DE102019135527A1

DE102019135527A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019135527A1
Application number: DE102019135527.3A
Authority: DE
Inventors: Roland Michal; Franz Witthalm
Original assignee: Bilton Int GmbH; Bilton International GmbH
Current assignee: Bilton Int GmbH; Bilton International GmbH
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-24

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung (100) ein Gehäuse (1) mit einem Reflektor (10), einer Bodenfläche (11) rings um den Reflektor und einer rings um den Reflektor und die Bodenfläche verlaufenden Montagefläche (12). Eine Vielzahl von LEDs (2) ist auf der Montagefläche montiert und rings um den Reflektor angeordnet. Eine Austrittsöffnung (13) des Gehäuses ist gegenüberliegend der Bodenfläche ausgebildet. Der Reflektor erstreckt sich ausgehend von der Bodenfläche hin zur Austrittsöffnung. Die Montagefläche ist dem Reflektor zugewandt. Die LEDs emittieren im Betrieb jeweils Strahlung in Richtung des Reflektors. Der Reflektor ist so eingerichtet, dass er die von den LEDs kommende Strahlung in Richtung Austrittsöffnung reflektiert, so dass die reflektierte Strahlung das Gehäuse über die Austrittsöffnung verlässt.

Description

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben. Darüber hinaus werden ein Betriebsverfahren für eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung und eine Gehäuse für eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die sich insbesondere für die Pflanzenbeleuchtung beziehungsweise Pflanzenzucht eignet. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, ein Betriebsverfahren für eine solche Beleuchtungsvorrichtung, eine Verwendung einer solchen Beleuchtungsvorrichtung sowie ein Gehäuse für eine solche Beleuchtungsvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände des Patentanspruchs 1 und der nebengeordneten Patentansprüche 16, 17 und 18 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Patentansprüche und ergeben sich des Weiteren aus der nachstehenden Beschreibung und den Figuren.
Zunächst wird die Beleuchtungsvorrichtung angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse mit einem Reflektor, einer Bodenfläche rings um den Reflektor und einer rings um den Reflektor und die Bodenfläche verlaufenden Montagefläche. Der Reflektor ist insbesondere im Zentrum des Gehäuses angeordnet und ist lateral sowohl von der Bodenfläche als auch von der Montagefläche vollständig umgeben. Die Montagefläche wiederum umgibt die Bodenfläche lateral vollständig. „Lateral“ bezieht sich dabei auf Richtungen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Gehäuses.
Die Montagefläche ist insbesondere ringförmig um den Reflektor und die Bodenfläche angeordnet. Die Bodenfläche verbindet die Montagefläche mit dem Reflektor. Die Bodenfläche hat zum Beispiel die geometrische Form einer Scheibe mit einem Loch im Zentrum (Lochscheibe). Insbesondere ist die Bodenfläche eben.
Eine laterale Ausdehnung beziehungsweise der Durchmesser des Gehäuses beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 100 mm und 1000 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 500 mm und 600 mm. Das Loch in der Bodenfläche hat beispielsweise einen Durchmesser von zumindest der Hälfte oder zumindest 2/3 des Durchmessers des Gehäuses. Die laterale Ausdehnung des Gehäuses entspricht bevorzugt der der Bodenfläche.
Das Gehäuse weist im Bereich des Reflektors, der Montagefläche und der Bodenfläche bevorzugt eine maximale und/oder mittlere Stärke (Dicke) zwischen einschließlich 1 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 2 mm und 4 mm, auf. Die Stärke des Gehäuses ist in den unterschiedlichen Bereichen im Rahmen der Herstellungstoleranz bevorzugt konstant.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von Leuchtdioden (LEDs), die auf der Montagefläche montiert und rings um den Reflektor angeordnet sind. Die LEDs sind insbesondere entlang einer Kreislinie um den Reflektor angeordnet. Beispielsweise sind die LEDs entlang der Kreislinie in regelmäßigen Abständen angeordnet. Bevorzugt sind die LEDs komplett rings um den Reflektor angeordnet. Beispielsweise sind auf der Montagefläche zumindest 100 oder zumindest 500 oder zumindest 900 LEDs angeordnet. Die Bodenfläche ist bevorzugt frei von LEDs. Das Gehäuse bildet den Träger der LEDs.
Jede LED umfasst dabei zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip. Auf den Halbleiterchips kann ein Konvertermaterial zur Konversion der von den Halbleiterchips emittierten Strahlung angeordnet sein. Die LEDs sind beispielsweise auf die Montagefläche aufgeklebt. Zusätzlich können die LEDs in einem transparenten und bevorzugt elastischen Verguss, zum Beispiel aus Silikon, eingebettet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Austrittsöffnung. Die Austrittsöffnung ist gegenüberliegend der Bodenfläche ausgebildet. Die Austrittsöffnung hat bevorzugt eine zur geometrischen Form der Bodenfläche konzentrische geometrische Form. Insbesondere hat die Austrittsöffnung die geometrische Form einer Scheibe mit einem Loch im Zentrum. Die Fläche der Austrittsöffnung ist bevorzugt größer als die der Bodenfläche. Über die Austrittsöffnung tritt im Betrieb die von den LEDs emittierte Strahlung aus dem Gehäuse aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstrecken sich der Reflektor und die Montagefläche ausgehend von der Bodenfläche in Richtung hin zur Austrittsöffnung und bevorzugt bis hin zur Austrittsöffnung. Der Reflektor ist also insbesondere eine Erhebung von der Bodenfläche. Der Reflektor ist zum Beispiel domförmig.
Insbesondere erstreckt sich der Reflektor ausgehend von der das Loch begrenzenden Kontur der Bodenfläche aus weg von der Bodenfläche. Die Montagefläche grenzt an und erstreckt sich ausgehend von der die Bodenfläche begrenzenden äußeren Kontur. Insbesondere verläuft die Montagefläche quer zur Bodenfläche. Beispielsweise schließen die Montagefläche und die Bodenfläche einen Winkel zwischen einschließlich 80° und 110° miteinander ein. Bevorzugt verläuft die Montagefläche senkrecht zur Bodenfläche. Die Montagefläche ist insbesondere durch die Innenfläche eines Zylindermantels gebildet, wobei die Bodenfläche eine Deckfläche des Zylinders bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montagefläche dem Reflektor zugewandt. Insbesondere umfasst der Reflektor eine Reflektorfläche, an der die von den LEDs emittierte Strahlung im Betrieb reflektiert wird. Die Reflektorfläche ist also reflektierend für die von den LEDs emittierte Strahlung. Die Montagefläche und die Reflektorfläche sind bevorzugt einander zugewandt. Die Reflektorfläche erstreckt sich bevorzugt durchgehend und ohne Unterbrechungen von der Bodenfläche bis hin zur Austrittsöffnung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittieren die LEDs im Betrieb jeweils Strahlung in Richtung des Reflektors beziehungsweise auf die Reflektorfläche. Beispielsweise sind die Hauptabstrahlrichtungen der LEDs jeweils auf den Reflektor/die Reflektorfläche gerichtet. Die Hauptabstrahlrichtung ist dabei die Richtung, in der die von der LED emittierte Lichtstärke-Verteilungskurve ihr Maximum oder ihren Schwerpunkt hat. Insbesondere treffen im Betrieb beispielsweise zumindest 50 % oder zumindest 70 % der von den LEDs emittierten Strahlung auf den Reflektor beziehungsweise auf die Reflektorfläche. Besonders bevorzugt ist der Raum zwischen den LEDs und dem Reflektor frei, sodass die Strahlung der LEDs direkt von den LEDs zu dem Reflektor gelangt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reflektor so eingerichtet, dass er die von den LEDs kommende Strahlung in Richtung Austrittsöffnung reflektiert, so dass die reflektierte Strahlung das Gehäuse über die Austrittsöffnung verlässt. Beispielsweise verlässt zumindest 80 % oder zumindest 90 % der von den LEDs emittierten Strahlung das Gehäuse über die Austrittsöffnung. Die Reflektorfläche weist für die von den LEDs emittierte Strahlung beispielsweise einen Reflexionsgrad von zumindest 80 % oder zumindest 90 % auf.
Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung trifft beispielsweise nicht die gesamte von den LEDs emittierte Strahlung direkt auf den Reflektor. Ein Teil der emittierten Strahlung kann auch zunächst auf die Bodenfläche treffen, und von dieser in Richtung des Reflektors oder in Richtung der Austrittsöffnung reflektiert werden. Die Bodenfläche kann den gleichen Reflexionsgrad aufweisen wie die Reflektorfläche. Ein weiterer Teil der von den LEDs emittierten Strahlung kann auch direkt, ohne Reflexion, das Gehäuse über die Austrittsöffnung verlassen. Bevorzugt wird aber ein Großteil der von den LEDs emittierten Strahlung zumindest einmal von dem Reflektor reflektiert.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse mit einem Reflektor, einer Bodenfläche rings um den Reflektor und einer rings um den Reflektor und die Bodenfläche verlaufenden Montagefläche. Eine Vielzahl von LEDs ist auf der Montagefläche montiert und rings um den Reflektor angeordnet. Eine Austrittsöffnung des Gehäuses ist gegenüberliegend der Bodenfläche ausgebildet. Der Reflektor und die Montagefläche erstrecken sich ausgehend von der Bodenfläche in Richtung hin zur Austrittsöffnung. Die Montagefläche ist dem Reflektor zugewandt. Die LEDs emittieren im Betrieb jeweils Strahlung in Richtung des Reflektors. Der Reflektor ist so eingerichtet, dass er die von den LEDs kommende Strahlung in Richtung Austrittsöffnung reflektiert, so dass die reflektierte Strahlung das Gehäuse über die Austrittsöffnung verlässt.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass mit einem solchen Gehäuse, bei dem eine Montagefläche rings um einen Reflektor angeordnet ist und dem Reflektor zugewandt ist, eine Beleuchtungsvorrichtung realisiert ist, die einen besonders großen Abstrahlwinkel aufweist. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist insbesondere für die Verwendung in der Pflanzenzucht geeignet, denn durch den großen Abstrahlwinkel werden die Pflanzen nicht nur von oben beleuchtet, sondern auch eine Beleuchtung der tieferliegenden Blätter wird ermöglicht. Dadurch wachsen die Pflanzen nicht nur in der Höhe, sondern auch in die Breite. Mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung können also die natürlichen Beleuchtungsverhältnisse besonders gut nachgeahmt werden.
Zudem ist die Gestalt des Gehäuses, insbesondere die Anordnung der LEDs an der rings um den Reflektor verlaufenden Montagefläche, vorteilhaft in Bezug auf die thermischen Eigenschaften der Beleuchtungsvorrichtung. Die Anordnung führt zu einer effizienten Kühlung der LEDs beziehungsweise zu einem effizienten Abtransport von in den LEDs erzeugter Wärme. Dies erhöht die Lebensdauer der LEDs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Gehäuse von einem Loch durchdrungen, insbesondere vollständig durchdrungen. Das Loch durchdringt das Gehäuse bevorzugt senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Gehäuses. Das Loch durchdringt dabei die Bodenfläche. Das Loch ist insbesondere im Zentrum des Gehäuses angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt der Reflektor das Loch und begrenzt das Loch lateral. Bevorzugt umgibt der Reflektor das Loch lateral vollständig. Zum Beispiel ist der Reflektor durch eine Innenwand des Gehäuses gebildet, wobei die Innenwand das Loch lateral umgibt und begrenzt. An der schmalsten Stelle weist das Loch beispielsweise einen Durchmesser auf, der zumindest die Hälfte des Durchmessers des Gehäuses beträgt. Der Durchmesser des Lochs nimmt bevorzugt in eine Richtung weg von der Bodenfläche und hin zur Austrittsöffnung ab.
Die Ausgestaltung des Gehäuses mit einem solchen Loch ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Kühlung der Beleuchtungsvorrichtung. In dem Loch kommt es zur Konvektion der Umgebungsluft, wodurch das Gehäuse im Bereich des Loches gekühlt wird. Dadurch eignet sich beispielsweise die das Loch begrenzende Fläche des Gehäuses beziehungsweise des Reflektors zur Aufbringung von Steuerelektronik und Treibern für die LEDs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reflektor konusförmig mit in Richtung weg von der Austrittsöffnung und hin zur Bodenfläche zunehmendem Durchmesser. Insbesondere hat die der Montagefläche zugewandte Reflektorfläche die Geometrie einer Rotationsfläche. Die Rotationsachse der Rotationsfläche verläuft bevorzugt senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Gehäuses und/oder senkrecht zur Bodenfläche. Die Rotationsachse verläuft insbesondere durch das Loch in dem Gehäuse. Dabei kann die Reflektorfläche die Form einer um die Rotationsachse rotierten, geraden Kurve (Kegelstumpf) oder die Form einer um die Rotationsachse rotierten, gekrümmten Kurve aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die der Montagefläche zugewandte Reflektorfläche des Reflektors konkav gekrümmt. In einer Querschnittsansicht betrachtet weist die Reflektorfläche dann einen von der Montagefläche weg zeigenden Bauch auf. Das heißt, die Reflektorfläche ist von der Montagefläche weg gekrümmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Gehäuse rotationssymmetrisch gebildet. Die Rotationsachse erstreckt sich dabei senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Gehäuses und bevorzugt durch das Loch. Insbesondere ist das Gehäuse reifenförmig gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Reflektor, die Bodenfläche und Montagefläche einstückig/einteilig miteinander gebildet. Insbesondere ist das Gehäuse aus einer einstückigen Platte, zum Beispiel einem Blech, durch Verformen gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse Metall oder besteht daraus. Beispielsweise umfasst oder besteht das Gehäuse aus Aluminium. Das Gehäuse ist insbesondere ein Metalldrückteil.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden der Reflektor und die Montagefläche die Konturen der Austrittsöffnung. Die Konturen begrenzen die Austrittsöffnung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Höhe der Montagefläche, gemessen als dessen Ausdehnung zwischen der Bodenfläche und der Austrittsöffnung, höchstens die Höhe des Reflektors. Beispielsweise sind die Höhen der Montagefläche und des Reflektors im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden zumindest 50 % der von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb emittierten Strahlung in einem Winkel von zumindest 45° bezüglich der Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung emittiert. Die Hauptabstrahlrichtung ist insbesondere parallel zur Rotationsachse des Gehäuses. Dadurch, dass ein Großteil der Strahlung unter großen Winkeln bezüglich der Hauptabstrahlrichtung emittiert wird, werden bei der Verwendung zur Pflanzenbeleuchtung besonders tief liegende Blätter der Pflanzen beleuchtet.
Der Abstrahlwinkel der Beleuchtungsvorrichtung beträgt bevorzugt zumindest 100° oder zumindest 120°. Der Abstrahlwinkel ist definiert als der Winkelbereich um die Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung, in der die Lichtstärke-Verteilungskurve Werte von zumindest 50 % des Maximums aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine erste Teilmenge der LEDs für die Pflanzenbeleuchtung eingerichtet. Die erste Teilmenge umfasst zum Beispiel zumindest 50 % oder 75 % aller LEDs der Beleuchtungsvorrichtung. Alternativ können aber auch alle LEDs für die Pflanzenbeleuchtung eingerichtet sein.
Insbesondere emittieren die LEDs für die Pflanzenbeleuchtung zusammen Strahlung mit einem Emissionsmaximum bei 450 nm ± 10 nm, einem weiteren Emissionsmaximum bei 660 nm ± 10 nm und gegebenenfalls noch einem weiteren Emissionsmaximum bei 730 nm ± 10 nm. Das Spektrum mit den unterschiedlichen Emissionsmaxima kann durch die Mischung der Emissionsspektren unterschiedlicher LEDs realisiert sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die LEDs der ersten Teilmenge jeweils Strahlung mit zwei oder drei der genannten Emissionsmaxima emittieren. Die Gestaltung des Gehäuses führt zu einer effektiven Durchmischung der von unterschiedlichen LEDs emittierten Strahlung.
Beispielsweise beträgt der Anteil der Strahlung, der von der ersten Teilmenge der LEDs in einem Wellenlängenbereich von 420 nm bis 470 nm emittiert wird, zwischen einschließlich 30 % und 300 % des Anteils der Strahlung, der von dem ersten Teil der LEDs in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 600 nm und 700 nm emittiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine zweite Teilmenge der LEDs für eine Allgemeinbeleuchtung eingerichtet. Die LEDs dieser zweiten Teilmenge emittieren jede für sich oder zusammen bevorzugt weißes Licht, zum Beispiel kaltweißes Licht oder warmweißes Licht. Die Strahlung der LEDs aus dieser zweiten Teilmenge dient insbesondere als Arbeitslicht für Personen, die in einem Gewächshaus arbeiten, in dem die Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird. Zusätzlich unterstützt dieses Licht auch das Wachstum von Pflanzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die LEDs in mehreren übereinanderliegenden Reihen auf der Montagefläche angeordnet. „Übereinander“ bezieht sich hierbei auf eine Richtung von der Bodenfläche zur Austrittsöffnung. Jede der Reihen verläuft dabei bevorzugt vollständig um den Reflektor. Die einzelnen LED-Reihen können jeweils durch LED-Streifen oder LED-Bänder gebildet sein. Zum Beispiel umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zumindest drei, zum Beispiel zwischen drei und fünf, LED-Reihen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind zumindest einige der LEDs unabhängig von anderen LEDs der Beleuchtungsvorrichtung betreibbar. Beispielsweise sind verschiedene LEDs für die Pflanzenbeleuchtung unabhängig voneinander betreibbar, so dass der Anteil an blauem Licht und rotem/infrarotem Licht individuell einstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich können die LEDs für die Pflanzenbeleuchtung unabhängig von den LEDs für die Allgemeinbeleuchtung betreibbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in der Beleuchtungsvorrichtung verschiedene LEDs verwendet, die im Betrieb Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche emittieren. Die unabhängig voneinander betreibbaren LEDs sind bevorzugt LEDs mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Insbesondere kann so die Farbe beziehungsweise das Spektrum der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung individuell und zum Beispiel zeitabhängig eingestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die unabhängig voneinander betreibbaren LEDs in bezüglich der Umlaufrichtung um den Reflektor unterschiedlichen Abschnitten der Montagefläche angeordnet. Die von diesen unterschiedlichen Abschnitten emittierte Strahlung wird nach der Reflexion durch den Reflektor aus der Beleuchtungsvorrichtung in unterschiedliche Raumbereiche emittiert. Durch die unabhängige Ansteuerbarkeit von LEDs in unterschiedlichen Abschnitten kann also die Beleuchtungsstärke und/oder die Farbe für unterschiedliche Raumbereiche individuell eingestellt werden. So kann beispielsweise das Pflanzenwachstum in den unterschiedlichen Raumbereichen individuell gesteuert werden.
Die LEDs der Beleuchtungsvorrichtung sind bevorzugt dimmbar, sodass die emittierte Lichtstärke der LEDs variierbar, zum Beispiel stufenlos variierbar, ist.
Zur Umsetzung von unabhängig voneinander betreibbaren LEDs umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zum Beispiel eine Steuereinheit, die signaltechnisch mit den unterschiedlichen LEDs verbunden ist und dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Benutzervorgabe, die unterschiedlichen LEDs individuell und unabhängig anzusteuern und zu betreiben und bevorzugt auch zu dimmen. Die Steuereinheit kann beispielsweise im Bereich des Lochs auf der Innenwand des Gehäuses angeordnet sein und so durch die Konvektion im Bereich des Lochs gekühlt werden. Auch die weitere Elektronik zum Steuern der LEDs kann in diesem Bereich des Gehäuses angeordnet sein.
Sind die LEDs Teil von LED-Streifen, so können zum Beispiel die einzelnen LED-Streifen einzeln und unabhängig voneinander betrieben und bevorzugt auch gedimmt werden.
Als nächstes wird ein Betriebsverfahren für eine hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung angegeben. Alle im Zusammenhang mit der Beleuchtungsvorrichtung offenbarten Merkmale sind auch für das Betriebsverfahren offenbart und umgekehrt. Bei dem Betriebsverfahren werden zumindest einige der LEDs unabhängig von anderen LEDs der Beleuchtungsvorrichtung betrieben. Beispielsweise werden einige LEDs angeschaltet und emittieren Strahlung, während andere LEDs ausgeschaltet werden oder ausgeschaltet bleiben und keine Strahlung emittieren. Die LEDs können beispielsweise automatisiert und zeitabhängig an- und ausgeschaltet werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung wird beispielsweise bei der Pflanzenzucht verwendet. Dazu wird die Beleuchtungsvorrichtung insbesondere über einer oder mehreren Pflanzen angeordnet, beispielsweise in einem Abstand von zumindest 0,1 m und höchstens 4 m zu den Gipfeln der Pflanzen. Die Pflanzen werden dann mit der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung beleuchtet. Beispielsweise werden während unterschiedlichen Wachstumsphasen der Pflanzen unterschiedliche LEDs oder Gruppen von LEDs betrieben.
Als nächstes wird das Gehäuse für eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben. Das Gehäuse eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung. Alle im Zusammenhang mit dem Gehäuse für eine Beleuchtungsvorrichtung offenbarten Merkmale sind daher auch für das Gehäuse der beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Gehäuses für eine Beleuchtungsvorrichtung umfasst dieses einen Reflektor, eine Bodenfläche rings um den Reflektor und eine rings um den Reflektor und die Bodenfläche verlaufende Montagefläche, wobei eine Austrittsöffnung des Gehäuses gegenüberliegend der Bodenfläche ausgebildet ist, der Reflektor und die Montagefläche sich ausgehend von der Bodenfläche in Richtung hin zur Austrittsöffnung erstrecken, die Montagefläche dem Reflektor zugewandt ist, auf der Montagefläche LEDs montierbar sind und der Reflektor so eingerichtet ist, dass er elektromagnetische Strahlung aus Richtung der Montagefläche in Richtung Austrittsöffnung reflektiert, sodass die reflektierte Strahlung das Gehäuse über die Austrittsöffnung verlässt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Beleuchtungsvorrichtung, des Betriebsverfahrens, der Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung und des Gehäuses ergeben sich aus den folgenden im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. 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 unbedingt als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung in verschiedenen Ansichten,
3 ein Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung in einer Querschnittsansicht,
4 bis 6 Simulationsergebnisse der mit einer Beleuchtungsvorrichtung erreichten Strahlungsverteilung,
7 bis 9 Simulationsergebnisse der Temperaturverteilung einer betriebenen Beleuchtungsvorrichtung.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung 100 in perspektivischer Ansicht. 2 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist hier beispielsweise aus Aluminium gebildet. Zum Beispiel ist das Gehäuse 1 ein Metalldrückteil, das aus einer Aluminiumplatte durch Verformen hergestellt ist. Eine Stärke/Dicke der verwendeten Aluminiumplatte beträgt beispielsweise 3 mm.
Das Gehäuse 1 ist rotationssymmetrisch bezüglich einer Rotationsachse R ausgebildet. Das Gehäuse 1 umfasst einen Reflektor 10, eine rings um den Reflektor 10 verlaufende Bodenfläche 11 und eine rings um die Bodenfläche 11 und rings um den Reflektor 10 verlaufende Montagefläche 12. Die Montagefläche 12 ist durch die Innenfläche eines Zylindermantels gebildet. Die Bodenfläche 11 verläuft senkrecht zur Montagefläche 12 und bildet eine Deckfläche des Zylinders. Die Bodenfläche 11 hat die geometrische Form einer Scheibe mit einem Loch in der Mitte. Die Montagefläche 12 und der Reflektor 10 erstrecken sich ausgehend von der Bodenfläche 11 in Richtung einer Austrittsöffnung 13 des Gehäuses 1.
Der Reflektor 10 ist konusförmig ausgebildet, wobei ein Durchmesser des Reflektors 10 in Richtung weg von der Bodenfläche 11 und hin zur Austrittsöffnung 13 abnimmt. Der Reflektor 10 umfasst eine Reflektorfläche 10a, die die geometrische Form einer Rotationsfläche bei einer Rotation um die Rotationsachse R aufweist. Die Reflektorfläche 10a und die Montagefläche 12 sind einander zugewandt. Die Reflektorfläche 10a ist konkav gekrümmt.
Das Gehäuse 1 umfasst außerdem ein Loch, welches sich durch die Bodenfläche 11 erstreckt und lateral von dem Reflektor 10 begrenzt ist. Der Durchmesser des Loches nimmt in eine Richtung weg von der Bodenfläche 11 und hin zur Austrittsöffnung 13 ab.
Auf der Montagefläche 12 ist eine Vielzahl von LEDs angeordnet. Vorliegend sind zwei LED-Streifen mit jeweils einer Vielzahl von LEDs übereinander angeordnet. Jeder LED-Streifen verläuft rings um den Reflektor 10. Beispielsweise umfasst jeder LED-Streifen mehr als 100 LEDs.
Im Betrieb der LEDs emittiert diese Strahlung, welche zum Teil auf die Reflektorfläche 10a des Reflektors 10 trifft und von dieser in Richtung der Austrittsöffnung 13 reflektiert wird. Über die Austrittsöffnung 13 tritt die Strahlung dann aus der Beleuchtungsvorrichtung 100 aus.
In der Querschnittsansicht der 2 ist außerdem zu erkennen, dass auf einer der Reflektorfläche 10a gegenüberliegenden und das Loch begrenzenden Innenfläche des Reflektors 10 eine Steuereinheit 3 angeordnet ist. Die Steuereinheit 3 ist signaltechnisch mit den LEDs 2 verbunden und ist insbesondere dazu eingerichtet, zumindest einige der LEDs 2 unabhängig von anderen LEDs 2 zu betreiben. Durch die Anordnung der Steuereinheit 3 im Bereich des Lochs wird die Steuereinheit 3 effizient gekühlt.
Die Abmessungen des Gehäuses 1 sind bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 beispielhaft wie folgt: Der Durchmesser des gesamten Gehäuses 1, gemessen parallel zur Bodenfläche 11 beziehungsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Gehäuses 1, beträgt 560 mm. Der Durchmesser des sich durch das Gehäuse 1 erstreckenden Lochs beträgt auf Höhe der Bodenfläche 11 380 mm. Auf Höhe der Austrittsöffnung 13 beträgt der Durchmesser des Lochs 304 mm. Eine Höhe des Gehäuses 1 beziehungsweise die Höhe der Montagefläche 12, gemessen als Ausdehnung zwischen der Bodenfläche 11 und der Austrittsöffnung 13, beträgt 97 mm. Die LEDs 2 sind nur in einem der Bodenfläche 13 zugewandten Abschnitt der Montagfläche 12 angeordnet, wobei dieser Abschnitt eine Höhe von 36 mm ausgehend von der Bodenfläche 13 aufweist.
In der 3 ist der rechte Teil der Beleuchtungsvorrichtung 100 aus 2 vergrößert dargestellt. In dieser Darstellung ist der Strahlengang von einigen von den LEDs 2 emittierten Strahlen eingezeichnet (gestrichelte Linien). Einige Strahlen treffen, bevor sie auf die Reflektorfläche 10a treffen, auf die Bodenfläche 11 und werden von dieser reflektiert. Für die Optimierung des Gehäuses 1 wurde dies in einer Simulation dadurch berücksichtigt, dass die LEDs 2 an der Bodenfläche 11 gespiegelt wurden und der Strahlengang von diesen gespiegelten LEDs 2` simuliert wurde.
4 zeigt die mit der Beleuchtungsvorrichtung 100 aus den 1 und 2 simulierte Beleuchtung eines Bodens. Für die Simulation wurde ein Abstand der Beleuchtungsvorrichtung 100 zu dem Boden von 2 m angenommen. Die in den 1 und 2 dargestellte Rotationsachse R verläuft senkrecht zum Boden. In der 4 ist die Beleuchtung einer 10 m x 10 m großen Fläche des Bodens dargestellt. Das 2D-Histogramm zeigt die Beleuchtung entlang der Fläche. Die Stärke der Beleuchtung ist durch unterschiedliche Farben dargestellt, wobei der verwendete Farbcode in dem rechten Balken gezeigt ist. Die Beleuchtungsstärke nimmt in dem Balken von unten nach oben zu. Die Graphen rechts und unterhalb des 2D-Histogramms zeigen 1D-Histogramme für die jeweilige Projektion der Beleuchtungsstärken auf einer Achse.
In der 5 ist wiederum die Beleuchtungsstärke in einem 2D-Histogramm und in zwei 1D-Histogrammen dargestellt, wobei nun auf den Achsen der Histogramme der Winkel bezüglich der Rotationsachse R angegeben ist. Dabei ist ein Winkelbereich von jeweils -69° bis +69° abgedeckt. Es ist zu erkennen, dass die Beleuchtungsstärke eine „batwing“-förmige Verteilung aufweist, wobei die Beleuchtungsstärke in der Hauptabstrahlrichtung parallel zur Rotationachse R ein lokales Minimum aufweist und von zwei Maxima umgeben ist.
In der 6 ist die Lichtabstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung 100 in den Raum dargestellt.
In der 7 ist die Beleuchtungsvorrichtung 100 der 1 und 2 wieder in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, wobei die Temperaturverteilung entlang des Gehäuses 1 beim Betrieb der LEDs 2 durch einen Farbcode wiedergegeben ist. Der Balken rechts zeigt den Farbcode an, wobei die Temperatur in dem Balken von unten nach oben zunimmt.
In der 7 ist die Beleuchtungsvorrichtung 100 von außen betrachtet. Insbesondere ist also eine Draufsicht auf die der Montagefläche und der Bodenfläche gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 1 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass in dem Abschnitt des Zylindermantels, in dem die LEDs angeordnet sind, die Temperatur erhöht ist. Im Bereich des Lochs durch das Gehäuse 1 ist die Temperatur geringer.
In der 8 sind Konvektionsströme durch und um das Gehäuse 1 dargestellt. Im Bereich des Lochs treten Turbulenzen auf. Die Strömung der Luft durch das Loch bewirkt eine Kühlung des Gehäuses 1 im Bereich des Loches, wodurch sich dieser Bereich für die Montage von Steuerelektronik besonders eignet.
In der 9 ist schließlich noch der simulierte Temperaturverlauf entlang des Gehäuses 1 bei einem Querschnitt durch das Gehäuse dargestellt.
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 diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: LED
2`: gespiegelte LED
3: Steuereinheit
10: Reflektor
10a: Reflektorfläche
11: Bodenfläche
12: Montagefläche
13: Austrittsöffnung
100: Beleuchtungsvorrichtung
R: Rotationsachse

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (100) umfassend: - ein Gehäuse (1) mit einem Reflektor (10), einer Bodenfläche (11) rings um den Reflektor (10) und einer rings um den Reflektor (10) und die Bodenfläche (11) verlaufenden Montagefläche (12), - eine Vielzahl von LEDs (2), die auf der Montagefläche (12) montiert und rings um den Reflektor (10) angeordnet sind, wobei - eine Austrittsöffnung (13) des Gehäuses (1) gegenüberliegend der Bodenfläche (11) ausgebildet ist, - der Reflektor (10) und die Montagefläche (12) sich ausgehend von der Bodenfläche (11) in Richtung hin zur Austrittsöffnung (13) erstreckt, - die Montagefläche (12) dem Reflektor (10) zugewandt ist, - die LEDs (2) im Betrieb jeweils Strahlung in Richtung des Reflektors (10) emittieren, - der Reflektor (10) so eingerichtet ist, dass er die von den LEDs (2) kommende Strahlung in Richtung Austrittsöffnung (13) reflektiert, sodass die reflektierte Strahlung das Gehäuse (1) über die Austrittsöffnung (13) verlässt.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei - das Gehäuse (1) von einem Loch durchdrungen ist, - der Reflektor (10) das Loch umgibt und lateral begrenzt.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (10) konusförmig mit einem in Richtung weg von der Austrittsöffnung (13) und hin zur Bodenfläche (10) zunehmendem Durchmesser ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der Montagefläche (12) zugewandte Reflektorfläche (10a) des Reflektors (10) konkav gekrümmt ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (1) rotationssymmetrisch gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (10), die Bodenfläche (11) und die Montagefläche (12) einstückig miteinander gebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (1) Metall umfasst oder daraus gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Reflektor (10) und die Montagefläche (12) die Konturen der Austrittsöffnung (13) bilden, - die Höhe der Montagefläche (12), gemessen als Ausdehnung zwischen der Bodenfläche (11) und der Austrittsöffnung (13), höchstens die Höhe des Reflektors (10) ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest 50 % der von der Beleuchtungsvorrichtung (100) im Betrieb emittierten Strahlung in einem Winkel von zumindest 45° bezüglich der Hauptabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung emittiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine erste Teilmenge der LEDs (2) für die Pflanzenbeleuchtung eingerichtet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei eine zweite Teilmenge der LEDs (2) für eine Allgemeinbeleuchtung eingerichtet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs (2) in mehreren übereinanderliegenden Reihen auf der Montagefläche (12) angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einige der LEDs (2) unabhängig von anderen LEDs (2) der Beleuchtungsvorrichtung (100) betreibbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13, wobei - verschiedene LEDs (2) verwendet sind, die im Betrieb Strahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche emittieren, - die unabhängig voneinander betreibbaren LEDs (2) LEDs unterschiedlicher Wellenlängenbereiche sind.
Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die unabhängig voneinander betreibbaren LEDs (2) in bezüglich der Umlaufrichtung um den Reflektor unterschiedlichen Abschnitten der Montagefläche (12) angeordnet sind.
Betriebsverfahren für eine Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem zumindest einige der LEDs (2) unabhängig von anderen LEDs der Beleuchtungsvorrichtung betrieben werden.
Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 bei der Pflanzenaufzucht.
Gehäuse (1) für eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend - einen Reflektor (10), - eine Bodenfläche (11) rings um den Reflektor (10) und - eine rings um den Reflektor (10) und die Bodenfläche (11) verlaufende Montagefläche (12), wobei - eine Austrittsöffnung (13) des Gehäuses (1) gegenüberliegend der Bodenfläche (11) ausgebildet ist, - der Reflektor (10) und die Montagefläche (12) sich ausgehend von der Bodenfläche (11) in Richtung hin zur Austrittsöffnung (13) erstrecken, - die Montagefläche (12) dem Reflektor (10) zugewandt ist, - auf der Montagefläche (12) LEDs montierbar sind, - der Reflektor (10) so eingerichtet ist, dass er elektromagnetische Strahlung aus Richtung der Montagefläche (12) in Richtung Austrittsöffnung (13) reflektiert, sodass die reflektierte Strahlung das Gehäuse (1) über die Austrittsöffnung (13) verlässt.