DE202011108791U1

DE202011108791U1 - Optics for a semiconductor light device

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Publication number: DE202011108791U1
Application number: DE202011108791U
Authority: DE
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-03-06
Anticipated expiration: 2021-12-08

Abstract

Nachrüstoptik (12; 40; 44) zum Aufsatz auf eine Halbleiterleuchtvorrichtung (11), aufweisend – mindestens ein optisches Element (20; 26–27; 29–31; 32 35; 37; 38; 41, 42; 44; 45) und – eine Befestigungseinrichtung (21; 43; 44) zur Befestigung des mindestens einen optischen Elements (20; 26–27; 29; 31–33; 35; 37; 38; 41, 42; 44; 45) in einem Strahlengang der Halbleiterleuchtvorrichtung (11).Retrofit optics (12; 40; 44) for attachment to a semiconductor lighting device (11), comprising - at least one optical element (20; 26-27; 29-31; 32 35; 37; 38; 41, 42; 44; 45) and - A fastening device (21; 43; 44) for fastening the at least one optical element (20; 26-27; 29; 31-33; 35; 37; 38; 41, 42; 44; 45) in a beam path of the semiconductor lighting device ( 11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Optik zur Befestigung an einer Halbleiterleuchtvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine damit ausgerüstete Halbleiterleuchtvorrichtung. Die Erfindung ist bevorzugt anwendbar auf Retrofitlampen, Leuchten und Leuchtmodule.The invention relates to an optic for attachment to a semiconductor luminescent device. The invention further relates to a semiconductor luminescent device equipped therewith. The invention is preferably applicable to retrofit lamps, lights and lighting modules.

Bisher existierende gerichtete LED-Lampen weisen in der Regel einen festen Abstrahlwinkel des von ihnen abgestrahlten Lichts auf. Üblich sind Abstrahlwinkel zwischen 10 und 60°. Ein optimaler Abstrahlwinkel richtet sich nach der Anwendung. So ist z. B. für eine Raumbeleuchtung oft eine breite Abstrahlung gewünscht, zur Beleuchtung von Objekten hingegen eine schmalere Abstrahlung.Previously existing directional LED lamps generally have a fixed beam angle of the light emitted by them. Common are beam angles between 10 and 60 °. An optimal radiation angle depends on the application. So z. B. for a room lighting often desired a broad radiation, for the illumination of objects, however, a narrower radiation.

Es ist eine LED-Lampe bekannt, bei der ein variabler Abstrahlwinkel über eine Größen- bzw. Formänderung einer zugehörigen lichtemittierenden Fläche realisiert wird. Dazu wird je nach Bedarf die lichtemittierende Fläche zu- oder abgeschaltet. Diese LED-Lampe ist technisch aufwändig und teuer, und eine Änderung des Abstrahlwinkels geht nachteiligerweise mit einer Änderung des Lichtstroms einher.An LED lamp is known in which a variable radiation angle is realized by means of a size or shape change of an associated light-emitting surface. For this purpose, the light-emitting surface is switched on or off as needed. This LED lamp is technically complex and expensive, and a change in the emission angle is disadvantageously accompanied by a change in the luminous flux.

In einer weiteren LED-Lampe wird der Abstrahlwinkel über eine Mechanik eingestellt, die einen Abstand der Lichtquelle zu einer Linse verändert. Nachteilig an diesem Konzept ist die Nutzung einer klassischen Linse mit einem typischerweise geringen Durchmesser. Dies verhindert eine große Kallimationsstärke bei kompakter Bauform.In a further LED lamp, the emission angle is set via a mechanism which changes a distance of the light source to a lens. A disadvantage of this concept is the use of a classic lens with a typically small diameter. This prevents a large Kallimationsstärke in a compact design.

Noch eine weitere LED-Lampe ermöglicht eine Änderung des Abstrahlwinkels dadurch, dass ihre Linse austauschbar ist. Nachteilig an diesem Konzept ist, dass der Benutzer der Lampe die Optik ausbauen muss und dabei direkten Zugang zu innen liegenden Elementen der Lampe bekommt. Dies kann leicht zu einer Beschädigung führen und ist nur im ausgebauten Zustand der Lampe möglich.Yet another LED lamp allows for a change in the angle of emission by having its lens replaceable. A disadvantage of this concept is that the user of the lamp must remove the optics and thereby get direct access to internal elements of the lamp. This can easily lead to damage and is possible only in the disassembled state of the lamp.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Nachrüstoptik zum Aufsatz auf eine Halbleiterleuchtvorrichtung, aufweisend mindestens ein optisches Element und eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des mindestens einen optischen Elements in einem Strahlengang der Halbleiterleuchtvorrichtung.The object is achieved by a retrofitting optics for attachment to a semiconductor luminescent device, comprising at least one optical element and a fastening device for fastening the at least one optical element in a beam path of the semiconductor luminescent device.

Die Erfindung erlaubt mit technisch einfachen Mitteln und auf preiswerte Weise die Änderung des Abstrahlwinkels der Halbleiterleuchtvorrichtung. So lässt sich der Aufbau der Halbleiterleuchtvorrichtung falls gewünscht vereinfachen. Auch ermöglicht dies eine einfachere Fertigung und effektivere Lagerhaltung der Halbleiterleuchtvorrichtung. Zudem ist die Nachrüstoptik in ihrer Formgebung vergleichsweise frei, so dass sich große Kollimationsstärken bei einer weiterhin ausreichend kompakten Bauform realisieren lassen. Darüber hinaus braucht die Halbleiterleuchtvorrichtung nicht freigelegt zu werden, so dass eine Gefahr einer Beschädigung von innen liegenden Elementen vermieden wird. Die Nachrüstoptik lässt sich auch in einem eingebauten Zustand der Halbleiterleuchtvorrichtung aufsetzen.The invention allows with technically simple means and in a cheap manner, the change of the radiation angle of the semiconductor luminescent device. Thus, the structure of the semiconductor lighting device can be simplified if desired. Also, this allows for easier fabrication and more effective storage of the semiconductor luminescent device. In addition, the retrofitting optics are relatively free in terms of their design, so that large collimation strengths can be achieved with a still sufficiently compact design. In addition, the semiconductor luminescent device need not be exposed, so that a risk of damage to internal elements is avoided. The retrofit optics can also be installed in a built-in state of the semiconductor light device.

Unter einer Nachrüstoptik kann insbesondere jegliche Optik (mit einem oder mehreren optischen Elementen) verstanden werden, mit welcher ein Lichtabstrahlmuster der Halbleiterleuchtvorrichtung veränderbar ist, wobei die Halbleiterleuchtvorrichtung eigenständig (also auch ohne die Nachrüstoptik) betreibbar oder nutzbar ist. Insbesondere ist mittels der Nachrüstoptik bzw. mittels der einen oder mehreren optischen Elemente ein Abstrahlwinkel der Halbleiterleuchtvorrichtung für zumindest einen Raumwinkelbereich änderbar, z. B. aufweitbar oder verkleinerbar.Under a retrofit optics can be understood in particular any optics (with one or more optical elements), with which a Lichtabstrahlmuster the semiconductor light device is variable, the semiconductor light device independently (ie without the retrofit optics) is operable or usable. In particular, by means of the retrofit optics or by means of the one or more optical elements, a radiation angle of the semiconductor luminous device for at least one solid angle range can be changed, for. B. expandable or reducible.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Befestigungseinrichtung mindestens ein sich rückwärtig erstreckendes Befestigungselement zur Befestigung an der Halbleiterleuchtvorrichtung aufweist. Dadurch kann die Nachrüstoptik besonders einfach zur Befestigung an die Halbleiterleuchtvorrichtung herangebracht werden, insbesondere an eine gerichtet abstrahlende Halbleiterleuchtvorrichtung.It is an embodiment that the fastening device has at least one rearwardly extending fastening element for attachment to the semiconductor luminescent device. As a result, the retrofit optics can be brought in particularly easily for attachment to the semiconductor luminescent device, in particular to a directionally emitting semiconductor luminescent device.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Befestigungselement mindestens ein Rastelement aufweist. Dadurch kann eine Befestigung besonders einfach auch von einem Laien durchgeführt werden, z. B. mittels eines einfachen Aufschnappens oder Aufklipsens der Nachrüstoptik auf die Halbleiterleuchtvorrichtung. Zudem ist diese Ausgestaltung einfach und preiswert realisierbar. Das mindestens eine Rastelement geht dabei insbesondere eine Rastverbindung mit einem jeweils zugehörigen Rastgegenelement der Halbleiterleuchtvorrichtung ein. Die Rastverbindung kann lösbar oder unlösbar sein.It is still an embodiment that the at least one fastening element has at least one latching element. As a result, an attachment can be carried out very easily by a layman, z. Example by means of a simple Aufschnappens or clipping the retrofit optics on the semiconductor luminescent device. In addition, this design is simple and inexpensive to implement. The at least one latching element is in particular a latching connection with a respective associated locking counter-element of the semiconductor luminescent device. The latching connection can be detachable or insoluble.

Alternativ oder zusätzlich kann die Nachrüstoptik dazu vorgesehen sein, z. B. an der Halbleiterleuchtvorrichtung angeschraubt und/oder angeklebt zu werden. Zur Verschraubung mag das mindestens eine Befestigungselement mindestens eine Schraubvorrichtung, z. B. ein Schraubloch, aufweisen.Alternatively or additionally, the retrofit optics may be provided for. B. screwed to the semiconductor light device and / or glued. For screwing like the at least one fastener at least one screwing device, for. As a screw hole have.

Die Nachrüstoptik kann insbesondere dazu vorgesehen sein, an einem Kühlkörper der Halbleiterleuchtvorrichtung befestigt zu werden. The retrofit optics can be provided, in particular, to be attached to a heat sink of the semiconductor luminescent device.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass ein Abstand des mindestens einen optischen Elements zu der Halbleiterleuchtvorrichtung mittels der Befestigungseinrichtung einstellbar ist. Dies ermöglicht eine besonders flexible und preiswerte Einstellung des Lichtabstrahlmusters der Halbleiterleuchtvorrichtung mit einer Nachrüstoptik, und zwar auch durch einen Endnutzer.It is yet a further embodiment that a distance of the at least one optical element to the semiconductor luminescent device by means of the fastening device is adjustable. This allows a particularly flexible and inexpensive adjustment of the Lichtabstrahlmusters the semiconductor light device with a retrofit optics, including by an end user.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine optische Element mehrere optische Elemente aufweist. So lässt sich die Form des Lichtabstrahlmusters der Halbleiterleuchtvorrichtung besonders vielfältig einstellen.It is yet another embodiment that the at least one optical element has a plurality of optical elements. Thus, the shape of the light emission pattern of the semiconductor luminescent device can be adjusted in a particularly versatile manner.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine optische Element mehrere hintereinandergeschaltete optische Elemente aufweist und ein Abstand zumindest von zwei hintereinandergeschalteten optischen Elementen zueinander einstellbar ist. So lässt sich die Form des Lichtabstrahlmusters der Halbleiterleuchtvorrichtung noch vielfältiger einstellen.In yet another embodiment, the at least one optical element has a plurality of optical elements connected in series and a distance of at least two optical elements connected in series with one another is adjustable. Thus, the shape of the light emission pattern of the semiconductor luminescent device can be set even more varied.

Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das mindestens eine optische Element mehrere nebeneinandergeschaltete optische Elemente aufweist.It is an alternative or additional embodiment that the at least one optical element has a plurality of adjacent optical elements.

Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine optische Element mindestens eine Durchlichtoptik aufweist oder als eine solche ausgestaltet ist. Dies kann auch eine besonders kompakte Weise das Lichtabstrahlmuster, insbesondere einen Abstrahlwinkel, der Halbleiterleuchtvorrichtung ändern. Unter einer Durchlichtoptik kann insbesondere ein optisches Element verstanden werden, durch welches Licht hindurchläuft und dabei seine Charakteristik, z. B. einen Abstrahlwinkel, eine Farbe usw., ändert.It is also an embodiment that the at least one optical element has at least one transmitted-light optical system or is designed as such. This can also be a particularly compact way to change the light emission pattern, in particular an emission angle, of the semiconductor illumination device. Under a transmitted light optics can be understood in particular an optical element, passes through which light and thereby its characteristic, for. B. a beam angle, a color, etc., changes.

Jedoch kann das mindestens eine optische Element auch andere optische Elemente aufweisen, welche zumindest in einem Teil des Strahlengangs angeordnet sein können, z. B. mindestens ein Reflektorelement, ein Prismenelement, ein Streuelement (z. B. eine Streuscheibe), ein Farbfilterelement, ein Blendenelement usw. Als Streuelement kann z. B. eine Streuscheibe (Diffusorscheibe) oder eine Diffusorkuppel zur Strahlaufweitung verwendet werden. Das Farbfilterelement kann z. B. auch mehrfarbig sein, um verschiedenfarbiges Licht abzustrahlen. In einer Variante können auf oder in mindestens einem optischen Element z. B. Kristalle oder andere Stoffe enthalten sein, die z. B. einen optischen Effekt eines Prismas o. a. bewirken oder zu Dekorationszwecken dienen.However, the at least one optical element may also have other optical elements, which may be arranged at least in a part of the beam path, for. B. at least one reflector element, a prism element, a scattering element (eg., A diffuser), a color filter element, an aperture element, etc. As scattering element can, for. B. a diffuser (diffuser disc) or a diffuser dome are used for beam expansion. The color filter element may, for. B. also be multicolored to radiate different colored light. In a variant, on or in at least one optical element z. As crystals or other substances may be included, the z. B. an optical effect of a prism o. A. cause or serve for decoration purposes.

Es ist besonders bevorzugt, dass das mindestens eine optische Element mindestens eine Linse aufweist oder als eine solche ausgestaltet ist, da sich so ein Abstrahlwinkel auf eine besonders einfache, präzise und kompakte Weise ändern lässt. Die mindestens eine Linse kann mindestens eine Sammellinse und/oder mindestens eine Streulinse umfassen. Die Brennweiten der Linsen können dabei unterschiedlich oder gleich sein. Die mindestens eine Linse kann mindestens eine konkave und/oder mindestens eine konvexe Linse oder eine Kombination in einer oder mehreren Linsen davon umfassen, z. B. plan-konvex, konkav-konvex, plan-konkav usw. Die mindestens eine Linse kann insbesondere eine Fresnel-Linse aufweisen.It is particularly preferred that the at least one optical element has at least one lens or is designed as such, since this allows a radiation angle to be changed in a particularly simple, precise and compact manner. The at least one lens may comprise at least one converging lens and / or at least one scattering lens. The focal lengths of the lenses can be different or the same. The at least one lens may comprise at least one concave and / or at least one convex lens or a combination in one or more lenses thereof, e.g. B. plano-convex, concavo-convex, plano-concave, etc. The at least one lens may in particular have a Fresnel lens.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Befestigungseinrichtung aus transparentem Kunststoff besteht oder gefertigt ist. Dadurch weist die Halbleiterleuchtvorrichtung eine besonders dezente, in den Hintergrund tretende Anmutung auf. Zudem kann so eine Lichtausbeute besonders hoch gehalten werden. Insbesondere falls auch das mindestens eine optische Element aus transparentem Kunststoff besteht, kann die Nachrüstoptik mittels eines einzigen einfachen Spritzgussverfahrens hergestellt werden oder worden sein.It is still a development that the fastening device consists of transparent plastic or is made. As a result, the semiconductor luminescent device has a particularly discreet appearance that steps into the background. In addition, such a light output can be kept very high. In particular, if the at least one optical element is made of transparent plastic, the retrofit optics can be or have been produced by means of a single simple injection molding process.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Befestigungseinrichtung aus intransparentem Kunststoff besteht oder gefertigt ist. Falls das mindestens eine optische Element aus transparentem Kunststoff besteht, kann die Nachrüstoptik mittels eines zwei-Komponenten- oder Zwei-Stufen-Spritzgussverfahrens hergestellt werden oder worden sein.It is still a further development that the fastening device consists of intransparent plastic or is made. If the at least one optical element is made of transparent plastic, the retrofit optics can be or have been made by means of a two-component or two-stage injection molding process.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass das mindestens eine optische Element aus Glas besteht.It is still a further development that the at least one optical element consists of glass.

Allgemein kann die Befestigungseinrichtung aus Material bestehen, welches sich von dem Material des mindestens einen optischen Elements unterscheidet. So mag das mindestens eine optische Element aus Kunststoff oder Glas bestehen, Befestigungseinrichtung hingegen aus Metall oder Kunststoff.In general, the fastening device may consist of material which differs from the material of the at least one optical element. So may be at least one optical element made of plastic or glass, fastening device, however, made of metal or plastic.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Halbleiterleuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Halbleiterlichtquelle zur Erzeugung von Licht und eine zumindest teilweise in einem Strahlengang des Lichts angeordnete Nachrüstoptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche.The object is also achieved by a semiconductor luminescent device, comprising at least one semiconductor light source for generating light and an at least partially arranged in a beam path of the light retrofitting optics according to any one of the preceding claims.

Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z. B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z. B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z. B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein (”Remote Phosphor”). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z. B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.Preferably, the at least one semiconductor light source comprises at least one light-emitting diode. If several LEDs are present, they can be lit in the same color or in different colors. A color can be monochrome (eg red, green, blue, etc.) or multichrome (eg, white). The light emitted by the at least one light-emitting diode can also be an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED). Several light emitting diodes can produce a mixed light; z. B. a white mixed light. The at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED). The phosphor may alternatively or additionally be arranged remotely from the light-emitting diode ("remote phosphor"). The at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount"). The at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, z. At least one Fresnel lens, collimator, and so on. Instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, z. Based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs) can generally also be used. Alternatively, the at least one semiconductor light source z. B. have at least one diode laser.

Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterleuchtvorrichtung eine Lampe ist. Die Lampe kann insbesondere eine Retrofitlampe sein. Die Retrofitlampe kann insbesondere eine Glühlampen-Retrofitlampe zum Ersatz einer herkömmlichen Glühlampe oder eine Halogenlampen-Retrofitlampe zum Ersatz einer herkömmlichen Halogenlampe sein.It is an embodiment that the semiconductor light emitting device is a lamp. The lamp may in particular be a retrofit lamp. In particular, the retrofit lamp may be an incandescent retrofit lamp for replacing a conventional incandescent lamp or a halogen lamp retrofit lamp for replacing a conventional halogen lamp.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterleuchtvorrichtung ein Leuchtmodul, insbesondere LED-Modul, ist.It is still an embodiment that the semiconductor luminescent device is a lighting module, in particular LED module.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Halbleiterleuchtvorrichtung mindestens einen Reflektor zur Strahlformung des durch die mindestens eine Halbleiterlichtquelle erzeugten Lichts aufweist. Dessen gerichtetes Licht lässt sich besonders einfach und effektiv durch eine Nachrüstoptik beeinflussen.It is also an embodiment that the semiconductor luminescent device has at least one reflector for beam shaping of the light generated by the at least one semiconductor light source. Its directional light can be particularly easily and effectively influenced by a retrofit optics.

Jedoch ist die Erfindung grundsätzlich auch auf Halbleiterleuchtvorrichtungen mit einer nicht oder nicht stark gerichteten Lichtabstrahlung anwendbar.However, the invention is basically also applicable to semiconductor light fixtures with no or not strongly directed light emission.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.

1 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung mit einer vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik; 1 shows in side view an upright semiconductor lighting device with a front side attached thereto retrofitting optics;

2 zeigen die Nachrüstoptik aus 1 mit einer höheren Detaillierung ihrer Befestigungseinrichtung; 2 show the retrofit optics 1 with a higher detail of their fastening device;

3 bis 4 zeigen in Seitenansicht jeweils eine mit einer Sammellinse ausgestaltete Nachrüstoptik; 3 to 4 show in side view each configured with a converging lens retrofit optics;

5 bis 7 zeigen in Seitenansicht jeweils eine mit einer Zerstreuungslinse ausgestaltete Nachrüstoptik; 5 to 7 show in side view each configured with a diverging lens retrofit optics;

8 bis 10 zeigen in Seitenansicht jeweils eine mit einer Effektlinse ausgestaltete Nachrüstoptik; 8th to 10 show in side view each one designed with an effect lens retrofit optics;

11 zeigt in Seitenansicht eine mit einer Fresnel-Linse ausgestaltete Nachrüstoptik; 11 shows in side view designed with a Fresnel lens retrofit optics;

12 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung mit einer weiteren vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik; 12 shows in side view an upright semiconductor lighting device with a further front side attached thereto retrofitting optics;

13 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung mit einer weiteren vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik; und 13 shows in side view an upright semiconductor lighting device with a further front side attached thereto retrofitting optics; and

14 zeigt in Draufsicht noch eine weitere Nachrüstoptik. 14 shows in plan view still another retrofit optics.

1 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung in Form einer LED-Lampe 11 mit einer vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik 12. Die LED-Lampe 11 ist hier als eine Retrofitlampe, z. B. Halogenlampen-Retrofitlampe, ausgebildet und weist dazu an einem rückwärtigen Endbereich beispielsweise einen Bipin-Sockel 13 auf, an welchen sich ein Kühlkörper 14 anschließt. Der Kühlkörper 14 weist an seiner Außenseite eine Kühlstruktur in Form mehrerer Kühlrippen 15 auf und bildet ein Gehäuse 16 zur Aufnahme eines Treibers 17. Der Treiber 17 wird durch den Bipin-Sockel 13 mit elektrischen Signalen versorgt und erzeugt daraus Signale zum Betreiben mindestens einer Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode (LED) 18. An einer vorderseitigen Lichtaustrittsöffnung 19 tritt das Licht aus der LED-Lampe 11 aus und würde dort ohne die Nachrüstoptik 12 als ein nach vorne gerichteter Lichtstrahl mit einem definierten Abstrahlwinkel zwischen 10° und 60° austreten. 1 shows in side view an upright semiconductor luminescent device in the form of an LED lamp 11 with a retrofit optics attached to the front side 12 , The LED lamp 11 is here as a retrofit lamp, z. As halogen lamp retrofit lamp, and has for this purpose at a rear end portion, for example, a bipin socket 13 on, which is a heat sink 14 followed. The heat sink 14 has on its outside a cooling structure in the form of several cooling fins 15 on and forms a housing 16 for receiving a driver 17 , The driver 17 gets through the bipin socket 13 supplied with electrical signals and generates therefrom signals for operating at least one semiconductor light source in the form of a light-emitting diode (LED) 18 , At a front light exit opening 19 The light comes out of the LED lamp 11 out and would be there without the retrofit optics 12 as a forward-directed light beam with a defined beam angle between 10 ° and 60 ° emerge.

Die Nachrüstoptik 12, welche in 2 detaillierter gezeigt ist, weist ein optisches Durchlichtelement in Form einer Linse 20 auf, wobei die Linse 20 in dem Strahlengang des aus der Lichtaustrittsöffnung 19 austretenden Lichts liegt. Die Linse 20 ist mittels einer Befestigungseinrichtung 21 an dem Kühlkörper 14 befestigt. Die Befestigungseinrichtung 21 weist dazu vier sich in eine rückwärtige (in Richtung der LED-Lampe 11 weisende) Richtung erstreckende Rastelemente in Form von Rasthaken 22 auf. Die Rasthaken 22 sind mit dem Kühlkörper 14 verrastbar, insbesondere lösbar. Hier sind die Linse 20 und die Befestigungseinrichtung 21 rein beispielhaft in einem Kunststoff-Spritzgussteil aus transparentem Kunststoff einstückig integriert.The retrofit optics 12 , what a 2 shown in more detail, has a transmitted-light optical element in the form of a lens 20 on, with the lens 20 in the beam path of the from Light opening 19 leaking light is. The Lens 20 is by means of a fastening device 21 on the heat sink 14 attached. The fastening device 21 Four points in a rearward direction (toward the LED lamp 11 pointing) direction extending locking elements in the form of latching hooks 22 on. The locking hooks 22 are with the heat sink 14 lockable, in particular detachable. Here are the lens 20 and the fastening device 21 purely by way of example integrated integrally in a plastic injection-molded part made of transparent plastic.

Im aufgesetzten Zustand ist der Abstand der Linse 20 zu der Lichtaustrittsöffnung 19 definiert, und ein Abstrahlwinkel eines aus der Lichtaustrittsöffnung 19 austretenden Lichtstrahls trifft zunächst auf eine rückseitige Lichteintrittsfläche 23, läuft durch die Linse 20 und tritt an einer vorderseitigen Lichtaustrittsfläche 24 wieder aus. Die Lichteintrittsfläche 23 ist plan ausgestaltet und die Lichtaustrittsfläche 24 ist konvex ausgestaltet, so dass die Linse 20 insgesamt eine plan-konvexe Sammellinse 20 ist. Ein durch die Linse 20 hindurch laufender Lichtstrahl wird verengt, d. h., ihr Abstrahlwinkel verkleinert sich.In the attached state, the distance of the lens 20 to the light exit opening 19 defined, and a radiation angle of one of the light exit opening 19 emerging light beam initially strikes a rear light entrance surface 23 , runs through the lens 20 and occurs at a front light exit surface 24 out again. The light entry surface 23 is designed plan and the light exit surface 24 is convex, so that the lens 20 altogether a plano-convex convergent lens 20 is. A through the lens 20 passing light beam is narrowed, that is, their beam angle is reduced.

3 zeigt in Seitenansicht eine Nachrüstoptik, z. B. eine Variante der Nachrüstoptik 12, mit einer bi-konvexen Sammellinse 26 mit einer konkaven Lichteintrittsfläche 23 und einer konvexen Lichtaustrittsfläche 24. 4 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer konvex-planen Sammellinse 27. 3 shows in side view a retrofit optics, z. B. a variant of the retrofit optics 12 , with a bi-convex condenser lens 26 with a concave light entrance surface 23 and a convex light exit surface 24 , 4 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with a convex planing lens 27 ,

5 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer plan-konkaven Zerstreuungslinse 29. 6 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer konkaven-planen Zerstreuungslinse 30. 7 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer konkav-konvexen Zerstreuungslinse 31. 5 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with a plan-concave diverging lens 29 , 6 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with a concave-plan diverging lens 30 , 7 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with a concave-convex diverging lens 31 ,

8 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer (Effekt)-Linse 33, welche eine plane Lichteintrittsfläche 23 und eine Lichtaustrittsfläche 24 mit einer planen Grundform aufweist. Die Lichtaustrittsfläche 24 weist einen lokal begrenzten konvexen Bereich 34 auf. Dadurch kann lokal ein Teil des in dem Strahlengang laufenden Lichts individuell beeinflusst werden, z. B. in seinem Abstrahlwinkel verändert werden. Durch den konvexen Bereich 34 mag der aus der Lichtaustrittsöffnung 19 austretende Lichtstrahl beispielsweise verengt werden. 8th shows a retrofit optics, z. B. 12 , with an (effect) lens 33 which has a plane light entry surface 23 and a light exit surface 24 having a planar basic shape. The light exit surface 24 has a localized convex area 34 on. As a result, locally a part of the light running in the beam path can be influenced individually, eg. B. be changed in its beam angle. Through the convex area 34 like the out of the light exit opening 19 exiting light beam are narrowed, for example.

9 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer (Effekt)-Linse 35, welche eine plane Lichteintrittsfläche 23 und eine Lichtaustrittsfläche 24 mit einer planen Grundform aufweist. Die Lichtaustrittsfläche 24 weist einen lokal begrenzten konkaven Bereich 36 auf. Dort kann lokal der aus der Lichtaustrittsöffnung 19 austretende Lichtstrahl aufgeweitet werden. 9 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with an (effect) lens 35 which has a plane light entry surface 23 and a light exit surface 24 having a planar basic shape. The light exit surface 24 has a localized concave area 36 on. There can locally from the light exit opening 19 emerging light beam to be widened.

10 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer (Effekt)-Linse 37, welche ähnlich zu der Linse 33 aufgebaut ist, jedoch mehrere lokal begrenzte konvexe Bereiche 34 aufweist. Dort kann jeweils lokal der aus der Lichtaustrittsöffnung 19 austretende Lichtstrahl z. B. verengt werden. 10 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with an (effect) lens 37 which are similar to the lens 33 is constructed, but several localized convex areas 34 having. There can each locally from the light exit opening 19 exiting light beam z. B. be narrowed.

Ganz allgemein kann das optische Element als ein Mikrolinsenarray vorliegen bzw. ein solches Mikrolinsenarray aufweisen.In general, the optical element can be present as a microlens array or have such a microlens array.

11 zeigt eine Nachrüstoptik, z. B. 12, mit einer Fresnel-Linse 38, welche eine plane Lichteintrittsfläche 23 und eine als eine Fresnel-Struktur 39 ausgebildete Lichtaustrittsfläche 24 aufweist. Eine solche Fresnel-Linse 38 ist besonders flach und kompakt realisierbar. 11 shows a retrofit optics, z. B. 12 , with a Fresnel lens 38 which has a plane light entry surface 23 and one as a Fresnel structure 39 trained light exit surface 24 having. Such a Fresnel lens 38 is particularly flat and compact.

12 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung 11 mit einer weiteren vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik 40. Deren Befestigungseinrichtung 43 trägt zwei hintereinandergeschaltete Linsen 41 und 42, welche beide in den Strahlengang eingebracht sind. Während die weiter hinten angeordnete Linse 42 eine konvex-plane Linse ist, ist die vordere Linse 41 eine plan-konvexe Linse. Um eine Form des die beiden Linsen 41 und 42 durchstrahlt habenden Lichts ändern zu können, ist es mittels der Befestigungseinrichtung 43 möglich, einen minimalen Abstand d1 der Linse 42 zu der Lichtaustrittsöffnung 19 zu variieren und/oder einen Abstand d2 zwischen den beiden Linsen 41, 42 zu variieren. 12 shows in side view an upright semiconductor luminescent device 11 with another on the front side attached retrofit optics 40 , Their fastening device 43 carries two cascaded lenses 41 and 42 , which are both introduced into the beam path. While the more rearward lens 42 is a convex-plane lens, is the front lens 41 a plano-convex lens. To get a shape of the two lenses 41 and 42 It is possible to change it by means of the fastening device 43 possible, a minimum distance d1 of the lens 42 to the light exit opening 19 to vary and / or a distance d2 between the two lenses 41 . 42 to vary.

13 zeigt in Seitenansicht eine aufrecht stehende Halbleiterleuchtvorrichtung 11 mit einer weiteren vorderseitig daran aufgesetzten Nachrüstoptik. Die Nachrüstoptik ist in diesem Fall eine auf den Kühlkörper 14 aufgeschnappte Streukuppel oder Diffusorkuppel 44. Die Diffusorkuppel 44 besteht aus einem Stück lichtstreuendem Kunststoff, bei dem die Linse und die Befestigungseinrichtung einstückig ausgebildet sind und die Befestigungseinrichtung insbesondere einem nicht lichtführenden Bereich der Diffusorkuppel entspricht und das optische Element einem lichtführenden Bereich entspricht. 13 shows in side view an upright semiconductor luminescent device 11 with another on the front side attached retrofit optics. The retrofit optics in this case is one on the heat sink 14 snapped-on scattered dome or diffuser dome 44 , The diffuser dome 44 consists of a piece of light-diffusing plastic, in which the lens and the fastening device are integrally formed and the fastening device corresponds in particular to a non-light-guiding area of the diffuser dome and the optical element corresponds to a light-guiding area.

14 zeigt in Draufsicht noch eine weitere Nachrüstoptik 45. Diese Nachrückoptik 46 weist verschiedene Effektelemente wie Prismenelemente 46a–46c auf, welche in einer Matrix aus transparentem oder diffus streuenden Kunststoff oder Glas eingebettet sind. 14 shows in plan view still another retrofit optics 45 , This Nachrückoptik 46 has various effect elements such as prism elements 46a - 46c which are embedded in a matrix of transparent or diffusely scattering plastic or glass.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the illustrated embodiments, the invention is not so limited and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

So mögen alle gezeigten Linsen in ihrem Abstand zu einer Lichtaustrittsöffnung mittels der Befestigungseinrichtung variabel eingestellt werden.Thus, all lenses shown may be variably adjusted in their distance from a light exit opening by means of the fastening device.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111: LED-LampeLed lamp
1212: Nachrüstoptikretrofit optics
1313: Bipin-SockelBipin socket
1414: Kühlkörperheatsink
1515: Kühlrippecooling fin
1616: Gehäusecasing
1717: Treiberdriver
1818: Leuchtdiodeled
1919: LichtaustrittsebeneLight exit plane
2020: plan-konvexe Linseplano-convex lens
2121: Befestigungseinrichtungfastening device
2222: Rasthakenlatch hook
2323: LichteintrittsflächeLight entry surface
2424: LichtaustrittsflächeLight-emitting surface
2626: bi-konvexe Sammellinsebi-convex converging lens
2727: konvex-plane Sammellinseconvex-plane condenser lens
2929: plan-konkave ZerstreuungslinsePlan-concave diverging lens
3030: konkav-plan Zerstreuungslinseconcave-plan diverging lens
3131: konkav-konvexe Zerstreuungslinseconcave-convex diverging lens
3333: Linselens
3434: konvexer Bereichconvex area
3535: Linselens
3636: konkaver Bereichconcave area
3737: Linselens
3838: Fresnel-LinseFresnel lens
3939: Fresnel-StrukturFresnel structure
4040: Nachrüstoptikretrofit optics
4141: Linselens
4242: Linselens
4343: Befestigungseinrichtungfastening device
4444: Diffusorkuppeldiffuser dome
4545: Nachrüstoptikretrofit optics
4646: NachrückoptikNachrückoptik
46a46a: Prismenelementprism element
46b46b: Prismenelementprism element
46c46c: Prismenelementprism element
d1d1: Abstanddistance
d2d2: Abstanddistance

Claims

Retrofit optics ( 12 ; 40 ; 44 ) for mounting on a semiconductor luminescent device ( 11 ), comprising - at least one optical element ( 20 ; 26 - 27 ; 29 - 31 ; 32 35 ; 37 ; 38 ; 41 . 42 ; 44 ; 45 ) and - a fastening device ( 21 ; 43 ; 44 ) for fixing the at least one optical element ( 20 ; 26 - 27 ; 29 ; 31 - 33 ; 35 ; 37 ; 38 ; 41 . 42 ; 44 ; 45 ) in a beam path of the semiconductor luminescent device ( 11 ).

Retrofit optics ( 12 ; 40 ; 44 ) according to claim 1, wherein the fastening device ( 21 ; 43 ; 44 ) at least one rearwardly extending fastener ( 22 ) for attachment to the semiconductor luminescent device ( 11 ) having.

Retrofit optics ( 12 ; 40 ) according to claim 2, wherein the at least one fastening element ( 22 ) has at least one locking element.

Retrofit optics ( 40 ) according to one of the preceding claims, wherein a distance (d1) of the at least one optical element ( 41 . 42 ) to the semiconductor luminescent device ( 11 ) by means of the fastening device ( 43 ) is adjustable.

Retrofit optics ( 40 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one optical element ( 41 . 42 ) several optical elements ( 41 . 42 ) having.

Retrofit optics ( 40 ) according to claim 5, wherein the at least one optical element ( 41 . 42 ) several successive optical elements ( 41 . 42 ) and a distance (d2) at least from two successive optical elements ( 41 . 42 ) is adjustable to each other.

Retrofit optics ( 12 ; 40 ; 44 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one optical element 20 ; 26 - 27 ; 29 - 31 ; 33 ; 35 ; 37 ; 38 ; 41 . 42 ; 44 ; 45 ) has at least one transmitted-light optical system.

Semiconductor lighting device ( 11 ), comprising - at least one semiconductor light source ( 18 ) for generating light and - a retrofitting optics arranged at least partially in a beam path of the light ( 12 ; 40 ; 44 ) according to any one of the preceding claims.

Semiconductor lighting device ( 11 ) according to claim 8, wherein the semiconductor luminescent device comprises a lamp ( 11 ), in particular retrofit lamp, is.

A semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein the semiconductor light emitting device is a light emitting module.

Semiconductor lighting device ( 11 ) according to one of claims 8 to 10, wherein the semiconductor luminescent device ( 11 ) at least one reflector ( 14 ) for beam shaping by the at least one semiconductor light source ( 18 ) generated light.