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Die Erfindung betrifft eine Leuchte, aufweisend ein Gehäuse mit mindestens einer Lichtdurchlassöffnung, mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Halbleiterlichtquelle und mindestens einen in dem Gehäuse entfernt von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angeordneten Leuchtstoffträger, welcher von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle anstrahlbar ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Flächenleuchten, insbesondere auf Deckenleuchten und Wandleuchten.
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Von der Fa. Nobile AG, Frankfurt/Main, sind Punktstrahler als Deckenstrahler unter der Bezeichnung „LED Downlight 105 Remote Phosphor” erhältlich. Diese Punktstrahler weisen ein Gehäuse mit einer Lichtdurchlassöffnung auf, wobei in dem Gehäuse mehrere blaues Licht abstrahlende Leuchtdioden (LEDs) angeordnet sind. In dem Gehäuse, und zwar von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle entfernt, ist ein Leuchtstoffträger angeordnet. Der Leuchtstoffträger ist mit Leuchtstoff (im Folgenden als „Remote-Phosphor-Leuchtstoff” bezeichnet) belegt, welcher das blaue Licht der LEDs zumindest teilweise in gelbes Licht konvertieren oder wellenlängenumwandeln kann. Dieses Konzept eines von den Primärstrahlern entfernt angeordneten Leuchtstoffs ist auch als „Remote Phosphor” bekannt. Der beabstandet angeordnete Leuchtstoff kann im Folgenden auch als „Remote-Phosphor-Leuchtstoff” bezeichnet werden. Der Leuchtstoffträger deckt die Lichtdurchlassöffnung ab und wird im Betrieb des Punktstrahlers von den LEDs rückseitig hinterleuchtet. Dadurch wird von dem Leuchtstoffträger vorderseitig weißes Licht abgestrahlt, das sich teilweise aus durchgestrahltem blauen Licht der LEDs und teilweise aus durch den Remote-Phosphor-Leuchtstoff konvertiertem gelben Licht zusammensetzt. Dieser Punktstrahler weist den Nachteil auf, dass bei Blick in die Lichtdurchlassöffnung, insbesondere bei Draufsicht auf die Lichtdurchlassöffnung, des ausgeschalteten Punktstrahlers der Leuchtstoffträger als intensiv gelbe Fläche erkennbar ist.
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Es ist zur Unterdrückung des gelben Eindrucks einer Remote-Phosphor-Leuchte im ausgeschalteten Zustand bekannt, in dem Lichtpfad hinter dem Leuchtstoff ein streuendes Transmissionselement vorzusehen, z. B. eine Milchglasscheibe. So kann das intensive Erscheinungsbild des Leuchtstoffs abgemildert, aber nicht vollständig unterdrückt werden. Das streuende Transmissionselement erscheint einem Betrachter von außen immer noch gelblich.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Leuchte ohne farblichen Eindruck des Remote-Phosphor-Leuchtstoffs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchte, aufweisend ein Gehäuse mit mindestens einer Lichtdurchlassöffnung, mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Halbleiterlichtquelle und mindestens einen in dem Gehäuse entfernt von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angeordneten Leuchtstoffträger. Der Leuchtstoffträger ist von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle anstrahlbar, wobei das Gehäuse innenseitig zumindest teilweise reflektierend ausgebildet ist und wobei der mindestens eine Leuchtstoffträger so im Gehäuse angeordnet ist, dass er bei Draufsicht auf die Lichtdurchlassöffnung durch das Gehäuse verdeckt ist. Der Leuchtstoffträger ist somit gegen einen Einblick durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung verdeckt.
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Dadurch ist der Leuchtstoffträger mit seinem daran angebrachten Leuchtstoff nicht mehr von außen sichtbar und erzeugt folglich auch keine farbliche Beeinträchtigung der Leuchte. Der mindestens eine Leuchtstoffträger ist folglich insbesondere so angeordnet, dass von ihm abgestrahltes Licht nicht direkt durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung fällt. Vielmehr wird das von ihm abgestrahlte Licht in das Gehäuse gerichtet und an der Gehäuseinnenseite reflektiert, so dass das Licht dann durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung austreten kann. Der mindestens eine Leuchtstoffträger entspricht – bei Betrieb der Leuchte – in anderen Worten einem in das Innere des Gehäuses gerichteten Strahler, der durch mindestens eine Halbleiterlichtquelle aktivierbar ist.
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Das Gehäuse mag insbesondere ein metallisches Gehäuse sein, um eine gute Wärmeableitung zu ermöglichen. Das Gehäuse mag insbesondere aus Aluminium oder Stahl bestehen. Das Gehäuse mag aber beispielsweise auch aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus wärmeleitend ausgerüstetem Kunststoff. Das Gehäuse mag z. B. auch aus wärmeleitendem Verbundmaterial (z. B. Kunststoff/Metall) bestehen. Das Gehäuse mag insbesondere aus Blech bestehen. Das Gehäuse mag außenseitig mit mindestens einer Kühlstruktur ausgestattet sein, z. B. mit Rippen, Stiften und/oder Lamellen usw.
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Dass der Leuchtstoffträger durch das Gehäuse verdeckt ist kann bedeuten, dass ein Teil des Gehäuses den Leuchtstoffträger verdeckt. Der Leuchtstoffträger kann beispielsweise in einer durch das Gehäuse gebildeten Nische angeordnet sein. Das Gehäuse kann einteilig ausgebildet sein. Das Gehäuse kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein und z. b. neben einer insbesondere nach außen gewölbten Gehäuseoberseite einen separaten Zierring oder Zierleisten enthalten, die seitlich zur Gehäuseunterseite hin angeordnet sind und den Leuchtstoffträger somit verdecken.
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Die Lichtdurchlassöffnung mag auch als Lichtaustrittsöffnung bezeichnet werden.
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Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mag mindestens eine Leuchtdiode und/oder mindestens eine Laserdiode aufweisen. Die Leuchtdiode mag ein LED-Chip oder eine einzeln gehäuste Leuchtdiode sein. Bei mehreren Halbleiterlichtquellen können diese Licht gleicher Farbe oder Licht unterschiedlicher Farbe abstrahlen. Die Halbleiterlichtquellen mögen dimmbar sein. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mag insbesondere eine ultraviolettes oder blaues Licht abstrahlende Halbleiterlichtquelle sein, z. B. eine blaues Licht abstrahlende „blaue” LED. Dies ermöglicht eine Nutzung einer großen Vielfalt an Leuchtstoffen und folglich eine große Farbvielfalt des Sekundärlichts.
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Dass der mindestens eine Leuchtstoffträger entfernt von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass der Leuchtstoffträger keinen Teil der Halbleiterlichtquelle darstellt und dass der Leuchtstoffträger unabhängig von der Halbleiterlichtquelle an dem Gehäuse anordenbar ist.
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Der Leuchtstoffträger mag insbesondere mindestens ein mit Leuchtstoff versehenes Trägerelement aufweisen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Leuchtstoff in dem Trägerelement integriert ist, z. B. darin dispergiert oder anderweitig verteilt ist, z. B. in einer lichtdurchlässigen Kunststoffmatrix. Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Leuchtstoff auf dem Trägerelement aufgebracht ist, z. B. als eine Schicht.
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Falls das Trägerelement Kunststoff aufweist, z. B. als Matrixmaterial oder als Vollmaterial, wird es bevorzugt, dass der Kunststoff Polycarbonat oder eine ABS-Polycarbonat-Mischung ist. Die ABS-Polycarbonat-Mischung mag insbesondere einen Anteil von Polycarbonat von weniger als 40% aufweisen. Polycarbonat weist den Vorteil auf, dass es hochgradig transparent (mit einem Transmissionsgrad von über 90%) verfügbar ist, gegen UV-Strahlung und Blaulichtstrahlung stabil ist und vergilbungsbeständig ist. Zudem lässt sich Polycarbonat einfach verarbeiten und ist insbesondere extrudierbar. Das Trägermaterial mag aber auch z. B. Glas aufweisen oder aus Glas bestehen.
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Falls der Leuchtstoffträger bzw. das Trägerelement Kunststoff als Matrixmaterial mit darin verteiltem Leuchtstoff aufweist, ist es eine für eine ausreichend hohe Lichtkonversion bei gleichzeitig einfacher Verarbeitbarkeit bevorzugte Weiterbildung, dass der Leuchtstoff mit einem Anteil von 0,5 bis 35 Gew.-% in der Kunststoffmatrix vorliegt. Bei einem Leuchtstoffanteil von weniger als 0,5% tritt in der Regel keine Konversion mehr auf, bei einem Leuchtstoffanteil von mehr als 35% gehen die Verformungseigenschaften, z. B. thermoplastischen Eigenschaften, der Kunststoffmatrix verloren. Besonders bevorzugt wird ein Anteil von 5 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt ein Anteil von 10 bis 17 Gew.-%, an Leuchtstoff.
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Es wird bei einer Verwendung von Leuchtstoff (d. h., einem Leuchtstoff oder einer Leuchtstoffmischung aus mindestens zwei Leuchtstoffen) in einem Matrixmaterial bevorzugt, dass sein Korngrößenverteilung d50 zwischen 3 und 40 Mikrometern liegt, bevorzugt zwischen 5 und 25 Mikrometern, für eine Leuchtstoffmischung bevorzugt zwischen 8 und 12 Mikrometern.
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Der Leuchtstoffträger mag genau ein mit Leuchtstoff versehenes Trägerelement aufweisen oder mag ein mehrlagiges Element aus mehreren aufeinander gestapelten, mit Leuchtstoff versehenen Trägerelementen sein. Im Fall eines mehrlagigen Elements oder Stapels mögen die einzelnen Lagen gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Unterschiedliche Lagen des Stapels mögen beispielsweise unterschiedliche Leuchtstoffe und/oder unterschiedliche Konzentrationen davon aufweisen. Ein Trägerelement mag allgemein mit einem Leuchtstoff oder mit mehreren unterschiedlichen Leuchtstoffen versehen sein.
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Ein Stapel mag beispielsweise durch Co-Extrusion hergestellt worden sein.
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Auch mag mindestens eine Lage eines stapelartig ausgebildeten Leuchtstoffträgers Streu- oder Diffusorpartikel aufweisen, was eine Homogenität des von dem Leuchtstoffträger abgestrahlten Lichts weiter erhöht. Diese Streulage mag insbesondere keinen Leuchtstoff aufweisen.
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Als Leuchtstoffe können beispielsweise Granate, Orthosilikate, Chlorosilikate, Nitridosilikate und deren Derivate verwendet werden. Als Leuchtstoffe mögen insbesondere: (Ca,Sr)8Mg(Si04)4Cl2:Eu2+; (Sr,Ba,Lu)2Si(O,N)4:Eu2+; (Sr,Ba,Ln)2Si(O,N)4:Eu2+ mit Ln mindestens einem Lanthanoid; (Sr,Ba)Si2N2O2:Eu2+; (Y,Gd,Tb,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce3+; (Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu2+; (Sr,Ba,Ca,Mg)2Si5N8:Eu2+; (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+; (Sr,Ca)S:Eu2+; (Sr,Ba,Ca)2(Si,Al)5(N,O)8:Eu2+; (Sr,Ba,Ca 2Si5N8:Eu2+; (Sr,Ba,Ca)3Si05:Eu2+; α-SiAlON:Eu2+; Ca(5-δ)Al(4-2δ)Si(8+2δ)N18O:Eu2+ oder Kombinationen davon verwendet werden.
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Dass das Gehäuse innenseitig zumindest teilweise reflektierend ausgebildet ist, mag insbesondere bedeuten, dass zumindest diejenigen innenseitigen Flächen bzw. Innenwände reflektierend ausgebildet sind, auf die von dem mindestens einen Leuchtstoffträger abgestrahltes Licht fallen kann. Das Gehäuse kann innenseitig spekular reflektierend ausgebildet sein. Das Gehäuse kann auch innenseitig diffus reflektierend ausgebildet sein, wodurch sich eine besonders gleichmäßige Lichtabstrahlung aus der Lichtdurchlassöffnung ergibt. Das Gehäuse kann insbesondere bei diffuser Reflexion auch als Lichtmischvolumen oder Lichtmischkasten angesehen werden.
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Eine diffuse Reflexion lässt sich beispielsweise durch eine Beschichtung der Innenwand des Gehäuses mit diffus reflektierendem, insbesondere weißen, Material erreichen. Es ist eine Weiterbildung, dass eine diffus reflektierende Beschichtung einer Innenwand des Gehäuses mittels mindestens einer an der Innenwand angebrachten, diffus reflektierenden Folie erreicht wird. Die Folie mag beispielsweise separat hergestellt und dann auf die Innenwand aufgeklebt werden.
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Beispielsweise mag die Folie in einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial (beispielweise aus Kunststoff, insbesondere Polymermaterial) verteilte, diffus reflektierende Partikel als Füllmaterial aufweisen.
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Als diffus reflektierendes Material, beispielsweise Füllmaterial für eine Folie, mögen beispielsweise anorganische Verbindungen oder Partikel aus plättchenförmigem Metallglimmer oder Kombinationen davon verwendet werden.
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Als diffus reflektierende anorganische Verbindungen können beispielsweise Pulver oder Weißpigmente aus Bariumsulfat (BaSO4) oder Titanoxid (TiO2, insbesondere als eine Rutil-Modifikation mit Oberflächenbehandlung) verwendet werden. Jedoch können auch andere anorganische Materialien verwendet werden, insbesondere andere Weißpigmente, z. B. Zirkonoxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3) in α- und γ-Modifikation und Mischphasen, Calciumcarbonat (CaCO3), Zinkoxid (ZnO), Indium-Zinn-Oxid (ITO), Aluminiumsilikat oder undotiertes YAG. verwendet werden
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Eine bevorzugte Korngrößenverteilung d50 von Partikeln des diffus reflektierenden Materials liegt zwischen 0,25 und 7 Mikrometern, insbesondere zwischen 0,25 und 3 Mikrometern, besonders bevorzugt zwischen 0,35 und 0,45 Mikrometern für eine besonders hochgradige diffuse Reflexion.
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Als Metallglimmer mag beispielsweise Aluminium-Glimmer verwendet werden.
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Die reflektierende Folie mag beispielsweise als eine einlagige extrudierte Folie oder als ein co-extrudierter Folienstapel vorliegen. Im Fall von Folienstapeln mögen die einzelnen Lagen gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Unterschiedliche Lagen des Schichtstapels mögen beispielsweise unterschiedliche Füllmaterialien aufweisen, z. B. Metallpartikel oder Weißpigmente.
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Es ist eine für eine besonders homogene Lichtverteilung bei gleichzeitig einfacher Verarbeitbarkeit bevorzugte Weiterbildung, dass das reflektierende Füllmaterial mit einem Anteil von 0,5 bis 35 Gew.-%, bevorzugt mit einem Anteil von 10 bis 35 Gew.-%, besonders bevorzugt mit einem Anteil von 15 bis 30 Gew.-%, in einer Kunststoffmatrix vorliegt. Dadurch wird insbesondere auch eine Extrusionsfähigkeit aufrechterhalten.
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Dass der mindestens eine Leuchtstoffträger bei Draufsicht durch die Lichtdurchlassöffnung durch das Gehäuse verdeckt ist, kann insbesondere bedeuten, dass der mindestens eine Leuchtstoffträger unter einer für die betreffende Leuchte üblichen Blickrichtung verdeckt bzw. nicht sichtbar ist.
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Insbesondere kann der mindestens eine Leuchtstoffträger gegen einen senkrechten Einblick durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung verdeckt sein. Jedoch mag der mindestens eine Leuchtstoffträger auch gegen einen Einblick aus jeder Richtung durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung verdeckt sein.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffträger von mindestens einer Halbleiterlichtquelle hinterleuchtbar ist. Dazu ist der betreffende Leuchtstoffträger als ein Durchlichtelement ausgebildet. Bei einem Durchlichtelement wird insbesondere Licht des Leuchtstoffträgers als Nutzlicht verwendet, das von der derjenigen Seite des Leuchtstoffträgers abgestrahlt worden ist, welche der Seite, auf die das Primärlicht der Halbleiterlichtquelle(n) einfällt, abgewandt ist. Ist das Nutzlicht ein Mischlicht aus dem nicht-konvertierten Primärlicht und konvertiertem Sekundärlicht, muss zumindest ein Teil des auf den Leuchtstoffträger einfallenden Primärlichts ohne Wellenlängenumwandlung durch den Leuchtstoffträger hindurchlaufen. Der Leuchtstoffträger, insbesondere dessen Leuchtstoff, mag dabei als Streumaterial für das Primärlicht dienen. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Leuchte besonders kompakt ausgestaltet werden kann und dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle und ihr Lichtstrahl ebenfalls auf einfache Weise verdeckbar sind.
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Es ist eine alternative Weiterbildung, dass der Leuchtstoffträger ein reflektierender Leuchtstoffträger ist. Es wird dabei insbesondere Licht des Leuchtstoffträgers als Nutzlicht verwendet, das von der derjenigen Seite des Leuchtstoffträgers abgestrahlt worden ist, auf welches auch das Primärlicht der Halbleiterlichtquelle(n) einfällt. In diesem Fall mag das Trägerelement insbesondere nicht lichtdurchlässig sein und insbesondere an einer Fläche, an welcher Leuchtstoff aufliegt, reflektierend ausgebildet sein.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffträger einen Teilraum des Gehäuses abschließt und sich mindestens eine Halbleiterlichtquelle in diesem Teilraum befindet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur von dem mindestens einen Leuchtstoffträger abgestrahltes (Misch-)Licht in den restlichen Innenraum des Gehäuses abgestrahlt wird. So wird sichergestellt, dass das aus der mindestens einen Lichtdurchlassöffnung austretende Licht den gewünschten (Summen-)Farbort aufweist. Eine Abstrahlung des Primärlichts einer Halbleiterlichtquelle an einem Leuchtstoffträger vorbei ist sicher vermeidbar. Der Teilraum des Gehäuses kann bei einem mehrteiligen Gehäuse durch ein separates Gehäuseteil gebildet werden.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Teilraum mindestens teilweise, insbesondere vollständig, reflektierend ausgebildet ist. Dadurch werden Lichtverluste gering gehalten. Insbesondere solche Anteile des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlten Primärlichts, die nicht direkt auf einen Leuchtstoffträger treffen, sondern z. B. daneben, können mittels des reflektierenden Teilraums doch noch auf einen Leuchtstoffträger gerichtet werden.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Teilraum sich an einem Seitenrand des Gehäuses befindet. Dadurch wird die Anordnung, Größe und/oder Form der Lichtdurchlassöffnung(en) nicht beeinträchtigt. Insbesondere kann die Leuchte so besonders flach ausgestaltet werden.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass eine Hauptabstrahlrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle in das Gehäuse gerichtet ist. Dadurch wird unterstützt, dass ein hoher Anteil des von dem Leuchtstoffträger in abgestrahlten Lichts in das Gehäuse bzw. in das Gehäuseinnere, insbesondere auf die Innenseite der gewölbten Gehäuseoberseite, fällt. Ausgenutzt wird hierbei, dass das von dem Leuchtstoffträger abgestrahlte Licht seine höchste Intensität in Richtung des eingestrahlten Primärlichts aufweist.
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Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffträger so angeordnet ist, dass seine Flächennormale in das Gehäuse, insbesondere in Richtung der Gehäuseoberseite, gerichtet ist. Durch dieses „Wegdrehen” des Leuchtstoffträgers von der Leichtdurchlassöffnung wird eine Sichtbarkeit des Leuchtstoffträgers von außen noch weiter erschwert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Leuchtstoffträger in einer seitlichen Nische des Gehäuses angeordnet ist.
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Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine Leuchtstoffträger durch mindestens eine Blende vor einem Einblick geschützt ist. Die Blende kann ein Bereich des Gehäuses sein, kann aber auch als separates Teil ausgestaltet sein.
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Es ist darüber eine Ausgestaltung, dass der Leuchtstoffträger mindestens eine mit Leuchtstoff versehene Folie (im Folgenden auch als „Leuchtstoff-Folie” bezeichnet) aufweist oder ist. Der Leuchtstoffträger ist insbesondere entsprechend dünn, z. B. dünner als 500 Mikrometer. Dies ergibt den Vorteil, dass der Leuchtstoffträger mechanisch zerstörungsfrei biegbar oder flexibel ausgestaltbar ist und sich somit auf einfache Weise in das Gehäuse einsetzen lässt, und zwar auch komplex geformt. Zudem mag eine Form der Lichtabstrahlung von dem Leuchtstoffträger durch dessen Biegung gezielt beeinflussbar sein.
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Der Leuchtstoff kann auf eine als Leuchtstoffträger ausgestaltete Folie aufgebracht oder als Füllstoff in der Folie verteilt sein. Beispielsweise mag die Folie als Füllmaterial in einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial (beispielweise aus Kunststoff, insbesondere Polymermaterial) verteilte Leuchtstoff-Partikel, insbesondere Pulver, aufweisen. Es ist eine Weiterbildung, dass die Leuchtstoff-Folie eine extrudierte Folie oder ein co-extrudierter Folienstapel mit mehreren einzelnen Lagen ist.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Leuchte mindestens ein optisches Element zum Auskoppeln des Lichts aus der mindestens einen Lichtaustrittsöffnung aufweist. Die Leuchte mag insbesondere ein dem mindestens einen Leuchtstoffträger und/oder dem Gehäuseinneren optisch nachgeschaltetes Diffusor-Durchlichtelement aufweisen, um eine Homogenisierung des aus der Leuchte austretenden Lichts noch weiter zu erhöhen. Beispielsweise kann das Diffusor-Durchlichtelement als Diffusorabdeckung eine Lichtdurchlassöffnung abdecken oder ausfüllen.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Diffusor-Durchlichtelement lichtstreuendes Material aufweist, z. B. als Partikel verteilt oder dispergiert in einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial, z. B. Kunststoff oder Glas.
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Der Kunststoff mag beispielsweise Polycarbonat oder eine Mischung aus Polycarbonat und ABS sein. Das lichtstreuende Material mag beispielsweise diffus reflektierendes Material sein.
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Als lichtstreuendes Material mögen beispielsweise anorganische Verbindungen zum Einsatz kommen, beispielsweise Bariumsulfat (BaSO4), Titanoxid (TiO2, insbesondere als eine Rutil-Modifikation mit Oberflächenbehandlung), Zirkonoxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3) in α- und γ-Modifikation und Mischphasen, Calciumcarbonat (CaCO3), Zinkoxid (ZnO) oder Indium-Zinn-Oxid (ITO).
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Als lichtstreuendes Material mag aber auch lichtdurchlässige Streupartikel wie Glas, Quarzglas, Aluminiumsilikat oder undotiertes YAG verwendet werden. Zudem können organische Polymere als lichtstreuendes Material verwendet werden.
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Besonders bevorzugt werden hochreine Streumaterialien, um eine Lichtabsorption in dem Leuchtstoffträger gering zu halten.
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Falls das das Diffusor-Durchlichtelement Kunststoff als Matrixmaterial mit darin verteiltem lichtstreuenden Material aufweist, ist es eine für eine ausreichend hohe Streuwirkung bei gleichzeitig einfacher Verarbeitbarkeit bevorzugte Weiterbildung, dass das lichtstreuenden Material mit einem Anteil von 0,5 bis 30 Gew.-% in der Kunststoffmatrix vorliegt. Bei einem Leuchtstoffanteil von weniger als 0,5% tritt in der Regel keine Konversion mehr auf, bei einem Anteil des lichtstreuenden Materials von mehr als 30% gehen die Verformungseigenschaften, z. B. thermoplastischen Eigenschaften, der Kunststoffmatrix verloren. Besonders bevorzugt wird ein Anteil von 1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt ein Anteil von 3 bis 9 Gew.-%, an Leuchtstoff.
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Eine Korngrößenverteilung d50 von Partikeln des lichtstreuenden Materials liegt für eine hohe Streuwirkung bevorzugt zwischen 0,2 und 100 Mikrometern, bevorzugt zwischen 0,2 und 3 Mikrometern, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,7 Mikrometern für eine Streuung sichtbaren Lichts in einem Spektralbereich zwischen 400 und 700 Nanometern.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchte eine Flächenleuchte ist. Die Flächenleuchte mag insbesondere eine abgehängte oder nicht abgehängte Deckenleuchte oder eine Wandleuchte sein.
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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.
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1 zeigt in einer Ansicht von schräg unten eine zur Deckenmontage vorgesehene erfindungsgemäße Leuchte in Form einer Längsleuchte;
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2 zeigt einen Querschnitt durch die Längsleuchte aus 1;
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3 zeigt einen Ausschnitt aus 2;
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4 zeigt in einer Ansicht von schräg unten eine zur Deckenmontage vorgesehene erfindungsgemäße Leuchte in Form einer Rundleuchte;
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5 zeigt die Rundleuchte aus 4 in Seitenansicht;
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6 zeigt die Rundleuchte aus 5 als Schnittdarstellung in Seitenansicht; und
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7 zeigt einen Ausschnitt aus 6.
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1 zeigt in einer Ansicht von schräg unten eine Flächenleuchte in Form einer zur Deckenmontage vorgesehenen Langfeldleuchte 11. Die Langfeldleuchte 11 weist ein längliches Gehäuse 12 mit einer ebenfalls länglichen Lichtdurchlassöffnung 13 auf. Das Gehäuse 12 mag beispielsweise einen Grundkörper aus Stahlblech oder Aluminiumblech aufweisen. Die Lichtdurchlassöffnung 13 ist von einer sich nach außen wölbenden Diffusorabdeckung 14 abgedeckt. Stirnseitig weist die Langfeldleuchte 11 Abdeckkappen 15 auf.
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Wie in 2 als Querschnitt durch die Langfeldleuchte 11 gezeigt, weist das Gehäuse 12 eine nach oben gewölbte Oberseite 16 auf, welche seitlich in als Nischen 17 ausgebildete Seitenbereiche übergeht. Die Nischen 17 weisen eine rechteckige Form mit einer schrägen Seitenwand 18 auf. 3 zeigt die Langfeldleuchte 11 im Bereich einer Nische 17 anhand eines Ausschnitts C aus 2.
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In den beiden Nischen 17 befinden sich jeweils mehrere entlang einer Längserstreckung des Gehäuses 12 angeordnete Leuchtdioden 19. Die Leuchtdioden 19 einer Nische 17 können beispielsweise auf einer Vorderseite einer gemeinsamen bandförmigen, ggf. flexiblen Leiterplatte 20 angeordnet sein. Solche „Leuchtbänder” 19, 20 sind beispielsweise von der Fa. Osram unter dem Namen „LINEARlight” oder „LINEARlight FLEX” erhältlich. Die Leiterplatte 20 ist rückseitig an der Seitenwand 18 der Nische 17 befestigt. Die Leuchtdioden 19 weisen dadurch eine Hauptabstrahlrichtung H auf, die schräg nach oben auf die offene Seite der Nische 17 gerichtet ist und damit innenseitig in das Gehäuse 12. Die offene Seite der Nische 17 ist ganzflächig durch einen Leuchtstoffträger 21 abgedeckt. Durch die Nische 17 und den Leuchtstoffträger 21 wird somit ein abgeschlossener Teilraum in dem Gehäuse 12 gebildet, der im Folgenden als „Nischenraum 22” bezeichnet wird. Der Leuchtstoffträger 21 ist als ein Durchlichtelement ausgelegt, das entfernt von den Leuchtdioden 19 in dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Leuchtstoffträger 21 ist dadurch rückseitig von den zugehörigen Leuchtdioden 19 anstrahlbar, genauer gesagt hinterleuchtbar. Diese „Remote-Phosphor”-Anordnung weist gegenüber einer Anbringung des Leuchtstoffs an der Leuchtdiode den Vorteil auf, dass sich eine höhere Effizienz und bessere Kühlung des Leuchtstoffs ergibt.
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Der Leuchtstoffträger 21 ist hier als eine bandförmige, einlagige oder mehrlagige Leuchtstoff-Folie ausgebildet, die senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung H der Leuchtdioden 19 ausgerichtet ist. Der Leuchtstoffträger 21 ist im speziellen so angeordnet ist, dass seine Flächennormale in das Gehäuse 12 gerichtet ist. Der Leuchtstoffträger 21 besteht hier aus einem Matrixmaterial aus Polycarbonat, das darin dispergierte Leuchtstoff-Partikel aufweist. Der Leuchtstoffträger 21 kann z. B. durch Extrusion hergestellt worden sein und ist mechanisch flexibel.
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Bei einem Betrieb der Leuchtdioden 19 fällt ein größter Teil des von ihnen abgestrahlten Primärlichts P auf die Rückseite des jeweils zugehörigen Leuchtstoffträgers 21 und tritt dort in den Leuchtstoffträgers 21 ein. Bei Durchlauf durch den Leuchtstoffträger 21 wird zumindest ein Teil des Primärlichts P in Sekundärlicht S umgewandelt. Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel strahlen die Leuchtdioden 19 blaues Primärlicht P ab, und der Leuchtstoffträgers 21 weist einen Leuchtstoff auf, der das blaue Primärlicht P in gelbes Sekundärlicht S umwandeln kann. An der dem Nischenraum 22 abgewandten Vorderseite des Leuchtstoffträgers 21 wird von diesem folglich blau-gelbes bzw. in Summe weißes Mischlicht P, S abgestrahlt. Für das durchlaufende blaue Primärlicht P wirkt der Leuchtstoffträger 21 als Diffusor oder Streuelement, auch das Sekundärlicht S wird breitwinklig abgestrahlt. Jedoch ist das Mischlicht P, S aufgrund der zueinander beabstandeten Anordnung der Leuchtdioden 19 auf der Leiterplatte 20, aufgrund ihrer nicht gleichmäßigen Beleuchtung des Leuchtstoffträgers 21, aufgrund unterschiedlicher Einstrahlwinkel des Primärlichts auf den Leuchtstoffträger 21 usw. noch nicht hochgradig homogen.
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Eine weitere Homogenisierung in Bezug auf eine Farbgleichheit und Intensität wird dadurch erreicht, dass bei einem Betrieb der Leuchtdioden 19 das von der Vorderseite des Leuchtstoffträgers 21 abgestrahlte weiße Mischlicht P, S innenseitig in das Gehäuse 12 fällt. Das Gehäuse 12 ist innenseitig diffus reflektierend ausgebildet, z. B. mittels einer diffus reflektierenden Folie 23. Dadurch wird das Mischlicht P, S noch stärker gemischt und in Richtung der Lichtdurchlassöffnung 13 gerichtet. An der Lichtdurchlassöffnung 13 ist das Mischlicht P, S hochgradig bezüglich Intensität und Farbgleichheit homogen. Die Homogenität wird durch die optisch folgende Diffusorabdeckung 14 noch weiter erhöht.
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Nicht direkt von den Leuchtdioden 19 auf den Leuchtstoffträger 21 eingestrahltes Primärlicht P trifft auf die Innenseiten des Nischenraums 22 bzw. auf die Innenseite des den Nischenraum 22 begrenzenden Gehäusebereichs. Das Gehäuse 12 ist auch im Bereich der Nischen 17 bzw. der Nischenräume 22 diffus reflektierend ausgebildet. Dadurch kann ein signifikanter Teil des in den Nischenraum 22 gestrahlten Lichts (einschließlich von dem Leuchtstoffträger 21 in den Nischenraum 22 gestrahlten Lichts) wieder zurück auf den Leuchtstoffträger 21 gerichtet werden. Dies erhöht eine Lichtausbeute.
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Zur Erhöhung einer Lichtausbeute, indem ein höherer Anteil des von der mindesten einen Leuchtdiode 19 abgestrahlten Primärlichts 19 direkt auf den Leuchtstoffträger 21 fällt, kann den Leuchtdioden 19 jeweils ein Primäroptik (o. Abb.), z. B. eine Linse, zur Strahlformung nachgeschaltet sein. Dadurch kann der von der Leuchtdiode 19 emittierte Primärlichtstrahl auf den Leuchtstoffträger 21 fokussiert werden.
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Der Leuchtstoffträger 21 ist durch das Gehäuse 12 gegen einen nutzertypischen Einblick von unten durch die mindestens eine Lichtdurchlassöffnung 13 verdeckt, insbesondere bei einem Einblick senkrecht in die Lichtdurchlassöffnung 13. Dadurch ist der Leuchtstoffträger 21 für einen typischen Nutzer auch bei ausgeschalteten Leuchtdioden 19 nicht sichtbar. Dabei hilft, dass die Diffusorabdeckung 14 in einem Randbereich, welcher an das Gehäuse 12 anschließt, innenseitig ebenfalls mit der diffus reflektierenden Folie 23 abgedeckt sein kann, welche einen Einblick durch diesen Randbereich verwehrt.
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4 zeigt in einer Ansicht von schräg unten eine zur Deckenmontage vorgesehene Leuchte in Form einer Rundleuchte 31. 5 zeigt die Rundleuchte 31 in Seitenansicht. Die Rundleuchte 31 weist ein domartig oder kugelkalottenförmig nach oben gewölbtes, rundes Gehäuse 32 mit einer kreisförmigen Lichtdurchlassöffnung 33 auf. Das Gehäuse 32 mag auch hier einen Grundkörper aus Stahlblech oder Aluminiumblech aufweisen. Die Lichtdurchlassöffnung 33 ist von einer sich schalenartig nach unten wölbenden Diffusorabdeckung 34 abgedeckt, welche über die Lichtdurchlassöffnung 33 des Gehäuses 32 hinausragt.
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Die Rundleuchte 31 weist, wie in 6 in Sicht auf eine Schnittebene A-A gezeigt, eine zu der Langleuchte 11 ähnliche Querschnittform auf. So weist auch die Rundleuchte eine nach oben gewölbte Oberseite 36 des Gehäuses 32 auf, welche seitlich in einen als umlaufende Nische 37 ausgebildeten Seitenbereich übergeht. Die Nische 37 weist auch hier eine rechteckige Form mit einer schrägen Seitenwand 38 auf. An der Seitenwand 38 ist ein flexibles Leuchtband 19, 20 mit seiner Rückseite befestigt, z. B. über ein doppelseitiges Klebeband. Das flexible Leuchtband 19, 20 ist dazu kreisförmig gekrümmt. Ferner kann auch hier ein als Leuchtstoff-Folie ausgebildeter, bandförmiger Leuchtstoffträger 21 zur Abdeckung des Nischenraums 22 verwendet werden. Aufgrund seiner Biegsamkeit lässt sich der Leuchtstoffträger 21 ohne Zusatzaufwand zur Abdeckung der umlaufenden Nische 37 nutzen. Auch sonst kann die Rundleuchte 31 analog zu der Langleuchte 11 ausgebildet sein.
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7 zeigt die Rundleuchte 31 im Bereich der Nische 37 anhand eines Ausschnitts C aus 6. Obwohl nicht dargestellt, kann das Gehäuse 32 auch hier innenseitig mit einer diffus reflektierenden Folie 23 verkleidet sein.
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Die Rundleuchte 31 erreicht bei analogem Aufbau die gleichen Vorteile wie die Langleuchte 11.
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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.
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So können zusätzlich oder alternativ Leuchtdioden verwendet werden, die Licht anderer Wellenlänge oder eines anderen Spektralbereichs abstrahlen. Beispielsweise können ultraviolettes Licht abstrahlende Leuchtdioden verwendet werden, deren UV-Licht durch den Leuchtstoffträger z. B. in blaues, rotes und grünes oder in blaues und gelbes usw. Sekundärlicht umgewandelt wird, und zwar so, dass kein ultraviolettes Primärlicht mehr durch dem Leuchtstoffträger hindurchtritt.
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Auch können Leuchtdioden verwendet werden, deren Primärlicht nicht durch den entfernt angeordneten Leuchtstoff bzw. der Leuchtstoffträger wellenlängenkonvertiert werden. Für die Leuchtdioden wird der Leuchtstoffträger als Durchlicht-Streuelement oder Diffusor. So kann auf einfache Weise eine Beimischung von Licht, insbesondere Primärlicht, einer weiteren Farbe zu dem von der Leuchte abgestrahlten Mischlicht erreicht werden. Beispielsweise mag zusätzlich bernsteinfarbenes Licht beigemischt werden, um dem von der Leuchte abgestrahlten Mischlicht einen „warm-weißen” Charakter zu geben.
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Die Leuchtdioden können insbesondere LED-Chips oder gehäuste Leuchtdioden sein, die selbst keinen Leuchtstoff aufweisen. Jedoch mögen auch Leuchtdioden verwendet werden, die Leuchtstoff aufweisen, sog. „Konversions-LEDs”. Bei den Konversions-LEDs befinden sich der LED-Chips und der Leuchtstoff untrennbar in einem gemeinsamen Bauteil. Beispielsweise kann bei einer Konversions-LED der LED-Chip mit einer leuchtstoffhaltigen Vergussmasse vergossen sein oder mit einem Leuchtstoffplättchen belegt sein.
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Anstelle von Leuchtdioden können ganz allgemein auch Laser verwendet werden.
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Allgemein ist es möglich, eine Einsicht von Außen auf den Leuchtstoffträger durch ein Vorsehen mindestens einer Blende zu verhindern, welche optisch zwischen dem Leuchtstoffträger und der Lichtaustrittsöffnung angeordnet ist. Die Blende mag beispielsweise ein Bereich des Gehäuses sein, so dass eine Nische ausgebildet werden kann, in der der Leuchtstoffträger angeordnet sein kann.
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Allgemein kann unter ”ein”, ”eine” usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von ”mindestens ein” oder ”ein oder mehrere” usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z. B. durch den Ausdruck ”genau ein” usw.
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Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Langfeldleuchte
- 12
- Gehäuse
- 13
- Lichtdurchlassöffnung
- 14
- Diffusorabdeckung
- 15
- Abdeckkappe
- 16
- Oberseite des Gehäuses
- 17
- Nische des Gehäuses
- 18
- schräge Seitenwand des Gehäuses
- 19
- Leuchtdiode
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Leuchtstoffträger
- 22
- Nischenraum
- 23
- diffus reflektierende Folie
- 31
- Rundleuchte
- 32
- Gehäuse
- 33
- Lichtdurchlassöffnung
- 34
- Diffusorabdeckung
- 36
- Oberseite des Gehäuses
- 37
- Nische
- 38
- schrägen Seitenwand
- C
- Ausschnitt
- H
- Hauptabstrahlrichtung der Leuchtdioden
- P
- Primärlicht
- S
- Sekundärlicht
