-
Es werden eine Beleuchtungseinrichtung und ein Abdeckungselement angegeben.
-
Für eine Allgemeinbeleuchtung oder Raumbeleuchtung mit festem oder variablem Leuchteindruck werden verschiedenfarbige Leuchtstofflampen, Halogenleuchten mit und ohne Farbfilter und/oder Entladungslampen mit verschiedenen Farbtemperaturen eingesetzt, die sich jedoch durch einen hohen Energieverbrauch, eine hohe Wärmeentwicklung, eine große Bauform und/oder einen hohen Aufwand für die Ansteuerung zum Dimmen auszeichnen.
-
Die Druckschrift
EP 1 890 076 A1 beschreibt eine Licht emittierende Einrichtung mit einer Mehrzahl von LED-Einheiten auf einem Substrat, die jeweils ein LED-Package mit einer oder mehreren LEDs, die unterschiedliche Emissionsfarben haben können, und einer optischen Einheit aufweisen. Diesen nachgeordnet ist eine entsprechende Mehrzahl von konkaven Linsen.
-
Die Druckschrift
DE 103 35 077 A1 beschreibt ein LED-Modul mit Mischlicht-LEDs und Zusatz-LEDs, wobei die Zusatz-LEDs jeweils eine Mehrzahl von LED-Chips mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen in einem gemeinsamen Gehäuse aufweisen.
-
Eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, eine Beleuchtungseinrichtung zur Abstrahlung von Licht mit einem ersten und/oder einem zweiten Leuchteindruck anzugeben. Eine weitere Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, ein Abdeckungselement mit einer Beleuchtungseinrichtung anzugeben.
-
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
-
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst insbesondere
- – zumindest ein erstes lichtemittierendes Halbleiterbauelement, das im Betrieb Licht mit einer ersten Intensität und mit einem ersten weißen Leuchteindruck emittiert,
- – zumindest ein zweites lichtemittierendes Halbleiterbauelement, das im Betrieb Licht mit einer zweiten Intensität und mit einem zweiten weißen Leuchteindruck emittiert,
- – einen Kühlkörper, auf dem das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement angeordnet sind,
- – ein Sekundäroptikelement über dem zumindest einen ersten Halbleiterbauelement und dem zumindest einen zweiten Halbleiterbauelement,
wobei
- – der erste und der zweite weiße Leuchteindruck verschieden voneinander sind,
- – das Sekundäroptikelement optisch klare Teilbereiche umgeben von zumindest einem optisch nicht-klaren Teilbereich aufweist,
- – dem zumindest einen ersten Halbleiterbauelement und dem zumindest einen zweiten Halbleiterbauelement ein optisch klarer Teilbereich in Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet ist.
-
Dass eine Schicht oder ein Element „auf” oder „über” einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist.
-
Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
-
Dass eine Schicht oder ein Element „zwischen” zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist, kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zur einen der zwei anderen Schichten oder Elementen und in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zur anderen der zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten beziehungsweise zwischen dem einen und zumindest einem der zwei anderen Element angeordnet sein.
-
Hier und im Folgenden kann „Licht” insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen aus einem ultravioletten bis infraroten Spektralbereich bezeichnen. Insbesondere kann Licht sichtbares Licht sein und Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche aus einem sichtbaren Spektralbereich zwischen etwa 350 nm und etwa 800 nm umfassen. Sichtbares Licht kann hier und im Folgenden beispielsweise durch seinen Farbort mit x- und y-Farbortkoordinaten gemäß der einem Fachmann bekannten so genannten CIE-1931-Farborttafel beziehungsweise CIE-Normfarbtafel charakterisierbar sein. In 1 ist die CIE-Normfarbtafel ohne Anspruch auf Vollständigkeit und ohne beschränkend für die vorliegenden Ausführungsbeispiele zu wirken angedeutet.
-
Als Licht „mit einem weißen Leuchteindruck” kann hier und im Folgenden Licht mit einem Farbort bezeichnet werden, der dem Farbort eines planckschen Schwarzkörperstrahlers entspricht oder um weniger als 0,1 und bevorzugt um weniger als 0,05 in x- und/oder y-Farbortkoordinaten vom Farbort eines plankschen Schwarzkörperstrahlers abweicht. Weiterhin kann ein hier und im Folgenden als „weißer Leuchteindruck” bezeichneter Leuchteindruck durch Licht hervorgerufen werden, das einen einem Fachmann bekannten Farbwidergabeindex („color rendering index”, CRI) von größer oder gleich 60, bevorzugt von größer oder gleich 70 und besonders bevorzugt von größer oder gleich 80 aufweist.
-
Weiterhin kann als „warmweiß” hier und im Folgenden ein Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von kleiner oder gleich 5500 K aufweist. Als „kaltweiß” kann hier und im Folgenden ein weißer Leuchteindruck bezeichnet sein, der eine Farbtemperatur von größer als 5500 K aufweist. Der Begriff „Farbtemperatur” kann sich hier und im Folgenden auf die Farbtemperatur eines planckschen Schwarzkörperstrahlers oder auf die dem Fachmann bekannte so genannte korrelierte Farbtemperatur („correlated color temperature”, CCT) im Falle eines weißen Leuchteindrucks im oben beschriebenen Sinne, der durch Farbortkoordinaten charakterisiert werden kann, die von den Farbortkoordinaten der planckschen Schwarzkörperstrahler abweichen.
-
Ein erster und ein zweiter Leuchteindruck können hier und im Folgenden als „verschieden” bezeichnet werden, wenn der erste Leuchteindruck durch Licht mit einem ersten Farbort und der zweite Leuchteindruck von Licht mit einem zweiten Farbort hervorgerufen wird und der erste Farbort verschieden vom zweiten Farbort ist.
-
Als „Hauptabstrahlrichtung” kann hier und im Folgenden ein Raumwinkelbereich bezeichnet werden, in den zumindest 10%, bevorzugt zumindest 50%, besonders bevorzugt zumindest 60% und insbesondere zumindest 80% der gesamten von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichtleistung abgestrahlt werden. Innerhalb des durch die Hauptabstrahlrichtung charakterisierten Raumwinkelbereichs kann das abgestrahlte Licht beispielsweise eine maximale Intensität aufweisen. Der durch die Hauptabstrahlrichtung charakterisierte Raumwinkelbereich kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die in Hauptabstrahlrichtung abgestrahlte Intensität überall im zugehörigen Raumwinkelbereich zumindest 10% und bevorzugt zumindest 50% der maximalen Intensität beträgt.
-
Als „optisch klar” kann hier und im Folgenden ein Element beschrieben sein, das transparent ist, also lichtdurchlässig und durchsichtig. „Durchsichtig” kann insbesondere bedeuten, dass beispielsweise ein Objekt oder eine Struktur durch ein optisch klares Element erkennbar ist. Als „optisch nicht-klar” kann hier und im Folgenden ein Element beschrieben sein, das nicht durchsichtig im vorherigen Sinne ist, so dass ein Objekt oder eine Struktur durch ein optisch nicht-klares Element nicht oder nur schemenhaft erkennbar ist. Dabei kann ein optisch nicht-klares Element transluzent sein, also lichtdurchlässig aber nicht durchsichtig. Weiterhin kann ein optisch nicht-klares Element auch opak sein, also nicht lichtdurchlässig und zugleich nicht durchsichtig.
-
Die hier beschriebene Beleuchtungseinrichtung kann eine kompakte Bauweise und gleichzeitig eine hohe Leuchtdichte des abgestrahlten Lichts ermöglichen. Dabei kann sich die Beleuchtungseinrichtung weiterhin durch einen geringeren Energieverbrauch als beispielsweise eine Halogenleuchte auszeichnen sowie durch eine hohe Lebensdauer. Durch das Sekundäroptikelement kann eine Abstrahlung des Lichts durch die optisch klaren Teilbereich in Richtung der Hauptabstrahlrichtung möglich sein, während der zumindest eine optisch nicht-klare Teilbereich eine Abstrahlung in Richtungen, die von der Hauptabstrahlrichtung abweichen, zumindest stark verringern und damit eine Blendung in diese Richtungen verhindern kann.
-
Der zumindest eine optisch nicht-klare Teilbereich kann transluzent sein. Insbesondere kann der zumindest eine optisch nicht-klare Teilbereich des Sekundäroptikelements gemäß einer Streuscheibe ausgeführt sein. Das kann bedeuten, dass das Sekundäroptikelement lichtdurchlässig ausgeführt ist und im optisch nicht-klaren Teilbereich eine diffus streuende Oberfläche und/oder ein diffus streuendes Volumen aufweist. Beispielsweise kann das Sekundäroptikelement im zweiten Teilbereich zumindest auf einer den Halbleiterbauelementen zugewandten und/oder auf einer den Halbleiterbauelementen abgewandten Oberfläche eine Aufrauung aufweisen. Die Aufrauung kann dabei durch eine Rauhigkeit charakterisiert sein, die größer als eine Wellenlänge aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich ist, beispielsweise größer als einige hundert Nanometer und bevorzugt größer als ein Mikrometer. Weiterhin kann das Sekundäroptikelement im zweiten Teilbereich Streupartikel aufweisen, die auf einer Oberfläche des Sekundäroptikelements im zweiten Teilbereich angeordnet oder alternativ oder zusätzlich in einem Matrixmaterial eingeschlossen sein können. Insbesondere können die Streupartikel beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titanoxid oder Aluminiumoxid wie etwa Korund, und/oder Glaspartikel umfassen. Die Streupartikel können dabei Durchmesser oder Korngrößen von weniger als einem Mikrometer bis zu einer Größenordnung von 10 Mikrometer oder auch bis zu 100 Mikrometer aufweisen. Weiterhin kann der zweite Teilbereich zusätzlich einen oder mehrere Farbstoffe aufweisen, die einen Teil des von den ersten und zweiten Halbleiterbauelementen emittierten Lichts in Licht mit einer anderen Wellenlänge konvertieren oder filtern können.
-
Durch die Ausführung des zweiten Teilbereichs des Sekundäroptikelements gemäß einer Streuscheibe kann ein diffuser und ungerichteter, milchig weißer bis grauer oder auch bunter Leucht- oder Farbeindruck des zweiten Teilbereichs entstehen, der die von einem externen Betrachter aus hinter dem Sekundäroptikelement angeordneten ersten und zweiten Halbleiterbauelemente nicht erkennen lässt.
-
Weiterhin kann der zweite Teilbereich des Sekundäroptikelements auch zumindest teilweise oder gänzlich opak, also lichtundurchlässig, ausgeführt sein. Dabei kann der zweite Teilbereich auf einer einem externen Beobachter zugewandten Oberfläche farbig oder schwarz ausgeführt sein.
-
Das Sekundäroptikelement kann bevorzugt einen Kunststoff und/oder Glas aufweisen. Insbesondere kann der Kunststoff beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Sekundäroptikelement ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA, „Plexiglas”), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein. Weist das Sekundäroptikelement im zumindest einen zweiten Teilbereich wie oben beschrieben Streupartikel auf, so können eines oder mehrere der hier beschriebenen Materialien als Matrixmaterial für die Streupartikel ausgeführt sein.
-
Weiterhin kann jedes des zumindest einen ersten Halbleiterbauelements und jedes des zumindest einen zweiten Halbleiterbauelements jeweils ein Primäroptikelement aufweisen. Die Primäroptikelemente können bevorzugt derart ausgeführt sein, dass das von einem Halbleiterbauelement erzeugte Licht kollimiert und in einem Abstrahlkegel gebündelt wird. Der Abstrahlkegel kann beispielsweise einen Öffnungswinkel von kleiner oder gleich 90° und/oder größer oder gleich 0°, bevorzugt kleiner oder gleich 60° und/oder größer oder gleich 10° und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 40° und/oder größer oder gleich 20° aufweisen. Insbesondere bezeichnet hier und im Folgenden ein „Abstrahlkegel” einen Raumwinkelbereich, der durch das vom Primäroptikelement abgestrahlte Licht beleuchtet wird, wobei nur solche Raumwinkelbereiche eingeschlossen sind, in denen bei einem gleichen Abstand zum Primäroptikelement die Intensität des emittierten Lichts zumindest ein Zehntel und bevorzugt zumindest 50% der maximalen Intensität des emittierten Lichts beträgt. Ein Abstrahlkegel in diesem Sinne bezieht sich nicht auf die Form eines Kegels im mathematischen Sinne und kann demnach mehr als einen Öffnungswinkel aufweisen. Ist das der Fall, so beziehen sich die obigen Angaben auf einen maximalen Öffnungswinkel.
-
Die weiter oben beschriebene Hauptabstrahlrichtung kann durch eine Überlagerung der jeweiligen Abstrahlkegel der Halbleiterbauelemente gebildet werden.
-
Das Primäroptikelement kann dabei beispielsweise eine Linse und/oder einen optischen Konzentrator aufweisen oder eine Linse oder ein optischer Konzentrator sein. Ein optischer Konzentrator kann hier und im Folgenden ein optisches Bauelement bezeichnen, das eine Lichteintrittsfläche sowie eine Lichtaustrittsfläche aufweist, die durch zumindest eine oder mehrere Seitenwände verbunden sind. Die Seitenwände, die totalreflektierend ausgeführt sein können oder eine reflektierende Beschichtung aufweisen können, weisen zumindest teilweise die Form eines Teils eines Paraboloiden, eines Ellipsoiden, eines Hyperboloiden oder einer Kombination daraus auf. Insbesondere kann der optische Konzentrator als zusammengesetzter parabolischer Konzentrator (compound parabolic concentrator, CPC), als zusammengesetzter elliptischer Konzentrator (compound elliptic concentrator, CEC), als zusammengesetzter hyperbolischer Konzentrator (compound hyperbolic concentrator, CHC) oder als Kombination daraus ausgeführt sein. Dabei ist die Lichtaustrittsfläche der eigentliche Konzentratorausgang, so dass Licht, verglichen mit der üblichen Anwendung eines Konzentrators zum Fokussieren, in umgekehrter Richtung durch diesen läuft und somit nicht konzentriert wird, sondern den Konzentrator mit verringerter Divergenz durch die Lichtaustrittfläche verlässt. Derart gestaltete Primäroptikelemente ermöglichen eine effiziente Verringerung der Divergenz von Licht, wodurch sich eine definierte Abstrahlcharakteristik erreichen lässt.
-
Die Primäroptikelemente können durch die optisch klaren Teilbereiche des Sekundäroptikelements für einen externen Beobachter sichtbar sein. Weiterhin können die Halbleiterbauelemente Bauteile aufweisen, die durch die optisch klaren Teilbereiche und die Primäroptikelemente hindurch jeweils sichtbar sind.
-
Insbesondere weisen das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement jeweils eine oder eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) auf, die auf einem gemeinsamen oder auf jeweils eigenen Trägerelementen angeordnet sind. Ein Trägerelement kann beispielsweise ein Aufwachs- oder ein Trägersubstrat, einen Kunststoff- oder Keramikträger, eine Leiter- oder Metallkernplatine und/oder ein Kunststoff- oder Keramikgehäuse aufweisen. Weiterhin können das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement jeweils weitere elektronische Komponenten wie etwa ESD-Schutzdioden und/oder temperaturabhängige Widerstände aufweisen.
-
Die LEDs können Epitaxieschichtenfolgen, also epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolgen, aufweisen. Dabei können die LEDs beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte LEDs und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
-
Alternativ oder zusätzlich können die LEDs auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die LEDs unterschiedliche Einzelschichten aufweisen können, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder LEDs, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
-
Alternativ oder zusätzlich können die Halbleiterschichtenfolge oder LEDs auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme wie etwa ein AlGaAs-basiertes Material oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine LED, die ein AlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren.
-
Ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, aufweisen. Insbesondere umfasst ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II-VI-Verbindungshalbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
-
Die LEDs können jeweils als Dünnfilm-Leuchtdioden-Chips ausgeführt sein. Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch eines oder mehrere der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
- – an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
- – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und/oder
- – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d. h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
-
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
-
Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip ist in guter Näherung ein Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher besonders gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer.
-
Um einen weißen Leuchteindruck zu erwecken, weisen das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement weiterhin einen Wellenlängenkonversionsstoff auf. Auf einer LED oder der Mehrzahl von LEDs eines Halbleiterbauelements kann ein Wellenlängenkonversionsstoff in Form eines Volumenergusses oder einer Oberflächenbeschichtung angeordnet sein. Dazu kann der Wellenlängenkonversionsstoff in einem Matrixmaterial dispergiert oder chemisch gebunden sein. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann geeignet sein, zumindest einen Teil des von einer LED emittierten Lichts, das etwa in einem ultravioletten bis blauen Spektralbereich liegen kann, in langwelligeres Licht zu konvertieren, also etwa in Licht mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem grünen und/oder einem gelben und/oder einem roten Wellenlängenbereich. Durch die Überlagerung des emittierten Lichts mit dem konvertierten Lichts kann ein weißer Leuchteindruck erzeugt werden. Somit kann ein Halbleiterbauelement eine oder eine Mehrzahl von LEDs aufweisen, die jeweils Licht mit einem weißen Leuchteindruck abstrahlen können. Alternativ oder zusätzlich kann ein Halbleiterbauelement eine Mehrzahl von LEDs aufweisen, die Licht mit verschiedenen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen abstrahlen und deren Überlagerung einen weißen Leuchteindruck ermöglicht.
-
Weiterhin sind das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement getrennt voneinander wahrnehmbar.
-
Das kann bedeuten, dass beispielsweise das erste und das zweite Halbleiterbauelement jeweils eine Mehrzahl von zueinander mit einem ersten Abstand beanstandete LEDs aufweisen kann. Der erste Abstand kann dabei kleiner als die laterale Ausdehnung einer LED sein. Das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement können weiterhin einen zweiten Abstand zueinander aufweisen, der größer als der erste Abstand ist. Darüber hinaus sind das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement durch jeweils einen optisch klaren Teilbereich des Sekundäroptikelements sichtbar, wobei die optisch klaren Teilbereiche durch einen optisch nicht-klaren Teilbereich voneinander getrennt sind. Weist das Sekundäroptikelement mehr als zwei optisch klare Teilbereiche auf, so können die optisch klaren Teilbereiche jeweils paarweise durch einen optisch nicht-klaren Teilbereich voneinander getrennt sein.
-
Die Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere eine Mehrzahl von ersten Halbleiterbauelementen und/oder eine Mehrzahl von zweiten Halbleiterbauelementen aufweisen, die nebeneinander auf dem Kühlkörper angeordnet sein können. Insbesondere können die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der ersten Halbleiterbauelemente und die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der zweiten Halbleiterbauelemente abwechselnd zueinander angeordnet sein. Die Halbleiterbauelemente können dabei etwa in Form eines Quadrats, Rechtecks, Kreises oder in Form von Spalten und/oder Zeilen, insbesondere als schachbrettartiges Muster, auf dem Kühlkörper angeordnet sein. Entsprechend der Mehrzahl der ersten und zweiten Halbleiterbauelemente kann das Sekundäroptikelement eine Mehrzahl optischer klarer Teilbereiche aufweisen, die der Summe der Mehrzahl der ersten Halbleiterbauelemente und der Mehrzahl der zweiten Halbleiterbauelemente entspricht.
-
Die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der ersten Halbleiterbauelemente und/oder die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der zweiten Halbleiterbauelemente können jeweils in Serie oder parallel zueinander verschaltet sein.
-
Der Kühlkörper kann eine Montagefläche und eine Kühlfläche aufweisen, wobei das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest zweite Halbleiterbauelement auf der Montagefläche angeordnet sein können. Die Halbleiterbauelemente können dabei direkt, das heißt ohne Zwischenträger, beispielsweise durch eine mechanische Haltevorrichtung oder durch eine stoffschlüssige Verbindung, also beispielsweise eine Klebe- oder Lötverbindung, auf dem Kühlkörper und damit auf der Montagefläche angeordnet und insbesondere befestigt sein. Dadurch kann eine geringe Bauhöhe der Beleuchtungseinrichtung bei gleichzeitiger guter Wärmeableitung von den Halbleiterbauelementen auf den Kühlkörper erreicht werden. Die Kühlfläche kann weiterhin oberflächenvergrößernde Strukturen wie etwa Rippen, Lammellen und/oder Finnen aufweisen, die eine gute Wärmeübertragung vom Kühlkörper auf die Umgebung, also etwa die Umgebungsluft, ermöglichen können.
-
Weiterhin kann die Beleuchtungseinrichtung ein Wärmeleitrohr und/oder einen Lüfter zur Kühlung des Kühlkörpers aufweisen. Das Wärmeleitrohr und/oder der Lüfter können dabei auf oder benachbart zur Kühlfläche des Kühlkörpers angeordnet sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann weiterhin geeignet sein, thermisch an ein Kältereservoir, beispielsweise in Form einer Klimaanlage, angekoppelt zu werden. Dazu kann der Kühlkörper beispielsweise mit der Kühlfläche zumindest teilweise in den Luftstrom einer Klimaanlageneinrichtung, etwa einem Klimaanlagenrohr, hineinragen, während die Montagefläche und damit die Halbleiterbauelemente und das Sekundäroptikelement von der Klimaanlageneinrichtung weggewandt angeordnet sind. Weiterhin kann die Kühlfläche des Kühlkörpers auch beispielsweise über ein Wärmeleitrohr thermisch an eine Klimaanlageneinrichtung wie etwa ein Klimaanlagenrohr angekoppelt sein.
-
Weiterhin kann das zumindest eine erste Halbleiterbauelement einen ersten weißen Leuchteindruck in Form eines warmweißen Leuchteindrucks und mit der ersten Intensität erwecken, während das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement einen zweiten weißen Leuchteindruck in Form eines kaltweißen Leuchteindrucks und mit der zweiten Intensität erwecken kann. Alternativ dazu können das zumindest eine erste und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement jeweils einen warmweißen oder jeweils einen kaltweißen Leuchteindruck erwecken, die aber voneinander verschieden sind.
-
Durch Regelung der ersten Intensität und/oder der zweiten Intensität kann der Leuchteindruck der Beleuchtungseinrichtung hinsichtlich seiner Farbtemperatur und seines Farborts zwischen dem ersten, beispielsweise warmweißen, Leuchteindruck und dem zweiten, beispielsweise kaltweißen, Leuchteindruck eingestellt werden. Wird die erste Intensität auf Null geregelt während die zweite Intensität größer als Null ist, das heißt, dass nur das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement in Betrieb ist, so emittiert die Beleuchtungseinrichtung nur Licht mit dem zweiten Leuchteindruck. Im umgekehrten Fall emittiert die Beleuchtungseinrichtung nur Licht mit dem ersten Leuchteindruck. Durch Regelung der ersten und/oder der zweiten Intensität kann zwischen diesen beiden Grenzfällen eine gewünschte Überlagerung des ersten und zweiten Leuchteindrucks mit einer gewünschten Intensität einstellbar sein.
-
Zur Regelung der ersten Intensität und/oder der zweiten Intensität kann die Beleuchtungseinrichtung weiterhin ein elektronisches Element aufweisen. Das elektronische Element kann dabei etwa geeignet sein, die erste Intensität zwischen Null und einem Maximalwert, die zweite Intensität zwischen Null und einem Maximalwert und/oder die erste Intensität relativ zur zweiten Intensität zu regeln. Dadurch kann eine stufenlose kontinuierliche oder auch eine in diskreten Schritten durchführbare Einstellung der Intensität, also der subjektiv wahrnehmbaren Helligkeit, des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts sowie dessen Farbtemperatur wählbar und einstellbar sein. Das elektronische Element kann dabei beispielsweise als Dimmer ausgeführt sein.
-
Insbesondere können das zumindest eine erste Halbleiterbauelement und das zumindest eine zweite Halbleiterbauelement geeignet und/oder dafür eingerichtet sein, jeweils bei Aufprägung eines Stroms Licht zu erzeugen. Dabei kann die Abstrahlintensität des erzeugten Lichts proportional zum aufgeprägten mittleren Strom sein. Das elektronische Element kann geeignet und/oder dafür eingerichtet sein, den mittleren Strom, der an ein Halbleiterbauelement angelegt wird und damit diesem aufgeprägt wird, zu regeln und zu ändern. Besonders bevorzugt kann der einem Halbleiterbauelement aufgeprägte Strom ein Gleichstrom sein.
-
Beispielsweise kann die an ein Halbleiterbauelement angelegte Stromstärke regelbar sein. Dadurch kann der mittlere Strom durch Regelung der Stromstärke geregelt und geändert werden. Besonders bevorzugt weist das elektronische Element dazu eine Vorrichtung zur Stromstärkeregelung, etwa eine regelbare Stromquelle auf, bei der mittels einer vorgebbaren Stellgröße, etwa einer Spannung, einem Strom, einem Widerstand oder einer anderen elektrischen Größe, der dem Halbleiterbauelement aufgeprägte Strom geregelt und geändert werden kann.
-
Weiterhin kann der an ein Halbleiterbauelement angelegte Strom zeitlich gepulst sein. Das kann bedeuten, dass über eine bestimmte erste Zeit, die Einschaltzeit, dem Halbleiterbauelement ein Strom mit einer bestimmten, bevorzugt konstanten Stromstärke aufgeprägt ist und daran anschließend über eine bestimmte zweite Zeit, die Ausschaltzeit, dem Halbleiterbauelement kein Strom aufgeprägt ist. Durch wiederholte Abfolgen der Ein- und Ausschaltzeiten kann das Halbleiterbauelement somit wechselweise entsprechend der Dauer der Ein- beziehungsweise Ausschaltzeit betrieben werden. Der mittlere an das Halbleiterbauelement angelegte Strom ergibt sich dabei durch das so genannte Tastverhältnis, also durch das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit, unter Berücksichtigung der Stromstärke während der Einschaltzeit. Durch Regelung des Tastverhältnisses, auch Pulsweitenmodulation genannt, kann somit der mittlere dem Halbleiterbauelement aufgeprägte Strom und damit die Abstrahlintensität des von diesem erzeugten Lichts geregelt und geändert werden. Zur Regelung des Stromes durch Pulsweitenmodulation kann das elektronische Element eine Stromquelle, etwa eine Konstantstromquelle oder eine regelbare Stromquelle, sowie einen zeitlich regelbaren Schalter aufweisen. Der zeitlich regelbare Schalter, der etwa einen Transistor oder ein Relais umfassen kann, kann dabei geeignet und/oder dafür eingerichtet sein, wechselweise zwischen Ein- und Ausschaltzustand während der Ein- beziehungsweise Ausschaltzeit zu wechseln und so in oben beschriebener Weise einen gepulsten Betrieb des Halbleiterbauelements ermöglichen. Der zeitlich regelbare Schalter kann dabei mit einem Ausgang der Stromquelle als von der Stromquelle unabhängiges Bauteil in Serie verschaltet sein oder als in die Stromquelle integriertes Bauteil auf den Ausgang der Stromquelle wirken. Weiterhin kann der zeitlich regelbare Schalter auch im Halbleiterbauelement integriert sein. Weiterhin kann der zeitlich regelbare Schalter mittels eines periodisch wirkenden Steuersignals, etwa eines periodischen, pulsförmigen Signals von einem Pulsgenerator, zwischen Ein- und Ausschaltzustand wechseln. Durch Regelung und Änderung des Steuersignals kann damit das Tastverhältnis des an das Halbleiterbauelement angelegten Stroms geregelt und geändert werden.
-
Weiterhin kann das elektronische Element einen elektrooptischen Dimmer, der eine regelbare und änderbare Transmission für das von einem Halbleiterbauelement erzeugte Licht aufweist, umfassen. Dabei kann der elektrooptische Dimmer dem Halbleiterbauelement in Abstrahlrichtung des Lichts nachgeordnet sein. Das kann bedeuten, dass die Abstrahlintensität des vom Halbleiterbauelement erzeugten Lichts durch den elektrooptischen Dimmer durch Regelung und Änderung des Transmissionsverhaltens geregelt und geändert werden kann. Beispielsweise kann der elektrooptische Dimmer einen Dünnfilmtransistor und/oder eine Flüssigkristallschicht umfassen. Die Flüssigkristallschicht kann dabei beispielsweise zwischen zwei transparenten Elektroden angeordnet sein. Durch Anlegen eines regelbaren elektrischen Signals, etwa einer Spannung oder eines elektrischen Feldes, an die Elektroden können beispielsweise die Transmissionseigenschaften der Flüssigkristallschicht durch Änderung und Regelung der Ausrichtung der Flüssigkristalle geändert werden. Insbesondere kann der elektrooptische Dimmer dem Halbleiterbauelement in Abstrahlrichtung unmittelbar nachgeordnet sein, was bedeuten kann, dass kein weiteres Bauteil zwischen dem Halbleiterbauelement und dem elektrooptischen Dimmer angeordnet ist.
-
Jedes des zumindest einen ersten und des zumindest einen zweiten Halbleiterbauelements kann ein elektronisches Element mit einem oder mehreren der vorab beschriebenen Merkmalen zur Regelung der abgestrahlten Lichtintensität aufweisen.
-
Weist die Beleuchtungseinrichtung eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Halbleiterbauelementen auf, so können insbesondere jeweils die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der ersten Halbleiterbauelemente und/oder die Halbleiterbauelemente der Mehrzahl der zweiten Halbleiterbauelemente synchron, also gleich, geregelt werden. Das kann insbesondere bei einer Reihenschaltung von Halbleiterbauelementen in Kombination mit einer Regelung der mittleren Stromstärke vorteilhaft sein.
-
Ein Abdeckungselement gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst insbesondere
- – eine Abdeckplatte mit zumindest einer Öffnung und
- – zumindest eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen,
wobei
- – das Sekundäroptikelement der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung in der zumindest einen Öffnung angeordnet ist.
-
Das Sekundäroptikelement kann dabei durch die Öffnung der Abdeckplatte hindurchragen.
-
Das Abdeckungselement kann weiterhin beispielsweise an eine Decke, eine Wand oder einen Boden eines Raumes derart montierbar sein, dass lediglich das Sekundäroptikelement durch die Öffnung der Abdeckplatte sichtbar ist, während der Kühlkörper aus Sicht eines externen Beobachters hinter der Abdeckplatte verborgen ist. Dabei kann die Beleuchtungseinrichtung mittels des Kühlkörpers an der Abdeckplatte für den externen Beobachter nicht sichtbar befestigt sein.
-
Die Abdeckplatte kann insbesondere eine Deckenplatte, eine Fliese, eine Wandplatte oder eine Bodenplatte sein.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 3D beschriebenen Ausführungsformen.
-
Es zeigen:
-
1 eine CIE-Normfarbtafel,
-
2A und 2B schematische Darstellungen einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und
-
3A bis 3D schematische Darstellungen eines Abdeckungselements mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
-
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
-
In 1 ist eine dem Fachmann bekannte CIE-Normfarbtafel mit der Farbortkoordinate x auf der horizontalen Achse und der Farbortkoordinate y auf der vertikalen Achse andeutungsweise gezeigt.
-
In 1 kennzeichnet die Linie 900 einen Teil der so genannten Weißkurve eines planckschen Schwarzkörperstrahlers bei verschiedenen Temperaturen dieses. Diese Temperaturen werden auch als Farbtemperatur bezeichnet. Das Kreuz 910 bezeichnet den (mathematischen) Weißpunkt mit den Farbortkoordinaten x = y = 1/3. Die Linien 901, 902, 903, 904 und 905 kennzeichnen an ihren Schnittpunkten mit der Weißkurve 900 verschiedene Farbtemperaturen und deuten die dem Fachmann bekannten dazu entsprechenden korrelierten Farbtemperaturen nicht-planckscher Strahler an. Dabei kennzeichnet der Schnittpunkt der Linie 901 mit der Weißkurve 900 einer Farbtemperatur von etwa 5500 K, was in etwa der Farbtemperatur des Weißpunkt 910 entspricht. Die Linien 902 und 903 kennzeichnen an ihren Schnittpunkten mit der Weißkurve 900 Farbtemperaturen von etwa unendlich beziehungsweise von etwa 2500 K, während die Linien 904 und 905 an ihren Schnittpunkten mit der Weißkurve 900 Farbtemperaturen von etwa 7000 K beziehungsweise 4500 K kennzeichnen. Die Linien 906 und 907 kennzeichnen einen Abstand von der Weißkurve von etwa –0,5 beziehungsweise etwa +0,5 in Farbortkoordinaten von der Weißkurve 900.
-
Licht mit Farbortkoordinaten, das in dem durch die Linien 902, 903, 906 und 907 gekennzeichneten Bereich liegen, wird hier bevorzugt als Licht angenommen, das einen weißen Leuchteindruck erwecken kann. Dabei ist der rein beispielhaft gezeigte Bereich innerhalb der Linien 902, 903, 906, 907 für Licht mit einem weißen Leuchteindruck nicht beschränkend auszulegen.
-
Licht mit Farbkoordinaten im Teilbereich auf der mit 912 gekennzeichneten Seite des Weißpunkts 910 wird hier als warmweiß bezeichnet, während Licht mit Farbkoordinaten im Teilbereich auf der mit 911 gekennzeichneten Seite des Weißpunkts 910 als kaltweiß bezeichnet wird. Warmweißes Licht weist in diesem Sinne Farbkoordinaten auf, die in dem durch die Linien 903, 906, 907 und 901 gekennzeichneten Bereich liegen, während kaltweißes Licht Farbkoordinaten aufweist, die in dem durch die Linien 902, 906, 907 und 901 gekennzeichneten Bereich liegen. Licht mit Farborten, die beispielsweise im Bereich zwischen den Linien 906 und 907 und nicht auf der Weißkurve 900 liegen, können beispielsweise über Linien ähnlich der Linien 902 bis 905 mit einer Farbtemperatur assoziiert werden und beispielsweise darüber in die Kategorien kaltweiß und warmweiß einteilbar sein.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass beispielsweise die Wahl der Farbtemperatur des Weißpunkts 910 und der damit assoziierten Linie 901 als gedachte Trennlinie zwischen kaltweiß und warmweiß rein beispielhaft erfolgt und nicht beschränkend auszulegen ist.
-
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Beleuchtungseinrichtung und einer Abdeckungsplatte strahlen bevorzugt Licht mit Farbkoordinaten aus, die zwischen der mit 7000 K assoziierten Linie 904 und der mit 4500 K assoziierten Linie 905 mit einem Abstand von kleiner oder gleich +/–0,5 von der Weißkurve 900 liegen.
-
In den 2A und 2B ist ein Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungseinrichtung gezeigt. 2A zeigt dabei eine schematische Schnittdarstellung der Beleuchtungseinrichtung entlang der in 2B mit AA bezeichneten Schnittebene, während 2B eine schematische Draufsicht auf die Beleuchtungseinrichtung in der in 2A angedeuteten Ebene BB zeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 2A und 2B.
-
Die Beleuchtungseinrichtung weist einen Kühlkörper 3 aus einem wärmeleitfähigen Material auf, im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Aluminium. Weiterhin weist der Kühlkörper eine Montagefläche 30 sowie eine Kühlfläche 31 auf, wobei die Kühlfläche 31 eine oberflächenvergrößernde Struktur in Form von Kühlrippen 32 aufweist. Durch die Kühlrippen 32 kann Wärme von der Montagefläche 30 effizient an die Umgebung der Beleuchtungseinrichtung abgegeben werden.
-
Auf der Montagefläche 30 des Kühlkörpers 3 ist eine Mehrzahl von ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 1 und eine Mehrzahl von zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 2 angeordnet. Jedes der ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 1 weist eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) 11 auf, während jede der zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 2 eine Mehrzahl von LEDs 21 aufweist.
-
Rein beispielhaft weist die hier gezeigte Beleuchtungseinrichtung vier erste und vier zweite Halbleiterbauelemente 1, 2 auf, die jeweils sechs LEDs 11 beziehungsweise 21 auf einem als Metallkernplatine mit Leiterbahnen ausgebildeten Träger aufweisen. Die ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 sind wie durch die zur Verdeutlichung eingezeichneten gestrichelten Linien angedeutet abwechselnd zueinander nebeneinander auf einem Kreis mit einem Winkelabstand 9 von jeweils 45° direkt auf der Montagefläche 30 des Kühlkörpers 3 angeordnet.
-
Jede der LEDs 11, 21 der ersten beziehungsweise zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 ist als Dünnfilm-Halbleiterchip auf Nitridbasis mit einem blauen Emissionsspektrum wie im allgemeinen Teil beschrieben ausgeführt und weist jeweils eine Beschichtung mit einem Wellenlängenkonversionsstoff auf, so dass jede der LEDs 11 der ersten Halbleiterbauelemente 1 im Betrieb Licht mit einem ersten weißen Leuchteindruck und jede der LEDs 21 der zweiten Halbleiterbauelemente 2 im Betrieb Licht mit einem zweite weißen Leuchteindruck emittieren kann, wobei der erste Leuchteindruck und der zweite Leuchteindruck verschieden voneinander sind.
-
Der Wellenlängenkonversionsstoff der LEDs 11 der ersten Halbleiterbauelemente 1 ist derart gewählt, dass der erste weiße Leuchteindruck ein warmweißer Leuchteindruck ist, wobei das von den LEDs 11 emittierte Licht einen Farbort aufweist, der in dem in 1 durch die Linien 901, 905, 906 und 907 angedeuteten Bereich liegt. Die LEDs 11 emittieren im Betrieb somit Licht mit einer Farbtemperatur von kleiner oder gleich 5500 K und größer oder gleich 4500 K. Der Wellenlängenkonversionsstoff der LEDs 21 der zweiten Halbleiterbauelemente 2 ist hingegen derart gewählt, dass der zweite weiße Leuchteindruck ein kaltweißer Leuchteindruck ist, wobei das von den LEDs 21 emittierte Licht einen Farbort aufweist, der in dem in 1 durch die Linien 901, 904, 906 und 907 angedeuteten Bereich liegt. Die LEDs 21 emittieren im Betrieb somit Licht mit einer Farbtemperatur von größer als 5500 K und kleiner oder gleich 7000 K.
-
Jedem der ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 ist ein Primäroptikelement 5 nachgeordnet, das als optischer Konzentrator mit einem Abstrahlkegel mit einem Öffnungswinkel von etwa 25° ausgeführt ist. Dadurch strahlt die Beleuchtungseinrichtung das von den ersten und zweiten Halbleiterbauelementen 1, 2 emittierte Licht in eine von der Montagefläche 30 weggerichteten Hauptabstrahlrichtung 10 ab.
-
Den ersten und zweiten Halbleiterbauelementen 1, 2 und den Primäroptikelementen 5 ist ein Sekundäroptikelement 4 nachgeordnet. Das Sekundäroptikelement 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Plexiglas und weist optisch klare Teilbereiche 41 auf, die durch einen optisch nicht-klaren Teilbereich 42 voneinander getrennt und von diesem jeweils umgeben sind. Das Sekundäroptikelement 4 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine ringförmige opake Halterung 6 über den Halbleiterbauelementen 1, 2 montiert und befestigt.
-
Die optisch klaren Teilbereiche 41, von denen jeweils einer genau einem der ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 nachgeordnet ist, sind transparent. Der optisch nicht-klare Teilbereich 42 weist eine von den ersten und zweiten Halbleiterbauelementen 1, 2 abgewandt angeordnete, aufgeraute Oberfläche auf, die transluzent, also lichtdurchlässig und nicht durchsichtig, ausgeführt ist. Der optisch nicht-klare Teilbereich 42 wirkt als diffus streuende Streuscheibe.
-
Die ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 und die nachgeordneten Primäroptikelemente 5 sind getrennt voneinander durch die optisch klaren Teilbereiche 41 des Sekundäroptikelements 4 wahrnehmbar. Das durch die ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 jeweils abgestrahlte Licht kann, ohne abgelenkt zu werden, durch die optisch klaren Teilbereiche 41 innerhalb des Abstrahlwinkels der Primäroptikelemente 5 von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlt werden. Streulicht, also Licht, das außerhalb der Abstrahlkegel der Primäroptikelemente 5 von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlt würde, wird durch den optisch nicht-klaren Teilbereich 42 ausgeblendet, so dass eine Blendung eines externen Beobachters wirkungsvoll unterdrückt werden kann.
-
Die Anordnung der ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 sowie die Kombination der Primäroptikelemente 5 und des Sekundäroptikelements 5 ermöglicht eine optimale und homogene Lichtverteilung des in Hauptabstrahlrichtung 10 abgestrahlten Lichts, wobei störendes Streulicht effektiv ausgeblendet werden kann.
-
Die Farbtemperatur und die Helligkeit des von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts kann durch die erste Intensität, mit der das Licht mit dem ersten Leuchteindruck von den ersten Halbleiterbauelementen 1 abgestrahlt wird, und durch die zweite Intensität, mit der das Licht mit dem zweiten Leuchteindruck von den zweiten Halbleiterbauelementen 2 abgestrahlt wird, eingestellt werden. Dadurch kann die Beleuchtungseinrichtung Licht mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Leuchteindruck aufweisen. Dazu weist die Beleuchtungseinrichtung ein elektronisches Element 9 auf, das geeignet ist, die erste Intensität (angedeutet durch die Pfeile 90) und die zweite Intensität (nicht gezeigt) relativ zueinander sowie auch auf einer absoluten Skala regeln kann. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist das elektronische Element 9 eine Stromstärkeregelung für die ersten Halbleiterbauelemente 1 und die zweiten Halbleiterbauelemente 2 auf, wodurch das Licht mit dem ersten Leuchteindruck beziehungsweise das Licht mit dem zweiten Leuchteindruck gedimmt werden kann. Das elektronische Element 9 kann dabei in die Beleuchtungseinrichtung ganz oder teilweise integriert sein oder als externes, zusätzliches Gerät bereitgestellt sein.
-
In den 3A bis 3D ist ein Abdeckungselement mit einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gezeigt. In 3A ist dabei eine Frontansicht gezeigt, die in einem eingebauten Zustand des Abdeckungselements einem externen Beobachter zugewandt erscheint. 3B zeigt eine Rückansicht, während die 3C und 3D jeweils zwei zueinander senkrechte Seitenansichten zeigen.
-
Das Abdeckungselement weist eine Abdeckplatte 7 auf, die als Deckenplatte ausgeführt ist, die beispielsweise als Element einer abgehängten Decke bereitgestellt werden kann. Die Abdeckplatte 7 weist eine Öffnung 70 auf. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist derart an der Abdeckplatte 7 befestigt, dass das Sekundäroptikelement 4 durch die Öffnung 70 hindurchragt und in der in 3A gezeigten Frontansicht sichtbar ist.
-
Zusätzlich weist die Beleuchtungseinrichtung einen Lüfter 8 auf, der als Axiallüfter ausgeführt ist und auf der Kühlfläche des Kühlkörpers angebracht ist. Durch den Lüfter kann Wärme effektiv vom Kühlkörper 3 an die Umgebung abgegeben werden. Die Einbautiefe des Abdeckungselements mit der Beleuchtungseinrichtung ist durch die Höhe des Kühlkörpers 3 sowie des Lüfters 8 gegeben. Der Kühlkörper 3 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Höhe von etwa 40 mm auf. Wird anstelle des gezeigten Axiallüfters 8 ein Radiallüfter mit Luftleitblechen seitlich am Kühlkörper 3 angebracht, reduziert sich somit die Einbautiefe auf unter 50 mm und ist lediglich durch die Höhe des Kühlkörpers begrenzt. Alternativ kann der Kühlkörper 3 mit der Kühlfläche auch thermisch an einer Klimaanlage angekoppelt sein.
-
Der Durchmesser des Sekundäroptikelements 5 beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 150 mm, die Länge und Breite des Kühlkörpers 3 etwa 150 mm beziehungsweise 163 mm. Die Abdeckplatte 7 weist eine Länge und Breite von jeweils etwa 350 mm und eine Dicke von etwa 10 mm auf.
-
Die in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigten Anzahlen der ersten und zweiten Halbleiterbauelemente 1, 2 sowie der LEDs 11, 21 sowie die räumlichen Abmessungen der Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise deren Elemente ist rein beispielhaft für besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele. Alternativ dazu können die Beleuchtungseinrichtung und das Abdeckungselement weitere der im allgemeinen Teil genannten Merkmale aufweisen.
-
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
