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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung enthaltend:
- (a) eine langgestreckte Anordnung einer Vielzahl von Leuchtdioden oder anderen quasi punktförmigen Lichtquellen,
- (b) Mittel zum Entblenden und/oder Leiten der von den Leuchtdioden emittierten Strahlung.
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Leuchtdioden (LED) sind besonders energiesparende, helle Leuchtmittel, deren Einsatz gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln, etwa Leuchtstoffröhren, häufig bevorzugt wird.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Leuchtdioden in den Fokus einer reflektierenden Optik zu setzen. Die fast punktförmige Lichtquelle führt dann zu einer gleichmäßigen Beleuchtung. Nachteilig ist es bei derartigen Anordnungen, dass nur eine Leuchtdiode eingesetzt werden kann, wenn eine gute Abbildung erreicht werden soll. Die Leistung der Anordnung ist somit begrenzt.
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Es ist ferner bekannt, mehrere Leuchtdioden unter einer gemeinsamen Mischkappe anzuordnen. Die Mischkappe ist matt ausgebildet. Die gemischte Strahlung aus der Mischkappe ist für Beleuchtungszwecke gut geeignet. Nachteilig ist es jedoch, dass an der Mischkappe Verluste bis zu 10% auftreten können.
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Leuchtstofflampen sind langgestreckt und emittieren gleichmäßig aus einem größeren Volumen. Sie sind für Beleuchtungszwecke gut geeignet. Leuchtstofflampe haben jedoch einen hohen Energiebedarf und machen eine zusätzliche Entblendung erforderlich.
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DE 10 2010 016 385 A1 offenbart eine langgestreckte Beleuchtungsanordnung mit einer Vielzahl von LEDs. Vor jeder LED ist ein ringförmiger Entblendungskörper aus transparentem Material abgeordnet. Mit dem Entblendungskörper wird die Leuchte entblendet und das Licht rundum in gewünschte Richtungen gelenkt. Die Entblendungskörper werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Der Herstellungs- und Montageaufwand für solche Leuchten ist erheblich.
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DE 103 54 462 A1 offenbart eine Leuchte mit zwei länglichen Gasentladungslampen mit Reflektor und einem davor angeordneten, lichtleitenden Abstrahlungselement. Zusätzlich sind Blechlamellen in Längsrichtung und Querlamellen vorgesehen.
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DE 10 2010 062 454 A1 offenbart eine langgestreckte Leuchte mit LEDs als Leuchtmittel. Jeder LED oder Gruppe von LEDs ist ein topfförmiger Reflektor zugeordnet, der die Strahlung nach unten abgibt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsanordnung für LEDs der eingangs gebannten Art zu schaffen, die kostengünstig herzustellen und einfach zu montieren ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (c) die Mittel zum Entblenden und/oder Leiten der von den Leuchtdioden emittierten Strahlung eine aus transparentem Material erzeugte, langgestreckte Optik mit einem über ihre Länge gleichen Querschnitt umfassen, welche sich über die Länge der Leuchtdioden erstreckt, und
- (d) zwischen der langgestreckten Optik und den Leuchtdioden ein Raster vorgesehen ist.
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Mit dem Raster kann eine Entblendung der Strahlung in Richtungen erreicht werden, welche von der Längsrichtung der langgestreckten Optik abweichen. Die langgestreckte Optik kann insbesondere extrudiert sein. Durch das Raster kann der Lichtaustritt kontrolliert und in einer Vorzugsrichtung durchgelassen werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Raster aus einem lichtundurchlässigen Material.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass auch komplexe Krümmungen, wie sie in optischen Bauteilen erforderlich sind, im Extruderverfahren hergestellt werden können. Dadurch ist es erstmals möglich, eine langgestreckte Optik für langgestreckte Leuchten im Extruderverfahren kostengünstig und einfach herzustellen. Anders als bei Optiken, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden, können extrudierte Optiken quasi beliebig lang ausgeführt werden. Insbesondere können extrudierte Optiken unabhängig von Spritzgussformen und dergleichen in variabler Länge hergestellt werden. Dadurch ist die Bandbreite der herstellbaren Längen ohne größere Kosten bei der Herstellung größer.
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Nachteilig bei einer solchen langgestreckten Optik mit einem Querschnitt, der über die Länge gleich bleibt, ist es, dass die Strahlung in Längsrichtung nicht beeinflusst werden kann und insbesondere nicht gut entblendet ist. Erfindungsgemäß wird daher die langgestreckte Optik aus einem transparenten Material mit einem Raster kombiniert, mit dem die Strahlung in ausgewählten Richtungen, insbesondere in Richtung längs der langgestreckten Optik zusätzlich entblendet wird. Das Raster ist so konzipiert, dass es den Lichtaustritt kontrolliert und in eine Vorzugsrichtung leitet. Das Raster kann insbesondere aus einem lichtdurchlässigen Material, etwa Metall oder Kunststoff, hergestellt sein. Als Material werden z. B. lackiertes Metall, Kunststoff oder im Vakuumverfahren mit reflektierendem Material bedampfter und versiegelter Kunststoff verwendet. Die Verwendung eines solchen Rasters hat den zusätzlichen Vorteil, dass es die Berührung der LEDs verhindert und damit ESD-kompatibel ist.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gehäuse vorgesehen, in welchem die LEDs angeordnet sind, und eine Gehäuseöffnung in dem Gehäuse, welche von der langgestreckten Optik verschlossen ist. Die Außenseite der langgestreckten Optik ist dabei vorzugsweise glatt und leicht zu reinigen. Die für Entblendung und Lichtleitung vorgesehenen optischen Krümmungen sind vorzugsweise auf den den LEDs zugewandten Seiten angeformt. Dadurch werden die Leuchtmittel vor Staub geschützt und die Anordnung hat ein ästhetisches Äußeres.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Raster auf der gleichen Platine oder Basis befestigt, wie die LEDs. Die Basis mit den LEDs und dem Raster kann dann als Ganzes montiert werden. Es versteht sich, dass mehrere derartige LED-Raster-Anordnungen in einem Leuchtengehäuse montiert werden können. Auch sind unterschiedliche Längen möglich.
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Vorzugsweise ist das Raster als Schiene oder in einer anderen langgestreckten Form mit einer Vielzahl von Öffnungen ausgebildet, in welche die LEDs hineinragen. Die Schiene kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Dann braucht nur die Schiene über die LEDs gestülpt werden und kann als Ganzes für viele LEDs gleichzeitig mit nur wenigen Befestigungsmitteln befestigt und adaptiert werden. Die Schiene kann insbesondere angeschraubt, angeklebt oder eingeklipst werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die den LEDs zugewandten Innenseiten der Öffnungen eine Form, insbesondere eine Krümmung auf, mit welcher die von den LEDs erzeugte Strahlung in einen gewünschten Verlauf gebracht wird. Im einfachsten Fall besteht das Raster aus ebenen Seitenflächen zwischen den LEDs. Die Seitenflächen können auch geneigt sein. Es können aber auch komplexere gekrümmte Flächen vorgesehen sein. Solche Krümmungen können sich beispielsweise parabolisch nach außen öffnen. Je nach Anwendung können die Oberflächen der Innenseiten asymmetrisch gekrümmt sein um eine ausgewählte Abstrahlrichtung zu betonen.
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Vorzugsweise sind die Oberflächen der den LEDs zugewandten Innenseiten der Öffnungen mattiert. Dadurch werden störende Reflexionen verhindert oder so abgemildert, dass eine Blendung vermieden wird. Eine solche Mattierung kann mit einer geeigneten Beschichtung, zum Beispiel einer Lackierung verwirklicht werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung haben die Öffnungen in einer Ebene parallel zur Gehäuseöffnung einen rechteckigen, polygonalen, kreisförmigen oder ovalen Querschnitt. Dabei kann sich die Querschnittsfläche nach außen vergrößern. Die LEDs sitzen also in einem Raster mit topfförmigen Öffnungen, die sich nach außen vergrößern.
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Je nach Anwendung kann die langgestreckte Optik auf den den LEDs zugewandten Innenseiten asymmetrisch gekrümmt sein. Die Krümmung kann in einer oder zwei Richtungen asymmetrisch sein. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn eine Wandbeleuchtung realisiert werden soll.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Querschnitt durch eine Beleuchtungsanordnung mit einer Vielzahl von LEDs.
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2 ist eine perspektivische Darstellung einer langgestreckten Optik für eine Anordnung aus 1.
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3 ist eine perspektivische Darstellung eines Rasters für eine Anordnung aus 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine langgestreckte Leuchte, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Eine solche Leuchte 10 kann beispielsweise eine als Pendelleuchte ausgestaltete Innenleuchte sein oder eine Wand- oder Deckenleuchte.
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Die Leuchte 10 hat ein Gehäuse 12 aus Metall. Das Gehäuse 12 hat entlang seiner Länge im Wesentlichen den gleichen Querschnitt. Das Gehäuse 12 hat eine nach unten gerichtete Gehäuseöffnung 14. Die Gehäuseöffnung 14 wird mit einem transparenten, langgestreckten optischen Element 16 verschlossen. Das optische Element 16 ist in 2 noch einmal separat im Detail dargestellt. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach unten ausgerichtete Außenfläche 18 des optischen Elements 16 ist plan und liegt in der Ebene der Gehäuseränder 20.
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Das Gehäuse 12 weist beabstandet zum Gehäuserand 20 auf seiner Innenseite zwei nach innen ragende Vorsprünge 22 auf. Das optische Element 16 weist zwei gegenüberliegende, korrespondierende Nuten 24 auf. Mit den Nuten 24 kann das optische Element auf die Vorsprünge 22 geschoben werden und wird so in seiner Lage gehalten.
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Das optische Element ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus brandhemmendem Kunststoff, hier Polycarbonat extrudiert. Dabei hat es über seine gesamte Länge den gleichen Querschnitt. Das optische Element kann in beliebiger Länge hergestellt werden und auch nachträglich auf die erwünschte Länge zugeschnitten werden. Es versteht sich, dass auch mehrere Stücke in der Leuchte aneinandergesetzt werden können.
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Die nach oben ausgerichtete Innenseite 26 des optischen Elements 16 ist gekrümmt. Dadurch kann auftreffende Strahlung in lateraler Richtung in geeigneter Weise gelenkt und/oder entblendet werden. In Längsrichtung, d. h. senkrecht zur Darstellungsebene erfolgt keine Beeinflussung der Strahlung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde eine asymmetrische Krümmung gewählt, mit welcher ein asymmetrisches Beleuchtungsprofil erreicht wird.
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Oberhalb des optischen Elementes 16 ist eine Platine 28 innerhalb des Gehäuses befestigt. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 12 einem weiteren Gehäuseboden 30 auf, der auch als Kühlkörper dient. Auf der Platine 28 ist eine Reihe LEDs in regelmäßigen Abständen angeordnet und elektrisch kontaktiert. Die Schnittebene aus 1 liegt zwischen zwei LEDs, so dass diese in der Darstellung nicht zu erkennen sind.
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Vor der Platine 28 ist ferner ein Raster 34 vorgesehen. Das Raster 34 ist in 3 noch einmal im Detail dargestellt. Das Raster 34 weist seitliche Flügel 36 auf, die sich durchgehend entlang der gesamten Länge des Rasters erstrecken. Die Flügel 36 sind am Ende gekrümmt. Mit den Flügeln 36 wird das Raster 34 auf Längsvorsprünge 38 geklipst, die sich von zusätzlichen Gehäuseboden 30 nach unten erstrecken und dort an den Gehäuseboden 30 angeformt sind.
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Das Raster 34 weist eine Vielzahl von Öffnungen 40 auf. Die Öffnungen 40 sind linear hintereinander in einer Reihe angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Öffnungen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und bilden eine Art Kastenform. Es versteht sich, dass je nach gewünschtem Beleuchtungsprofil auch andere Öffnungsformen möglich sind, etwa ovale oder kreisförmige Querschnitte. Der Querschnitt der Öffnungen 40 ist auf der Unterseite 42 des Rasters größer als auf der Oberseite 44. Das Raster ist so dimensioniert, dass jeweils eine Öffnung 40 über einer LED angeordnet ist. Die LEDs ragen somit in den Öffnungsbereich. Strahlung, die von den LEDs in seitlicher Richtung abgestrahlt wird, trifft so auf die Innenseite der Öffnungen 40.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Raster aus Metall und mit einer mattierten, hellen Lackierung beschichtet. Dadurch wird wenig Strahlung absorbiert und wenig Strahlung reflektiert. Es entsteht im gewünschten Beleuchtungsprofil eine diffuse Strahlung, die wenig blendet. Besonderer Vorteil ist es, dass die Strahlung durch das Raster 34 besonders in Längsrichtung gezielt beeinflusst werden kann. Beide Komponenten, das Raster 34 und das optische Element 16, sind langgestreckt und können mit wenigen Befestigungsmitteln an der Leuchte befestigt werden. Dadurch wird der Montageaufwand reduziert. Das Beleuchtungsprofil kann aber dennoch auf gewünschte Weise beeinflusst werden.
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Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde sehr konkret beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Modifikationen und Änderungen möglich sind ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere sind die Angaben nicht dazu gedacht, den Schutzumfang zu beschränken, der ausschließlich durch den Umfang der beigefügten Patentansprüche beschränkt ist. Die vorstehende Beschreibung nimmt Bezug auf eine Leuchte, welche eine nach unten ausgerichtete Gehäuseöffnung hat. Entsprechend sind die Orientierungen „oben”, „unten” und „seitlich” unter Bezug auf eine solche Leuchte zu verstehen. Die Erfindung kann aber selbstverständlich mit einer Gehäuseöffnung realisiert werden, die seitlich oder nach oben ausgerichtet ist. Entsprechend ändern sich auch die beschriebenen Orientierungen. Beispiele für weitere Modifikationen der Erfindung sind die Verwendung anderer Materialien, die Verwendung von mehr als einer LED innerhalb des Rasters oder die Arten der Befestigung von Platine und Raster. Es können symmetrische und asymmetrische Beleuchtungsprofile hergestellt werden, welche beide vom Erfindungsgedanken umfasst sind und lediglich von der angestrebten Verwendung abhängen.
