DE20120588U1

DE20120588U1 - lighting device

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Publication number: DE20120588U1
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Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2011-12-21

Description

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Wolf, Aloysius, Hauptstraße 41, 56457 WesterburgWolf, Aloysius, Hauptstrasse 41, 56457 Westerburg

Lighting device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beleuchtung von Flächen, Körpern oder dergleichen, bestehend aus einer Grundplatte mit mehreren frontseitig ortsfest angeordneten und rückseitig verdrahteten Leuchtdioden.The invention relates to a device for illuminating surfaces, bodies or the like, consisting of a base plate with several light-emitting diodes arranged in a fixed position on the front and wired on the back.

In zunehmenden Maße werden Leuchtdioden, kurz LED's genannt, in Beleuchtungsvorrichtungen eingesetzt. Damit diese Beleuchtungsvorrichtungen die angestrebten Flächen in ausreichendem Maße ausleuchten, werden mehrere Leuchtdioden auf der Frontseite einer Grundplatte bei entsprechender Verteilung angeordnet und auf der Rückseite der Grundplatte verdrahtet, wobei diese Verdrahtung auch durch eine gedruckte Schaltung gebildet sein kann. Die heute hergestellten Leuchtdioden besitzen eine hohe Leuchtstärke und dazu auch noch weißes Licht. Leuchtdioden besitzen einen hohen Wirkungsgrad, eine niedrige Stromaufnahme und eine sehr hohe Lebensdauer bei optimalen Betrieb. Der Anwendungsbereich nimmt aufgrund dieser Vorteile ständig zu. Leuchtdioden werden in Taschenlampen, Scheinwerfern, Leuchtflächen und anderen Beleuchtungsvorrichtungen eingesetzt, wobei, je nach Einsatzzweck, eine unterschiedliche Anzahl von Leuchtdioden auf der Grundplatte angeordnet wird.Light-emitting diodes, or LEDs for short, are increasingly being used in lighting devices. To ensure that these lighting devices illuminate the desired areas sufficiently, several light-emitting diodes are arranged on the front of a base plate with appropriate distribution and wired on the back of the base plate, whereby this wiring can also be formed by a printed circuit. The light-emitting diodes manufactured today have a high luminosity and also white light. Light-emitting diodes have a high degree of efficiency, low power consumption and a very long service life with optimal operation. The area of application is constantly growing due to these advantages. Light-emitting diodes are used in flashlights, headlights, illuminated surfaces and other lighting devices, whereby, depending on the intended use, a different number of light-emitting diodes are arranged on the base plate.

Beleuchtungsvorrichtungen, die Leuchtdioden aufweisen, sind jedoch mit einem großen Nachteil verbunden. Dieser besteht darin, dass sich die beleuchtete Fläche nicht verändern läßt. Es ist nämlich nicht möglich, den sogenannten Lichtkegel einer Leuchtdiode zu fokussieren oder zu streuen. Dies ist im Aufbau der Leuchtdioden begründet, die in ihrem Inneren einen als winzig zu bezeichnenden Reflektor besitzen, der nicht verstellt werden kann. Leuchtdioden werden mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln hergestellt, die zwi-However, lighting devices that have LEDs have a major disadvantage. This is that the illuminated area cannot be changed. It is not possible to focus or scatter the so-called light cone of a LED. This is due to the structure of the LEDs, which have a tiny reflector inside that cannot be adjusted. LEDs are manufactured with different beam angles that can be adjusted between

sehen 4° und 12 0° liegen können. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei kleinen Abstrahlwinkeln und damit einer kleinen beleuchteten Fläche die Leuchtstärke am größten ist. Mit zunehmenden Abstrahlwinkel wird zwar die beleuchtete Fläche größer, die Leuchtstärke nimmt jedoch erheblich ab. Durch den Aufbau einer Leuchtdiode bedingt, gibt dieselbe ihr Licht immer nur nach vorne ab. Normalerweise ist ein extern angeordneter Reflektor zur Bündelung der Lichtkegel der einzelnen Leuchtdioden nicht einsetzbar. Wird dennoch ein externer Reflektor eingesetzt, treten nicht unbeachtliche Verluste der Leuchtstärke auf. Durch den starren Aufbau der Leuchtdioden ist es aber auch nicht möglich, das Licht stärker zu streuen und damit die beleuchtete Fläche zu vergrößern. Aufgrund ihres verhältnismäßiges hohen Preises und des geringen Einbauplatzes ist es nicht möglich, ultrahelle Leuchtdioden mit unterschiedlichem Abstrahlwinkeln einzusetzen, die auf einer Grundplatte, meist gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.see 4° and 12 0°. It should be noted that the luminosity is greatest with small beam angles and therefore a small illuminated area. As the beam angle increases, the illuminated area does become larger, but the luminosity decreases considerably. Due to the design of an LED, it only ever emits its light forwards. Normally, an external reflector cannot be used to focus the light cones of the individual LEDs. If an external reflector is used, however, there will be a not insignificant loss of luminosity. However, the rigid design of the LEDs means that it is not possible to scatter the light more strongly and thus increase the illuminated area. Due to their relatively high price and the limited installation space, it is not possible to use ultra-bright LEDs with different beam angles that are usually evenly distributed on a base plate.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beleuchtung von Flächen, Körpern oder dergleichen zu schaffen, die es ermöglicht, dass bei mehreren ortfest auf einer Grundplatte angeordneten Leuchtdioden der Lichtkegel der einzelnen Leuchtdioden in seiner Richtung verändert werden kann.The invention is therefore based on the object of creating a device for illuminating surfaces, bodies or the like, which makes it possible for the light cone of the individual light-emitting diodes to be changed in its direction when several light-emitting diodes are arranged in a fixed position on a base plate.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß die Grundplatte zumindest in ihrem mittleren Bereich aus ihrer Ebene verformbar ausgebildet und mit ihrer Frontseite durch mindestens ein Stellglied in eine konkave oder konvexe Beleuchtungslage bringbar ist.To achieve this object, according to the invention, in a device of the type described at the outset, it is proposed that the base plate be designed to be deformable from its plane at least in its central region and that its front side can be brought into a concave or convex illumination position by at least one actuator.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Richtungswinkel der Lichtkegel der einzelnen auf der Grundplatte angeordneten Leuchtdioden zu verändern. Dabei können die Lichtkegel der einzelnenThis design makes it possible to change the direction angle of the light cones of the individual LEDs arranged on the base plate. The light cones of the individual

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Leuchtdioden, ohne dass sich der Lichtkegel einer Leuchtdiode verändert, gebündelt oder gestreut werden. Bei einer Bündelung erhöht sich die Helligkeit auf einer vorgegebenen Fläche, während sich bei einer Streuung der Lichtkegel die ausgeleuchtete Fläche erhöht. Durch diese Ausgestaltung wird die Lichtausbeute nicht gedämpft .Light-emitting diodes can be bundled or scattered without the light cone of a light-emitting diode changing. Bundling increases the brightness on a given area, while scattering the light cone increases the illuminated area. This design does not reduce the light output.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 offenbart.Further features of a device according to the invention are disclosed in claims 2 to 5.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to embodiments shown in a drawing.

Fig.l eine Draufsicht auf eine Grundplatte mit mehreren Leuchtdioden gemäß der Erfindung,Fig.l is a plan view of a base plate with several light-emitting diodes according to the invention,

Fig.2 eine Seitenansicht der Grundplatte der Fig.l mit möglichen Verformungen,Fig.2 a side view of the base plate of Fig.l with possible deformations,

Fig.3 andere Verformungen der Grundplatte der Fig.1,Fig.3 other deformations of the base plate of Fig.1,

Fig. 4 und 5 eine Draufsicht auf andere Ausgestaltungen einer Grundplatte,Fig. 4 and 5 a plan view of other embodiments of a base plate,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Grundplatte der Fig. 4 und 5 mit unterschiedlichen Verformungsmöglichkeiten,Fig. 6 a side view of the base plate of Fig. 4 and 5 with different deformation possibilities,

Fig.7 die Grundplatte der Fig.l in ihrer Grundstellung,
Fig.8 eine konkav geformte Grundplatte und
Fig.9 eine konvex geformte Grundplatte.Fig.7 the base plate of Fig.l in its basic position,
Fig.8 a concave shaped base plate and
Fig.9 a convex shaped base plate.

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In der Fig.l der Zeichnung ist eine Grundplatte 1 gezeigt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel an ihrer Frontseite mit zwölf Leuchtdioden 2 bestückt ist, die gleichmäßig über die Oberfläche bzw. Formfläche der Grundplatte 1 verteilt angeordnet sind. Diese Leuchtdioden 2 sind an der Vorder- und/oder der Rückseite der Grundplatte 1 in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise verdrahtet, wobei diese Verdrahtung auch aus einer gedruckten Schaltung bestehen kann. Die Grundplatte 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Fläche auf und besteht gemäß der Erfindung aus einem Werkstoff, der eine elastische Verformung ermöglicht. Die einzelnen Leuchtdioden 2 sind alle gleich ausgebildet und besitzen jeweils den gleichen Lichtkegel 3 (Fig.7), der beispielsweise einen Winkel von 10° einschließt. Die mit den Leuchtdioden 2 bestückte Grundplatte 1 wird nun in eine Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise eine Lampe, eingesetzt und dort an ihrem Umfang in eine nur angedeutete Halterung 4 eingesetzt. Diese Halterung 4 kann entweder umlaufend ausgebildet sein oder aus einzelnen Haltepunkten bestehen, die in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, dass zumindest weitgehend ausgeschlossen ist, dass sich der eingespannte Umfang der Grundplatte 1 bewegen kann. Im mittleren Bereich der Grundplatte 1 greift ein Stellglied 5 an, welches beispielsweise in Richtung des Doppelpfeiles 6 verschiebbar ist. Bedarfsweise kann das Stellglied 5 auch so ausgebildet sein, dass es nur eine Bewegung in einer Richtung ausführen kann. Zur Bewegung des Stellgliedes 5 kann demselben eine Schraube oder ein an sich bekannter Stellantrieb zugeordnet sein.In Fig. 1 of the drawing, a base plate 1 is shown which, in the embodiment shown, is fitted with twelve light-emitting diodes 2 on its front side, which are evenly distributed over the surface or molded area of the base plate 1. These light-emitting diodes 2 are wired to the front and/or back of the base plate 1 in a manner known per se, not shown, whereby this wiring can also consist of a printed circuit. In the embodiment shown, the base plate 1 has a circular surface and, according to the invention, is made of a material that allows elastic deformation. The individual light-emitting diodes 2 are all designed the same and each have the same light cone 3 (Fig. 7), which encloses an angle of 10°, for example. The base plate 1 fitted with the light-emitting diodes 2 is now inserted into a lighting device, for example a lamp, and there inserted on its circumference into a holder 4, which is only indicated. This holder 4 can either be designed to be circumferential or consist of individual holding points that are arranged at such a distance from one another that it is at least largely impossible for the clamped circumference of the base plate 1 to move. An actuator 5 engages in the middle area of the base plate 1 and can be moved, for example, in the direction of the double arrow 6. If necessary, the actuator 5 can also be designed in such a way that it can only move in one direction. A screw or a known actuator drive can be assigned to move the actuator 5.

In der Fig. 7 der Zeichnung ist nun ein Ausschnitt aus der Grundplatte 1 gezeigt, die, zur Vereinfachung der Darstellung, nur einen Bereich mit 3 Leuchtdioden 2 enthält. In der normalen Lage der Grundplatte 1 - die Grundplatte 1 besitzt eine ebene Fläche - ha-In Fig. 7 of the drawing, a section of the base plate 1 is shown, which, to simplify the illustration, only contains an area with 3 LEDs 2. In the normal position of the base plate 1 - the base plate 1 has a flat surface -

ben die Leuchtdioden 2 die in der Fig.7 dargestellte Abstrahlung, das heißt, es wird eine vorgegebene Fläche auf einer Unterlage 7
beleuchtet, wobei die Lichtkegel 3 der beiden äußeren Leuchtdioden 2 mit dem Lichtkegel 3 der mittleren Leuchtdiode 2 überlappen. Wird nun über das Stellglied 5 die Grundplatte 1 konkav entsprechend der Darstellung in Fig.8 verformt, werden die Lichtkegel 3 der beiden äußeren Leuchtdioden 2 so verschwenkt, dass sie mit ihrer Leuchtfläche auf der Unterlage 7 mit der Leuchtfläche des Lichtkegels 3 der mittleren Leuchtdiode 2 zusammentreffen. Damit wird diese verhältnismäßig kleine Fläche jedoch besonders hell ausgeleuchtet.the light-emitting diodes 2 emit the radiation shown in Fig.7, that is, a given area on a base 7 is
illuminated, whereby the light cones 3 of the two outer LEDs 2 overlap with the light cone 3 of the middle LED 2. If the base plate 1 is now deformed concavely via the actuator 5 as shown in Fig.8, the light cones 3 of the two outer LEDs 2 are pivoted so that their luminous surface on the base 7 coincides with the luminous surface of the light cone 3 of the middle LED 2. This means that this relatively small area is illuminated particularly brightly.

Wird nun die Grundplatte 1 über das Stellglied 5 konvex gemäß Fig.9 verformt, werden die Lichtkegel 3 der beiden äußeren Leuchtdioden 2 entgegengesetzt zur Darstellung der Fig.8 verschwenkt, so dass sich jetzt die Leuchtfläche aller Leuchtdioden 2 auf der Unterlage 7 nicht mehr überschneiden, sondern eine größere Fläche auf der Unterlage 7 beleuchten. Die ausgeleuchtete Fläche ist jetzt erheblich größer als bei der Fig.8; die Ausleuchtung ist jedoch schwächer, so dass die Fläche auf der Unterlage 7 erheblich weniger hell beleuchtet ist.If the base plate 1 is now deformed convexly as shown in Fig.9 via the actuator 5, the light cones 3 of the two outer LEDs 2 are pivoted in the opposite direction to that shown in Fig.8, so that the luminous surface of all LEDs 2 on the base 7 no longer overlap, but illuminate a larger surface on the base 7. The illuminated surface is now considerably larger than in Fig.8; however, the illumination is weaker, so that the surface on the base 7 is considerably less brightly illuminated.

Während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 das Stellglied 5 im mittleren Bereich der Grundplatte 1 angreift, ist die Grundplatte 1 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in ihrem Zentrum über eine Halterung 4 ortsfest gelagert. Außen greift jetzt das Stellglied 5 an, welches umlaufend ausgebildet ist oder aus mehreren Punkten bestehen kann. Auch dieses äußere Stellglied 5 kann, je nachdem, in beide Richtungen des Doppelpfeiles 6 oder nur in einer Richtung verschoben werden. Damit lassen sich die konkaven und konvexen Ausgestaltungen bzw. Verformungen der Grundplatte 1 gemäß den Figuren 8 und 9 erreichen. Bedarfsweise ist es möglich, sowohl denWhile in the embodiment of Fig. 2 the actuator 5 engages in the middle area of the base plate 1, in the embodiment of Fig. 3 the base plate 1 is mounted in a fixed position in its center via a holder 4. The actuator 5, which is designed to be circumferential or can consist of several points, now engages on the outside. This outer actuator 5 can also be moved in both directions of the double arrow 6 or only in one direction, depending on the case. This allows the concave and convex configurations or deformations of the base plate 1 according to Figures 8 and 9 to be achieved. If necessary, it is possible to use both the

mittleren Bereich als auch den äußeren Bereich der Grundplatte 1 gleichzeitig über zwei getrennte Stellglieder 5 zu verformen.central region and the outer region of the base plate 1 simultaneously via two separate actuators 5.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 besitzt die Grundplatte 1 ebenfalls eine kreisförmige Gestalt und ist an ihrem Umfang ebenfalls in eine umlaufende oder aus einzelnen Punkten gebildete Halterung 4 eingespannt. Im Zentrum 8 dieser Grundplatte 1 ist beispielsweise eine Bohrung vorgesehen, von der aus radiale Einschnitte 9 nach außen verlaufen. Die Einschnitte 9 können jedoch auch als Schlitze mit einer Breite von etwa 0,5 bis 10mm ausgebildet sein. Diese Einschnitte 9 enden jedoch mit Abstand von der Außenkante 10 der Grundplatte 1. Durch die Einschnitte 9 ist die Grundplatte 1 der Fig.4 beispielsweise in sechs gleich große Sektoren 11 unterteilt, wobei sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in jedem Sektor 11 zwei Leuchtdioden 2 befinden. Im Bereich der Bohrung im Zentrum 8 greift ein Stellglied 5 an, über welches der innere Bereich der Grundplatte 1 gemäß dem Doppelpfeil 6 der Fig. 6 und damit die einzelnen Sektoren 11 verschwenkt werden können. Dies gibt dann, je nach der Verstellung, entweder eine etwa konkave oder etwa konvexe Verformung der Grundplatte 1, wie dies die Fig.6 sehr deutlich erkennen läßt. Die einzelnen Sektoren der Grundplatte 1 sind dann jedoch nicht, wie bei der Ausführungsform der Fig.2, nach innen oder außen gewölbt, sondern verlaufen weitgehend geradlinig. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.5 sind in der Grundplatte 1 acht Sektoren 11 ausgebildet, die von Schlitzen 12 begrenzt werden. Die Schlitze 12 besitzen eine Breite von etwa 0,5 bis 1,0 mm und erstrecken sich von der Außenkante 10 der Grundplatte 1 bis nahe an das Zentrum 8. Vom Zentrum 8 müssen die Schlitze 12 allerdings einen vorgegebenen Abstand aufweisen. Auch die Begrenzung der Sektoren 11 durch die Schlitze 12 ermöglicht eine Verformung der Grundplatte 1 gemäß der Fig.6. Mit der Ausgestaltung der Grundplatte 1 gemäß den Figuren 4 und 5 ist es nun inAccording to the embodiment of Fig. 4, the base plate 1 also has a circular shape and is also clamped on its circumference in a holder 4 that runs around the circumference or is formed from individual points. In the center 8 of this base plate 1, for example, a hole is provided, from which radial incisions 9 run outwards. The incisions 9 can, however, also be designed as slots with a width of approximately 0.5 to 10 mm. However, these incisions 9 end at a distance from the outer edge 10 of the base plate 1. The incisions 9 divide the base plate 1 of Fig. 4 into six equally sized sectors 11, for example, with two light-emitting diodes 2 in each sector 11 in the embodiment shown. An actuator 5 engages in the area of the hole in the center 8, via which the inner area of the base plate 1 can be pivoted according to the double arrow 6 in Fig. 6 and thus the individual sectors 11. Depending on the adjustment, this then results in either a concave or convex deformation of the base plate 1, as can be seen very clearly in Fig.6. The individual sectors of the base plate 1 are then not curved inwards or outwards as in the embodiment of Fig.2, but run largely in a straight line. In the embodiment of Fig.5, eight sectors 11 are formed in the base plate 1, which are delimited by slots 12. The slots 12 have a width of approximately 0.5 to 1.0 mm and extend from the outer edge 10 of the base plate 1 to close to the center 8. The slots 12 must, however, be a predetermined distance from the center 8. The delimitation of the sectors 11 by the slots 12 also enables a deformation of the base plate 1 according to Fig.6. With the design of the base plate 1 according to Figures 4 and 5, it is now possible to

gleicher Weise möglich, eine Fokussierung gemäß der Fig.8 oder einer Streuung gemäß der Fig.9 der Lichtkegel 3 zu erreichen.It is equally possible to achieve a focusing according to Fig.8 or a scattering according to Fig.9 of the light cones 3.

Claims

1. Device for illuminating surfaces, bodies or the like, consisting of a base plate with several light-emitting diodes arranged in a fixed position on the front and wired on the back, characterized in that the base plate ( 1 ) is designed to be deformable out of its plane at least in its central region and can be brought with its front side into a concave or convex illumination position by at least one actuator ( 5 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the base plate ( 1 ) is made of flexible material.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least the central region of the base plate ( 1 ) is formed from star-shaped sectors ( 11 ).

4. Device according to claim 3, characterized in that the sectors ( 11 ) are formed from the base plate ( 1 ).

5. Device according to claim 4, characterized in that the sectors ( 11 ) are delimited by radially extending incisions ( 9 ) or slots ( 12 ).

6. Device according to claim 5, characterized in that the incisions ( 9 ) run from the center ( 8 ) of the base plate ( 1 ) outwards and end at a distance from the outer edge ( 10 ).

7. Device according to claim 5, characterized in that the slots ( 12 ) run inwards from the outer edge of the base plate ( 1 ) and end at a distance from the center ( 8 ).

8. Device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the actuator ( 5 ) is assigned to the central region and/or the edge region of the base plate ( 1 ).

9. Device according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that an abutment ( 4 ) is assigned to the base plate ( 1 ) on the side facing away from the actuator ( 5 ).