DE102012112763A1

DE102012112763A1 - Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102012112763A1
Application number: DE102012112763.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Brick; Thorsten Kunz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-26
Also published as: WO2014095921A3; WO2014095921A2

Abstract

Es wird eine Leuchtvorrichtung (100) angegeben mit – einem Gehäuse (1) mit einer Lichtaustrittsfläche (2), – einem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (10), und – einem Lichtleiter (20) mit einer ersten Stirnfläche (21), einer der ersten Stirnfläche (21) gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche (22) und eine die erste und zweite Stirnfläche (21, 22) verbindende Mantelfläche (23), wobei die erste und/oder die zweite Stirnfläche (21, 22) zumindest stellenweise als Lichteintrittsfläche (24) ausgebildet ist, – das lichtemittierende Halbleiterbauelement (10) und der Lichtleiter (20) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet sind, – das lichtemittierende Halbleiterbauelement (10) im Betrieb Licht (5) abstrahlt, das zum Großteil durch die Lichteintrittsfläche (24) des Lichtleiters (20) in den Lichtleiter (20) eintritt, – das Licht (5) im Lichtleiter (10) zumindest teilweise durch die Mantelfläche (23) des Lichtleiters (20) austritt, und – das durch die Mantelfläche (23) ausgetretene Licht (5) das Gehäuse (1) durch die Lichtaustrittsfläche (2) des Gehäuses (1) verlässt.

Description

Es wird eine Leuchtvorrichtung angegeben.
Die Druckschrift US 2008/0111471 beschreibt eine Leuchtvorrichtung.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Leuchtvorrichtung anzugeben, die beispielsweise als besonders effiziente Hinterleuchtungseinheit von LCDs (Liquid Crystal Displays) eingesetzt werden kann. Insbesondere besteht eine zu lösende Aufgabe darin, eine Leuchtvorrichtung anzugeben, bei der die Zahl der Lichtquellen gegenüber herkömmlichen Leuchtvorrichtungen reduziert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst diese ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsfläche. Das Gehäuse umfasst zum Beispiel eine Ausnehmung. Die Ausnehmung kann wannenförmig und/oder trogförmig ausgebildet sein. Das Gehäuse kann eine Abdeckung umfassen. Die Abdeckung kann zumindest stellenweise strahlungsdurchlässig ausgebildet sein. Dieser Teil der Abdeckung kann dann die Lichtaustrittsfläche bilden. Die Abdeckung kann die Ausnehmung vollständig überdecken. Das Gehäuse kann dabei nach Art eines Lichtkastens ausgebildet sein, wobei die die Ausnehmung überdeckende oder abschließende Fläche als Strahlungsaustrittsfläche ausgebildet sein kann.
In der Ausnehmung des Gehäuses können weitere Komponenten, Bauteile und/oder Elemente vorhanden sein. Diese sind in der Ausnehmung angeordnet und werden durch das Gehäuse mechanisch stabil getragen. Insbesondere können die Komponenten zur Erzeugung und/oder zum Leiten von Licht geeignet sein. Das Gehäuse kann also selbsttragend ausgebildet sein. Bei den Komponenten handelt es sich dabei um nicht integrale Bestandteile des Gehäuses. Die Komponenten können insbesondere in separaten Fertigungsprozessen hergestellt werden.
Aus der Lichtaustrittsfläche kann insbesondere ein Großteil des in dem Gehäuse produzierten Lichts austreten. Unter "Großteil" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass mindestens 70 %, bevorzugt mehr als 80 %, besonders bevorzugt mehr als 90 % des erzeugten Lichts das Gehäuse durch die Lichtaustrittsfläche verlässt, austritt und/oder gestreut wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst diese ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement. Bei dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement kann es sich um einen lichtemittierenden Halbleiterchip handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Lumineszenzdiodenchip. Bei dem Lumineszenzdiodenchip kann es sich um einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip handeln. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement erzeugt beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich. Insbesondere wird durch das lichtemittierende Halbleiterbauelement weißes Licht erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst diese einen Lichtleiter mit einer ersten Stirnfläche, einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche und eine die erste und zweite Stirnfläche verbindende Mantelfläche. Der Lichtleiter umfasst ein strahlungsdurchlässiges, transparentes und/oder transluzentes Material oder ist aus einem dieser Materialien gebildet. Geeignete strahlungsdurchlässige und lichtleitende Materialien sind beispielsweise Glas, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC).
Die erste und die zweite Stirnfläche des Lichtleiters können insbesondere die gleiche geometrische Form aufweisen. Beispielsweise können die erste und die zweite Stirnfläche kreisförmig ausgebildet sein. Durch die Mantelfläche, welche die erste und die zweite Stirnfläche verbindet, resultiert zum Beispiel ein zylinderförmiger beziehungsweise stabförmiger Lichtleiter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die erste und die zweite Stirnfläche des Lichtleiters zueinander parallel. Die Mantelfläche erstreckt sich entlang einer Haupterstreckungsrichtung. Die Haupterstreckungsrichtung beschreibt die Richtung der größten lateralen Ausdehnung des Lichtleiters und verläuft parallel zu einer eventuell vorhandenen Symmetrieachse oder Längsachse des Lichtleiters.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste und/oder die zweite Stirnfläche zumindest stellenweise als Lichteintrittsfläche ausgebildet. Ist an der ersten und/oder der zweiten Stirnfläche des Lichtleiters ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement zugeordnet, so fungiert diese insbesondere als Lichteintrittsfläche. Ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement nur an der ersten Stirnfläche des Lichtleiters angeordnet, so umfasst der Lichtleiter nur eine Lichteintrittsfläche. Sind jedoch an der ersten und zweiten Stirnfläche des Lichtleiters jeweils lichtemittierende Halbleiterbauelemente angeordnet, so weist der Lichtleiter zwei Lichteintrittsflächen auf. Der Lichtleiter ist insbesondere zur Führung eines Lichtbündels geeignet, wobei die Lichtführung, insbesondere nach einer Einkopplung durch die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters, mittels Totalreflektion oder mittels normaler Reflektion erfolgen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung sind das lichtemittierende Halbleiterbauelement und der Lichtleiter innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das heißt, dass sich das lichtemittierende Halbleiterbauelement und der Lichtleiter in der Ausnehmung des Gehäuses befinden. Beispielsweise sind das lichtemittierende Halbleiterbauelement und der Lichtleiter zumindest stellenweise innerhalb des Gehäuses fest fixiert.
Die Anordnung des lichtemittierenden Halbleiterbauelements in Bezug auf den Lichtleiter ist durch die Lichteintrittsflächen des Lichtleiters vorgegeben. Das heißt, verläuft die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters parallel zu einer Fläche des Gehäuses, so kann das lichtemittierende Halbleiterbauelement zwischen dieser Fläche des Gehäuses und der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet sein. Die Strahlungsaustrittsfläche des lichtemittierenden Halbleiterbauelements kann beispielsweise parallel zu der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung strahlt das lichtemittierende Halbleiterbauelement im Betrieb Licht ab, das zum Großteil durch die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters in den Lichtleiter eintritt. Unter "Großteil" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass mindestens 80 %, bevorzugt mehr als 90 %, besonders bevorzugt mehr als 95 % des im Betrieb erzeugten Lichts durch die Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eintritt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung tritt das Licht im Lichtleiter zumindest teilweise durch die Mantelfläche des Lichtleiters aus. Das heißt, dass der Lichtleiter zumindest stellenweise über lichtleitende, lichtstreuende und lichtlenkende Eigenschaften verfügt. Mit anderen Worten fungiert die Mantelfläche des Lichtleiters zumindest stellenweise als Strahlungsaustrittsfläche des Lichtleiters. Der Lichtleiter kann zur Streuung des Lichts beispielsweise zusätzliche lichtstreuende und/oder lichtlenkende Elemente umfassen.
Durch eine gezielte Ausgestaltung des Lichtleiters mit reflektierenden, diffus streuenden und Licht lenkenden Bereichen wird eine insbesondere homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche erreicht. Mit anderen Worten kann durch Einsatz einer minimalen Anzahl an Lichtquellen – beispielsweise LEDs – eine maximale Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche durch den Einsatz der hier beschriebenen Lichtleiter gesteuert und erzielt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung verlässt das durch die Mantelfläche ausgetretene Licht das Gehäuse durch die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses. Das Gehäuse wird durch das Licht, welches durch die Mantelfläche austritt, ausgeleuchtet und beleuchtet die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses nach Art einer Hinterleuchtungseinheit einer Anzeigevorrichtung wie zum Beispiel eines LCDs (liquid crystal displays).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst diese ein Gehäuse mit einer Lichtaustrittsfläche, ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement und einen Lichtleiter mit einer ersten Stirnfläche, einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche und eine die erste und zweite Stirnfläche verbindende Mantelfläche, wobei die erste und/oder die zweite Stirnfläche als Lichteintrittsfläche ausgebildet ist. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement und der Lichtleiter sind innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement strahlt im Betrieb Licht ab, das zum Großteil durch die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters in den Lichtleiter eintritt. Das Licht im Lichtleiter tritt zumindest teilweise durch die Mantelfläche des Lichtleiters aus und das durch die Mantelfläche ausgetretene Licht verlässt das Gehäuse durch die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses.
Zur Hinterleuchtung von Anzeigevorrichtungen wie zum Beispiel LCDs sind beispielsweise eine Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) erforderlich. Um eine räumlich gute Homogenität hinsichtlich der Leuchtdichte der zu beleuchtenden Lichtaustrittsfläche zu erlangen, werden eine Mehrzahl von LEDs über Kanten oder Flächen innerhalb der zu beleuchtenden Einheit homogen verteilt ausgebildet. Eine Reduzierung der LED-Anzahl führt zu starken Inhomogenitäten hinsichtlich der Leuchtdichte. Beispielswiese weist die Lichtaustrittsfläche nicht oder nur schlecht beleuchtete Bereiche auf.
Die hier beschriebene Leuchtvorrichtung macht unter anderem von der Idee Gebrauch durch Einsatz von wenigen LEDs und Lichtleitern, das durch die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters eintretende Licht innerhalb des Gehäuses maximal diffus zu streuen und/oder zu lenken. Auf Basis der diffusen Streuung und/oder Lenkung des Lichts mittels der dazu modifizierten Lichtleiter wird die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses gleichmäßig ausgeleuchtet. Um die homogene Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche des Gehäuses zu erlangen, kann somit auf eine minimale Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen und Lichtleitern zurückgegriffen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst die Mantelfläche des Lichtleiters mindestens stellenweise ein Streuelement und das Streuelement streut diffus und/oder lenkt das auf es auftreffende Licht vor dem Austritt in das Gehäuse. Unter "Streuelement" versteht man im vorliegenden Zusammenhang beispielsweise strukturelle Elemente, Oberflächenstrukturierungen und/oder Beschichtungen, die gezielt auf oder in dem Lichtleiter angeordnet sind. Beispielsweise können an der Mantelfläche zumindest stellenweise gezielt Prismen ausgebildet sein.
Die Streuelemente sind insbesondere auf der Mantelfläche des Lichtleiters derart verteilt, dass das auf die Streuelemente auftreffende Licht zumindest teilweise diffus gestreut und/oder gelenkt wird. Die Streuelemente können insbesondere durch Brechung oder Streuung die Totalreflexion des Lichts an einer Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter und dem umgebenden Medium verringern, wobei das Licht mittels der Streuelemente diffus gestreut, ausgekoppelt und/oder gelenkt wird. Die Streuelemente sind derart auf der Mantelfläche des Lichtleiters verteilt, dass die lichtleitenden Funktionen des Lichtleiters und die diffus streuenden und/oder lenkenden Funktionen der Streuelemente miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise können strukturelle Ausgestaltungen des Lichtleiters mit den Streuelementen des Lichtleiters miteinander kombiniert werden. Beispielsweise sind Bereiche des Lichtleiters im Bereich der Lichteintrittsfläche verstärkt mit reflektierenden Elementen ausgestattet, sodass das Licht zunächst geführt und/oder geleitet wird, wohingegen die Streuelemente in einer Richtung entgegengesetzt zur Lichteintrittsfläche in einer größeren Anzahl ausgebildet sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung weist der Lichtleiter zumindest stellenweise eine elliptische Querschnittsform auf. Insbesondere ist der Lichtleiter als elliptische Querschnittsform ausgebildet. Die elliptische Querschnittsform kann nach dem Fermatschen Prinzip hergeleitet werden. Das Fermatsche Prinzip beschreibt insbesondere eine Ellipse mit Krümmungsradius und konischer Konstante. Die elliptische Querschnittsform kann durch einen Krümmungsradius R = –d·n(n – 1)/n und einer konischen Konstante k = –1/n² oder durch eine lange Halbachse b = d·(n/(n + 1) und eine kurzen Halbachse a = d·((n – 1)/(n + 1))^1/2 beschrieben werden. Dabei sind d als Skalierungsparameter und n als Brechungsindex des Materials definiert. Die elliptische Querschnittsform des Lichtleiters weist des Weiteren zwei Brennpunkte auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist das Streuelement zumindest stellenweise in einem Brennpunkt der elliptischen Querschnittsform angeordnet. Das heißt, dass das Streuelement im Bereich des zumindest eines Brennpunktes der elliptischen Querschnittsform ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Streuzentrum um einen Wert, der ±10% des Skalierungsparameters beträgt, um den Brennpunkt angeordnet. Das heißt zumindest ein Teil des Streuelements befindet sich dann in diesem Bereich. Ferner ist vorstellbar, dass im Bereich der beiden Brennpunkte der elliptischen Querschnittsform jeweils ein Streuzentrum angeordnet ist. Das auf die Streuzentren auftreffende Licht wird in entgegengesetzte Richtungen durch die Mantelfläche des Lichtleiters ausgekoppelt, diffus gestreut und/oder gelenkt. Mit anderen Worten befinden sich in der hier beschriebenen Ausführungsform die Streuelemente innerhalb des Lichtleiters.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung tritt das Licht zum Großteil quer zur Haupterstreckungsachse des Lichtleiters in das Gehäuse aus. Unter "Haupterstreckungsachse" versteht man im vorliegenden Zusammenhang eine Achse, die in Richtung der größten Ausdehnung des Lichtleiters ausgerichtet ist. Das Licht, das auf das Streuelement im Bereich des Brennpunkts auftrifft, wird insbesondere senkrecht oder quer zu der Haupterstreckungsachse des Lichtleiters gestreut. Mit anderen Worten tritt das Licht seitlich zu der Haupterstreckungsrichtung des Lichtleiters aus. Das seitlich austretende Licht leuchtet die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses homogen aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung verlaufen zumindest zwei Lichtleiter quer innerhalb des Gehäuses und sind zumindest stellenweise übereinander angeordnet. Mit "quer" versteht man im vorliegenden Zusammenhang, dass eine Längsachse des Lichtleiters mit den Flächen des Gehäuses keinen rechten Winkel ausbildet. Beispielsweise verlaufen die Lichtleiter diagonal innerhalb des Gehäuses und sind zur Lichtaustrittsfläche parallel angeordnet. Die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente sind entsprechend an den Lichteintrittsflächen des Lichtleiters angeordnet. Der zweite Lichtleiter verläuft ebenfalls diagonal innerhalb des Gehäuses, wobei sich die beiden Lichtleiter nicht überschneiden. Mit anderen Worten kann das Gehäuse oder die Ausnehmung insbesondere rechteckig ausgebildet sein, wobei sich zumindest ein Lichtleiter von einer Ecke des Gehäuses oder der Ausnehmung zu einer diagonal gegenüberliegenden Ecke erstrecken kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung sind vier Lichtleiter innerhalb des Gehäuses angeordnet. Ist das Gehäuse beispielsweise rechteckig ausgebildet, so bildet das Gehäuse vier Eckbereiche aus. In jeder dieser Eckbereiche ist dann ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement mit Lichtleiter angeordnet, wobei die vier Lichtleiter zum Mittelpunkt der Lichtaustrittsfläche ausgerichtet und zueinander beabstandet sind.
Gemäß zumindest Ausführungsform der Leuchtvorrichtung umfasst das Gehäuse eine zumindest stellenweise reflektierende Bodenfläche, die zu der Lichtaustrittsfläche des Gehäuses gegenüberliegend angeordnet ist, und die Bodenfläche mit der Lichtaustrittsfläche zumindest teilweise über zumindest stellenweise reflektierende Seitenflächen des Gehäuses zumindest stellenweise verbunden ist. Die Lichtaustrittsfläche kann auf den reflektierenden Seitenflächen aufliegen oder mit den reflektierenden Seitenflächen des Gehäuses bündig abschließen.
Mit anderen Worten ist das hier beschriebene Gehäuse nach Art eines reflektierenden Lichtkastens ausgebildet, der eine Lichtaustrittsfläche aufweist. Die Lichtaustrittsfläche sowie die Bodenfläche beschreiben jeweils eine Fläche der größten lateralen Ausdehnung des Gehäuses, wobei die Lichteintrittsfläche und die Bodenfläche zumindest stellenweise parallel zu der Haupterstreckungsachse des Lichtleiters verlaufen. Die Seitenflächen sind zu der Bodenfläche und/oder Lichteintrittsfläche des Gehäuses quer angeordnet.
Die Bodenfläche und die Seitenflächen können insbesondere mit einem reflektierenden Material beschichtet oder besprüht sein. Ferner können die reflektierende Bodenfläche und die reflektierende Seitenfläche eine reflektierende Schicht aufweisen. Die reflektierende Bodenfläche und die reflektierenden Seitenflächen können zueinander unterschiedlich hinsichtlich ihrer reflektierenden Eigenschaften ausgebildet sein. Das heißt, dass die Bodenfläche neben reflektierenden Eigenschaften auch diffus streuende Eigenschaften aufweisen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung sind ein erstes lichtemittierendes Halbleiterbauelement und ein zweites lichtemittierendes Halbleiterbauelement zu den Seitenflächen des Gehäuses beabstandet angeordnet. Beispielsweise weisen das erste und das zweite lichtemittierende Halbleiterbauelement zu den Seitenflächen des Gehäuses einen gleichen Abstand auf. Das erste und zweite lichtemittierende Halbleiterbauelement strahlen im Betrieb Licht in die zugeordnete Lichteintrittsfläche des Lichtleiters ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung weist das im Betrieb abgestrahlte Licht des ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelements eine zum abgestrahlten Licht des zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelements entgegengesetzte Richtung auf. Das heißt, dass das abgestrahlte Licht des ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelements sich nicht überschneiden kann. Zwischen der Seitenfläche, welche dem ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelement zugewandt ist, und dem ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelement kann ein Lichtleiter angeordnet sein. Zwischen dem zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelement und der entsprechend zugewandten weiteren Seitenfläche des Gehäuses kann ein weiterer Lichtleiter angeordnet sein. In dieser Ausführungsform verlaufen die Haupterstreckungsachsen der Lichtleiter, welche dem ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelement zugeordnet sind, parallel zueinander und/oder sind deckungsgleich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung sind ein drittes und viertes lichtemittierendes Halbleiterbauelement quer zu den ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelementen angeordnet und das im Betrieb abgestrahlte Licht des dritten lichtemittierenden Halbleiterbauelements weist eine zum abgestrahlten Licht des vierten lichtemittierenden Halbleiterbauelements entgegengesetzte Richtung auf. Mit anderen Worten strahlen das dritte und vierte lichtemittierende Halbleiterbauelement Licht in eine Richtung senkrecht zur Abstrahlrichtung des im Betrieb abgestrahlten Lichts der ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelemente ab. Das abgestrahlte Licht des dritten lichtemittierenden Halbleiterbauelements strahlt in Richtung der es zugewandten Seitenfläche des Gehäuses. Zwischen dem dritten lichtemittierenden Halbleiterbauelement und der ihr zugewandten Seitenfläche des Gehäuses kann ein Lichtleiter angeordnet sein. Entsprechendes gilt für das vierte lichtemittierende Halbleiterbauelement. Mit anderen Worten wird durch die hier beschriebene Ausführungsform durch die Anordnung der Lichtleiter ein rechtwinkliges Kreuz beschrieben, welches vier Lichtleiter umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung sind zwei lichtemittierende Halbleiterbauelemente an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen des Lichtleiters angeordnet. Das heißt, dass die erste und die zweite Stirnfläche als Lichteintrittsflächen des Lichtleiters ausgebildet sind. Beispielsweise strahlen die zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente zeitgleich in die zwei gegenüberliegenden Lichteintrittsflächen ein. Durch die hier beschriebene Anordnung der zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente kann neben der homogenen Leuchtdichte eine höhere Helligkeit erzielt werden. Beispielsweise sind die zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Lichtleiters angeordnet, wobei der Lichtleiter zwischen den zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente zumindest stellenweise angrenzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung weist im Betrieb der Leuchtvorrichtung die Lichtaustrittsfläche des Gehäuses eine Leuchtdichte auf und eine Schwankung der Leuchtdichte relativ zum Mittelwert der Leuchtdichte über die gesamte Lichtaustrittsfläche des Gehäuses ist kleiner als 15 % des Mittelwertes. Mit anderen Worten ist die Lichtaustrittsfläche derart homogen ausgeleuchtet, dass Schwankungen hinsichtlich der Leuchtdichte nicht durch das menschliche Auge festgestellt werden können. Die relativ geringe Schwankung hinsichtlich der Leuchtdichte kann insbesondere auf eine homogene Ausleuchtung des Gehäuses durch die diffus streuenden und/oder lenkenden Lichtleiter zurückgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist der Lichtleiter entlang seiner Längsachse innerhalb des Gehäuses drehbar angeordnet. Zur homogenen Ausleuchtung der Lichtaustrittsfläche des Gehäuses kann insbesondere ein Drehen des Lichtleiters um seine Längsachse beitragen. Durch das Drehen kann das homogene Ausleuchten der Lichtaustrittsfläche des Gehäuses nachhaltig gesteuert, kontrolliert und/oder nachjustiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist ein Reflektor zumindest stellenweise zwischen dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement und dem Lichtleiter angeordnet und der Reflektor leitet das im Betrieb abgestrahlte Licht des lichtemittierenden Halbleiterbauelements zumindest teilweise in den Lichtleiter. Das auf den Reflektor auftreffende Licht wird unmittelbar in den angrenzenden Lichtleiter geleitet. Das heißt, dass zwischen dem Reflektor und Lichtleiter kein Spalt ausgebildet ist. Beispielsweise kann durch den Reflektor das lichtemittierende Halbleiterbauelement hinsichtlich seiner Strahlungsaustrittfläche senkrecht beziehungsweise quer zur Lichteintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet sein. Des Weiteren kann durch den Reflektor ein Reflektionsverlust an der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist das lichtemittierende Halbleiterbauelement zwischen zwei Lichtleitern angeordnet und die Lichtleiter sind mittels des Reflektors miteinander verbunden. Das heißt, dass beispielsweise das lichtemittierende Halbleiterbauelement zu den Seitenflächen des Gehäuses mittels der zwei Lichtleiter beabstandet angeordnet ist und sich das lichtemittierende Halbleiterbauelement in dem Reflektor befindet, wobei der Reflektor die zwei Lichtleiter miteinander verbindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtvorrichtung verjüngt sich der Lichtleiter in einer Richtung, welche von der Lichteintrittsfläche abgewandt ist. Mit anderen Worten nimmt die Ausdehnung des Lichtleiters quer zu seiner Haupterstreckungsachse in Richtung der ihm zugewandten Seitenflächen des Gehäuses ab.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Leuchtvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Leuchtvorrichtung aus zwei Perspektiven und eine schematische Darstellung einer elliptisch ausgebildeten Querschnittsform eines hier beschriebenen Lichtleiters,
2 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Perspektive der Leuchtvorrichtung,
3 zeigt eine schematische Darstellung wie in 2 ergänzt durch einen schematisch dargestellten Strahlengang eines Lichts,
4 zeigt eine schematische Darstellung einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung im Vergleich zu einer Leuchtvorrichtung mit einem einzigen plattenförmig ausgebildeten Lichtleiter,
5 zeigt schematische geometrische weitere Querschnittsformen des hier beschriebenen Lichtleiters,
6, 7, 8, 9 und 10 zeigen schematische Darstellungen von unterschiedlichen Ausführungsformen der Leuchtvorrichtung,
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Sreuelementes auf der Mantelfläche des Lichtleiters,
12 zeigt eine schematische Darstellung eines um seine Längsachse drehbaren Lichtleiters mit einen Streuelement,
13 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung von mehreren Streuelementen auf der Mantelfläche eines Lichtleiters,
14 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lichtleiters mit einer elliptischen Querschnittsform,
15 zeigt eine hier beschriebene Leuchtvorrichtung mit Oberflächenmodifikationen an der Mantelfläche des Lichtleiters,
16 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung und
17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In der 1 ist eine hier beschriebene Leuchtvorrichtung 100 dargestellt. Die Leuchtvorrichtung 100 ist aus der XY-Perspektive sowie der XZ-Perspektive dargestellt. Z beschreibt dabei diejenige Koordinate, die parallel zur Haupterstreckungsachse R eines Lichtleiters 20 verläuft. Die Haupterstreckungsachse R beschreibt die Richtung der größten lateralen Ausdehnung des Lichtleiters 20.
Die in 1 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 umfasst drei Lichtleiter 20 und drei lichtemittierende Halbleiterbauelemente 10. Das Gehäuse 1 umfasst eine reflektierende Bodenfläche 3, die zu einer Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 gegenüberliegend angeordnet ist. Die reflektierende Bodenfläche 3 ist mit der Lichtaustrittsfläche 2 über reflektierende Seitenflächen 4 des Gehäuses 1 verbunden. Die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 sind jeweils zu den Stirnflächen 21 der Lichtleiter 20 zugeordnet, wobei die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 an der Seitenfläche 4 des Gehäuses 1 angeordnet sind. Die drei Lichtleiter 20 sind zu allen Flächen 2, 3, 4 innerhalb des Gehäuses 1 beabstandet angeordnet und gleichmäßig verteilt.
Die drei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 sind zu den Lichtleitern 20 beabstandet angeordnet und grenzen gemeinsam an eine der Seitenflächen 4 des Gehäuses 1 an, wobei jedes der lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 genau einem der drei Lichtleiter 20 zugeordnet ist. Das heißt, dass die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 mit den Lichtleitern 20 nicht in direktem Kontakt stehen. In der 1 ist eine Einkopplung des im Betrieb erzeugten Lichts 5 in die Stirnfläche 21 beziehungsweise Lichteintrittsfläche 24 durch jeweils eines der drei lichtemittierenden Bauelemente 10 dargestellt. Mit anderen Worten wird durch die gegenüberliegende Stirnfläche 22 kein Licht durch die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 eingestrahlt und/oder eingekoppelt. Das heißt, in der 1 ist die erste Stirnfläche 21 als Lichteintrittsfläche 24 des Lichtleiters 20 ausgebildet. Die zueinander gegenüberliegenden Stirnflächen 21, 22 sind über eine Mantelfläche 23 des Lichtleiters 20 miteinander verbunden. Das im Betrieb durch die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 erzeugte Licht wird zum Großteil in die Lichtleiter 20 eingestrahlt.
Die in 1 dargestellten drei Lichtleiter 20 weisen, wie in der XY-Perspektive dargestellt, eine elliptische Querschnittsform 30 auf, wobei zumindest ein Streuelement 6 im Bereich des Brennpunktes 31 der elliptischen Querschnittsform 30 ausgebildet ist. Das Licht 5, welches auf den Brennpunkt 6 trifft, wird zum Großteil seitlich durch die Mantelfläche 23 des Lichtleiters 20 diffus gestreut und/oder gelenkt. Für weitere Erläuterungen hinsichtlich der elliptischen Querschnittsform 30 des Lichtleiters 20 wird auf 14 verwiesen. Die in der 1 dargestellte Leuchtvorrichtung ist dazu geeignet auf Basis insbesondere der drei Lichtleiter 20, das Gehäuse, welches nach Art eines reflektierenden Lichtkastens ausgebildet ist, vollständig auszuleuchten. Als Resultat weist die Lichtaustrittsfläche 2 eine Leuchtdichte aus, wobei eine Schwankung der Leuchtdichte relativ zum Mittelwert der Leuchtdichte über die gesamte Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 kleiner als 15 % des Mittelwertes ist.
Die in der 1 beschriebene Leuchtvorrichtung leuchtet das Gehäuse 1 insbesondere durch Einsatz der Streuelemente 6 und der elliptischen Querschnittsform 30 der Lichtleiter 20 homogen aus. Das durch die Lichtleiter 20 diffus gestreute und/oder gelenkte Licht 5 trifft mittelbar und/oder unmittelbar auf die Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1. Das heißt, trifft das Licht 5 des Lichtleiters 20 nicht direkt auf die Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1, so wird das diffus gestreute und/oder gelenkte Licht 5 an der reflektierend ausgebildeten Bodenfläche 3 und/oder reflektierend ausgebildeten Seitenfläche 4 des Gehäuses 1 in Richtung der Lichtaustrittsfläche 2 reflektiert.
Die Lichtaustrittsfläche 2 der in 1 beschriebenen Leuchtvorrichtung 100 wird somit homogen ausgeleuchtet. Mit anderen Worten weist die Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 im Betrieb eine Leuchtdichte auf, deren Schwankung relativ zum Mittelwert der Leuchtdichte über die gesamte Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 kleiner als 15 % des Mittelwertes ist. Insbesondere weist die Lichtaustrittsfläche 2 keine dunklen Flecken 40 auf. Die insbesondere auftretenden Leuchtdichteunterschiede sind dabei durch das menschliche Auge nicht detektierbar.
In 2 ist im Wesentlichen die in 1 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, mit dem Unterschied, dass zusätzlich in einer YZ-Perspektive die Leuchtvorrichtung 100 dargestellt ist. Wie in der YZ-Perspektive der Leuchtvorrichtung 100 dargestellt, sind die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 an der Seitenfläche 4 des Gehäuses angeordnet, wobei das lichtemittierende Halbleiterbauelement 10 der Stirnfläche 21 beziehungsweise Lichteintrittsfläche 24 des Lichtleiters 20 zugeordnet ist. Der Lichtleiter 20 ist zu den Seitenflächen 4 der Lichtaustrittsfläche 2 und der Bodenfläche 3 des Gehäuses 1 beabstandet angeordnet. Die Lichtaustrittsfläche 2 sowie die Bodenfläche 3 beschreiben jeweils eine Fläche der größten lateralen Ausdehnung des Gehäuses 1, wobei die Lichtaustrittsfläche 2 und die Bodenfläche 3 zumindest stellenweise parallel zu der Haupterstreckungsachse R des Lichtleiters 20 verlaufen. Die Seitenflächen 4 sind zu der Bodenfläche 3 und/oder Lichteintrittsfläche 4 des Gehäuses senkrecht und/oder quer angeordnet.
In der 3 ist eine wie in der 2 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 gezeigt. Mit dem Unterschied, dass ein Strahlengang eines Lichts 5 innerhalb der Leuchtvorrichtung 100 in einer XY- und einer YZ-Perspektive dargestellt ist. Aus der YZ-Perspektive wird ersichtlich, dass das Licht zunächst in dem Lichtleiter 20 geführt wird. Bei Auftreffen auf ein Streuelement 6 wird das Licht 5 derart hinsichtlich des ursprünglichen Strahlengangs beeinflusst, dass das Licht 5 durch die Mantelfläche 23 des Lichtleiters 20 diffus gestreut, ausgekoppelt und/oder gelenkt wird, wobei das Licht 5 auf die reflektierend ausgebildete Bodenfläche 3 des Gehäuses 1 trifft und in Richtung der Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 reflektiert wird und durch die Lichtaustrittsfläche 2 das Gehäuse 1 verlässt.
In 4 wird eine wie in 1 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, mit dem Unterschied, dass zusätzlich eine Anordnung eines plattenförmig ausgebildeten Lichtleiters 20 mit in diesen plattenförmig ausgebildeten Lichtleiter 20 einkoppelnden drei lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 10 dargestellt ist. In der 4 ist gezeigt, dass bei Verwendung des plattenförmigen Lichtleiters 20 eine inhomogene Lichtführung innerhalb des plattenförmig ausgebildeten Lichtleiters 20 erfolgt. Dies kann insbesondere zu dunklen Flecken 40 führen, die zu einer inhomogenen Beleuchtung der Lichtaustrittsfläche 2 führen. Somit ist eine homogene Ausleuchtung des Gehäuses 1 beziehungsweise ein Beleuchten der Lichtaustrittsfläche 2 nicht möglich.
In der 5 ist eine im Wesentlichen gleiche Leuchtvorrichtung 100 wie in der 1 gezeigt, mit dem Unterschied, dass die Lichtleiter 20 unterschiedliche geometrische Querschnittsformen aufweisen. Insbesondere können die Lichtleiter 20 rund, viereckig oder kreuzartig ausgebildet sein. In der YZ-Perspektive ist eine wie in 1 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, wobei der Lichtaustrittsfläche 2 ein Diffusor 50 nachgeordnet ist. Der Diffusor 50 bedeckt vollständig die Lichtsaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 und ist zu der Lichtaustrittsfläche 2 beabstandet angeordnet. Das heißt, dass der Diffusor 50 mit der Lichtaustrittsfläche 2 nicht in direktem Kontakt steht. Bei dem Diffusor 50 handelt es sich um eine optionale Komponente der Lichtvorrichtung 100. Der Diffusor 50 kann insbesondere das aus der Lichtaustrittsfläche 2 austretende Licht wiederum diffus streuen, sodass eine zusätzliche Streuung des Lichts in einer der Lichtaustrittsfläche 2 abgewandte Richtung erfolgen kann.
In 6 ist eine schematische Darstellung der Leuchtvorrichtung 100 aus der XZ-Perspektive gezeigt, wobei vier Lichtleiter 20 innerhalb des Gehäuses 1 quer verlaufen und zumindest stellenweise übereinander angeordnet sind. Die in der 6 beschriebenen Lichtleiter 20 weisen jeweils mit einer der Lichteintrittsfläche 24 abgewandten Stirnfläche 22 in Richtung eines Mittelpunktes der Bodenfläche 3 beziehungsweise Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 und verlaufen parallel zu der Bodenfläche 3 beziehungsweise Lichtaustrittsfläche 2. Die vier Lichtleiter 20 sind dabei derart angeordnet, dass sie sich nicht überschneiden. Das heißt, dass sich die vier Lichtleiter 20 zumindest stellenweise überlagern und nicht im direkten Kontakt zueinander stehen. Die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 sind jeweils in den Eckbereichen des Gehäuses 1 angeordnet und sind parallel zur ersten Stirnfläche 21 beziehungsweise Lichteintrittsfläche des Lichtleiters 20 angeordnet.
In der 7 ist eine schematische Darstellung einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung 100 gezeigt. In der 7 sind sechs lichtemittierende Halbleiterbauelemente 10 dargestellt, wobei jeweils zwei lichtemittierende Halbleiterbauelemente 10 das im Betrieb erzeugte Licht 5 in entgegengesetzte Richtung abstrahlen. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Strahlungsaustrittsflächen 11 der zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 zueinander abgewandt. In der 7 ist gezeigt, dass ein erstes lichtemittierendes Halbleiterbauelement 10 und ein zweites lichtemittierendes Halbleiterbauelement 10 zu den Seitenflächen 4 des Gehäuses 1 beabstandet angeordnet sind und das im Betrieb abgestrahlte Licht 5 des ersten lichtemittierenden Bauelements 10 eine zum abgestrahlten Licht 5 des zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 entgegengesetzte Richtung aufweist. Die sechs lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 weisen jeweils zu den Seitenflächen 4 des Gehäuses 1 den gleichen Abstand auf.
Weiter ist in der 7 eine weitere XY-Perspektive der Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, wobei sich der Lichtleiter 20 in einer Richtung, welche von der Lichteintrittsfläche 24 abgewandt ist, verjüngt. X beschreibt dabei diejenige Koordinate, die parallel zur Haupterstreckungsachse R des Lichtleiters 20 verläuft. Mit anderen Worten nimmt die Ausdehnung des Lichtleiters 20 quer zu der Haupterstreckungsachse R in Richtung der es zugewandten Seitenfläche 4 des Gehäuses 1 ab. Ferner kann, wie in der 5 gezeigt, ein optionaler Diffusor 50 der Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 nachgeordnet sein.
In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchtvorrichtung 100 gezeigt. In der 8 zeigt die XZ-Perspektive der Leuchtvorrichtung 100 ein drittes und viertes lichtemittierendes Halbleiterbauelement 10, die jeweils senkrecht zu der Haupterstreckungsachse R der zwei Lichtleiter 20 mit den jeweiligen ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 10 aus der 7 angeordnet sind. Das im Betrieb abgestrahlte Licht 5 des dritten lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 weist eine zum abgestrahlten Licht 5 des vierten lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 entgegengesetzte Richtung auf. Mit anderen Worten sind die in der 8 angeordneten Lichtleiter 20 nach Art eines rechtwinkligen Kreuzes innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet, wobei X und Z jeweils diejenige Koordinate beschreiben, die parallel zur Haupterstreckungsachse R der Lichtleiter 20 verlaufen.
In der 9 ist eine wie in der 7 beschriebene Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, mit dem Unterschied, dass sich das lichtemittierende Halbleiterbauelement 10 in einem Reflektor 7 befindet und/oder angeordnet ist, wobei die Strahlungsaustrittsfläche 11 des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 senkrecht zur ersten Stirnfläche 21 beziehungsweise Lichteintrittsfläche 24 des Lichtleiters 20 angeordnet ist. Das heißt, dass das lichtemittierende Halbleiterbauelement 10 zwischen zwei Lichtleitern 20 angeordnet ist und die zwei Lichtleiter 20 mittels des Reflektors 7 miteinander verbunden sind.
Der Reflektor 7 leitet das im Betrieb abgestrahlte Licht 5 des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 in die zwei Lichtleiter 20 weiter. Der Reflektor 7 kann zumindest teilweise aus dem gleichen Material ausgebildet sein wie der Lichtleiter 20. Beispielsweise umfasst der Reflektor 7 Glas, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat (PC). Dadurch können Reflektionsverluste an einer Grenzfläche zwischen Reflektor 7 und Lichtleiter 20 reduziert werden.
In der 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichtvorrichtung 100 gezeigt, wobei sich jeweils ein Reflektor 7 an der ersten Stirnfläche 21 und der zweiten Stirnfläche 22 des Lichtleiters 20 angeordnet ist. Ferner können die Reflektoren an den Stirnflächen 21, 22 beziehungsweise Lichteintrittsflächen 24 angrenzen. In den Reflektoren 7 ist jeweils das lichtemittierende Halbleiterbauelement 10 angeordnet. Die Strahlungsaustrittsflächen 11 der lichtemittierenden Halbleiterbauelemente 10 sind wie in 9 senkrecht zur ersten und zweiten Stirnfläche 21, 22 des Lichtleiters 20 angeordnet. Das heißt, dass in der 10 über die jeweils an den Stirnflächen 21, 22 angeordneten Reflektoren eine beidseitige Einstrahlung durch die lichtemittierenden Halbleiterbauelemente erfolgt, wobei die Reflektoren 7 das im Betrieb erzeugte Licht 5 in den Lichtleiter 20 weiterleitet.
In der 11 ist anhand einer XY-Perspektive ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lichtleiters 20 gezeigt, wobei ein Streuelement 6 an der Mantelfläche 23 des Lichtleiters 20 angeordnet ist. Das Streuelement 6 steht mit der Mantelfläche 23 des Lichtleiters in direktem Kontakt. Das sich im Lichtleiter 20 befindende Licht 5 wird zumindest teilweise beim Auftreffen auf das Streuelement 6 in eine Richtung quer zur Haupterstreckungsachse R des Lichtleiters 20 diffus gestreut und/oder gelenkt.
In der 12 ist ein wie in 11 gezeigter Lichtleiter 20 dargestellt, wobei der in 12 gezeigte Lichtleiter 20 um seine Längsachse drehbar ist. Durch das Drehen des Lichtleiters 20 kann die Abstrahlrichtung des Lichts 5 gesteuert und/oder gelenkt werden. Mit anderen Worten kann durch das Drehen des Lichtleiters 20 das Ausleuchten der Lichtaustrittsfläche des Gehäuses 1 optimiert werden.
In der 13 ist eine XZ-Perspektive einer hier beschriebenen Leuchtvorrichtung 100 gezeigt. In der 13 sind die Streuelemente 6 exemplarisch an der Mantelfläche 12 angeordnet.
In der 14 ist eine Ausführungsform der elliptischen Querschnittsform 30 des Lichtleiters 20 in der XY-Perspektive gezeigt. Das Streuelement 6 in der 14 ist dabei im Bereich des zumindest einen Brennpunktes 31 der elliptischen Querschnittsform 30 angeordnet, sodass das Licht 5 zum Großteil quer zur Haupterstreckungsachse R des Lichtleiters 20 in das Gehäuse 1 austritt. Die elliptische Querschnittsform 30 kann insbesondere einen Kollimator beschreiben, der aus dem Fermatschen Prinzip hergeleitet wird. Die nach dem Fermatschen Prinzip hergeleitete elliptische Querschnittsform kann dann mittels eines Krümmungsradius und konischer Konstante eine Ellipse beschreiben.
In der 15 ist eine XZ-Perspektive der hier beschriebenen Leuchtvorrichtung 100 gezeigt. Die in dem Gehäuse 1 angeordneten drei Lichtleiter 20 weisen dabei eine Mantelfläche 23 auf, die strukturiert ausgebildet ist. Die Streuelemente 6 sind beispielsweise als Prismen 51 ausgebildet und sind auf der Innenseite der Mantelfläche 23 des Lichtleiters 20 angeordnet. Das heißt, die Mantelfläche 23 kann Strukturen aufweisen, die ein auf es auftreffendes Licht aus dem Lichtleiter, also in das Gehäuse beziehungsweise die Lichtaustrittsfläche, diffus streut und/oder lenkt. Die Strukturen können inhomogen auf der Mantelfläche 23 verteilt sein. Die Mantelfläche kann Strukturen aufweisen, wobei die Strukturen zur diffusen Streuung und/oder Lenkung des Lichts ausgebildet sein können. Die Strukturen können inhomogen auf der Mantelfläche verteilt sein. Die Strukturen können beispielsweise prismenförmig ausgebildet sein und/oder als aufgedruckte Muster ausgebildet sein. Die Mantelfläche kann zumindest stellenweise glatt ausgebildet sein. Das heißt, die Mantelfläche weist keine Strukturen auf. Mit anderen Worten ist die Mantelfläche des Lichtleiters derart ausgebildet, dass das in dem Lichtleiter geführte Licht nicht mittels Totalreflektion und/oder normaler Reflektion innerhalb des Lichtleiters verbleibt, sondern insbesondere durch die Mantelfläche des Lichtleiters diffus gestreut und/oder gelenkt austritt. Das heißt, dass das Licht im Lichtleiter beispielsweise zumindest teilweise nicht die gegenüberliegende Stirnfläche erreicht und bereits vorher durch die Mantelfläche den Lichtleiter verlässt.
In der 16 ist eine YZ-Perspektive der Lichtvorrichtung 100 gezeigt, wobei zwischen dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 10 und dem Lichtleiter 20 ein optisches Element 52 zur Vorkollimation des im Betrieb austretenden Lichts 5 des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 ausgebildet ist. Das optische Element 52 grenzt dabei an die Strahlungsaustrittsfläche 11 des lichtemittierenden Halbleiterbauelements 10 und an die erste Stirnfläche 21 beziehungsweise Lichteintrittsfläche 24 des Lichtleiters 20 an. Das optische Element kann als Konzentrator ausgebildet sein. Hierfür ist der Konzentrator beispielsweise ein CPC-, CEC- oder CHC-artiger optischer Konzentrator, womit hierbei sowie im Folgenden ein Konzentrator gemeint ist, dessen reflektierende Seitenwände zumindest teilweise und/oder zumindest weitestgehend die Form eines zusammengesetzten parabolischen Konzentrators (compound parabolic concentrator, CPC), eines zusammengesetzten elliptischen Konzentrators (compound elliptic concentrator, CEC) und/oder eines zusammengesetzten hyperbolischen Konzentrators (compound hyperbolic concentrator, CHC) aufweist. Durch das Vorschalten des optischen Elements kann das Einkoppeln des Lichts verbessert werden, da insbesondere Reflektionen an der Lichteintrittsfläche 24 des Lichtleiters 20 reduziert werden können.
In der 17 ist eine XY-Darstellung der Leuchtvorrichtung 100 gezeigt, wobei an einer der Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 abgewandten Seite einzelne Diffusoren 50 angeordnet sind, die jeweils eines der drei Lichtleiter 20 zugeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel der 17 wird das aus dem Lichtleiter gestreute und/oder ausgekoppelte Licht 5 wiederum an den Diffusoren 50 gestreut. Dies kann zu einer zusätzlichen optionalen Streuung des Lichts 5 vor Austritt aus der Lichtaustrittsfläche 2 des Gehäuses 1 führen. Die Diffusoren 50 der 17 können als optionale Komponenten in das Gehäuse 1 angeordnet sein.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2008/0111471 [0002]

Claims

Leuchtvorrichtung (100) umfassend – ein Gehäuse (1) mit einer Lichtaustrittsfläche (2), – ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement (10), und – einen Lichtleiter (20) mit einer ersten Stirnfläche (21), einer der ersten Stirnfläche (21) gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche (22) und eine die erste und zweite Stirnfläche (21, 22) verbindende Mantelfläche (23), wobei – die erste und/oder die zweite Stirnfläche (21, 22) zumindest stellenweise als Lichteintrittsfläche (24) ausgebildet ist, – das lichtemittierende Halbleiterbauelement (10) und der Lichtleiter (20) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet sind, – das lichtemittierende Halbleiterbauelement (10) im Betrieb Licht (5) abstrahlt, das zum Großteil durch die Lichteintrittsfläche (24) des Lichtleiters (20) in den Lichtleiter (20) eintritt, – das Licht (5) im Lichtleiter (10) zumindest teilweise durch die Mantelfläche (23) des Lichtleiters (20) austritt, und – das durch die Mantelfläche (23) ausgetretene Licht (5) das Gehäuse (1) durch die Lichtaustrittsfläche (2) des Gehäuses (1) verlässt.
Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Mantelfläche (23) des Lichtleiters(20) zumindest stellenweise ein Streuelement (6) umfasst und das Streuelement (6) das auf es auftreffende Licht (5) vor dem Austritt in das Gehäuse (1) diffus streut und/oder lenkt.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Lichtleiter (20) zumindest stellenweise eine elliptische Querschnittsform (30) aufweist, und das Streuelement (6) zumindest stellenweise in einem Brennpunkt (31) der elliptischen Querschnittsform (30) angeordnet ist, und das Licht (5) zum Großteil quer zur Haupterstreckungsachse (R) des Lichtleiters (20) in das Gehäuse (1) austritt.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei der Lichtleiter (20) innerhalb des Gehäuses (1) quer verlaufen und zumindest stellenweise übereinander angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (1) eine zumindest stellenweise reflektierende Bodenfläche (3) umfasst, die zu der Lichtaustrittsfläche (2) des Gehäuses (1) gegenüberliegend angeordnet ist, und die Bodenfläche (3) mit der Lichtaustrittsfläche (2) zumindest teilsweise über zumindest stellenweise reflektierende Seitenflächen (4) des Gehäuses (1) zumindest stellenweise verbunden ist.
Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei ein erstes lichtemittierendes Halbleiterbauelement (10) und ein zweites lichtemittierendes Halbleiterbauelement (10) zu den Seitenflächen (4) des Gehäuses (1) beabstandet angeordnet sind und das im Betrieb abgestrahlte Licht (5) des ersten lichtemittierenden Halbleiterbauelements (10) eine zum abgestrahlten Licht (5) des zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelements (10) entgegengesetzte Richtung aufweist.
Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei ein drittes und viertes lichtemittierendes Halbleiterbauelement (10) quer zu den ersten und zweiten lichtemittierenden Halbleiterbauelementen (10) angeordnet sind und das im Betrieb abgestrahlte Licht (5) des dritten lichtemittierenden Halbleiterbauelements (10) eine zum abgestrahlten Licht (5) des vierten lichtemittierenden Halbleiterbauelements (10) entgegengesetzte Richtung aufweist.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei lichtemittierende Halbleiterbauelemente (10) an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen (21, 22) des Lichtleiters (20) angeordnet sind.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Betrieb der Leuchtvorrichtung (100) die Lichtaustrittsfläche (2) des Gehäuses (1) eine Leuchtdichte aufweist und eine Schwankung der Leuchtdichte relativ zum Mittelwert der Leuchtdichte über die gesamte Lichtaustrittsfläche (2) des Gehäuses (1) kleiner als 15 % des Mittelwertes ist.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (20) entlang seiner Längsachse innerhalb des Gehäuses (1) drehbar angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Reflektor (7) zumindest stellenweise zwischen dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement (10) und dem Lichtleiter (20) angeordnet ist und der Reflektor (7) das im Betrieb abgestrahlte Licht (5) des lichtemittierenden Halbleiterbauelements (10) zumindest teilweise in den Lichtleiter (20) leitet.
Leuchtvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei das lichtemittierende Halbleiterbauelement (10) zwischen zwei Lichtleitern (20) angeordnet ist und die zwei Lichtleiter (20) mittels des Reflektors (7) miteinander verbunden sind.
Leuchtvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Lichtleiter (20) in eine Richtung, welche von seiner Lichteintrittsfläche (24) abgewandt ist, verjüngt.