DE102017210619A1 - Edge-lit LED lighting unit with combined light emission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine kantenbeleuchtete LED Leuchteinheit (10) aufweisend wenigstens eine Lichtemissionsfläche (1a) umfassend wenigstens einen ersten Lichtleiter (2) und wenigstens einen zweiten Lichtleiter (3) mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, und wenigstens eine LED Lichtquelle (4) zur Einkopplung von Licht in die jeweiligen Lichtleiter (2,3), wobei der wenigstens eine erste Lichtleiter (2) derart ausgebildet ist, dass ein durch die LED Lichtquelle (4) eingekoppeltes Licht streuend emittiert wird, wobei der wenigstens eine zweite Lichtleiter (3) derart ausgebildet ist, dass ein durch die LED Lichtquelle (4) eingekoppeltes Licht gebündelt emittiert wird, wobei der wenigstens eine erste und zweite Lichtleiter (2,3) relativ zueinander derart angeordnet sind, dass sich das von den jeweiligen Lichtleitern (2,3) emittierte Licht (5,6) wenigstens teilweise überlagert.The invention relates to an edge-lit LED lighting unit (10) comprising at least one light emitting surface (1a) comprising at least a first light guide (2) and at least one second light guide (3) with different light emission properties, and at least one LED light source (4) for coupling light in the respective light guides (2, 3), wherein the at least one first light guide (2) is designed such that a light coupled in by the LED light source (4) is emitted in a scattering manner, wherein the at least one second light guide (3) is designed such that in that a light coupled in by the LED light source (4) is emitted bundled, wherein the at least one first and second light guide (2, 3) are arranged relative to one another such that the light (5) emitted by the respective light guides (2, 3) is emitted , 6) at least partially superimposed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kantenbeleuchtete LED Leuchteinheit mit kombinierter Lichtemission aufweisend einen Lichtleiter zur diffusen Lichtabgabe und einen Lichtleiter zur fokussierten Lichtabgabe.The present invention relates to an edge-lit LED lighting unit with combined light emission comprising a light guide for diffuse light emission and a light guide for focused light emission.
Kantenbeleuchtete LED Leuchteinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese sind üblicherweise LED Flächenleuchteinheiten und weisen einen flächigen Lichtleiter und eine an einer Seitenkante oder Seitenfläche des Lichtleiters angekoppelte LED Lichtquelle auf. Diese ermöglicht die Einkopplung von Licht in den Lichtleiter. Der flächige Lichtleiter weist üblicherweise zwei gegenüberliegende planare Seiten auf, wobei auf einer Seite ein Reflektor und auf der diesem gegenüberliegenden Seite ein Diffusor angeordnet ist. Das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht kann somit nur auf der dem Reflektor gegenüberliegenden Seite aus der Leuchteinheit ausgekoppelt werden und wird an dieser vom Diffusor gestreut. Hierdurch wird eine homogene flächige Lichtabgabe von der LED Leuchteinheit erzielt. Eine derartige LED Leuchteinheit wird in
Die bekannte LED Leuchteinheit weist jedoch den Nachteil auf, dass das emittierte Licht von der lichtemittierenden Oberfläche vollständig diffus und ähnlich einem Lambertschen Strahler abgegeben wird. Hierdurch sind jedoch die Einsatzmöglichkeiten der Leuchteinheit beispielsweise für die Arbeitsplatzbeleuchtung beschränkt, in welchen definierte Lichtströme zur Ausleuchtung gefordert werden.However, the known LED lighting unit has the disadvantage that the emitted light from the light-emitting surface is completely diffused and similar to a Lambertian radiator. As a result, however, the possible uses of the lighting unit are limited, for example, for the workplace lighting, in which defined luminous fluxes are required for illumination.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine vereinfachte und optimierte kantenbeleuchtete LED-Leuchteinheit mit verbesserten Ausleuchtungseigenschaften bei gleichzeitig kompakter Ausgestaltung bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object to provide a simplified and optimized edge-lit LED lighting unit with improved illumination properties at the same time compact design.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved by the independent claims. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine kantenbeleuchtete LED Leuchteinheit aufweisend wenigstens eine Lichtemissionsfläche umfassend wenigstens einen ersten Lichtleiter und wenigstens einen zweiten Lichtleiter mit unterschiedlichen Lichtemissionseigenschaften, und wenigstens eine LED Lichtquelle zur Einkopplung von Licht in die jeweiligen Lichtleiter, wobei der wenigstens eine erste Lichtleiter derart ausgebildet ist, dass ein durch die LED Lichtquelle eingekoppeltes Licht streuend emittiert wird, wobei der wenigstens eine zweite Lichtleiter derart ausgebildet ist, dass ein durch die LED Lichtquelle eingekoppeltes Licht gebündelt emittiert wird, und wobei der wenigstens eine erste und zweite Lichtleiter relativ zueinander derart angeordnet sind, dass sich das von den jeweiligen Lichtleitern emittierte Licht wenigstens teilweise überlagert.In a first aspect, the present invention relates to an edge-lit LED lighting unit comprising at least one light emitting surface comprising at least a first light guide and at least one second light guide having different light emission characteristics, and at least one LED light source for coupling light into the respective light guide, the at least one first light guide such that a light coupled in by the LED light source is emitted in a scattering manner, wherein the at least one second light guide is designed in such a way that a light coupled in by the LED light source is emitted bundled, and wherein the at least one first and second light guide are relative to one another are arranged so that the light emitted from the respective optical fibers at least partially overlaid.
Das kantenbeleuchtete LED Modul wird in bekannter Weise durch die wenigstens eine LED Lichtquelle an einer Kante oder Seitenfläche des jeweiligen Lichtleiters beleuchtet. Hierbei wird von der LED Lichtquelle abgestrahltes Licht in die Lichtleiter eingekoppelt, durch diese transportiert und kann an gewünschter Stelle aus den Lichtleitern ausgekoppelt werden. Die LED Leuchteinheit weist vorzugsweise eine Vielzahl von einzelnen LEDs auf, welche die LED Lichtquelle bilden können. Die einzelnen LEDs sind vorzugsweise Weißlicht emittierende farbkonvertierte LEDs. Die einzelnen LEDs sind vorzugsweise entlang einer Kante oder Seitenfläche der einzelnen Lichtleiter angeordnet.The edge-lit LED module is illuminated in a known manner by the at least one LED light source at an edge or side surface of the respective light guide. In this case, light emitted by the LED light source is coupled into the light guides, transported by them and can be coupled out at the desired location from the light guides. The LED lighting unit preferably has a plurality of individual LEDs, which can form the LED light source. The individual LEDs are preferably white light emitting color-converted LEDs. The individual LEDs are preferably arranged along an edge or side surface of the individual light guides.
Die Auskopplung des Lichts aus den jeweiligen Lichtleitern erfolgt vorzugsweise durch eine Oberflächenstruktur an vorgesehenen Emissionsflächen der Lichtleiter. Hierbei können beispielsweise Vertiefungen, Auskerbungen oder Rücksprünge in der jeweiligen Emissionsfläche vorgesehen sein, wodurch das im Lichtleiter transportierte Licht ausgekoppelt wird. Die Oberflächenstruktur kann homogen oder variabel sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ändert sich die Oberflächenstruktur in Transportrichtung des Lichts durch den Lichtleiter um eine gleichmäßige Lichtauskopplung über die gesamte Emissionsfläche des jeweiligen Lichtleiters zu ermöglichen.The decoupling of the light from the respective optical fibers is preferably carried out by a surface structure on the intended emission surfaces of the optical fibers. In this case, for example depressions, notches or recesses in the respective emission surface may be provided, whereby the light transported in the light guide is coupled out. The surface structure may be homogeneous or variable. In a preferred embodiment, the surface structure changes in the transport direction of the light through the light guide in order to allow a uniform light extraction over the entire emission surface of the respective light guide.
Das von dem ersten und zweiten Lichtleiter emittierte Licht weist vorzugsweise unterschiedliche Emissionswinkel auf. Der Emissionswinkel des zweiten Lichtleiters ist vorzugsweise kleiner als der Emissionswinkel des ersten Lichtleiters.The light emitted by the first and second light guides preferably has different emission angles. The emission angle of the second light guide is preferably smaller than the emission angle of the first light guide.
Die Lichtintensität des von dem ersten und zweiten Lichtleiter emittierten Lichts ist vorzugsweise unterschiedlich. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das von dem zweiten Lichtleiter emittierte Licht eine gegenüber dem vom ersten Lichtleiter emittierten Licht höhere Lichtintensität auf.The light intensity of the light emitted by the first and second light guides is preferably different. In a preferred embodiment, the light emitted by the second light guide has a higher light intensity than the light emitted by the first light guide.
Der erste Lichtleiter weist vorzugsweise eine gegenüber dem zweiten Lichtleiter großflächigere Emissionsfläche auf. Der erste Lichtleiter kann beispielsweise quaderförmig sein und eine im Wesentlichen rechteckige Emissionsfläche aufweisen. Die Emissionsfläche weist vorzugsweise in Draufsicht eine längliche Rechteckform auf. Die Emissionsfläche kann ebenso andere geometrische Formen aufweisen. Wie oben ausgeführt, ist die Emissionsfläche vorzugsweise mit Oberflächenstrukturen versehen, um eine Auskopplung des Lichts aus dieser zu ermöglichen. Der erste Lichtleiter kann des Weiteren wenigstens eine auf der Emissionsfläche angeordnete oder integrierte streuende Ausgangsoptik aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Diffusor handeln.The first light guide preferably has a larger surface area compared to the second light guide. The first light guide can be, for example, cuboid and have a substantially rectangular emission surface. The emission surface preferably has an oblong rectangular shape in plan view. The emission surface may also have other geometric shapes. As stated above, the emission surface is preferably provided with surface structures, to allow a decoupling of the light from this. The first optical waveguide can furthermore have at least one scattering output optics arranged or integrated on the emission surface. This may be, for example, a diffuser.
Der zweite Lichtleiter ist vorzugsweise durch eine längliche Lichtröhre („light pipe“) gebildet. Der zweite Lichtleiter weist vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein sich in Längsrichtung erstreckender Mantelflächenbereich des Lichtleiters bildet vorzugsweise dessen Emissionsfläche. Hierfür kann der Mantelflächenbereich in Seitenansicht der Lichtröhre wenigstens teilweise eben ausgebildet sein. Wie oben ausgeführt, ist die Emissionsfläche vorzugsweise mit Oberflächenstrukturen versehen, um eine Auskopplung des Lichts aus dieser zu ermöglichen. Des Weiteren kann der zweite Lichtleiter eine auf der Emissionsfläche angeordnete oder integrierte bündelnde Ausgangsoptik aufweisen. Auch können mehrere einzelnen bündelnde Ausgangsoptiken auf der Emissionsfläche beispielsweise in Längsrichtung der Lichtröhre verteilt vorgesehen sein.The second light guide is preferably formed by an elongated light pipe. The second light guide preferably has a substantially circular cross-section. A longitudinally extending lateral surface region of the light guide preferably forms its emission surface. For this purpose, the lateral surface region in side view of the light tube may be at least partially planar. As stated above, the emission surface is preferably provided with surface structures in order to enable a decoupling of the light therefrom. Furthermore, the second optical waveguide can have a bundling output optics arranged or integrated on the emission surface. Also, a plurality of individual focusing output optics can be provided distributed on the emission surface, for example in the longitudinal direction of the light tube.
Der erste und zweite Lichtleiter können aus Kunststoffmaterialien geformt sein. Der erste und zweite Lichtleiter sind vorzugsweise wenigstens teilweise transparent. Die Lichtleiter können auch vollständig transparent sein.The first and second optical fibers may be formed of plastic materials. The first and second optical fibers are preferably at least partially transparent. The light guides can also be completely transparent.
Der erste und zweite Lichtleiter sind vorzugsweise derart zueinander angeordnet, dass deren Emissionsflächen im Wesentlichen zueinander parallel ausgerichtet sind. Die Emissionsfläche des zweiten Lichtleiters kann jedoch auch gegenüber der Emissionsfläche des ersten Lichtleiters geneigt angeordnet sein. Vorzugsweise liegen die Emissionsflächen des ersten und zweiten Lichtleiters im Wesentlichen in der gleichen Ebene in Seitenansicht der Leuchteinheit.The first and second light guides are preferably arranged relative to one another such that their emission surfaces are aligned substantially parallel to one another. However, the emission surface of the second light guide may also be inclined relative to the emission surface of the first light guide. Preferably, the emission surfaces of the first and second optical fibers lie substantially in the same plane in side view of the lighting unit.
Die Emissionsflächen des ersten und zweiten Lichtleiters bilden vorzugsweise die Lichtemissionsfläche der LED Leuchteinheit. Die Lichtemissionsfläche kann dabei mehrere erste und zweite Lichtleiter aufweisen. Die Emissionsflächen des ersten und zweiten Lichtleiters sind vorzugsweise im Wesentlichen zusammenhängend, d.h. ohne großflächige Zwischenräume, nebeneinander angeordnet.The emission surfaces of the first and second optical fibers preferably form the light emission surface of the LED lighting unit. The light emission surface may have a plurality of first and second optical fibers. The emission surfaces of the first and second optical fibers are preferably substantially contiguous, i. without large interspaces, arranged side by side.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchteinheit wenigstens zwei vorzugsweise längliche erste Lichtleiter auf, wobei ein zweiter vorzugsweise länglicher Lichtleiter mittig zwischen den zwei ersten Lichtleitern angeordnet ist.In a preferred embodiment, the lighting unit has at least two preferably elongated first light guides, wherein a second preferably elongate light guide is arranged centrally between the two first light guides.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchteinheit mehrere erste und zweite vorzugsweise längliche Lichtleiter auf. Diese können in Längsrichtung vorzugsweise alternierend nebeneinander angeordnet sind.In a further preferred embodiment, the lighting unit has a plurality of first and second preferably elongated optical fibers. These can preferably be arranged alternately side by side in the longitudinal direction.
Der erste und zweite Lichtleiter weisen vorzugsweise die gleiche Länge auf. Der erste und zweite Lichtleiter weisen vorzugsweise eine im Wesentlichen gleiche Dicke auf. Der erste Lichtleiter weist vorzugsweise eine Breite auf, welche wenigstens doppelt, mehr bevorzugt wenigstens dreimal und am bevorzugtesten wenigstens viermal so groß ist wie die Breite des zweiten Lichtleiters.The first and second optical fibers preferably have the same length. The first and second optical fibers preferably have a substantially equal thickness. The first light guide preferably has a width which is at least twice, more preferably at least three times, and most preferably at least four times as large as the width of the second light guide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erste Lichtleiter eine zusammenhängende Emissionsfläche mit wenigstens einer Aussparung auf, in welcher der wenigstens eine zweite vorzugsweise längliche Lichtleiter angeordnet ist. Es können jedoch auch mehrere weite Lichtleiter in der Aussparung angeordnet sein. Diese sind dabei vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.In a further preferred embodiment, the first light guide has a contiguous emission surface with at least one cutout, in which the at least one second, preferably elongate light guide is arranged. However, it is also possible to arrange a plurality of wide light guides in the recess. These are preferably aligned parallel to each other.
Die LED Leuchteinheit kann zusätzlich zu der ersten Lichtemissionsfläche eine zweite Lichtemissionsfläche aufweisen. Diese liegt vorzugsweise gegenüber der ersten Lichtemissionsfläche. Die zweite Lichtemissionsfläche der LED Leuchteinheit ist vorzugsweise durch den ersten Lichtleiter gebildet. Hierbei kann der erste Lichtleiter beispielsweise wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, transparent sein und eine Auskopplung des eingekoppelten Lichts an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Lichtleiters ermöglichen. Hierbei weist der erste Lichtleiter vorzugsweise eine zweite Lichtemissionsfläche auf, welche beispielsweise entsprechend vorgesehene Oberflächenstrukturen oder Mittel zur Lichtauskopplung umfasst, wie oben mit Bezug auf eine erste Lichtemissionsfläche des ersten Lichtleiters bereits beschrieben.The LED lighting unit may have a second light emitting surface in addition to the first light emitting surface. This is preferably opposite to the first light emission surface. The second light emission surface of the LED lighting unit is preferably formed by the first light guide. In this case, the first light guide, for example, at least partially, preferably completely, be transparent and allow a coupling of the injected light on two opposite side surfaces of the light guide. In this case, the first optical waveguide preferably has a second light emission surface, which comprises, for example, correspondingly provided surface structures or means for light decoupling, as already described above with respect to a first light emission surface of the first optical waveguide.
Die Leuchteinheit kann zudem einen separaten oder integrierten Diffusor aufweisen, welcher in Abstrahlrichtung hinter den ersten und/oder zweiten Lichtleitern angeordnet ist. Der Diffusor kann somit die Emissionsflächen des ersten und zweiten Lichtleiters überdecken. Der Diffusor kann ebenso lediglich die Emissionsflächen des ersten Lichtleiters, oder falls mehrere vorhanden sind, alle ersten Lichtleiter überdecken.The lighting unit can also have a separate or integrated diffuser, which is arranged in the emission direction behind the first and / or second light guides. The diffuser can thus cover the emission surfaces of the first and second light guides. The diffuser may also cover only the emission surfaces of the first light guide, or if any, all first light guides.
Die Leuchteinheit kann einen Reflektor aufweisen. Dieser kann auf einer Seite der Leuchteinheit angeordnet sein, um beispielsweise jegliche Lichtauskopplung von dem ersten oder zweiten Lichtleiter zu verhindern.The lighting unit may have a reflector. This can be arranged on one side of the lighting unit, for example, to prevent any light extraction from the first or second light guide.
Die Leuchteinheit kann einen Rahmen beispielsweise zur Anordnung der Lichtleiter zu der LED Lichtquelle aufweisen.The lighting unit can have a frame, for example for arranging the light guides to the LED light source.
Die Leuchteinheit kann wenigstens eine erste und eine zweite LED Lichtquelle aufweisen. Hierbei ist vorzugsweise die wenigstens eine erste Lichtquelle dem ersten Lichtleiter und die wenigstens eine zweite Lichtquelle dem zweiten Lichtleiter zugeordnet. The lighting unit may have at least a first and a second LED light source. In this case, the at least one first light source is preferably associated with the first light guide and the at least one second light source is associated with the second light guide.
Die wenigstens eine erste und zweite Lichtquelle sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese unterschiedlich und unabhängig voneinander hinsichtlich deren Lichtintensität und/oder Farbtemperatur angesteuert werden können.The at least one first and second light source are preferably designed such that they can be controlled differently and independently of one another with respect to their light intensity and / or color temperature.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Flächenleuchte aufweisend eine LED Leuchteinheit wie oben beschrieben. Die Flächenleuchte kann beispielsweise eine Deckenleuchte sein.In a further aspect, the invention relates to a surface light comprising an LED lighting unit as described above. The area light may be, for example, a ceiling light.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Arbeitsplatzleuchte aufweisend eine LED Leuchteinheit wie oben beschreiben. Die Arbeitsplatzleuchte kann beispielsweise eine Schreibtischlampe oder Stehlampe sein. In a further aspect, the invention relates to a workstation lamp comprising an LED lighting unit as described above. The workstation lamp may be, for example, a desk lamp or floor lamp.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen, in denen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
-
1a und1b zeigen ein eine schematische Ansicht einer kantenbeleuchteten LED-Leuchteinheit und einer Flächenleuchte aufweisend eine derartige Leuchteinheit aus dem Stand der Technik, -
2a und 2b zeigen eine perspektivische Draufsicht und eine Untersicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED Leuchteinheit, -
3 zeigt eine Detailansicht des Ausschnitts A der2b , -
4 zeigt eine schematische Seitenansicht mit kombinierter Lichtemission einer erfindungsgemäßenLED Leuchteinheit gemäß 2a bis3 , -
5a und5b zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen LED Leuchteinheit, -
5c und5d zeigen eine Untersicht und eine vergrößerte Untersicht der LED Leuchteinheit gemäß5a und5b , -
6 zeigt eine schematische Seitenansicht mit kombinierter Lichtemission einer erfindungsgemäßen LED Leuchteinheit gemäß5a-5d .
-
1a and1b 1 is a schematic view of an edge-lit LED lighting unit and a surface lamp comprising such a lighting unit of the prior art, -
2a and2 B show a perspective top view and a bottom view of a first embodiment of the LED lighting unit according to the invention, -
3 shows a detailed view of the section A of2 B . -
4 shows a schematic side view with combined light emission of an LED lighting unit according to the invention according to2a to3 . -
5a and5b show a perspective view and a side view of a further embodiment of the LED lighting unit according to the invention, -
5c and5d show a bottom view and an enlarged bottom view of the LED lighting unit according to5a and5b . -
6 shows a schematic side view with combined light emission of an LED lighting unit according to the invention according to5a-5d ,
Die Leuchteinheit
Die Leuchteinheit
Der wenigstens eine erste Lichtleiter
Der wenigstens eine zweite Lichtleiter
Der erste und zweite Lichtleiter
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Leuchteinheit
In dem Ausführungsbeispiel wie in
Die Leuchteinheit
Die Lichtquelle
Wie in
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens eine erste und zweite Lichtquelle
Wie in
Es ist zu beachten, dass die in
Die Emissionsflächen
Die Emissionsfläche
Die Emissionsfläche
Zusätzlich ist es möglich, dass die Leuchteinheit
Die
Die Leuchteinheit
Der erste und zweite Lichtleiter
Die Leuchteinheit
Wie in
Die ersten und zweiten Lichtleiter
Claims (17)
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DE102017210619.0A DE102017210619A1 (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Edge-lit LED lighting unit with combined light emission |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ZUMTOBEL LIGHTING GMBH, AT Free format text: FORMER OWNERS: TRIDONIC JENNERSDORF GMBH, JENNERSDORF, AT; ZUMTOBEL LIGHTING GMBH, DORNBIRN, AT Owner name: TRIDONIC GMBH & CO KG, AT Free format text: FORMER OWNERS: TRIDONIC JENNERSDORF GMBH, JENNERSDORF, AT; ZUMTOBEL LIGHTING GMBH, DORNBIRN, AT |