aus Licht unterschiedlicher Wellenlänge und damit Farbe abgebenden LEDs zusammengesetzten Lichtquelle angeordnet sind. Das LED-Panel 1 bildet einen Leuchtkörper, der zusätzlich durch eine auf die Oberseite des LED-Panels 1 aufsetzbare Soft-Optik 3 oder Spot-Optik 4 für eine zusätzlich Lichtmischung des von den Licht unterschiedlicher Wellenlänge und damit Farbe abgebenden LEDs und eine gewünschte Strahlformung erweiterbar ist. Die LED-Panels 1 weisen seitliche elektromechanische Steckverbinder 13, 14 auf, über die mehrere LED-Panels 1 elektrisch und mechanisch zu einer LED-Panelreihe verbunden werden können. Über zusätzliche Querverbinder 9 können mehrere LED-Panelreihen zu einer LED-Panel-Gruppe 1 mit matrixförmiger Struktur zusammengefügt werden.
An ein einzelnes LED-Panel 1 bzw. an eine LED-Panel-Gruppe 1' ist ein einzelnes Steuerelement 7 zur dezentralen Ansteuerung des betreffenden LED-Panels 1 bzw. eine LED-Panel-Gruppe 1' ansteckbar und ermöglicht eine individuelle Ansteuerung oder Einstellung von Lichtparametern der Leuchtmodule des betreffenden LED-Panels oder der LED-Panel-Gruppe 1'. Das Steuerelement 7 kann nach der Eingabe von Daten bzw. Einstellung der Parameter wieder von dem LED-Panel getrennt werden.
Zur autonomen Stromversorgung kann ein einzelnes LED-Panel 1 oder eine mit dem LED-Panel 1 elektrisch und mechanisch verbundene LED-Panel-Gruppe 1' mit einem Akkumulator 10 verbunden werden, der vorzugsweise ebenfalls unmittelbar oder über ein Verbindungselement an das LED-Panel 1 ansteckbar ist.
Eine zentrale Leistungssteuereinheit 5, 6 dient zur Stromversorgung eines LED-Panels 1 bzw. einer LED-Panel-Gruppe 1' sowie zur Eingabe von Sollwerten zur Ansteuerung der Leuchtmodule 2 der einzelnen LED-Panels 1 und besteht aus einer Stromversorgungs- und Andockstation 5 und einem Steuergerät 6, das an die Stromversorgungs- und Andockstation 5 angesteckt oder über eine Funk- oder Leitungsverbindung getrennt von der Stromversorgungs- und Andockstation 5 bedient werden kann. Die Stromversorgungs- und Andockstation 5 weist mehrere Buchsen auf, die über Anschlusskabel 8 eine elektrische Verbindung zur Stromversorgung und Ansteuerung des LED-Panels 1 bzw. der LED-Panel-Gruppe 1' herstellt.
Im Folgenden wird der Aufbau und die Funktion der einzelnen in 1 schematisch dargestellten Funktionselemente des modularen Beleuchtungssystems und deren Zusammenwirken näher erläutert.
2 zeigt eine isometrische Ansicht und 3 eine Draufsicht auf ein LED-Panel 1, das einen rechteckförmigen Gehäuserahmen 11 mit geschlossener, als Kühlkörperfläche 15 mit Kühlrippen 151 ausgebildeter Unterseite aufweist, in das eine Platine 12 einsetzbar ist und das an den Schmalseiten mit der Platine 12 verbundene Eingangs-Steckverbinder 13 sowie Ausgangs-Steckverbinder 14 aufweist. Die Platine 12 ist mit acht identisch ausgebildeten Leuchtmodule 2 mechanisch und elektrisch verbunden. Zwischen den in zwei Reihen und acht Spalten angeordneten Leuchtmodulen 2 sind drei Befestigungsmagnete 16 angeordnet, die zur Befestigung einer auf den Gehäuserahmen 11 aufsetzbaren optischen Einrichtung in Form der Soft-Optik 3 bzw. der Spot-Optik 4 gemäß 1 dienen.
In die die Unterseite des Gehäuserahmens 11 bildende Kühlkörperfläche 15 sind drei Aufnahmen 152, 153, 154 integriert, in die ein Verbindungselement einsetzbar und formschlüssig mit dem LED-Panel 1 verbindbar ist. Als Verbindungselement dient insbesondere ein mit einem Stativ, einem Rig oder einem anderen Trägerelement verbundener oder verbindbarer Verbindungszapfen wie er beispielsweise in den 30 und 31 dargestellt ist und beschrieben wird. Die Aufnahmen 152, 153, 154 sind nach Art eines geschlitzten Kastenprofils mit und ohne zusätzlicher Nut ausgebildet, während der Verbindungszapfen ein entsprechendes T-förmiges Gegenprofil aufweist, das durch Aufstecken des Verbindungszapfens von der Seite des Gehäuserahmens 11 in die Aufnahmen 152, 153, 154 einsetzbar und mit dem LED-Panel 1 verrastbar bzw. durch eine Klemmvorrichtung zu sichern ist.
Eine Seitenansicht des LED-Panels 1 ist in 4 dargestellt und zeigt auf der linken Seite einen Schieber 17 zum Entriegeln sowie links einen Ausgangs-Steckverbinder 14 mit Flachkontakten und rechts einen Eingangs-Steckverbinder 13 mit Federkontaktstiften, während an der Unterseite die Kühlkörperfläche 15 mit den Kühlrippen 151 und mit den kreuz- und T-förmigen Ausnehmungen 152, 153, 154 für den Einschub eines Verbindungszapfen, insbesondere eines Stativzapfens, und in der Mitte ein Gewinde zum Aufschrauben des LED-Panels 1 auf Stative, Klemmen und dergleichen zu erkennen ist.
Die in 5 dargestellte Unterseitenansicht des LED-Panels 1 zeigt in Draufsicht die Kühlrippen 151 der Kühlköperfläche 15, auf der linken Schmalseite den Eingangs-Steckverbinder 13 des LED-Panels 1 und auf der rechten Seiten den Ausgang des LED-Panels 1 mit dem Schieber 17 zum Entriegeln der Verbindung eines Verbindungssteckers oder eines weiteren LED-Panels. Sieben kreisförmige bzw. halbkreisförmige Vertiefungen 155, 156, 157, in denen ein in die Ausnehmungen 152, 153, 154 eingesetzter Verbindungszapfen beim Einsetzen und Einschieben formschlüssig in die Ausnehmungen 152, 153, 154 einrastet.
Das in der 2 bis 5 gezeigte LED-Panel 1 kann bereits in der dargestellten Form als breit strahlende und flache Lichtquelle ohne aufgesetzte optische Einrichtung verwendet werden.
6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Leuchtmoduls 2, das aus einem viereckigen, als Leiterplatte ausgebildeten Modulträger 20, auf dem eine Modulelektronik angeordnet ist und der eine Ausnehmung 24 aufweist, durch die ein die Oberfläche des Modulträgers 20 überragender Sockel 250 eines Modul-Kühlkörpers 25 gesteckt ist, und der zur Unterseite mit einer Steckerleiste 23 verbunden ist, über die die Modulelektronik mit dem dezentralen Steuerelement 7 oder der zentralen Leistungssteuereinheit 5, 6 verbunden wird. Auf dem Sockel 250 des Modul-Kühlkörpers 25 ist eine Lichtquelle 21 mit mehreren auf einer quaderförmigen Metallkernplatine angeordneten, in diesem Ausführungsbeispiel zwölf LEDs 22, die paarweise Licht unterschiedlicher Wellenlänge und damit Farbe abgeben, einem Temperatursensor 28 und Leiterbahnen zur Verbindung der LEDs 22 und des Temperatursensor 28 zu den Rändern der Metallkernplatine angeordnet, von wo sie über eine direkte Draht- oder Bondverbindung mit der Modulelektronik verbunden werden.
Das in 6 dargestellte Leuchtmodul 2 zeichnet sich neben einer optimalen Ableitung der von den LEDs 22 abgegebenen Wärme über die Metallkernplatine und den Modul-Kühlkörper 25 zur Kühlkörperfläche 15 des LED-Panels 1 durch eine sichere und einfache mechanische Verbindung zwischen dem Leuchtmodul 2 und einem Scheinwerfergehäuse bzw. einer Kühleinrichtung aus, wobei der Modulträger 20 mechanisch nicht belastet wird und die Lichtquelle 21 so angeordnet wird, dass der Strahlengang der LEDs 22 nicht durch Befestigungselemente 26, 27 auf dem Modulträger 2 oder durch die nicht näher dargestellten elektronische Bauteile der Modulelektronik gestört wird, so dass die in Abstrahlrichtung der Lichtquelle 21 nachgeordnete Optik die von den LEDs 22 abgegebenen Lichtstrahlen auffangen und sehr effektiv gestalten kann.
Zur optimalen Ableitung der von der Lichtquelle 21 abgegebenen Wärme im Betrieb des Leuchtmoduls 2 besteht der Kühlkörpers 25 aus einem sehr gut Wärme leitenden Material wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium und weist auf seiner Unterseite eine Bohrung mit Gewinde auf, über die eine sichere und einfache mechanische Verbindung des gesamten Leuchtmoduls 2 mit dem LED-Panel 1 hergestellt werden kann.
Die Verbindung der Modulelektronik mit dem dezentralen Steuerelement 7 oder der zentralen Leistungssteuereinheit 5, 6 sowie die Stromversorgung des Leuchtmoduls erfolgt über die Steckerleiste 23 an der Unterseite des Modulträgers 20, die in einem Ausführungsbeispiel fünf Kontakte aufweist, die mit zwei Spannungsquellen, einem Massepotential und mit zwei Kontakten einer seriellen Schnittstelle zum dezentralen Steuerelement 7 oder der zentralen Leistungssteuereinheit 5, 6 verbunden sind.
Die LEDs 22 setzen sich aus mehreren LEDs zusammen, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge, d. h. unterschiedlicher Farbe abgeben, wobei mehrer LEDs auch dieselbe Wellenlänge, d. h. Licht derselben Farbe abstrahlen können. Durch enges Anordnen der LEDs 22 auf der Metallkernplatine wird bereits eine durch die Auswahl der LEDs einstellbare Lichtmischung aus den unterschiedlichen Farben erzeugt, die durch zusätzliche Maßnahmen wie optische Lichtbündelung und Lichtmischung noch optimiert und durch weitere Steuerungs- und Regelungsmaßnahmen unabhängig von beispielsweise der Temperatur konstant gehalten werden kann, um eine gewünschte Farbtemperatur, Helligkeit und dergleichen einstellen zu können.
7 zeigt eine Draufsicht auf die Platine 12 des LED-Panels 1, die als Motherboard ausgebildet ist und unter anderem einen Controller und weiter Speicher-, Steuer- und Schnittstellenelemente aufweist. In der ebenfalls rechteckigen Platine 12 sind mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung acht Öffnungen 121 zum Einsetzen der Modul-Kühlkörper 25 des Leuchtmoduls 2 sowie Steckbuchsen 122 zur Aufnahme der Steckerleisten 23 der Leuchtmodule 2 vorgesehen. Zum besseren Verständnis sind in der Draufsicht gemäß 7 die auf der Platine 12 beidseitig angeordneten elektronischen Bauteile der Speicher-, Steuer- und Schnittstellenelemente weggelassen. An ihren Schmalseiten weist die rechteckförmige Platine 12 den Eingangs-Steckverbinder 13 und den Ausgangs-Steckverbinder 14 auf, die senkrecht zur Ebene der Platine 12 ausgerichtet sind und Signalein- und -ausgänge sowie Stromversorgungskontakte des LED-Panels 1 bilden. Mittig auf der Platine 12 sind die beabstandet zueinander angeordneten Befestigungsmagnete 16 zum Befestigen der optischen Einrichtung 3 bzw. 4 gemäß 1 angeordnet.
In den 8 und 9 sind in isometrischer Ansicht die Oberseite und Unterseite der bestückten Platine 12 dargestellt und zeigt die matrixförmige Anordnung der Leuchtmodule 2, die in die Öffnungen 121 der Platine 12 eingesetzten Modul-Kühlkörper 25 und die in die Steckbuchsen 122 eingesteckten Steckerleisten 23 der acht Leuchtmodule 2 sowie die Anordnung der Befestigungsmagnete 16 und der elektronischen Bauteile der Speicher-, Steuer- und Schnittstellenelemente des LED-Panels 1 sowie die Zuordnung der Eingangs- und Ausgangs-Steckverbinder 13, 14.
Die Platine 12 ist mit acht Steckverbindern sowie acht Öffnungen 121 für die Modul-Kühlkörper 25 der acht Leuchtmodule 2 versehen. Auf der Platine 12 befinden sich die Spannungsversorgung und die Interface-Elektrode für die Leuchtmodule 2 sowie ein Mikroprozessor für die farbmetrischen Berechnungen und die Konvektions-Temperaturkompensation.
In 10 ist eine Frontansicht des LED-Panels 1 mit dem auf der Schmalseite des Gehäuserahmens 11 angeordneten Eingangs-Steckverbinder 13 dargestellt, der mehrere in einem Raster angeordnete Federkontaktstifte 91 aufweist, die beim Verbinden mit einem weiteren LED-Panel 1 oder einem Stecker zurückfedern und sich in der Endposition an entsprechend rasterförmig angeordnete Flachkontakte zur Signalübertragung bzw. Stromversorgung anlegen. Die Verbindung des Eingangs-Steckverbinders 13 mit dem LED-Panel 1 erfolgt über drei Schrauben 135, 136, 137, die mit dem Gehäuserahmen 11 verbunden werden.
11 zeigt eine isometrische Ansicht eines Eingangs-Steckverbinders 13 mit einer Grundplatte 130 mit einer Rampe 133, auf der Flachkontakte 92, ein linksseitiger Anschlag 131 und eine teilkreisförmige Bohrung 93 angeordnet sind, in die die Kugel eines Rastbolzens, der optional mit einem LED-Panel 1 verbunden werden kann, einrasten kann. Auf der rechten Seite des Eingangs-Steckverbinders 13 ist eine Einführschräge 134 zu erkennen, an der die Federkontaktstifte eines Gegenkontakts zu den Flachkontakten 92 des Eingangs-Steckverbinders 13 eingedrückt werden, so dass sie ohne Seitendruck über die Flachkontakte 92 schleifen.
12 zeigt eine Rückansicht des LED-Panels 1 mit dem auf der anderen Schmalseite des Gehäuserahmens 11 angeordneten Ausgangs-Steckverbinder 14 und dem Schieber 17 zum Entriegeln des Gegenkontakts. Der Ausgangs-Steckverbinder 14 weist mehrere Flachkontakte 92, eine teilkreisförmige Bohrung 93 auf, in die die Kugel eines Rastbolzens, der optional mit einem LED-Panel 1 verbunden werden kann, einrasten kann, sowie einen linksseitigen Anschlag 141 auf. Über drei Schrauben 145, 146, 147 wird der Ausgangs-Steckverbinder 14 mit dem Gehäuserahmen 11 des LED-Panels 1 verbunden.
13 zeigt in isometrischer Darstellung eine Langversion eines Ausgangs-Steckverbinders 140 mit einem im rechten Endbereich angeordneten Kugel-Rastbolzen 94 und einer Einführschräge 148 der T-förmigen Nutverbindung sowie mehreren rasterförmig angeordneten Federkontaktstiften 91 zur Signalübertragung und Stromversorgung sowie drei Schrauben 145, 146, 147, mit denen der Ausgangs-Steckverbinder 14 mit dem Gehäuserahmen 11 des LED-Panels 1, einem Verbindungsstecker oder der Stromversorgungs- und Andockstation 5 verbunden werden kann.
In den 14 bis 19 sind Ausführungsbeispiele für optische Einrichtungen dargestellt, die auf die lichtabstrahlende Oberseite des LED-Panels 1 aufsetzbar sind und je nach gewünschter Abstrahlcharakteristik als Soft-Optik 3 oder Spot-Optik 4 ausgebildet sind.
14 zeigt ein LED-Panel 1 mit einer Spot-Optik 4 in isometrischer Ansicht. Die mit der Oberseite des LED-Panels 1 verbundene Spot-Optik 4 weist einen Rahmen 40 auf, auf dessen Oberseite Kondensorplatten 41 angeordnet sind, die das von den Lichtquellen 21 der Leuchtmodule 2 über darunter angeordnete, in der isometrischen Ansicht gemäß 15 und in einer Seitenansicht gemäß 16 dargestellte TIR-Linsen 42 abgegebene Licht mischen. Die Höhe der modularen Spot-Optik 4 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 22 mm und weist einen Halbstreuwinkel von 18° auf.
In 15 ist in einer isometrischen Ansicht die matrixförmige Anordnung der den einzelnen Leuchtmodulen des LED-Panels 1 zugeordneten TIR-Linsen 42 zu entnehmen, die in 16 in einer Seitenansicht ohne Gehäuse dargestellt sind. Die TIR-Linsen 42 bestehen aus mehreren sphärischen Linsen und weisen die in 17 in einem Längsschnitt dargestellte Form mit einem becherförmigen, mit einer zentralen Bohrung 423 versehenen Linsenteil 421 und einem halbkugelförmigen Linsenteil 422 auf.
Die in 16 dargestellte Seitenansicht der Spot-Optik 4 ohne Gehäuse zeigt oberhalb der TIR-Linsen 42 die in 14 dargestellten Kondensorplatten 41, darunter die TIR-Linsen 42 und unterhalb der TIR-Linsen 42 drei Eisenscheiben 160, die als Gegenstücke zu den Befestigungsmagneten 16 des LED-Panels 1 zur Verbindung der Spot-Optik 4 mit dem LED-Panel 1 dienen. Die TIR-Linsen 42 befinden sich ca. 5 mm oberhalb der zu einer Lichtquelle zusammengefassten LEDs der Leuchtmodule gemäß 6.
In den 18 und 19 ist in einer isometrischen Explosionsdarstellung und in einem Längsschnitt eine mit dem LED-Panel 1 verbindbare Soft-Optik 3 dargestellt und setzt sich aus einer diffus abstrahlenden Platte 30, die einen Gehäuserahmen 31 der Soft-Opitk 3 zur Oberseite abschließt, und einer Licht streuenden Platte 33 aus Polymethylacrylat (PMMA) oder Polycarbobat (PC) mit darin angeordneten Reflektoren 32 zusammen, die in Öffnungen 36 der Licht streuenden Platte 33 eingesetzt sind, in die das von den LEDs 22 der Lichtquelle 21 der Leuchtmodule 2 abgestrahlte Licht eingekoppelt wird. Die Licht streuende Platte 33 ist an den Seiten und an der Unterseite zur optimalen Reflektion des von den LEDs 22 abgegebenen Lichts verspiegelt, wozu eine an der Unterseite der Licht streuenden Platte 33 angeordnete Spiegelplatte 34 mit Öffnungen 35 an den Stellen der Öffnungen 36 der Licht streuende Platte 33 vorgesehen ist. Zur Optimierung der Lichtstreuung kann die Licht streuenden Platte 33 aus PMMA oder PC zusätzlich an der Ober- und Unterseite strukturiert sein, beispielsweise in Form von abwechselnden Rillen und Erhebungen.
Zur netzunabhängigen Stromversorgung eines oder mehrerer LED-Panels 1 dient ein in 20 in isometrischer Ansicht dargestellter Akkumulator 10 mit integrierter Ladeelektronik, der über einen Kabelschwanz 100 mit einem Ausgangs-Steckverbinder 101 an ein LED-Panel 1 oder zum Aufladen über einen Eingangs-Steckverbinder 102 an die Stromversorgungs- und Andockstation 5 angedockt werden kann. Auf der Unterseite des Akkumulators 10 ist eine Tasche 103 für die Aufnahme eines Verbindungselements aufweist, mit dem der Akkumulator 10 an den Kühlkörper eines LED-Panels 1 in gleicher Weise wie ein Verbindungszapfen aufgesteckt und eingerastet werden kann.
Das in den 21 bis 23 dargestellte dezentrale Steuerelement 7 zum Anstecken an ein LED-Panel 1 dient dazu, feste oder durch den Benutzer vorprogrammierte Lichtfarben (Presets) und die Helligkeit des von den LED-Panels 1 abgegebenen Lichts einzustellen. Das dezentrale Steuerelement 7 wird in der Regel nach dem Einstellen wieder von dem betreffenden LED-Panel 1 abgesteckt, während das LED-Panel 1 mit der eingestellten Farbe und Helligkeit weiter leuchtet. Bei der Verbindung mehrerer LED-Panels zu einer LED-Panel-Gruppe steuert das dezentrale Steuerelement 7 alles LED-Panels, die elektrisch hinter ihm angeordnet sind.
Das dezentrale Steuerelement 7 weist entsprechend der in 21 dargestellten isometrischen Ansicht links einen Preset-Wahlschalter 71 mit vier Festeinstellungen für unterschiedliche Lichtfarben (3200K, 4300, 5600K und 6300K) sowie zwei von einem Benutzer zu programmierende Einstellungen (User I und II) und rechts einen Helligkeitsregler 72 mit einem Dimmbereich von 0 bis 100% sowie darunter einen Ein- und Ausschalter 73 auf. Der Seitenansicht und Draufsicht auf das dezentrale Steuerelement 7 gemäß den 22 und 23 ist ein Ausgangs-Steckverbinder 74 mit einem Riegel 75 zum Entriegeln des Gegenkontaks sowie ein Eingangs-Steckverbinder 76 mit Federkontaktstiften 91 zu entnehmen, der an dieser Stelle untergebracht wurde, damit ausreichend Platz für die großen, frontseitigen Bedienungselemente 71 bis 73 bleibt. Auf diese Weise kann die Einstellung aus allen Positionen des Benutzers verändert werden.
Die zentrale Leistungssteuereinheit 5, 6 setzt sich in konsequenter Fortführung des modularen Aufbaus des Beleuchtungssystems aus der in 24 in einer isometrischen Ansicht und in 25 in einer Rückseitenansicht dargestellten Stromversorgungs- und Andockstation 5 und dem in 26 in einer isometrischen Ansicht und in 27 in einer Frontansicht dargestellten Steuergerät 6 zusammen.
Die Stromversorgungs- und Andockstation 5 weist auf einem abgewinkelten Abschnitt der Oberseite 51 des Gehäuses der Stromversorgungs- und Andockstation 5 vier Ausgangs-Steckbuchsen 501 bis 504 für vier Linien von Leuchtmodulen bzw. LED- Panels und einen Ein- und Ausschalter 510 auf. Mittig der Oberseite 51 neben einem Handgriff 54 ist eine Funkantenne 53 angeordnet und auf einer frontseitigen Schrägfläche 50 der Stromversorgungs- und Andockstation 5 ein Ausgangs-Steckverbinder 55 mit Flachkontakten zum Steuergerät 6 vorgesehen, so dass das Steuergerät 6 mit einem entsprechenden Eingangs-Steckverbinder in den auf der schrägen Frontseite der Stromversorgungs- und Andockstation 5 angeordneten Ausgangs-Steckverbinder 55 eingerastet werden kann. Dadurch wird ein Tisch-Bedienungsgerät gebildet, während bei getrennter Anordnung des Steuergeräts 6 und der Stromversorgungs- und Andockstation 5 eine Funksteuerung zur Stromversorgungs- und Andockstation 5 oder alternativ über eine Kabelverbindung eine Kabelsteuerung zur Stromversorgungs- und Andockstation 5 erfolgen kann.
Die Stromversorgungs- und Andockstation 5 stellt das zentrale Stromversorgungs- und Kommunikationsgerät für das gesamte Beleuchtungssystem dar.
Die in 25 dargestellte Rückseite 52 der Stromversorgungs- und Andockstation 5 zeigt in der oberen Reihe die vier Steckbuchsen 501 bis 504 zu den Leuchtmodulen der LED-Panels, in der mittleren Reihe eine DMX-Ein- und Ausgangsbuchse 520 zur Fernsteuerung, Ladebuchsen 521, 522 zum Aufladen von Akkumulatoren und eine Netzwerkbuchse 530, während in der unteren Reihe eine RS232-Programmierschnittstelle 540, eine Sicherung 550 sowie eine Netzeingangsbuchse 560 angeordnet sind. Links unten befindet sich eine Abdeckung, unterhalb der weitere Service-Schnittstellen wie USB-Schnittstellen, serielle Schnittstellen und Ethernet-Schnittstellen liegen.
Das wahlweise über eine Funkverbindung oder über eine Kabelverbindung mit der Stromversorgungs- und Andockstation 5 verbindbare Steuergerät 6 zeigt in der isometrischen Ansicht gemäß 26 eine Funkantenne 60 für die Funkverbindung zur Stromversorgungs- und Andockstation 5, eine Grifffläche 61, eine Buchse 62 für eine Kabelverbindung sowie mehrere nachstehend erläuterte Tasten und Drehknöpfe zur Einstellung verschiedener Sollwerte und Parameter sowie ein Display 67.
Das Steuergerät 6 dient zur umfassenden Einstellung und Programmierung der Leuchtmodule der LED-Panels, wobei das Steuergerät 6 selbst vergleichsweise wenig Intelligenz besitzt und im Wesentlichen dazu dient, Tastaturkommandos, Drehknopf-Positionen und die am Display 67 anzuzeigenden Daten mit der Stromversorgungs- und Andockstation 5 auszutauschen. Die eigentliche Rechenleistung für die Farbmetrik und die Bedienung der Kommunikationsschnittstellen ist der Stromversorgungs- und Andockstation 5 sowie den Mikrocontrollern und Mikroprozessoren der Leuchtmodule 2 zugeordnet. Das Steuergerät 6 weist eine autonome Stromversorgung mittels Akkumulatoren und eine integrierte Ladeschaltung auf.
Die isometrische Ansicht gemäß 26 zeigt vier Benutzer-Speicherplätze 601 für Farbeinstellungen, vier Ausgangs-Auswahltasten 620 für die Verbindung zu verschiedenen LED-Panels, das mittig angeordnete LCD-Display 67, einen Menü-Drehknopf 63 mit Push-Funktion, eine Betriebsmodus-Auswahltaste 610 (WHITE) für Filmbeleuchtung, eine Betriebsmodus-Auswahltaste 611 (COLOR) für farbige Effektbeleuchtung und eine Betriebsmodus-Auswahltaste 612 (FILTER) für digital gespeicherte, branchenübliche Farbfilter. Weiterhin ist ein Helligkeitsregler (DIM) 64 und Regler 65, 66 für die Farbtemperatur (CT) und den Grünwert (GREEN) im WHITE-Modus bzw. für den Farbton (HUE) und die Sättigung (SAT) im COLOR-Modus vorgesehen.
Die in 27 dargestellte Frontansicht zeigt eine RJ45-Buchse 68 für den Anschluss eines handelsüblichen Netzwerkkabels als Notverbindung zur Stromversorgungs- und Andockstation 5, wenn eine Funkverbindung nicht möglich ist oder die Funkverbindung ausfällt. Mittig ist eine Federkontakt-Verbindung 69 mit Federkontaktstiften 91 zur Stromversorgungs- und Andockstation 5 dargestellt, über die das Steuergerät 6 an die Stromversorgungs- und Andockstation 5 angedockt wird.
Für eine Querverbindung mehrer in Reihen über Steckverbinder miteinander verbundener LED-Panels entsprechend der Verbindung der LED-Panel-Gruppe 1' gemäß 1 dient ein in 28 in isometrischer Ansicht dargestellter elektromechanischer Querverbinder 9, mit dessen Hilfe größere Leuchtflächen aus zwei oder mehreren LED-Panels gebildet werden können. Der elektromechanische Querverbinder 9 enthält Panel-kompatible Eingangs- und Ausgangssteckverbinder 130, 140 mit einer Verriegelung 90. Durch die Größe der einzelnen LED-Panels 1 von beispielsweise 160 × 80 mm können mit dem Querverbinder 9 sinnvolle Kombinationen von Leuchtflächen aus vier und mehr LED-Panels erzeugt werden. So kann ohne einen in 28 dargestellten Querverbinder 9 ein Streifen bzw. eine Reihe von zwei bis vier LED-Panels mit den Abmessungen 80 × 230/480/640 gebildet werden, während mit einem Querverbinder 9 eine quadratische Leuchtfläche von 160 × 160 mm oder eine rechteckige Leuchtfläche von 160 × 320 mm gebildet werden kann.
In den 29 bis 33 sind verschiedene Zubehörteile zum erfindungsgemäßen LED-Beleuchtungssystem dargestellt, die bedarfsweise mit weiterem Zubehör zur Funktionserweiterung des LED-Beleuchtungssystem ergänzt werden können.
29 zeigt ein Anschlusskabel 81 zur Verbindung der Stromversorgungs- und Andockstation 5 mit den LED-Panels 1, das an seinem einen Ende mit einem Stecker 83 für die Verbindung mit den Steckbuchsen der Stromversorgungs- und Andockstation 5 und an ihrem anderen Ende mit einem Steckverbinder 82 entsprechend dem in 11 dargestellten Steckverbinder mit Anschlag versehen ist.
30 zeigt ein Verbindungskabel 80 zum elektrischen Verbinden von zwei LED-Panels 1 mit einem Kabel 85 mit endseitigen Steckverbindern 82, 84, die als Eingangs- und Ausgangs-Steckverbinder 130, 140 mit Federkontaktstiften bzw. mit Flachkontakten und einer Bohrung bzw. einem kugelförmigen Rastbolzen ausgestattet sind.
31 zeigt in einer isometrischen Ansicht einen 86 zum Befestigen von Diffusor- und Effektfolien vor den LED-Panels 1, der mit einer durch eine Klaue 863 eines Folienhalterfußes 862 gesteckten Rändelschraube an einem Gewinde der LED-Panels 1 befestigt wird, so dass der als Drahtbügel 861 ausgebildete Folienhalter 86 vor der Soft- oder Spot-Optik zu liegen kommt. Die Folien können dann mit dem Drahtbügel 861 vor die optische Einrichtung geklemmt werden.
Ein in den 32 und 33 dargestellter Verbindungszapfen 87 zum Befestigen eines oder mehrer LED-Panels 1 an einem Stativ, Rig oder einer sonstigen Halterung setzt sich aus einem Hohlzapfen 870, der mit dem Zapfen bzw. Bolzen eines Stativs, eines Rigs oder einer sonstigen Halterung durch Aufstecken verbindbar ist, und einem T-förmigen Schieber 871, 872 mit einem T-förmigen Querschnitt 873 und einer mittig vorgespannten Rastscheibe 874 zusammen. Der T-förmige Schieber 871, 872, der in die Aufnahmen 152, 153, 154 (5) einsetzbar ist, die in die Kühlkörperfläche 15 der LED-Panels 1 integriert sind, ist mittig mit der gegenüber dem Hohlzapfen 870 mittels einer Feder 876 vorgespannten Rastscheibe 874 seitlich vorgespannt, so dass in der Ausgangs- oder Ruhestellung die seitlichen Schieber 871, 872 die in 32 dargestellte Position einnehmen.
Durch Zusammendrücken der seitlichen Schieber 871, 872 mittels Daumen und Zeigefinger und Einsetzen des Schiebers 871, 872 in die T-förmigen Nuten auf der in die Kühlkörperfläche 15 integrierten Aufnahmen 152, 153, 154 und Loslassen des Schiebers 871, 872, so dass der Verbindungszapfen 87 formschlüssig mit der Unterseite der LED-Panels 1 verbunden ist, kann der Verbindungszapfen 87 so lange verschoben werden, bis er hörbar in eine der kreisförmigen Vertiefungen 155, 156, 157 (5) an der Unterseite der LED-Panels 1 einrastet.
33 zeigt in einer Seitenansicht mit weggesetztem Hohlzapfen 870 den Verbindungszapfen 87 mit der in der Mitte des Schiebers 871 angeordneten Rastscheibe 874, die in die Aufnahmen der Kühlkörperfläche an der Unterseite der LED-Panels einrastet. Durch das Zusammendrücken der seitlichen Schieber 871, 872 wird die Rastscheibe 874 infolge der mit der Rastscheibe 874 verbundenen Schrägfläche 875 angehoben und durch die mit der Schrägfläche 875 verbundene Feder 876 nach unten gedrückt. Die Verbindung zwischen dem Verbindungszapfen 87 und dem LED-Panel 1 wird somit dadurch hergestellt, dass die seitlichen Schieber 871, 872 formschlüssig mit dem Ausnehmungsprofil der Kühlkörperfläche verbunden sind und die Rastscheibe 874 durch den Federdruck in die in der Kühlkörperfläche an der Unterseite des LED-Panels angeordnete Vertiefungen eingreift.

1: LED-Panel
2: Leuchtmodul
3: Soft-Optik
4: Spot-Optik
5: Stromversorgungs- und Andockstation
6: Steuergerät
7: Steuerelement
8: Anschlusskabel
9: Querverbinder
10: Akkumulator
11: Gehäuserahmen
12: Platine
13: Eingangs-Steckverbinder
14: Ausgangs-Steckverbinder
15: Kühlkörperfläche
16: Befestigungsmagnete
17: Schieber
20: Modulträger
21: Lichtquelle
22: LEDs
23: Steckerleiste
24: Ausnehmung
25: Modul-Kühlkörper
26, 27: Befestigungselemente
30: diffus abstrahlende Platte
31: Gehäuserahmen
32: Reflektoren
33: Licht streuenden Platte
34: Spiegelplatte
35, 36: Öffnungen
40: Rahmen
41: Kondensorplatten
42: TIR-Linsen
50: frontseitige Schrägfläche
51: Oberseite
52: Rückseite
53: Funkantenne
54: Handgriff
55: Ausgangs-Steckverbinder
60: Funkantenne
61: Grifffläche
62: Buchse
63: Menü-Drehknopf
64: Helligkeitsregler (DIM)
65: Regler für die Farbtemperatur (CT)
66: Regler für den Farbton (HUE)
67: LCD-Display
71: Preset-Wahlschalter
72: Helligkeitsregler
73: Ein- und Ausschalter
74: Ausgangs-Steckverbinder
75: Riegel
76: Eingangs-Steckverbinder
80: Verbindungskabel
81: Anschlusskabel
82, 84: Steckverbinder
83: Stecker
85: Kabel
86: Folienhalter
87: Verbindungszapfen
90: Verriegelung
91: Federkontaktstifte
92: Flachkontakte
93: teilkreisförmige Bohrung
94: Kugel-Rastbolzen
100: Kabelschwanz
101: Ausgangs-Steckverbinder
102: Eingangs-Steckverbinder
103: Tasche
121: Öffnungen
122: Steckbuchsen
130: Grundplatte
131: Anschlag
133: Rampe
134: Einführschräge
135–137: Schrauben
141: Anschlag
145–147: Schrauben
148: Einführschräge
151: Kühlrippen
152–154: Aufnahmen
155–157: Vertiefungen
250: Sockel
421: becherförmiges Linsenteil
422: halbkugelförmiges Linsenteil
423: zentrale Bohrung
501–504: Ausgangs-Steckbuchsen
510: Ein- und Ausschalter
520: DMX-Ein- und Ausgangsbuchse
521, 522: Ladebuchsen
530: Netzwerkbuchse
540: RS232-Programmierschnittstelle
550: Sicherung
560: Netzeingangsbuchs
601: Benutzer-Speicherplätze
610–612: Betriebsmodus-Auswahltasten
620: Ausgangs-Auswahltasten
861: Drahtbügel
862: Folienhalterfuß
863: Klaue
870: Hohlzapfen
871, 872: Schieber
873: T-förmiger Querschnitt
874: Rastscheibe
875: Schrägfläche
876: Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0921568 A2 [0003]

Claims

Beleuchtungssystem mit mindestens einem LED-Panel, das mehrere Leuchtmodule mit auf einem Modulträger angeordneten steuerbaren Leuchtdioden (LEDs) und eine die LEDs ansteuernde Modulelektronik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Panel (1) einen die Leuchtmodule (2) aufnehmenden polygonalen Gehäuserahmen (11) mit an mindestens einer Seite angeordneter Verbindungsstruktur (13, 14) zum mechanischen Ankoppeln oder zum mechanischen Ankoppeln und elektrischen Verbinden eines gleichartigen LED-Panels (1) oder eines elektrischen Verbinders, einer in dem Gehäuserahmen (11) angeordneten Platine (12) zur Aufnahme der Leuchtmodule (2) und einer an der Oberseite des Gehäuserahmens (11) angeordneten Aufnahmeeinrichtung für eine optische Einrichtung (3, 4) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Gehäuserahmens (11) als Kühlkörperfläche (15) mit Kühlrippen (151) ausgebildet ist, in die mindestens eine Aufnahme (152 bis 154) für ein formschlüssig einsetzbares Verbindungselement (87), insbesondere für einen mit einem Trägerelement wie einem Stativ, einem Rig oder dergleichen verbindbaren Verbindungszapfen integriert ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (12) Öffnungen (121) und Befestigungsvorrichtungen für die Leuchtmodule (2), eine Stromversorgungseinrichtung und Interface-Elektronik für die Leuchtmodule (2), einen Mikroprozessor für farbmetrische Berechnungen und eine Konvektions-Temperaturkompensation sowie an Seitenrändern der Platine (12) angeordnete und senkrecht zur Platine ausgerichtete Steckverbinder (13, 14) mit der Verbindungsstruktur zum formschlüssigen mechanischen Ankoppeln und zur elektrisch leitenden Verbindung aufweist.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, Leuchtmodule (2) in einer matrixförmigen Gitterstruktur mit mehreren Reihen und Spalten mit der Platine (12) verbunden sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Modulträgern (20) der Leuchtmodule (2) verbundene Modul-Kühlkörper (25) in die Öffnungen (121) der Platine (12) einsetzbar und wärmeleitend mit der an der Unterseite des LED-Panels (1) angeordneten Kühlkörperfläche (15) verbunden sind.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Panel (1) einen rechteckförmigen Gehäuserahmen (11) aufweist, dessen Oberseite mit einer optischen Einrichtung (3, 4) verbindbar ist, die den Leuchtmodulen (2) zugeordnete Optiken und/oder eine sämtlichen Leuchtmodulen (2) gemeinsame Optik enthält.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Panels (1) zumindest an den Schmalseiten ihres rechteckförmigen Gehäuserahmens (11) formschlüssig miteinander verbindbar und mehrere in Reihen miteinander verbundene LED-Panels (1) über Querverbinder (9) mechanisch und/oder elektrisch miteinander koppelbar sind.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an die Verbindungsstruktur (13, 14) mindestens eines LED-Panels (1) ankoppelbaren, der Bauform des LED-Panels (1) angepassten Akkumulator (10).
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an die Verbindungsstruktur (13, 14) des LED-Panels (1) ansteckbares und mit der Modulelektronik der Leuchtmodule (2) des LED-Panels (1) elektrisch verbindbares Steuerelement (7) zur individuellen Einstellung von Parametern des LED-Panels (1).
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an die Verbindungsstruktur (13, 14) mindestens eines der LED-Panele (1) ansteckbaren Steckers zur Stromversorgung und Datenübertragung, der über ein Kabel (8) zur Stromversorgung und Datenübertragung mit einem weiteren LED-Panel (1) oder einer zentralen Leistungssteuereinheit (5, 6) verbunden ist.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (13, 14) zur mechanischen Verbindung der LED-Panels (1), Querverbinder (9) oder Steckverbinder als Gleitschienenverbindung nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung, einer Verbindung eines geschlitzten Kastenprofils mit einem T-Profil oder dergleichen mit einem endseitigen Anschlag (131, 141) ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstruktur (13, 14) zur elektrischen Verbindung der LED-Panele (1), Querverbinder oder Steckverbinder Federkontaktstifte (91) und Flachkontakte (92) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Leistungssteuereinheit (5, 6) aus einer Stromversorgungs- und Andockstation (5) mit mindestens einem Anschluss zur Aufnahme einer Stromversorgungs- und Datenübertragungsleitung zu mindestens einem LED-Panel (1) und aus einem mit der Stromversorgungs- und Andockstation (5) verbundenen oder verbindbaren Steuergerät (6) besteht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) eine drahtlose und/oder drahtgebundene Verbindung zur Stromversorgungs- und Andockstation (5) aufweist und über einen Steckverbinder mit der Stromversorgungs- und Andockstation (5) verbindbar ist.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung für die optische Einrichtung (3, 4) aus einer am oberen Rand des Gehäuserahmens (11) angeordneten Steckverbindung oder Nut- und Federverbindung besteht.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung für die optische Einrichtung aus einer Magnetvorrichtung (16, 160) besteht, die mit der Platine (12) einerseits und mit der optischen Einrichtung (3, 4) andererseits verbunden ist.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung als Soft-Optik (3) mit einer strahlaufweitenden Einrichtung (32) und einer Licht diffus abstrahlenden Platte (30) ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlaufweitende Einrichtung aus einem Array von den einzelnen Leuchtmodulen (2) der LED-Panels (1) zugeordneten Reflektoren (32) mit einer zentralen Öffnung (35, 36) besteht, in die das von den LEDs (22) der Leuchtmodule (2) abgestrahlte Licht einkoppelbar ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (32) als kegelförmige Spiegel oder Parabolspiegel ausgebildet sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (32) in einer Licht streuenden Platte (33), vorzugsweise aus Polymethylacrylat (PMMA) oder Polycarbobat (PC), angeordnet sind, die an den Seiten und an der Unterseite verspiegelt ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ober- und Unterseite der lichtstreuenden Platte (33) angeraut oder strukturiert ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (32) als Reflektor-Kegel in Öffnungen (35) der lichtstreuenden Platte (33) ausgebildet sind, die auf die LEDs (22) der Leuchtmodule (2) ausgerichtet sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs (22) der Leuchtmodule (2) in den Öffnungen (35, 36) oder unterhalb der Öffnungen (35, 36) angeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung als Spot-Optik (4) ausgebildet ist und in einem Linsenrahmen (40) angeordnete, den einzelnen Leuchtmodulen (2) zugeordnete Linsensysteme (42) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsensysteme aus TIR-Linsen (42) bestehen.