DE202010007032U1 - LED-Modul für Strahler - Google Patents
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Abstract
Satz an mehreren LED-Strahlern, wobei – die LED-Strahler des Satzes eine unterschiedliche Lichinheitliches Gehäuse aufweisen.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Beleuchtung, die LEDs als lichterzeugende Elemente verwendet.
- Es ist dabei Aufgabe der vorliegenden Erfindung, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen anzugeben. Unter vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei einerseits zu verstehen, dass herstellungsseitig eine hohe Anzahl von Gleichteilen auch für LED-Strahler mit unterschiedlicher Lichtleistung (Lumen) verwendet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist unter vorteilhafter Ausgestaltung auch zu verstehen, dass die von dem LED-Strahler emittierte Lichtleistung sehr effizient aus dem Strahler geleitet wird.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden in vorteilhafter Weise den zentralen Gedanken der Erfindung weiter.
- Die Erfindung sieht vor einen Satz an mehreren LED-Strahlern, wobei
- – die LED-Strahler des Satzes eine unterschiedliche Lichtleistung erzeugen,
- – die LED-Strahler ein einheitliches Gehäuse aufweisen.
- Jeder Strahler kann ein LED-Modul mit mehreren LED-Chips aufweisen, wobei der Mittenabstand der LED-Chips eines LED-Moduls wie auch der Mittenabstand zwischen LED-Chips von LED-Modulen unterschiedlicher Strahler vorzugsweise konstant ist. Der Mittenabstand ist dabei der Abstand der Symmetrieachsen zweier spiegel- oder rotationssymmetrischer LED-Chips.
- Der der Mittenabstand kann zwischen 1.5 mm und 4 mm, vorzugsweise 2.5 bis 4 mm betragen.
- Der relativ klein gewählte Mittenabstand zwischen den LED-Chips dient einer verbesserten Lichtleistung. Durch den genannten geringen Mittenabstand der LED-Chips auf dem LED-Modul wird von den LED-Modulen bzw. LED-Strahlern homogenes weißes Licht emittiert, während die Wärmeabfuhr der LED-Modul optimiert bleibt. Die Anwendung von Metallkernplatinen als Träger für das LED-Modul ist dabei besonders vorteilhaft.
- Die LED-Chips können mit einer dispensten Vergußmasse, wie beispielsweise einem sog. kalottenförmigen Globe-Top oder einer anderen Abdeckung abgedeckt sein, wobei vorzugsweise die Globe-Tops benachbarter LED-Chips nicht miteinander verlaufen.
- Miteinander verlaufende Globe-Tops sind auch denkbar. In diesem Ausführungsbeispiel sitzen mehrere LEDs unter einem gemeinsamen Globe-Top.
- Die Erfindung betrifft weiterhin einen LED-Strahler, aufweisend:
- – mehrere voneinander einheitlich beabstandete LED-Chips auf einem gemeinsamen Träger, wobei die LED-Chips mit einem Vergußmasse bedeckt sind und die LED-Chips ein Lichtfeld bilden, – einen unmittelbar auf den Träger aufgesetzten, sich von dem Träger weg erweiternden und an seiner auf dem Träger aufgesetzten Seite das Lichtfeld eng umschließenden Reflektor.
- Die Lichtfläche kann wenigstens 30%, vorzugsweise wenigstens 50%, noch mehr bevorzugt 55% der Querschnittsfläche der auf dem Träger aufgesetzten Seite des Reflektors ausmachen.
- Die Mantelfläche des Reflektors kann einen parabolischen oder eine geradlinigen Verlauf aufweisen.
- Die Oberfläche des Reflektors kann facettenartig und/oder gemustert ausgeführt sein.
- Die Gesamtfläche der abgedeckten LED-Chips kann wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 25%, noch mehr bevorzugt mindestens 35% der auf dem Träger aufgesetzten Seite des Reflektors ausmachen.
- Der LED-Strahler kann als sogenannter Deckenstrahler zum Einbau in abgehängten Decken ausgebildet sein.
- Der LED-Strahler kann ein Gehäuse mit einer Lichtauslassöffnung aufweisen, die durch eine Streuscheibe (und/oder Leuchtstoffscheibe) abgedeckt oder offen ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung sollen nunmehr bezugnehmend auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und die Figuren der begleitenden Zeichnungen näher erläutert werden.
-
1 ,2 und3 zeigen dabei LED-Module für LED-Strahler unterschiedlicher Lichtleistung, und -
4 zeigt in einer Explosionsansicht einen LED-Strahler mit einer der LED-Module von1 bis3 , und -
5 zeigt einen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Facetten-Reflektor. - Die Erfindung betrifft insbesondere eine Gruppe gleichartige LED-Strahler, wobei die Gruppe LED-Strahler mit unterschiedlicher Lichtleistung (Lumen) aufweist. Strahler wenigstens zwei unterschiedlicher Lichtleistungen weisen dabei eine unterschiedlich Anzahl an LED-Chips, aber Träger (Platinen) mit gleichen Abmessungen auf, was somit für eine Erhöhung der Anzahl der Gleichteile auch für LED-Strahler unterschiedlicher Lichtleistung sorgt.
-
1 zeigt dabei ein LED-Modul, d. h. eine Vielzahl von LED-Chips1 auf einer Trägerplatine2 . Dieses LED-Modul3 in1 kann beispielsweise für eine Lichtleistung von 2000 Lumen vorgesehen sein. -
2 zeigt nunmehr ein weiteres LED-Modul, beispielsweise für eine Lichtleistung (bei Einbau in einen LED-Strahler) von 3000 Lumen dimensioniert sein kann und dementsprechend mehr LED-Chips aufweist. - Dieses LED-Modul
4 weist die gleiche Platine5 auf, wie das in3 dargestellte LED-Modul6 für eine Lichtleistung von beispielsweise 4000 Lumen, das also eine hinsichtlich der Abmessungen und der Montagelöcher8 gleichartige Platine aufweist. - Eine weitere Standardisierung kann dadurch erfolgen, dass der Abstand der Lichtpunkte, also der Mittenpunkte der LED-Chips
1 bei sämtlichen LED-Modulen3 ,5 ,6 von1 ,2 und3 identisch ist. Der Abstand der Mittenpunkte ist dabei der Abstand der Symmetrieachsen zweier spiegel- oder rotationssymmetrischer LED-Chips. - Der Abstand der Lichtpunkte (Mittenpunktabstand) kann beispielsweise zwischen 2 und 4 mm, vorzugsweise zwischen 3,2 und 3,8 mm liegen. Wie gesagt, dieser Abstand der Lichtpunkte kann für die LED-Module unterschiedlicher Leistungen identisch gewählt sein, was wiederum Standardisierungsmöglichkeiten (Verwendung von Gleichteilen) hinsichtlich der nachgeschalteten Optik (Reflektor, Streuscheibe, Leuchtstoffscheibe) führen kann, was im folgenden unter Bezugnahme auf
4 erläutert werden wird. - Wie in
4 ersichtlich wird das in1 ,2 ,3 gezeigte LED-Modul, jetzt mit Bezugszeichen10 bezeichnet, in einen LED-Strahler eingebaut, der beispielsweise als Deckenstrahler („Downlight”) oder Spot („Spotlight”) verwendet werden kann. Dieser Strahler, in4 allgemein mit11 bezeichnet, weist beispielsweise ein bodenseitiges Gehäuse mit Wärmesenke12 auf, auf dem in thermischen Kontakt das LED-Moduls10 montiert wird. Vorzugsweise ist das Boden-Gehäuseteil12 zumindest zu wesentlichen Teilen aus gut wärmeleitfähigem Material, insbesondere aus Metall gefertigt. - Auf die Platine des LED-Moduls
10 wird bevorzugt in direktem Kontakt ein Reflektor12 aufgesetzt, der vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass die den LEDs zugewandt offene Seite13 des Reflektors eine geringere Querschnittsfläche aufweist als die von den LEDs abgewandte Auslassseite14 des Reflektors12 . Es liegt also ein sich in Lichtabstrahlrichtung erweiternder Reflektor vor. - Der Reflektor ist vorzugsweise rotationssysmmetrisch.
- Die Konturen (Erzeugenden) des Reflektors
12 können dabei geradlinig sein, so dass sich eine Kegelstumpfform ergibt. Alternativ sind indessen auch andere Verläufe, insbesondere gebogene Verläufe wie beispielsweise parabolische Verläufe für die Kontur der Mantelfläche15 des Reflektors12 denkbar. - Schließlich werden ein Oberteil
20 sowie eine Abdeckscheibe21 mit einer zentralen vorzugsweise kreisförmigen Öffnung22 auf dem Bodenteil12 des Gehäuses aufgesetzt. - Optional kann in die kreisförmige Auslassöffnung
22 eine Streuscheibe (nicht gezeigt) eingesetzt werden, die neben ihrer Diffusorwirkung optional auch weitere optische Funktionen erfüllen kann. Beispielsweise kann in die Streuscheibe, falls eingesetzt, auch ein Farbkonversionsmedium zur Wellenlängenänderung eingesetzt werden (z. B. in Form einer Leuchtstoffscheibe). - Die Leuchtstoffscheibe kann auch ohne Streupartikel im LED-Strahler verwendet werden. Die Einsetzung der Leuchtstoffscheiben und/oder Streuscheiben mit gemusterten Oberflächen ist auch denkbar.
- Insgesamt ist aber bevorzugt, dass zur Erzeugung von Weißlicht ein Farbkonversionsmedium (z. B. anorganische und organische Leuchtstoffe)
30 in Form eines sogenannten Globe-Tops oder anderweitig in direktem Kontakt auf den jeweiligen LED-Chip aufgebracht ist. - Wie gesagt, das in
4 ersichtliche Gehäuse und der Reflektor werden in Form von Gleichteilen für LED-Module, die ebenfalls unterschiedlicher Abmessung und auf jeden Fall unterschiedlicher Lichtleistung (Lumen) verwendet. - Die Verwendung einer Leuchtstoffscheibe im Kombination mit einem weißen Reflektor (der eine hochreflektierende Oberfläche bildet) ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das LED-Modul
10 LEDs unterschiedlichen Spektrums, beispielsweise monochromatische LEDs, insbesondere rote LEDs, in Ergänzung zu einer vorzugsweise leuchtstoffkonvertierten beispielsweise blauen oder UV LED (der z. B. weißes Licht emittiert) oder zu einem weiteren monochromatischen beispielsweise blauen oder grünen LED aufweist. Die leuchtstoffkonvertierte LEDs können beispielsweise grünes, weißes oder rotes Licht emittieren. - Der Reflektor
12 mit hochreflektierender Oberfläche (z. B. weiße Oberfläche) sorgt für eine gute Lichtmischung, so dass der vom Reflektor12 abgegrenzte Raum auch als Lichtmischkammer innerhalb des LED-Strahlers bezeichnet werden kann. Homogenes weißes Licht wird aus den monochromatischen oder aus den monochromatischen und leuchtstoffkonvertierten Leuchtdioden mit der Hilfe der Lichtmischkammer erzeugt. - Ein zusätzlicher Reflektor (nicht gezeigt), der auf dem LED-Strahler
11 aufgesetzt werden kann, ist auch denkbar. Durch diesen zusätzlichen Reflektor kann ein mehrstufiges Optiksystem mit gezielter Lichtlenkung realisiert werden. - Der Reflektor
12 kann aus einem beschichteten Kunststoff, einem Metall wie beispielsweise Aluminium etc. gefertigt sein. - Der Reflektor aus Metall in Verbindung mit einer Streuscheibe ist bevorzugt für die Ausführungsbeispiele, bei denen hauptsächlich leuchtstoffkonvertierte LEDs verarbeitet sind. Durch die Anwendung von einem Metallreflektor kann die Lichtlenkung beliebig ohne die Anwendung eines mehrstufigen Optiksystems gesteuert werden.
- Handelsübliche Metallreflektoren können in den LED-Strahler eingearbeitet werden. Sie bieten weitere Standardisierungsmöglichkeiten.
- Der Reflektor kann facettenartig ausgeführt werden, wie das Beispiel von
5 zeigt. - Der in
4 dargestellte LED-Strahler11 dient insbesondere als Ersatz bestehender Strahler mit konventionellen Leuchtmitteln, die also eine Halogen- oder einen Xenon-Lampe als Leuchtmittel verwenden. Diese Ausgestaltung wird üblicherweise als „Retrofit” bezeichnet. - Gemäß einer weiteren Ausbildungsform ist der Durchmesser des Reflektors
12 auf Außenkontur des durch die LEDs gebildeten Leuchtfelds auf dem Modul10 abgestimmt. Bei einem kleineren Leuchtfeld wie beispielsweise in1 kann also ein kleinerer Reflektor gewählt werden als bei einem größeren Leuchtfeld wie in2 ,3 gezeigt. - Dabei wird der Grundsatz erfindungsgemäß verfolgt, dass die den LEDs zugewandt Öffnungsseite
13 des Reflektors12 das aktive Lichtfeld (Außenkontur der LEDs auf dem LED-Modul10 ) möglichst eng umschließt, was die Effizienz (Lichtoutput pro elektrischer Leistung in Watt) des abgebildeten LED-Strahlers11 erhöht. Da der Abstand der Lichtpunkte wie bereits eingangs ausgeführt möglichst klein gewählt ist, kann somit auch die Fläche der Eintrittsseite13 des sich erweiternden Reflektors12 möglichst klein gehalten werden. - Wie in
4 schematisch bereits ersichtlich ist der sich erweiternde Reflektor12 gemäß der Erfindung unmittelbar auf die Platine des LED-Moduls10 aufgesetzt und nicht von dieser beabstandet, was weiterhin die Lichteffizienz erhöht. - Ein weiterer Gedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass das aktive Lichtfeld zwar durch diskrete Lichtpunkte (voneinander beabstandete LED-Chips mit separater Beschichtung in Form von Globe-Tops) gebildet ist, der „Füllgrad” des Lichtfelds, also die Gesamtfläche der Globe-Tops im Verhältnis zur durch die Außenkontur des Lichtfelds gebildeten Fläche, möglichst hoch ist.
- Vorzugsweise ist der Füllgrad des Lichtfelds, also der Anteil der Globe-Top-Fläche an der Fläche der Aussenkontur des Lichtfelds wenigstens 15%, vorzugsweise 20%, noch mehr bevorzugt 35%.
- Ein weiterer wichtiger Parameter gemäß der Erfindung ist das Verhältnis der Fläche der Aussenkontur des Lichtfelds bezogen auf die Fläche der Eingangsseite
13 des Reflektors12 . Erfindungsgemäß beträgt die Fläche der Außenkontur des Lichtfelds mindestens 30%, vorzugsweise 50%, noch mehr bevorzugt 55% der Fläche der Eingangsseite13 des sich erweiternden Reflektors12 . - Wie in
4 schematisch ersichtlich kann die Außenseite des beispielsweise aus Kunststoff (mit hoher Wärmeleitfähigkeit) gefertigten Oberteils20 des Gehäuses des LED-Strahlers11 profiliert sein zur Bildung von Kühlrippen25 . - Diese Kühlrippen können sich (siehe Bezugszeichen
26 ) auch über das Deckelteil21 hinweg erstrecken.
Claims (16)
- Satz an mehreren LED-Strahlern, wobei – die LED-Strahler des Satzes eine unterschiedliche Lichtleistung erzeugen, – die LED-Strahler ein einheitliches Gehäuse aufweisen.
- Satz nach Anspruch 1, wobei jeder Strahler ein LED-Modul mit mehreren LED-Chips aufweist, wobei der Mittenabstand der LED-Chips eines LED-Moduls wie auch der Mittenabstand zwischen LED-Chips von LED-Modulen unterschiedlicher Strahler konstant ist.
- Satz nach Anspruch 2, wobei der Mittenabstand zwischen 1.5 mm und 4 mm, vorzugsweise 2.5 bis 4 mm beträgt.
- Satz nach Anspruch 2 oder 3, wobei die LED-Chips mit einem dispensten Globe-Top oder einer anderen Abdeckung abgedeckt ist, wobei die Globe-Tops bzw. Abdeckungen benachbarter LED-Chips nicht miteinander verlaufen.
- LED-Strahler, aufweisend: – mehrere voneinander einheitlich beabstandete LED-Chips auf einem gemeinsamen Träger, wobei die LED-Chips mit einer Vergussmasse bedeckt sind und die LED-Chips ein Lichtfeld bilden, – einen unmittelbar auf den Träger aufgesetzten, sich von dem Träger weg erweiternden und an seiner auf dem Träger aufgesetzten Seite das Lichtfeld eng umschließenden Reflektor.
- LED-Strahler nach Anspruch 5, wobei die Lichtfläche wenigstens 30%, vorzugsweise wenigstens 50% der Querschnittsfläche der auf dem Träger aufgesetzten Seite des Reflektors ausmacht.
- LED-Strahler nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mantelfläche des Reflektors einen parabolischen oder eine geradlinigen Verlauf aufweist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Reflektor aus Kunststoff und/oder aus Metall gefertigt ist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Reflektor facettenartig ausgebildet ist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Strahler ein mehrstufiges Optiksystem aufweist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Gesamtfläche der abgedeckten LED-Chips wenigstens 20% vorzugsweise wenigstens 25% der auf dem Träger aufgesetzten Seite des Reflektors ausmacht.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 11, der als sogenannter Deckenstrahler zum Einbau in abgehängten Decken ausgebildet ist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 12, der ein Gehäuse mit einer Lichtauslassöffnung aufweist, die durch eine Streuscheibe und/oder mit einer Leuchtstoffscheibe abgedeckt oder offen ist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei der LED-Strahler monochromatische und/oder leuchtstoffkonvertierte LED-Chips aufweist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei der LED-Strahler grüne, rote und/oder blaue LED-Chips aufweist.
- LED-Strahler nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei der gemeinsame Träger eine Metallkernplatine ist.
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