DE102012006999A1 - lamp - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft unter anderem eine Leuchte (10) zur Anbringung an einer Decke (25) eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche (31) oder einer Gebäudeteilfläche, umfassend wenigstens eine, eine Lichtemissionsfläche (42) aufweisende LED (11), eine von einem gesonderten Bauteil bereitgestellte Kollimatoroptik (12), mit einer die Lichtemissionsfläche übergreifenden Lichteintrittsfläche (20), und mit einer Lichtaustrittsfläche (23), wobei die Kollimatoroptik einen Abstrahlwinkel (α) zwischen 75° und 120° aufweist.The invention relates inter alia to a luminaire (10) for attachment to a ceiling (25) of a building space and for illuminating a floor surface (31) or a building part surface, comprising at least one LED (11) having a light emission surface (42), one of a Separate component provided collimator optics (12), with a light emitting surface cross-light entrance surface (20), and with a light exit surface (23), wherein the collimator has an emission angle (α) between 75 ° and 120 °.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche oder einer Gebäudeteilfläche.The invention relates to a luminaire for attachment to a ceiling of a building space and for illuminating a floor surface or a building part surface.
Derartige Leuchten sind bekannt und werden von der Anmelderin sei vielen Jahrzehnten entwickelt und gefertigt.Such lights are known and are developed and manufactured by the applicant for many decades.
Seit nunmehr einigen Jahren verdrängen dabei LED's herkömmliche Leuchtmittel, wie HIT- oder QT-Lampen, als Lichtquellen. Um das von der LED in der Regel über einen recht großen Raumwinkelbereich von 180° abgestrahlte Licht für eine Architekturbeleuchtung überhaupt nutzbar zu machen, sind auch von der Anmelderin bereits erhebliche Entwicklungsanstrengungen unternommen worden.For some years now, LED's have replaced conventional light sources such as HIT or QT lamps as light sources. In order to make the light emitted by the LED generally over a fairly large solid angle range of 180 ° usable for architectural lighting, considerable development efforts have already been made by the applicant.
Dabei ist es beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung
Andererseits ist es beispielsweise aus der
Die auf die Anmelderin zurückgehenden, beiden eingangs genannten Patentanmeldungen beschreiben den Einsatz von Kollimatoren ausschließlich in Leuchten, die im Strahlerbereich eingesetzt werden.The two patent applications, which are based on the Applicant, describe the use of collimators exclusively in luminaires which are used in the radiator area.
Ausgehend von der zuletzt beschriebenen Leuchte besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Leuchte zu entwickeln, die als Downlight einsetzbar ist, und bei einfachem Aufbau eine optimierte Lichtverteilung ermöglicht.Starting from the lamp described last, the object of the invention is to develop a luminaire, which can be used as a downlight, and allows for a simple structure an optimized light distribution.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.The invention solves this problem with the features of
Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Leuchte zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes. Die erfindungsgemäße Leuchte kann insbesondere als Downlight, z. B. als Einbauleuchte oder Aufbauleuchte ausgebildet sein. Als Gebäuderaum im Sinne der Erfindung wird auch ein beispielsweise von einer Gebäudedecke überdachter oder teilweise überdachter Außenraum verstanden. Auch kann die erfindungsgemäße Leuchte an Seilen oder Tragkonstruktionen angeordnet oder auf einem Leuchtenmast befestigt werden.The invention accordingly relates to a luminaire for attachment to a ceiling of a building room. The luminaire according to the invention can be used in particular as a downlight, z. B. be designed as recessed luminaire or surface-mounted. As a building space within the meaning of the invention is also understood, for example, a building ceiling covered or partially covered outdoor space. Also, the luminaire according to the invention can be arranged on ropes or supporting structures or fixed on a lamppost.
Die Leuchte dient zur Ausleuchtung einer Bodenfläche oder einer Gebäudeteilfläche. Hierzu ist anzumerken, dass beispielsweise auch Warenauslagen, Kunstwerke oder dergleichen von der Leuchte ausgeleuchtet werden können.The luminaire is used to illuminate a floor area or part of a building. It should be noted that, for example, displays, artwork or the like can be illuminated by the lamp.
Die Leuchte umfasst wenigstens eine LED, die wenigstens eine Lichtemissionsfläche aufweist. Im einfachsten Fall ist eine einzige LED vorgesehen. Es ist aber auch möglich, dass eine LED-Anordnung, beispielsweise eine Multichip-LED vorgesehen wird, oder eine Mehrzahl von LED's.The luminaire comprises at least one LED which has at least one light emission surface. In the simplest case, a single LED is provided. But it is also possible that an LED array, for example, a multi-chip LED is provided, or a plurality of LEDs.
Die LED oder LED-Anordnung weist in diesem letzteren Falle gegebenenfalls mehrere Lichtemissionsflächen auf.The LED or LED arrangement optionally has a plurality of light emission surfaces in this latter case.
Weiter umfasst die Leuchte eine Kollimatoroptik. Diese ist von einem von der LED gesondertem Bauteil bereitgestellt. Die Kollimatoroptik ist vorteilhaft beabstandet, wenn auch nur geringfügig beabstandet, von der LED angeordnet.Furthermore, the lamp comprises a collimator optics. This is provided by a separate from the LED component. The collimator optics is advantageously spaced apart, even if only slightly spaced, from the LED.
Sie weist vorteilhaft eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche auf. Per Definition dient die Kollimatoroptik dazu, den Öffnungswinkel, d. h. den Winkel, unter dem Licht von der LED abgestrahlt wird, zu reduzieren. Die Lichtstrahlen verlassen daher die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik mit einem kleineren Öffnungswinkel oder Abstrahlwinkel, als dem Öffnungswinkel, unter dem die Lichtstrahlen die LED verlassen haben.It advantageously has a light entry surface and a light exit surface. By definition, the collimator optics serve to adjust the opening angle, i. H. to reduce the angle at which light is emitted from the LED. The light beams therefore leave the light exit surface of the collimator optics with a smaller opening angle or angle than the opening angle at which the light beams have left the LED.
Die Kollimatoroptik ist derartig ausgebildet und positioniert, dass ihre Lichteintrittsfläche die Lichtemissionsfläche übergreift. Vorteilhaft übergreift die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik die Lichtemissionsfläche vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Für den Fall, dass geringere Lichtverluste toleriert werden können, ist es auch möglich, und von der Erfindung mit umfasst, wenn die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik die Lichtemissionsfläche nur überwiegend übergreift.The collimator optics is designed and positioned such that its light entry surface overlaps the light emission surface. Advantageously, the light entry surface of the collimator optics completely or substantially completely overlaps the light emission surface. In the event that lower light losses can be tolerated, it is also possible and encompassed by the invention if the light entry surface of the collimator optics only predominantly overlaps the light emission surface.
Die Kollimatoroptik weist einen Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120° auf. Vorteilhaft beträgt der Abstrahlwinkel zwischen 45° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 50° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 55° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 60° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 65° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 70° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 75° und 120°.The collimator optics has a beam angle between 40 ° and 120 °. Advantageously, the radiation angle between 45 ° and 120 °, more advantageously between 50 ° and 120 °, more advantageously between 55 ° and 120 °, more advantageously between 60 ° and 120 °, more advantageously between 65 ° and 120 °, further advantageously between 70 ° and 120 °, more advantageously between 75 ° and 120 °.
Die erfinderische Besonderheit der Erfindung drückt sich also darin aus, dass zwar eine Kollimatoroptik eingesetzt wird. Diese bündelt den von der LED emittierten Lichtstrom allerdings nur geringfügig, nämlich auf einen reduzierten Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120°. Dieser Abstrahlwinkel oder Öffnungswinkel ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise einen Einsatz der Kollimatoroptik in einer deckenseitig anzuordnenden Leuchte, z. B. in einem Downlight. Hier sind derartige Abstrahlwinkel nämlich insoweit von Vorteil, als dass damit die für Downlights typischen Lichtverteilungen und Abstrahlcharakteristiken unmittelbar erzielt werden können, ohne dass ein Reflektor erforderlich ist. Bei entsprechender Wahl des Abstrahlwinkels in dem genannten Bereich zwischen 40° und 120° kann auf diese Weise beispielsweise erreicht werden, dass, ohne dass das Erfordernis besteht einen Darklight-Reflektor einzusetzen, eine Darklight-Abstrahlcharakteristik der Leuchte erzielt wird.The inventive feature of the invention thus expressed in the fact that, although a Collimator optics is used. However, this bundles the light flux emitted by the LED only slightly, namely to a reduced radiation angle between 40 ° and 120 °. This emission angle or opening angle allows in a particularly advantageous manner to use the collimator in a lamp to be arranged on the ceiling, z. In a downlight. In fact, such emission angles are advantageous in that they allow the downlighting and emission characteristics to be achieved directly without the need for a reflector. With an appropriate choice of the radiation angle in the range between 40 ° and 120 ° can be achieved in this way, for example, that without the need to use a Darklight reflector, a darklight radiation characteristics of the lamp is achieved.
Bezüglich des Verständnisses der Darklight-Technologie sei verwiesen auf die
Eine wesentliche Besonderheit der erfindungsgemäßen Leuchte ist darin zu sehen, dass die Kollimatoroptik einen sehr großen Durchmesser, von beispielsweise 22 mm aufweisen kann. Dieser Außendurchmesser im Bereich der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik (s. Bezugszeichen D, z. B. in
Durch diese Anpassung wird eine für eine Downlight-Leuchte optimierte Lichtverteilung mögich.This adaptation makes possible a light distribution optimized for a downlight.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird der Raumwinkelbereich bezeichnet, in den hinein von der Kollimatoroptik emittiertes Licht fällt, wobei diese Betrachtung erfolgt, ohne ggf. noch im Lichtweg zwischen Kollimatoroptik und auszuleuchtender Gebäudefläche angeordnete Abblendelemente oder Reflektoren zu berücksichtigen.For the purposes of the present patent application, the solid angle range in which light emitted by the collimator optics falls is considered as the emission angle, wherein this observation takes place without taking into account any dimming elements or reflectors which may still be arranged in the light path between the collimator optics and the building surface to be illuminated.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei auch nur derjenige Raumwinkelbereich bezeichnet, in den hinein von der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik Licht hinein abgestrahlt wird. Streulichtverluste, die beispielsweise auf Grund nicht gänzlich auszuschließender Reflektionen an Kanten oder Randbereichen von optischen Grenzflächen auftreten können, werden bei dieser Betrachtung ebenfalls nicht berücksichtigt. Die Streulichtanteile stellen aber nur völlig unbedeutende Anteile an dem Gesamtlichtstrom dar und liegen unter 10%, vorteilhafterweise unter 5%, weiter vorteilhafterweise unter 3% des gesamten von der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik emittierten Lichtstromes.In the context of the present invention, only the one solid angle range is referred to as the emission angle, into which light is radiated into from the light exit surface of the collimator optics. Stray light losses, which can occur, for example, due to not entirely exclude reflections at edges or edge regions of optical interfaces, are also not taken into account in this consideration. However, the scattered light components are only completely insignificant components of the total luminous flux and are less than 10%, advantageously less than 5%, more advantageously less than 3% of the total luminous flux emitted by the light exit surface of the collimator optics.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auch derjenige Winkel bezeichnet, der im fachmännischen Sinne als Öffnungswinkel bezeichnet wird, und den „full width half max”-Wert darstellt. Es handelt sich also um denjenigen Wert des Lichtabstrahlwinkels, bei dem Lichtintensität etwa auf die Hälfte der maximalen Lichtintensität gefallen ist. Eine Darstellung dieser Werte ergibt sich beispielsweise aus den Polarkoordinatendarstellungen der
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik ein Reflektor angeordnet. Gleichwohl ist von der Erfindung auch eine Leuchte umfasst, die ohne einen solchen Reflektor auskommt.According to an advantageous embodiment of the invention, a reflector is arranged in the main emission direction of the light behind the collimator optics. Nevertheless, the invention also encompasses a luminaire which manages without such a reflector.
Alternativ kann an Stelle eines Reflektors ein in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik angeordnetes lichtundurchlässiges Abblendelement angeordnet sein. Es kann sich hierbei beispielsweise auch um ein Element handeln, welches mit einer matten weißen Innenseite versehen ist. Ein solches Abblendelement kann dazu dienen, lediglich gänzlich unbedeutende Streulichtanteile abzublenden.Alternatively, instead of a reflector, an opaque dimming element arranged behind the collimator optics in the main emission direction of the light can be arranged. This may, for example, also be an element which is provided with a matt white inner side. Such Abblendelement can serve to fade only completely insignificant stray light components.
Ergänzend sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Leuchte auch mit einem in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik angeordneten Darklight-Reflektor ausgestattet sein kann.In addition, it should be noted that the luminaire according to the invention can also be equipped with a darklight reflector arranged in the main emission direction of the light behind the collimator optics.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Abblendelement freie Randkanten auf, die eine Lichtaustrittsöffnung der Leuchte umgeben. Die Randkanten sind derart angeordnet und positioniert, dass sie an den Abstrahlwinkel im Wesentlichen angrenzen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the Abblendelement free edges, which surround a light exit opening of the lamp. The margins are like that arranged and positioned so that they are substantially adjacent to the emission angle.
Die Kollimatoroptik gibt insoweit den Abstrahlwinkel des Lichtes vor. Das Abblendelement wird dann in Kenntnis des Abstrahlwinkels so ausgestaltet, dass es bis an den Abstrahlwinkel herangeführt wird.The collimator optics thus dictates the angle of the light. The Abblendelement is then configured in knowledge of the beam angle so that it is brought up to the beam angle.
Dadurch werden einerseits Lichtverluste minimiert. Zum Anderen wird die Abblendung optimiert.This minimizes light losses on the one hand. On the other hand, the dimming is optimized.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Leuchte nach Anspruch 4.The invention further relates to a luminaire according to claim 4.
Der Erfindung liegt gleichermaßen die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 4.The invention solves this problem with the features of claim 4.
Die erfindungsgemäße Leuchte weist demgemäß wenigstens eine LED mit einer Lichtemissionsfläche auf, eine Kollimatoroptik, und einen Reflektor. Die Kollimatoroptik ist mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche ausgestattet. Die Lichteintrittsfläche des Kollimators übergreift die Lichtemissionsfläche. Die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik ist derartig positioniert, dass sie in den Innenraum des Reflektors hinein ragt, oder an den Innenraum anrandet.The luminaire according to the invention accordingly has at least one LED with a light emission surface, a collimator optics, and a reflector. The collimator optics is equipped with a light entry surface and a light exit surface. The light entry surface of the collimator overlaps the light emission surface. The light exit surface of the collimator optics is positioned such that it projects into the interior of the reflector, or rests against the interior.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Prinzips besteht insoweit darin, dass eine Kollimatoroptik, die das von der LED emittierte Licht bündelt, mit einem Reflektor kombiniert wird. Eine derartige Leuchtenkonstruktion ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.The peculiarity of the inventive principle is insofar that a collimator optics, which bundles the light emitted by the LED light, is combined with a reflector. Such a luminaire construction is not known from the prior art.
Insbesondere für Leuchten, die zur deckenseitigen Anbringung ausgebildet sind, ist es derzeit lediglich bekannt, den LED's eine Kollimatoroptik zuzuordnen, und, ohne die Verwendung von Reflektoren, das aus der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik emittierte Licht unmittelbar auf eine auszuleuchtende Fläche zu richten. Weiter ist es alternativ bekannt, LED's mit planen Diffusorfolien zu kombinieren, und das so generierte, aber nicht gebündelte, d. h. nicht kollimierte Licht, in einen Reflektor einzustrahlen.In particular, for luminaires which are designed for mounting on the ceiling, it is currently only known to associate the LEDs with a collimator optics, and, without the use of reflectors, to direct the light emitted from the light exit surface of the collimator optics directly onto a surface to be illuminated. Furthermore, it is alternatively known to combine LEDs with flat diffuser films, and thus generated, but not bundled, d. H. non-collimated light to radiate into a reflector.
Das erfindungsgemäße lichttechnische Prinzip, wonach das von der LED emittierte Licht zunächst durch eine Kollimatoroptik gebündelt wird, und das gebündelte Licht in einen Reflektor hinein gestrahlt wird, ermöglicht neue Leuchtengeometrien bei einfacher Konstruktion und die Erzielung einer optimalen Lichtverteilung.The photometric principle according to the invention, according to which the light emitted by the LED is first collimated by a collimator optics, and the collimated light is radiated into a reflector, enables new luminaire geometries with a simple construction and the achievement of optimum light distribution.
Der Reflektor kann beispielsweise mit einer matten, weißen Innenfläche ausgestattet sein, und insoweit lediglich als Abblendelement dienen. Dies ist beispielsweise ausreichend, wenn durch diesen Reflektor lediglich unbedeutende, vernachlässigbare Streulichtanteile ausgefiltert werden sollen. Bei diesen Ausführungsformen weist der Reflektor soweit lediglich die Funktion eines Abblendelementes auf.The reflector can be equipped, for example, with a matt, white inner surface, and so far only serve as a screening element. This is sufficient, for example, if only insignificant, negligible scattered light components are to be filtered out by this reflector. In these embodiments, the reflector has so far only the function of a screening element.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Reflektor verspiegelt, insbesondere hochspiegelnd, ausgebildet sein.In other embodiments of the invention, the reflector may be mirrored, in particular hochspiegelnd formed.
Insbesondere kann der Reflektor auch als Darklight-Reflektor ausgebildet sein.In particular, the reflector can also be designed as a darklight reflector.
Auch bezüglich dieser Kollimatoroptik gelten die zuvor zu der zuerst beschriebenen Erfindung beschriebenen Erläuterungen analog. Insbesondere kann wiederum vorgesehen sein, dass der Durchmesser D die Kollimatoroptik in der Größenordnung von 22 mm liegt, also eine sehr viel engere Abstrahlcharakteristik, d. h. einen kleineren Abstrahlwinkel α zulassen würde, als erfindungsgemäß vorgesehen.Also with regard to this collimator optics, the explanations described above for the invention described first apply analogously. In particular, it may in turn be provided that the diameter D is the collimator optics in the order of magnitude of 22 mm, that is to say a much narrower emission characteristic, ie. H. would allow a smaller radiation angle α, than provided according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kollimatoroptik einen Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120° auf. Eine solche Kollimatoroptik kann eine für eine Downlight-Leuchte optimierte Lichtverteilung generieren. Vorteilhaft beträgt der Abstrahlwinkel zwischen 45° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 50° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 55° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 60° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 65° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 70° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 75° und 120°.According to an advantageous embodiment of the invention, the collimator optics on a beam angle between 40 ° and 120 °. Such a collimator optics can generate a light distribution optimized for a downlight. Advantageously, the radiation angle between 45 ° and 120 °, more advantageously between 50 ° and 120 °, more advantageously between 55 ° and 120 °, more advantageously between 60 ° and 120 °, more advantageously between 65 ° and 120 °, further advantageously between 70 ° and 120 °, more advantageously between 75 ° and 120 °.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Reflektor eine besondere Dimensionierung und Positionierung auf. Hier ist vorgesehen, dass der Reflektor Randkanten aufweist, die eine besondere Positionierung erfahren. Die Randkanten sind diejenigen Kanten des Reflektors, die die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte umgeben, mithin die Randkanten, die der auszuleuchtenden Fläche am nächsten sind. Die Randkanten sind so positioniert, dass sie an den Abstrahlwinkel im Wesentlichen angrenzen. Der Abstrahlwinkel ist bei dieser Leuchte wiederum durch die Kollimatoroptik vorgegeben. Dadurch, dass die Randkanten des Reflektors an den vorgegebenen Abstrahlwinkel angrenzen, wird einerseits erreicht, dass nur das unerwünschte Streulicht abgeblendet wird. Zugleich werden von dem Reflektorelement die gerichteten, d. h. die gebündelten Lichtanteile, die innerhalb des Abstrahlwinkels liegen, unbehindert durchgelassen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the reflector has a special dimensioning and positioning. Here it is provided that the reflector has marginal edges, which experience a special positioning. The marginal edges are those edges of the reflector that surround the light exit opening of the lamp, thus the marginal edges closest to the surface to be illuminated. The marginal edges are positioned so that they are substantially adjacent to the beam angle. The beam angle is in turn given by the collimator optics in this luminaire. The fact that the marginal edges of the reflector adjoin the predetermined radiation angle, on the one hand ensures that only the unwanted scattered light is dimmed. At the same time of the reflector element, the directed, d. H. the bundled light components that are within the radiation angle, unhindered through.
Der Reflektor kann die Lichtaustrittsfläche der Leuchte im Wesentlichen ringförmig umgeben, wobei der Querschnitt dieses Ringes beliebig gestaltet sein kann. Der Reflektor kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Bei besonderen Ausgestaltungen der Erfindung ist das Reflektorelement bezüglich einer optischen Achse in Umfangsrichtung unsymmetrisch ausgebildet. The reflector may surround the light exit surface of the lamp substantially annular, the cross section of this ring may be arbitrarily designed. The reflector may be rotationally symmetrical. In particular embodiments of the invention, the reflector element is formed asymmetrically with respect to an optical axis in the circumferential direction.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Leuchte auch mehrere Reflektoren und/oder mehrere Kollimatoroptiken aufweisen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, eine rasterartige Anordnung mehrerer LED's, z. B. von vier LED's, oder von vier LED-Anordnungen (Multichip-LED's), vorzusehen. Entsprechend der Zahl der LED's oder der LED-Anordnungen kann eine Anzahl an Reflektoren und/oder eine Anzahl von Kollimatoroptiken vorgesehen sein. Hierdurch können besonders lichtstarke Leuchten erzielt werden. Auch besteht hierdurch die Möglichkeit, die Leuchte skalierbar auszubilden.According to an advantageous embodiment of the invention, the luminaire may also have a plurality of reflectors and / or a plurality of collimator optics. For example, there is the possibility of a grid-like arrangement of multiple LED's, z. B. of four LEDs, or of four LED arrangements (multi-chip LEDs) to provide. Corresponding to the number of LEDs or the LED arrangements, a number of reflectors and / or a number of collimator optics may be provided. As a result, particularly bright lights can be achieved. This also makes it possible to make the lamp scalable.
Weiter ist vorteilhaft vorgesehen, dass mehrere Reflektoren von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nur einige der mehreren Reflektoren von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind.Furthermore, it is advantageously provided that a plurality of reflectors are provided by a common component. It can also be provided that only some of the multiple reflectors are provided by a common component.
Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mehrere Kollimatoroptiken von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind, oder dass zumindest einige der mehreren Kollimatoroptiken von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind.Further advantageously, it can be provided that a plurality of collimator optics are provided by a common component, or that at least some of the plurality of collimator optics are provided by a common component.
Die Kollimatoroptik besteht beispielsweise aus Kunststoff, und ist als Spritzgießteil ausgebildet. Insofern bietet es sich an, mehrere Kollimatoroptiken, soweit in einer Leuchte mehrere Kollimatoroptiken vorgesehen sind, durch ein einziges Spritzgießteil bereitzustellen.The collimator optics consists for example of plastic, and is designed as an injection molded part. In this respect, it makes sense to provide a plurality of collimator optics, provided that a plurality of collimator optics are provided in a luminaire, by a single injection-molded part.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Leuchte mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Lichtaustrittsöffnung versehen. Dabei können vier Kollimatoroptiken vorgesehen sein, mit der weiteren Besonderheit, dass jeder Kollimatoroptik ein viertelkreissegment-artiges Reflektorelement zugeordnet ist. Jedes Reflektorelement weist insoweit, kuchenstückartig, zwei Reflektorabschnitte auf, die unter einem rechten Winkel zueinander stehen, und ein gekrümmtes, kreisbogenartiges Reflektorsegment, welches die freien Schenkelenden der geraden Reflektorelemente miteinander verbindet.In a particular embodiment of the invention, the lamp is provided with a substantially circular light exit opening. In this case, four collimator optics can be provided, with the further special feature that each collimator optics is associated with a quarter circle segment-like reflector element. Each reflector element has so far, cake piece-like, two reflector sections which are at a right angle to each other, and a curved, arc-like reflector segment, which connects the free leg ends of the straight reflector elements together.
Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die LED Bestandteil einer LED-Anordnung ist, die mehrere LED's aufweist. Eine Kollimatoroptik kann insoweit eine LED-Anordnung, die mehrere LED's und/oder mehrere Lichtemissionsflächen enthält, übergreifen.In addition, it can be provided that the LED is part of an LED arrangement which has a plurality of LEDs. A collimator optics can insofar overlap an LED arrangement which contains a plurality of LEDs and / or a plurality of light emission surfaces.
Soweit mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen vorgesehen sind, kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung jeder LED oder jeder LED-Anordnung ein eigener Reflektor und/oder eine eigene Kollimatoroptik zugeordnet sein.If a plurality of LEDs or a plurality of LED arrangements are provided, in one embodiment of the invention, each LED or each LED arrangement can be assigned its own reflector and / or its own collimator optics.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Kollimatoroptiken (und vorteilhaft auch mehrere Reflektoren, sowie mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen) zur Bildung einer langgestreckt ausgebildeten Leuchte entlang einer Geraden angeordnet sein. Alternativ können die Kollimatoroptiken (sowie gleichermaßen die mehreren Reflektoren und die mehreren LED's oder LED-Anordnungen) entlang einem Raster angeordnet sein, welches Zeilen und Spalten umfasst.According to a further embodiment of the invention, a plurality of collimator optics (and advantageously also a plurality of reflectors, as well as a plurality of LEDs or a plurality of LED arrangements) may be arranged along a straight line to form an elongated luminaire. Alternatively, the collimator optics (as well as the plurality of reflectors and the plurality of LED's or LED arrays) may be arranged along a grid comprising rows and columns.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass im Lichtpfad des von der LED emittierten Lichtes hinter dem Reflektor ein zusätzlicher, weiterer Reflektor angeordnet ist. Dieser kann der Beeinflussung der Lichtverteilung dienen, und beispielsweise zur Erzielung einer eng abstrahlenden oder einer breit abstrahlenden Lichtverteilung vorgesehen sein.Finally, provision can be made for an additional, further reflector to be arranged behind the reflector in the light path of the light emitted by the LED. This can serve to influence the light distribution, and be provided, for example, to achieve a narrow emission or a broadly emitting light distribution.
Die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte kann von einem Abschlussglas durchsetzt sein.The light exit opening of the luminaire can be penetrated by a cover glass.
Weiter vorteilhaft ist die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte von einer freien Randkante des Abblendelementes oder des Reflektors unter einem Abstand beabstandet. Hierdurch kann eine in ästhetischer Hinsicht besonders vorteilhafte Ausbildung der Leuchte erzielt werden. Diese, in den Zeichnungen nicht dargestellte Variante der Erfindung ist beispielsweise von Vorteil, wenn in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter dem Reflektor ein weiterer zusätzlicher Reflektor angeordnet ist.Further advantageously, the light exit opening of the lamp is spaced from a free edge of the Abblendelementes or the reflector at a distance. As a result, an aesthetically advantageous embodiment of the luminaire can be achieved. This, not shown in the drawings variant of the invention is for example advantageous if in the main direction of the light behind the reflector another additional reflector is arranged.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kollimatoroptik für wenigstens eine LED.The invention further relates to a collimator optics for at least one LED.
Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Kollimatoroptik, die zur Verwendung in einer Leuchte der vorbeschriebenen Art geeignet ist.More particularly, this invention relates to a collimator optic suitable for use in a luminaire of the type described above.
Bekannte Kollimatoroptiken weisen Lichteintrittsflächen und Lichtaustrittsflächen auf, die auf besondere Weise ausgebildet sind, um das von der LED emittierte Licht einzufangen, zu bündeln und in gebündelter Weise abzugeben. Wie bereits eingangs beschrieben, ist es dabei im Wesentlichen Ziel bekannter Kollimatoroptiken, möglichst geringe Abstrahlwinkel (sog. Öffnungswinkel) zu erzielen, die im Bereich einiger weniger Grad, z. B. von 8°, liegen.Known collimating optics have light entry surfaces and light exit surfaces which are designed in a special way to capture, bundle and output the light emitted by the LED in a bundled manner. As already described at the outset, it is essentially the objective of known collimator optics to achieve the lowest possible radiation angle (so-called opening angle), which can be achieved in the range of a few degrees, e.g. B. of 8 ° lie.
Um derartig enge Lichtverteilungen zu erzielen, sind die Kollimatoroptiken des Standes der Technik in der Regel, dem Prinzip optischer, physikalischer Linsen folgend, ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um konkav-konvexe, plan-konvexe, oder doppel-konvexe Linsen handeln. Wesentlich ist, dass die Kollimatoroptik insgesamt als Sammellinse funktioniert.In order to achieve such narrow light distributions, the collimator optics of the prior art are generally formed following the principle of optical, physical lenses. It can For example, be concave-convex, plano-convex, or double-convex lenses. It is essential that the collimator optics works in total as a converging lens.
Die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik, also diejenige Grenzfläche, die der LED oder der LED-Anordnung abgewandt ist, ist dabei in der Regel entweder als plane oder insgesamt als sphärisch gewölbte Oberfläche ausgebildet.The light exit surface of the collimator optics, that is to say the interface which faces away from the LED or the LED arrangement, is generally formed either as a plane surface or as a globally curved surface as a whole.
In besonderen Anwendungsfällen, insbesondere für den Einsatz einer solchen Kollimatoroptik in einer als Downlight ausgebildeten Leuchte bestehen aber besondere Erfordernisse.In special applications, especially for the use of such collimator optics in a designed as a downlight luminaire but there are special requirements.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine an sich bekannte Kollimatoroptik des Standes der Technik, wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 20.The invention solves this problem with the features of
Die Besonderheit besteht in der Anordnung von axial langgestreckten Wölbungen in der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik. Derartige Wölbungen oder Granulierungen können insbesondere von Vorteil sein, wenn mehrere derartiger Wölbungen, parallel zueinander, auf der Lichtaustrittsfläche angeordnet sind. Diese Oberflächenausbildungen sind einstückig-stoffschlüssiger Bestandteil der Kollimatoroptik. Bei einer als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Kollimatoroptik sind diese Oberflächenausbildungen unmittelbar mit angespritzt.The special feature is the arrangement of axially elongated bulges in the light exit surface of the collimator optics. Such bulges or granulations can be particularly advantageous if a plurality of such curvatures, parallel to each other, are arranged on the light exit surface. These surface formations are a one-piece cohesive component of the collimator optics. In the case of a collimator optics designed as a plastic injection-molded part, these surface formations are molded directly on.
Die Wölbungen können von Kappenabschnitten eines Torus bereitgestellt sein. Ein Torus ist bekanntermaßen ein ringförmiger Körper mit einem auf die Mittelachse bezogenen Innenradius und Außenradius, wobei der Querschnitt des Torus von einem Kreis mit einem dritten Radius gebildet ist. Über diese drei Radien lässt sich ein Torus bzw. ein Toruskappenabschnitt eindeutig bestimmen.The bulges may be provided by cap portions of a torus. A torus is known to be an annular body having an inner radius and outer radius related to the central axis, the cross section of the torus being formed by a circle having a third radius. About these three radii can be a torus or a Toruskappenabschnitt uniquely determined.
Durch die Bereitstellung von Wölbungen auf der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik, die von Kappenabschnitten eines solchen Torus bereitgestellt sind, lässt sich die Lichtverteilung, die von der Kollimatoroptik bereitgestellt wird, entsprechend optimieren. So kann beispielsweise eine Lichtverteilung erzielt werden, die schlierenfrei, und damit im Wesentlichen homogen ausgebildet ist.By providing bumps on the light exit surface of the collimator optics provided by cap portions of such a torus, the light distribution provided by the collimator optics can be optimized accordingly. Thus, for example, a light distribution can be achieved that is streak-free, and thus substantially homogeneous.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kollimatoroptik nach Anspruch 22.The invention further relates to a collimator optics according to
Die Besonderheit besteht hier darin, dass die Kollimatoroptik eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Kollimatoroptik bezogen auf eine optische Achse, also die Mittelachse, der Kollimatoroptik, unsymmetrisch ausgebildet ist. Insbesondere können die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik und die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik abweichend von einer Kreisform Krümmungen aufweisen, die an Ellipsen oder Ovalen angenähert sind, oder von diesen bereitgestellt sind. Hierdurch können nicht rotationssymmetrische Lichtverteilungen generiert werden.The peculiarity here is that the collimator optics has a light entry surface and a light exit surface, wherein the collimator optics with respect to an optical axis, ie the central axis, the collimator optics, is formed asymmetrically. In particular, unlike a circular shape, the light entry surface of the collimator optics and the light exit surface of the collimator optics may have curvatures which are approximated to ellipses or ovals or provided by them. As a result, non-rotationally symmetric light distributions can be generated.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik eine Höhlung aufweist, die eine Bodenwand und eine Seitenwand aufweist. Die Höhlung, in die die LED eingesetzt wird, kann dabei beispielsweise von konisch zulaufenden Seitenwänden und einer planen oder gewölbten Bodenfläche begrenzt sein.There is the possibility that the light entry surface of the collimator optics has a cavity which has a bottom wall and a side wall. The cavity, in which the LED is used, can be limited for example by tapered side walls and a flat or curved floor surface.
Die Seitenwand, ggf. aber auch die Bodenwand, können bei Betrachtung eines Querschnittes durch die Kollimatoroptik entlang einer Ebene, deren Normalenvektor durch die optische Achse gebildet ist, eine elliptische, eine ovale oder jedenfalls eine von einer Kreisform abweichende Krümmung aufweisen.When viewing a cross section through the collimator optics along a plane whose normal vector is formed by the optical axis, the side wall, but possibly also the bottom wall, can have an elliptical, an oval or at least a curvature deviating from a circular shape.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele.Further advantages of the invention will become apparent from the non-cited subclaims, as well as from the following description of the embodiments illustrated in the figures.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Die in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit
Die in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit
Ausweislich
Die Kollimatoroptik kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil aus transparentem Kunststoff gefertigt sein und verfügt über eine Reihe von Grenzflächen zur Lichtbrechung, bzw. zur Erzielung von Totalreflektion. Die Kollimatoroptik umfasst einen Kopfabschnitt
Der Kopfabschnitt
Die Höhlung
Die Grenzflächen
Die Kollimatoroptik
Aus
Andererseits kann, wie später anhand des Ausführungsbeispiels der
Die Kollimatoroptik
Wie sich aus dem schematisch dargestellten Verlauf der Lichtstrahlen in
Wie sich bereits aus der Darstellung der
Die Kollimatoroptik
Eine Messung dieses Abstrahlungswinkels α erfolgt grundsätzlich zwischen den beiden äußersten Randstrahlen
Anders ausgedrückt kann eine Kollimatoroptik
Die Konstruktion der Kollimatoroptik erfolgte dabei im Wesentlichen derart, dass der äußerste Randstrahl, also bei dem Ausführungsbeispiel der
Ausweislich
Lediglich schematisch dargestellt ist eine Platine
Aus
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Demzufolge ergibt sich auf Grund des zuvor beschriebenen Öffnungswinkels γ ein Raumbereich
Erst bei Überschreiten der Grenzlinie VL gelangt der Benutzer (dargestellt durch die Position des Benutzers
Die Ausführungsbeispiele der
Bei der Leuchte der
Die Ausführungsbeispiele der
Die Kollimatoroptik
Die zentralen Lichtanteile, die von der LED
Die äußeren oder randseitigen, von der LED
Der Reflektor
Das bezüglich
Die Funktion des Reflektors
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Eine solche Kollimatoroptik ist vorteilhaft bei Leuchten zur deckenseitigen Anbringung einsetzbar, da hierdurch der gewünschte hohe Sehkomfort erreichbar ist.Such a collimator optics can be used advantageously in luminaires for mounting on the ceiling, since in this way the desired high visual comfort can be achieved.
Das Ausführungsbeispiel der
Die Ausführungsbeispiele der
Schließlich soll anhand des Ausführungsbeispieles der
Bei einigen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Kollimatoroptiken
In Folge der Anordnung ovaler, d. h. elliptischer, oder jedenfalls von einer Kreisform abweichender Querschnitte der Kollimatoroptik, können beispielsweise die Seitenwandbereiche
Schließlich kann auch die Lichtemissionsfläche
Hierdurch besteht die Möglichkeit, ovale Lichtverteilungen zu generieren. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, generell Lichtverteilungen zu generieren, die von rotationssymmetrischen Lichtverteilungen abweichen.This makes it possible to generate oval light distributions. Finally, there is also the possibility of generally generating light distributions that deviate from rotationally symmetrical light distributions.
Auch besteht die Möglichkeit, Lichtverteilungen zu generieren, die eine Randkontur aufweisen, die von einer Kreisform abweicht.It is also possible to generate light distributions which have an edge contour that deviates from a circular shape.
Unter der Annahme, dass eine Leuchte gemäß
Der entsprechende Öffnungswinkel ist hier der Einfachheit halber mit α bezeichnet.The corresponding opening angle is here for the sake of simplicity designated α.
Der engere Öffnungswinkel bei Betrachtung einer Richtung des Doppelpfeils Y ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit δ bezeichnet.The narrower opening angle when viewing a direction of the double arrow Y is denoted by δ in this embodiment.
Zur Klarstellung sei angemerkt, dass die Kollimatoroptik
Es sind daher zahlreiche unterschiedliche Varianten möglich und von der Erfindung mit umfasst.There are therefore numerous different variants possible and encompassed by the invention.
Angemerkt sei, dass die Kollimatoroptik mit unterschiedlichen, wählbaren Abstrahlungswinkeln α zwischen 40° und 120° und wahlweise zur Erzielung von rotationssymmetrischen oder von nicht rotationssymmetrischen Lichtverteilungen eingesetzt werden können. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mehrere Kollimatoroptiken mit gleicher Höhe H und/oder gleichem Außendurchmesser D und/oder gleichem Durchmesser ID und/oder gleicher Mindesthöhlungsbreite MHB und/oder gleicher Position oder gleichem Positionsraster P von Befestigungselementen
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass der Innenraum
Die optische Achse OA wird in der Regel als Mittelachse der Kollimatoroptik bezeichnet, also als die Achse, die durch den Schwerpunkt verläuft oder nahe des Schwerpunktes verläuft und eine Art optischen Schwerpunkt bereitstellt.The optical axis OA is usually referred to as the central axis of the collimator optics, that is, as the axis that passes through the center of gravity or near the center of gravity and provides a kind of optical center of gravity.
Insbesondere ist die optische Achse in der Regel der geometrische Mittelpunkt zwischen zwei Befestigungsorganen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: ROCHE, VON WESTERNHAGEN & EHRESMANN, DE |