DE102012203941A1 - LED lighting device such as task light, comprises several LEDs, an anti-glare optic for preventing glaring of groups of LEDs or individual LED, and a diffuser optic which is arranged between the LEDs and the anti-glare optic - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchtvorrichtung mit mehreren Leuchtdioden und einer Entblendungsoptik, welche die Leuchtdioden zumindest gruppenweise, insbesondere einzeln, entblendet. Die LED-Leuchtvorrichtung ist insbesondere einsetzbar als Arbeitsplatzleuchte, insbesondere Deckenleuchte oder Hängeleuchte, oder als ein Teil davon, z.B. als LED-Modul.The invention relates to an LED lighting device with a plurality of light-emitting diodes and an anti-glare optics, which glare the light-emitting diodes at least in groups, in particular individually. The LED lighting device can be used in particular as a workstation lamp, in particular a ceiling lamp or suspended luminaire, or as a part thereof, e.g. as an LED module.
Durch Verwendung einer Vielzahl von LEDs geringer Leistung, welche einzeln entblendet werden, können einfach aufgebaute LED-Leuchten mit einer sehr geringen Bauhöhe bereitgestellt werden. Da der Haupanteil des von der LED-Leuchte abgestrahlten Lichts weder gespiegelt noch in einer anderen Art umgeleitet wird, sind sehr effiziente Aufbauten möglich. Die Direktstrahlung mehrerer LEDs bringt jedoch grundsätzlich den Nachteil einer Mehrfachverschattung mit sich, welche von einem Betrachter als subjektiv unangenehm empfunden wird.By using a plurality of low power LEDs which are individually deblasted, simple LED luminaires with a very low overall height can be provided. Since the main part of the light emitted by the LED light is neither mirrored nor diverted in any other way, very efficient structures are possible. The direct radiation of several LEDs, however, basically brings with it the disadvantage of multiple shading, which is perceived by a viewer as subjectively unpleasant.
Die Mehrfachverschattung kann vermieden werden durch Leuchten, welche mit Prismenplatten anstelle einer Entblendungsoptik ausgerüstet sind. Diese sind jedoch weit teuer und um ein Vielfaches aufwändiger im Aufbau.The multiple shading can be avoided by lights, which are equipped with prism plates instead of a glare-proofing. However, these are far more expensive and many times more complex in construction.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine LED-Leuchtvorrichtung mit Entblendungsoptik bereitzustellen, bei der eine Mehrfachverschattung mit vergleichsweise einfachen Mitteln verringerbar ist.It is the object of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art at least partially and in particular to provide an LED lighting device with anti-glare optics, in which a multiple shading can be reduced with comparatively simple means.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine LED-Leuchtvorrichtung, aufweisend mehrere Leuchtdioden, eine Entblendungsoptik, welche die Leuchtdioden zumindest gruppenweise entblendet, und eine zwischen den Leuchtdioden und der Entblendungsoptik angeordnete Diffusoroptik.The object is achieved by an LED lighting device comprising a plurality of light-emitting diodes, a glare-suppressing optics which at least in groups deblasts the light-emitting diodes, and a diffuser optic arranged between the light-emitting diodes and the glare-suppression optics.
Mittels der Diffusoroptik wird das von den Leuchtdioden abgestrahlte Licht vor Durchgang durch die Entblendungsoptik gestreut und dadurch diffus verteilt. Durch die so vergrößerte Leuchtfläche vor dem Durchgang durch die Entblendungsoptik werden scharfkantige Schattenwürfe aufgeweicht ("verwischt") und zumindest zu einem signifikanten Teil vermieden. Insbesondere kann dadurch eine vielfache Verschattung reduziert werden.By means of the diffuser optics, the light emitted by the light-emitting diodes is scattered before passage through the anti-glare optics and thereby diffusely distributed. The thus enlarged luminous area before the passage through the anti-glare optics sharp edged Schattenwürfe be softened ("blurred") and avoided at least to a significant extent. In particular, a multiple shading can be reduced thereby.
Diese LED-Leuchtvorrichtung weist dadurch den Vorteil auf, dass sie einen entblendeten Aufbau mit einem angenehmeren Schattenwurf ermöglicht. Zudem kann durch das Zusammenspiel von Entblendungsoptik und Diffusoroptik eine stärkere Homogenität des von der LED-Leuchtvorrichtung abgestrahlten Lichts erreicht werden. Diese LED-Leuchtvorrichtung ist darüber hinaus preiswert realisierbar.This LED lighting device has the advantage that it allows a glare-free structure with a pleasant shadow. In addition, a greater homogeneity of the light emitted by the LED lighting device can be achieved by the interaction of anti-glare optics and diffuser optics. This LED lighting device is also inexpensive realizable.
Die Diffusoroptik ist den Leuchtdioden also insbesondere optisch nachgeschaltet. Insbesondere kann die Diffusoroptik eine sämtlichen Leuchtdioden gemeinsam nachgeschaltete (gemeinsame) Diffusoroptik sein. Die Diffusoroptik kann insbesondere aus lichtdurchlässigem Kunststoff bestehen, welcher lichtstreuendes Füllmaterial aufweist.The diffuser optics is thus in particular optically downstream of the light-emitting diodes. In particular, the diffuser optics can be a (common) diffuser optics connected in series to all light-emitting diodes. The diffuser optics may in particular consist of translucent plastic, which has light-scattering filling material.
Die Entblendungsoptik ist insbesondere der Diffusoroptik optisch nachgeschaltet. Dabei kann durch die Diffusoroptik gelaufenes Licht insbesondere teilweise direkt durch mindestens eine Lichtdurchlassöffnung laufen und teilweise auf die Entblendungsoptik treffen. Auf die Entblendungsoptik treffendes Licht kann insbesondere diffus oder spekular reflektiert werden.The anti-glare optics are in particular optically downstream of the diffuser optics. In this case, light which has passed through the diffuser optics can, in particular, partly run directly through at least one light passage opening and partly strike the glare-proofing optics. In particular, light striking the anti-glare optic can be reflected in a diffuse or specular manner.
Die Entblendungsoptik und/oder die Diffusoroptik können einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein.The anti-glare optics and / or the diffuser optics can be designed in one piece or in several parts.
Dass die Entblendungsoptik die Leuchtdioden zumindest gruppenweise entblendet, kann insbesondere bedeuten, dass die Entblendungsoptik mehrere gruppenweise oder zusammen angeordnete Leuchtdioden gemeinsam entblendet. Insbesondere diese mehreren Leuchtdioden können in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Die mehreren gruppenweise angeordneten Leuchtdioden können insbesondere ein Mischlicht erzeugen, z.B. ein weißes Mischlicht. Die mehreren gruppenweise angeordneten Leuchtdioden können ferner mit einer gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. einem Diffusor oder einer Linse, und so weiter.The fact that the anti-glare optics blinding the light-emitting diodes, at least in groups, may in particular mean that the anti-glare optics bleaches a plurality of light-emitting diodes arranged in groups or together. In particular, these multiple light emitting diodes can shine in the same color or in different colors. A color may be monochrome (e.g., red, green, blue, etc.) or multichrome (e.g., white). In particular, the plurality of light emitting diodes arranged in groups may produce a mixed light, e.g. a white mixed light. The plurality of light-emitting diodes arranged in groups can furthermore be equipped with a common beam guidance optics, e.g. a diffuser or a lens, and so on.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Entblendungsoptik die Leuchtdioden einzeln entblendet. Dadurch wird eine besonders hohe Entblendungswirkung erreicht.It is an embodiment that the anti-glare optics individually blinding the LEDs. As a result, a particularly high glare-reduction effect is achieved.
Allgemein kann eine Leuchtdiode mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar.In general, a light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED). The phosphor may alternatively or additionally be arranged remotely from the light-emitting diode ("remote phosphor"). A light-emitting diode may be in the form of at least one individually packaged light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount"). The at least one light-emitting diode can with at least one own and / or common Optics be equipped for beam guidance, for example, at least one Fresnel lens, collimator, and so on. Instead of or in addition to inorganic light-emitting diodes, for example based on InGaN or AlInGaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, for example polymer OLEDs).
Die Zahl der Leuchtdioden ist nicht beschränkt und kann beispielsweise zwischen drei und 1000 liegen, insbesondere zwischen sechs und 500, insbesondere zwischen zehn und 100.The number of light emitting diodes is not limited and may for example be between three and 1000, in particular between six and 500, in particular between ten and 100.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Entblendungsoptik mehrere Lichtdurchlassöffnungen aufweist, welche jeweils über einer zugehörigen oder zugeordneten mindestens einen Leuchtdiode angeordnet sind. So kann eine hohe Lichtausbeute beibehalten werden, da das von der jeweiligen Leuchtdiode abgestrahlte Licht durch die Diffusoroptik und durch die jeweilig zugeordnete Lichtdurchlassöffnung hindurchlaufen kann.It is still an embodiment that the anti-glare optics has a plurality of light passage openings, which are each arranged above an associated or associated at least one light-emitting diode. Thus, a high luminous efficacy can be maintained since the light emitted by the respective light-emitting diode can pass through the diffuser optics and through the respectively associated light passage opening.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Lichtdurchlassöffnungen als Reflektoren, insbesondere Hohlreflektoren, für die jeweils zugehörige oder zugeordnete mindestens eine Leuchtdiode ausgestaltet sind. Dies kann eine Entblendung noch weiter verbessern und ermöglicht eine vielfältige Gestaltung eines Lichtabstrahlmusters. Eine Reflektorfläche kann insbesondere durch eine umlaufende Seitenwand der jeweiligen Lichtdurchlassöffnung gebildet sein.It is yet a further embodiment that the light transmission openings are designed as reflectors, in particular hollow reflectors, for the respectively associated or associated at least one light-emitting diode. This can improve glare even further and enables a diverse design of a Lichtabstrahlmusters. A reflector surface may in particular be formed by a circumferential side wall of the respective light passage opening.
Die Reflektorfläche kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass sie das auf sie auftreffende Licht gezielt in eine Richtung reflektiert, das sich von der Hauptabstrahlrichtung der zugehörigen LED unterscheidet, insbesondere in einen Randbereich eines zugehörigen Lichtkegels. Dadurch kann eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung des von der LED-Leuchtvorrichtung ausgestrahlten Lichtabstrahlmusters erreicht werden.In particular, the reflector surface may be designed so that it specifically reflects the light impinging on it in a direction which differs from the main emission direction of the associated LED, in particular into an edge region of an associated light cone. As a result, a more uniform brightness distribution of the light emission pattern emitted by the LED lighting device can be achieved.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichtdurchlassöffnungen bzw. deren Reflektorfläche in Draufsicht kreisförmig, wabenförmig (z.B. sechseckig) oder rechteckig ausgeformt sind. Dies kann eine hohe Packungsdichte und eine besonders gute Unterdrückung einer mehrfachen Verschattung ermöglichen.It is a development that the light transmission openings or their reflector surface in plan view are circular, honeycomb-shaped (for example hexagonal) or rectangular. This can allow a high packing density and a particularly good suppression of multiple shading.
Die Reflektorfläche kann spekular ausgestaltet sein, z.B. durch eine Belegung mit einer spiegelnden Schicht, z.B. aus oder mit Silber und/oder Aluminium, oder durch eine Hochglanzpolierung. Alternativ kann die Reflektorfläche diffus reflektierend ausgestaltet sein, z.B. durch eine weiße Farbgebung, z.B. durch eine Schicht aus Titanoxid.The reflector surface may be specular, e.g. by being coated with a reflective layer, e.g. made of or with silver and / or aluminum, or by a high-gloss finish. Alternatively, the reflector surface may be designed diffusely reflecting, e.g. by a white coloring, e.g. through a layer of titanium oxide.
Die Reflektorfläche kann allgemein anders ausgestaltet sein als die sie umgebende Oberfläche der Entblendungsoptik, z.B. in Bezug auf eine Oberflächenstruktur und/oder Farbe usw.The reflector surface may generally be designed differently than the surrounding surface of the anti-glare optics, e.g. in terms of surface texture and / or color, etc.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Diffusoroptik eine Diffusorscheibe mit oberhalb der mindestens einen Leuchtdiode angeordneten Auswölbungen ist. Durch die Auswölbungen kann eine diffuse Lichtverteilung praktisch (z.B. bis auf geringe Restlichtanteile) auf den Bereich der Auswölbung begrenzt werden, was eine ausreichende Verbreiterung der Lichtabstrahlfläche ermöglicht und dennoch durch die lokale Begrenzung eine gewisse Brillanz erhalten bleibt (im Gegensatz z.B. zu einem großflächigen Diffusor). Dadurch kann auch ein Lichtdurchgang durch nicht gewünschte Bereiche der Diffusoroptik, z.B. unterhalb geschlossener Bereiche der Entblendungsoptik, unterdrückt werden, was wiederum eine hohe Lichtausbeute unterstützt. Ferner kann so ein besonders flacher Aufbau erreicht werden.It is yet another embodiment that the diffuser optics is a diffuser disk with bulges arranged above the at least one light-emitting diode. Due to the bulges, a diffuse light distribution can practically be limited to the area of the bulge (for example, with the exception of low residual light portions), which allows a sufficient broadening of the light emission surface and still maintains a certain brilliance due to the local boundary (in contrast, for example, to a large-area diffuser). , As a result, a passage of light through undesired regions of the diffuser optics, e.g. be suppressed below closed areas of the anti-glare optics, which in turn supports a high light output. Furthermore, such a particularly flat structure can be achieved.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Auswölbungen in eine zugehörige Lichtdurchlassöffnung der Entblendungsoptik ragen. So können Lichtverluste besonders wirkungsvoll unterdrückt werden, und es kann ein besonders flacher Aufbau erlangt werden. Jedoch kann grundsätzlich auch auf die Auswölbungen verzichtet werden und z.B. eine ebene Diffusorscheibe verwendet werden.It is also an embodiment that the bulges protrude into an associated light passage opening of the anti-glare optics. Thus, light losses can be suppressed particularly effectively, and it can be achieved a particularly flat structure. However, in principle, the bulges can be dispensed with and e.g. a flat diffuser disk can be used.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Leuchtdioden auf einer Vorderseite eines gemeinsamen Substrats aufgebracht sind, eine Rückseite des Substrats mit einem Kühlkörper verbunden ist, die Diffusoroptik auf der Vorderseite des Substrats aufliegt und die Entblendungsoptik auf dem Kühlkörper aufliegt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass auf einfache Weise eine großflächige und dabei flache LED-Leuchtvorrichtung mit einfachem Aufbau bereitgestellt werden kann.It is also an embodiment that the LEDs are applied to a front side of a common substrate, a back side of the substrate is connected to a heat sink, the diffuser optics rests on the front side of the substrate and the anti-glare lens rests on the heat sink. This embodiment has the advantage that a large-area and thereby flat LED lighting device with a simple structure can be provided in a simple manner.
Das Substrat kann beispielsweise ein Keramiksubstrat sein, insbesondere bei einer Ausbildung der LEDs als LED-Chips. Das Substrat kann aber auch als eine Leiterplatte ausgestaltet sein. The substrate may, for example, be a ceramic substrate, in particular when the LEDs are designed as LED chips. The substrate may also be designed as a printed circuit board.
Der Kühlkörper kann insbesondere auch als ein Boden der LED-Leuchtvorrichtung angesehen oder ausgestaltet sein, und die Entblendungsoptik kann insbesondere einem Deckel entsprechen.The heat sink may in particular also be regarded or configured as a base of the LED lighting device, and the anti-glare optical system may in particular correspond to a cover.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper seitlich über das Substrat hinaussteht, die Entblendungsoptik auf mindestens einem seitlich überstehenden Bereich des Kühlkörpers aufliegt und die Entblendungsoptik auf die Diffusoroptik drückt. Dies ermöglicht erstens eine effektive Anlenkung der Entblendungsoptik an den Kühlkörper und zweitens eine effektive Anpressung oder Andrückung der Diffusoroptik an das Substrat, wodurch das Substrat wiederum an den Kühlkörper angepresst wird, was eine feste Anordnung und gute Wärmeübertragung in Bezug auf den Kühlkörper erlaubt.It is also an embodiment that the cooling body protrudes laterally beyond the substrate, the anti-glare lens rests on at least one laterally projecting region of the heat sink and presses the anti-glare optics on the diffuser optics. This allows, firstly, an effective articulation of the glare-proofing to the heat sink and second, an effective contact pressure or pressing of the Diffuser optics to the substrate, whereby the substrate is in turn pressed against the heat sink, which allows a fixed arrangement and good heat transfer in relation to the heat sink.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Diffusoroptik zumindest abschnittsweise bis an eine Außenseite, insbesondere seitlichen Rand, der LED-Leuchtvorrichtung geführt ist.It is still an embodiment that the diffuser optics is at least partially guided to an outside, in particular lateral edge, the LED lighting device.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die LED-Leuchtvorrichtung einen zumindest abschnittsweise bis an eine Außenseite, insbesondere seitlichen Rand, der LED-Leuchtvorrichtung geführten Lichtleiter aufweist, welcher mit der Diffusoroptik optisch gekoppelt ist. Dadurch kann eine Seiten- und/oder Effektbeleuchtung mittels eines (Rest-) Lichts bereitgestellt werden, welches sich seitlich in der Diffusoroptik ausbreitet und sonst verloren ginge.It is yet another embodiment that the LED lighting device has an at least partially up to an outside, in particular lateral edge, the LED light device guided optical fiber, which is optically coupled to the diffuser optics. As a result, a side and / or effect lighting can be provided by means of (residual) light, which propagates laterally in the diffuser optics and would otherwise be lost.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Lichtleiter seitlich, insbesondere seitlich umlaufend, der Diffusoroptik angeordnet ist.It is also an embodiment that the light guide is arranged laterally, in particular laterally encircling, the diffuser optics.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Lichtleiter zumindest bereichsweise, insbesondere seitlich umlaufend, zwischen dem Kühlkörper und der Entblendungsoptik angeordnet ist.It is a further development that the light guide is arranged at least in regions, in particular laterally encircling, between the heat sink and the anti-glare optics.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Lichtleiter mittels der Entblendungsoptik auf den Kühlkörper gedrückt wird.It is still a further development that the light guide is pressed by means of the anti-glare optics on the heat sink.
Allgemein ist die Form der LED-Leuchtvorrichtung, insbesondere in Draufsicht, nicht beschränkt. Es wird bevorzugt, dass die LED-Leuchtvorrichtung eine längliche Form aufweist, insbesondere in Form eines Riegels. Insbesondere mögen das die LEDs tragende Substrat, die Diffusoroptik und/oder die Entblendungsoptik eine bandartige Grundform aufweisen.In general, the shape of the LED lighting device, in particular in plan view, is not limited. It is preferred that the LED lighting device has an elongated shape, in particular in the form of a bolt. In particular, the substrate carrying the LEDs, the diffuser optics and / or the anti-glare optics may have a band-like basic shape.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die LED-Leuchtvorrichtung eine Leuchte ist, insbesondere eine Arbeitsplatzleuchte. Die LED-Leuchtvorrichtung kann aber z.B. auch ein LED-Modul darstellen, insbesondere einen Teil einer Arbeitsplatzleuchte.It is still an embodiment that the LED lighting device is a lamp, in particular a workstation lamp. However, the LED lighting device may e.g. also represent an LED module, in particular a part of a workplace lamp.
Die LED-Leuchtvorrichtung kann insbesondere eine Deckenleuchte oder Hängeleuchte, oder einen Teil (z.B. ein LED-Modul) davon darstellen.In particular, the LED lighting device may be a ceiling light or pendant light, or a part (e.g., an LED module) thereof.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.
Die LED-Leuchtvorrichtung
Mit ihrer Rückseite
Auf der Leiterplatte
Auf der Diffusoroptik
Der Kühlkörper
Die Lichtdurchlassöffnungen
Bei Betrieb der LED-Leuchtvorrichtung
Ein vergleichsweise geringer (Rest-)Lichtanteil des in die Diffusoroptik
Die LED-Leuchtvorrichtung
Die LED-Leuchtvorrichtung
Der Lichtleiter
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the illustrated embodiments, the invention is not so limited and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
So können der Lichtleiter
Auch können anstelle der einzelnen Leuchtdioden
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