EP1843086B1 - Reflektorleuchte - Google Patents

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EP1843086B1
EP1843086B1 EP07103779A EP07103779A EP1843086B1 EP 1843086 B1 EP1843086 B1 EP 1843086B1 EP 07103779 A EP07103779 A EP 07103779A EP 07103779 A EP07103779 A EP 07103779A EP 1843086 B1 EP1843086 B1 EP 1843086B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflector
light
lens
semiconductor element
luminaire according
Prior art date
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Active
Application number
EP07103779A
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English (en)
French (fr)
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EP1843086A1 (de
Inventor
Katherina Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Publication of EP1843086A1 publication Critical patent/EP1843086A1/de
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Publication of EP1843086B1 publication Critical patent/EP1843086B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/03—Lighting devices intended for fixed installation of surface-mounted type
    • F21S8/033—Lighting devices intended for fixed installation of surface-mounted type the surface being a wall or like vertical structure, e.g. building facade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/02—Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S9/00—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
    • F21S9/02—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a luminaire having a light source in the form of a semiconductor light-emitting element and a reflector.
  • Reflector lights in the form of floor, ceiling or recessed wall lights are known from the prior art.
  • a reflector lamp known which is particularly suitable as a step reflector lamp.
  • the luminaire has a light source in the form of a light-emitting diode (LED) whose light is directed by a reflector onto a surface to be illuminated, for example a step.
  • LED light-emitting diode
  • a radiation in the lateral direction is not provided here, so that the transverse extent of the illuminated area is essentially limited to the corresponding dimension of the reflector lamp.
  • From the DE 102 43 590 A1 is a motor vehicle lamp with a light source in the form of a light emitting diode, a reflector and a lens known, wherein the lens between the light emitting diode and the reflector is arranged.
  • the reflector is shaped so that the lamp emits a cone of light whose lateral extent is greater than its vertical extent.
  • the luminaire has a concave reflector.
  • the present invention has for its object to provide a reflector light, which is particularly well suited for lighting a wide range, in particular for an area that extends in the lateral direction well beyond the dimensions of the light addition.
  • a luminaire which has a light source in the form of a light-emitting semiconductor element, for example an LED. Furthermore, the luminaire has a reflector, as well as a lens arrangement which is arranged between the semiconductor element and the reflector.
  • the reflector is designed such that a radiated from the semiconductor element and the reflector reflected light forms a cone of light whose extent is greater in a first direction than in a second direction different from the first direction.
  • the lens arrangement is arranged vertically above the semiconductor element and the reflector vertically above the lens arrangement-for the sole purpose of easier describability.
  • the semiconductor element, the lens array and the reflector may be arranged along a vertical extending vertically upward from a point of the light-emitting surface of the semiconductor element.
  • the semiconductor element can be oriented in such a way that the surface normal of the light-emitting surface is directed vertically upwards. It is expressly understood that this orientation is purely exemplary in nature and serves solely to make the following description easier to understand.
  • the luminaire can be aligned and operated in any desired orientation with respect to the vertical. The following designations change accordingly in such a case.
  • the luminaire according to the invention that a particularly wide area can be illuminated, in particular an area whose lateral extent is significantly greater than the lateral extent of the luminaire.
  • the lamp is suitable for example for illuminating an elongated path section or the like.
  • it can also be used for example for the illumination of a corresponding wall or ceiling section or the like.
  • the lamp is particularly suitable for emergency lighting due to its reliable and long-lasting light source.
  • the lens arrangement makes it possible to direct the greatest possible proportion of the light emitted by the semiconductor element to the reflector, that is to use the light as effectively as possible, with relatively large spatial freedom of design with regard to the relative arrangement between the LED and the reflector. With the lens arrangement, therefore, the light emitted by the LED light can be concentrated as effectively as possible on the reflector surface.
  • minimum intensity means an intensity which is at least necessary for illumination.
  • the absolute size of this minimum intensity can vary depending on the specific conditions, in particular the lighting conditions in the environment of the lamp.
  • the "first” direction may, for example, be a horizontal direction, for example the “transverse direction” from one side to the opposite side, for example from “right” to "left".
  • the second direction may also be a horizontal direction, in particular a direction which extends at right angles to the first direction, that is to say for example a "longitudinal direction”.
  • the lens arrangement may, for example, be a lens, for example a converging lens.
  • the light-emitting semiconductor element is an unhoused LED.
  • a rear region of the reflector is arranged closer to the lens arrangement than a front region of the reflector.
  • the reflector may be arranged obliquely with respect to an optical axis or main axis of the lens arrangement.
  • the light cone does not extend substantially from the reflector in the direction of the lens arrangement (ie, down), but in a direction different from, for example, obliquely downwards.
  • This increases the freedom of design with regard to the relative arrangement of semiconductor and lens arrangement and reflector and thus also with regard to the outer shape of the luminaire.
  • This also makes it possible to arrange the lens arrangement so that it influences the course of the light cone as little as possible undesirable.
  • the reflector or the reflector inner surface is viewed in a frontal view, ie in a section in a view from the front, down concave shaped. This may in particular be the case for a corresponding cutting plane which runs through the lens arrangement.
  • the reflector is designed such that the light is reflected by the reflector across two opposite sides and the extent of the light cone in the lateral direction is greater than the extent of the light cone in the longitudinal direction.
  • more light is reflected by the reflector to one side, as to the opposite other side.
  • more light may mean higher intensity light and / or light that illuminates a larger spatial area.
  • a correspondingly asymmetrical lighting allows greater freedom in the choice of the location for the lamp in relation to the area to be illuminated.
  • the reflector has a first area with a first surface normal and a second area with a second surface normal, the two surface normals, as seen in the first direction, that is, for example, seen in the lateral direction, having opposite components.
  • the two components can be the same size, for example, in their amount and differ only in their direction.
  • the two surface normals can be identical in their other components.
  • the forward-facing components can be the same size.
  • the reflector has an edge which extends at least substantially along a cutting line which results in a section of a lens cone of light formed by the light which leaves the lens arrangement upwards with an upper wall arranged above the lens arrangement ,
  • the upper wall may be shaped convexly in particular downwards.
  • lens cone of light is meant that spatial, conical-section-shaped area, which is flooded by the light which, emitted by the semiconductor element, has passed through the lens arrangement and in turn has a certain minimum intensity.
  • the lamp further comprises a mounting housing, in which the semiconductor element, the reflector and the lens arrangement are arranged, wherein a light exit plane can be defined by an opening in the housing.
  • the edge of the opening can therefore be shaped along a plane.
  • the light cone passes through the light exit surface at an angle, for example obliquely downwards. This is to express that the light cone is asymmetrical with respect to the surface normal of the light exit plane.
  • the reflector on faceted mirror surfaces.
  • the luminaire further comprises at least one further light source in the form of at least one further light-emitting semiconductor element, at least one further reflector, and at least one further lens arrangement, which is arranged between the further semiconductor element and the further reflector.
  • the at least two semiconductor elements are advantageously arranged laterally next to each other.
  • the two reflectors can be arranged laterally side by side.
  • the two lens arrangements can also be arranged laterally next to each other.
  • the further light source, the further reflector and the further lens arrangement are identical to the first light source, the first reflector and the first lens arrangement.
  • said relative arrangement may extend to each other in the first direction.
  • a first embodiment of a lamp 1 according to the invention is shown schematically in perspective. It can be seen as the light source, a semiconductor element in the form of an LED 2, here an unhoused LED 2, a reflector 3 and a lens arrangement as a lens, hereinafter referred to briefly as lens 4, between the LED 2 and the reflector 3, here just above the LED 2 is arranged.
  • the lamp is designed in the form of a recessed light.
  • the luminaire has a built-in box or a built-in housing 5 with an opening 10, through whose edge a light exit plane 7 can be fixed.
  • the lens 4 is vertically above the LED 2 and the reflector 3 is vertically above the lens 4.
  • the direction “up” is in Fig. 1 indicated in a small drawn symbolic Cartesian coordinate system with the z-axis.
  • "Front” in this embodiment corresponds to the direction of the surface normal of the light exit plane 7, with the coordinate system selected here thus the x-direction.
  • the y-direction denotes a lateral direction, namely "left", so that the negative y-direction corresponds to "right”.
  • the chosen direction designations are only for easier understanding. It is expressly pointed out that the lamp can be arranged aligned in any orientation with respect to the vertical.
  • the light-emitting surface of the LED 2 is aligned horizontally.
  • the lens 4 is arranged such that its major axis or optical axis is vertically oriented.
  • the lamp 1 for example, to illuminate a flat surface, for example, a path portion or any other elongated portion extending in the y direction, serve.
  • the lamp for example, to illuminate a vertical wall section or a ceiling section, for example a room.
  • Fig. 2 is a frontal view of the light 1 shown in Fig. 3 a schematic cross section, as well as in Fig. 4 a top view.
  • Fig. 4 a top view.
  • the respective axes of the selected coordinate system are outlined in the last three figures.
  • the reflector 3 is designed such that its rear portion 31 is lower and thus located closer to the lens 4, as its front portion 32.
  • the reflector 3 is thus arranged obliquely aligned with respect to the vertical.
  • the cone of light which is formed by the light emitted by the LED 2 and reflected by the reflector 3, leaves the lamp 1 obliquely at the front bottom through the light exit plane 7.
  • the main extension of the reflector 3, that is, for example, a connecting line between the rear region 31 and the front region 32 with respect to the horizontal forms an angle between about 10 ° and about 80 °, for example about 25 °. In general, depending on the site this tendency can be chosen so that thereby a dazzling effect of the lamp can be avoided, so a glare-free light is created.
  • the reflector 3 is designed so that it is viewed in a frontal section, concave down.
  • the reflector 3 is shaped such that the light, so to speak, cross to the right and to is reflected to the left.
  • This is in Fig. 2 very schematically indicated by two sketched exemplary light rays 12. These two exemplary sketched light beams 12 are also in Fig. 3 outlined.
  • the two light beams 12 are reflected at the reflector 3 in the exemplary selected points P and Q on the reflector inner surface.
  • the reflector 3 thus has a surface normal which has a component directed to the left, that is to say in the positive y direction.
  • the reflector 3 has a surface normal, which has a component directed to the right, that is to say in the negative y direction.
  • the reflector 3 is formed symmetrically with respect to a vertical x-z plane passing through the center of the LED 2. In this way, a light cone is effected, which is symmetrical with respect to said plane.
  • the exemplarily chosen points P and Q may also be symmetrical to said x-z plane.
  • the surface normal of the reflector inner surfaces in the points P and Q therefore have identical components in the x-direction and z-direction. Their components in y-direction differ in sign, but not in amount.
  • the lens 4 is chosen such that the light emitted by the LED 2 leaves the lens 4 upwards, is directed as effectively as possible to the reflector surface.
  • lens cone of light This light cone is simply called “lens cone of light” here.
  • the boundaries of the lens cone of light are in the Figures 2 and 3 again very schematically drawn as dotted lines.
  • the reflector 3 is how best Fig. 1 can be seen, mounted on an upper wall 13 or "embedded” in this.
  • the upper wall 13 is fastened in the interior of the installation housing 5. Viewed in the lateral cross-section, the wall 13 is convex downwards. This further contributes to the most effective use of light.
  • the outer boundary or the edge of the reflector 3 is designed so that it extends at least substantially along a cutting line, which is given by a section of the lens cone of light with the upper wall 13. In this way, the light can be used very effectively. So this contributes to the overall improvement in the efficiency of the lamp.
  • the reflector inner surface is designed according to this embodiment as a faceted mirror surface.
  • a translucent, flat cover is provided, whereby the lamp according to this embodiment is particularly suitable for outdoor use.
  • a second LED 2 ' is next to the LED 2, next to the lens 4, a second lens 4' and next to the reflector 3, a second reflector 4 'arranged.
  • two of the said "units" LED 2, lens 4, reflector 3 are arranged laterally next to each other and thus arranged side by side in the direction in which the broader emission takes place. It is also possible to provide three or any number of such units next to each other.
  • the number of selected units LED / lens / reflector is set no specific upper limit.
  • the two units shown by way of example are chosen identical in construction in the embodiment.
  • the LED 2 is mounted on a carrier board 6. (In the figures, the attachment of the support plate 6 in the mounting housing 5 for the sake of clarity is not drawn.)
  • the second LED 2 ' is mounted on a second carrier board 6'.
  • the two mentioned - or generally corresponding to many - carrier boards 6, 6 ' can also be provided in one piece or partially in one piece.
  • a special design of the illumination can also be achieved, for example by LEDs which emit light in different colors.
  • the two or more units may also be provided to design the two or more units in such a way that they each have a laterally asymmetrical emission characteristic, as indicated above for one unit.
  • one light cone may be provided for each unit, which irradiates a longer area toward the outer side than the inner side with respect to the installation housing.
  • the installation housing 5 is parallelepiped in the embodiments shown here, which makes it particularly easy to integrate the luminaire structurally in an environment.
  • the lamp is due to the relatively reliable and durable light source especially as emergency lighting.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer Lichtquelle in Form eines lichtemittierendes Halbleiterelements und einem Reflektor.
  • Aus dem Stand der Technik sind Reflektor-Leuchten in Form von Boden-, Decken- oder Wandeinbauleuchten bekannt. Beispielsweise ist aus der EP 1 519 102 A2 eine derartige Reflektorleuchte bekannt, die sich insbesondere als Stufen-Reflektorleuchte eignet. Die Leuchte weist eine Lichtquelle in Form einer lichtemittierenden Diode (LED) auf, deren Licht durch einen Reflektor auf eine zu beleuchtende Fläche, beispielsweise eine Stufe gerichtet wird. Eine Abstrahlung in seitlicher Richtung ist hierbei jedoch nicht vorgesehen, so dass die Quererstreckung des beleuchteten Bereichs im Wesentlichen auf die entsprechende Abmessung der Reflektorleuchte begrenzt ist.
  • Aus der DE 102 43 590 A1 ist eine Kraftfahrzeugleuchte mit einer Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode, einem Reflektor und einer Linse bekannt, wobei die Linse zwischen der Leuchtdiode und dem Reflektor angeordnet ist. Der Reflektor ist so geformt, dass die Leuchte einen Lichtkegel abgibt, dessen seitliche Erstreckung größer ist als dessen vertikale Erstreckung.
  • Aus der JP 2002 042523 A ist eine Fahrbahnleuchte bekannt, die bei geringer Bauhöhe eine breite Abstrahlung ermöglicht. Die Leuchte weist einen konkaven Reflektor auf.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflektorleuchte anzugeben, die sich besonders gut für eine Beleuchtung eines breiten Bereichs eignet, insbesondere für einen Bereich, der sich in seitlicher Richtung deutlich über die Abmessungen der Leuchte hinaus erstreckt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Leuchte mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Leuchte vorgesehen, die eine Lichtquelle in Form eines lichtemittierenden Halbleiterelements, beispielsweise einer LED aufweist. Weiterhin weist die Leuchte einen Reflektor auf, sowie eine Linsenanordnung, die zwischen dem Halbleiterelement und dem Reflektor angeordnet ist. Dabei ist der Reflektor derart gestaltet, dass ein von dem Halbleiterelement ausgestrahltes und von dem Reflektor reflektiertes Licht einen Lichtkegel bildet, dessen Erstreckung in einer ersten Richtung größer ist als in einer zweiten, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung.
  • Im Folgenden wird - ausschließlich zur leichteren Beschreibbarkeit - davon ausgegangen, dass die Linsenanordnung vertikal über dem Halbleiterelement angeordnet ist und der Reflektor vertikal über der Linsenanordnung. Beispielsweise können also Halbleiterelement, Linsenanordnung und Reflektor längs einer Vertikalen angeordnet sein, die sich von einem Punkt der lichtemittierenden Oberfläche des Halbleiterelements senkrecht nach oben erstreckt. Dabei kann das Halbleiterelement derart orientiert sein, dass die Flächennormale der lichtemittierenden Oberfläche vertikal nach oben gerichtet ist. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Ausrichtung rein beispielhaft gewählt ist und ausschließlich dazu dient, die folgende Beschreibung leichter verständlich zu machen. Die Leuchte kann in jeder gewünschten Orientierung mit Bezug auf die Vertikale ausgerichtet und betrieben werden. Die im Folgenden genannten Richtungsbezeichnungen ändern sich in einem solchen Fall entsprechend.
  • Mit der erfindungsgemäßen Leuchte wird erzielt, dass ein besonders breiter Bereich beleuchtet werden kann, insbesondere ein Bereich, dessen seitliche Erstreckung deutlich größer ist als die seitliche Erstreckung der Leuchte. Dadurch eignet sich die Leuchte beispielsweise zur Beleuchtung eines länglichen Wegabschnittes oder dergleichen. Sie kann jedoch beispielsweise auch für die Beleuchtung eines entsprechenden Wand- oder Deckenabschnitts oder dergleichen eingesetzt werden.
  • Die Leuchte eignet sich auf Grund ihrer zuverlässigen und langlebigen Lichtquelle besonders zur Notbeleuchtung.
  • Durch die Linsenanordnung wird dabei ermöglicht, einen möglichst großen Anteil des von dem Halbleiterelement abgestrahlten Lichts auf den Reflektor zu lenken, also das Licht möglichst effektiv zu nutzen, und zwar bei relativ großer räumlicher Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der relativen Anordnung zwischen der LED und dem Reflektor. Mit der Linsenanordnung kann also das von der LED ausgestrahlte Licht möglichst effektiv auf die Reflektorfläche konzentriert werden.
  • Mit "Lichtkegel" ist dabei derjenige räumliche, kegelabschnittförmige Bereich gemeint, der von dem Licht durchflutet wird, das eine bestimmte Mindestintensität aufweist. Dabei ist mit Mindestintensität eine Intensität gemeint, die mindestens zur Beleuchtung erforderlich ist. Die absolute Größe dieser Mindestintensität kann dabei in Abhängigkeit der konkreten Verhältnisse, insbesondere der Lichtverhältnisse in der Umgebung der Leuchte variieren.
  • Bei der "ersten" Richtung kann es sich beispielsweise um eine horizontale Richtung, beispielsweise um die "Querrichtung" von einer Seite zur gegenüberliegenden Seite, also beispielsweise von "rechts" nach "links" handeln. Bei der zweiten Richtung kann es sich ebenfalls um eine horizontale Richtung handeln, insbesondere um eine Richtung, die sich rechtwinklig zu der ersten Richtung erstreckt, also beispielsweise um eine "Längsrichtung".
  • Bei der Linsenanordnung kann es sich beispielsweise um eine Linse, beispielsweise eine Sammellinse handeln.
  • Vorteilhaft handelt es sich bei dem lichtemittierenden Halbleiterelement um eine ungehäuste LED.
  • Vorteilhaft ist ein rückwärtiger Bereich des Reflektors näher an der Linsenanordnung angeordnet als ein vorderer Bereich des Reflektors. Beispielsweise kann also der Reflektor mit Bezug auf eine optische Achse oder Hauptachse der Linsenanordnung schräg angeordnet sein. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass sich der Lichtkegel nicht im Wesentlichen von dem Reflektor in Richtung auf die Linsenanordnung (also nach unten) erstreckt, sondern in einer sich davon unterscheidenden Richtung, beispielsweise nach schräg unten. Dadurch wird die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der relativen Anordnung von Halbleiter und Linsenanordnung und Reflektor und somit auch hinsichtlich der äußeren Formgebung der Leuchte vergrößert. Auch wird dadurch ermöglicht, die Linsenanordnung so anzuordnen, dass sie den Verlauf des Lichtkegels möglichst wenig unerwünscht beeinflusst.
  • Vorteilhaft ist der Reflektor bzw. die Reflektorinnenfläche in einem Frontalschnitt betrachtet, also in einem Schnitt bei einer Ansicht von vorne, nach unten konkav geformt. Dies kann insbesondere für eine entsprechende Schnittebene der Fall sein, die durch die Linsenanordnung verläuft.
  • Vorteilhaft ist der Reflektor derart gestaltet, dass durch den Reflektor das Licht über Kreuz nach zwei gegenüberliegenden Seiten reflektiert wird und die Erstreckung des Lichtkegels in seitlicher Richtung größer ist als die Erstreckung des Lichtkegels in Längsrichtung.
  • Vorteilhaft wird dabei durch den Reflektor zu der einen Seite mehr Licht reflektiert, als zu der gegenüberliegenden anderen Seite. Mehr Licht kann dabei beispielsweise Licht mit höherer Intensität bedeuten und/oder Licht, das einen größeren räumlichen Bereich ausleuchtet. Eine entsprechend asymmetrische Beleuchtung ermöglicht eine größere Freiheit bei der Wahl des Aufstellungsortes für die Leuchte in Relation zu dem zu beleuchtenden Bereich.
  • Vorteilhaft weist der Reflektor einen ersten Bereich mit einer ersten Flächennormalen und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Flächennormalen auf, wobei die beiden Flächennormalen in der ersten Richtung gesehen, also beispielsweise in seitlicher Richtung gesehen, entgegengesetzte Komponenten aufweisen. Die beiden Komponenten können dabei beispielsweise in ihrem Betrag gleich groß sein und sich lediglich in ihrer Richtung unterscheiden. Weiterhin können die beiden Flächennormalen in ihren weiteren Komponenten identisch sein. Insbesondere die nach vorne gerichteten Komponenten können dabei gleich groß sein.
  • Vorteilhaft weist der Reflektor einen Rand auf, der sich zumindest im Wesentlichen entlang einer Schnittlinie erstreckt, die sich bei einem Schnitt eines Linsen-Lichtkegels, der durch das Licht gebildet wird, das die Linsenanordnung nach oben verlässt mit einer oberhalb der Linsenanordnung angeordneten oberen Wand ergibt. Die obere Wand kann insbesondere nach unten konvex geformt sein. Mit "Linsen-Lichtkegel" ist dabei der derjenige räumliche, kegelabschnittförmige Bereich gemeint, der von dem Licht durchflutet wird, das von dem Halbleiterelement ausgestrahlt die Linsenanordnung durchsetzt hat und wiederum eine bestimmte Mindestintensität aufweist.
  • Vorteilhaft weist die Leuchte weiterhin ein Einbaugehäuse auf, in der das Halbleiterelement, der Reflektor und die Linsenanordnung angeordnet sind, wobei durch eine Öffnung in dem Einbaugehäuse eine Lichtaustrittsebene festgelegt werden kann. Der Rand der Öffnung kann also längs einer Ebene geformt sein.
  • Vorteilhaft durchsetzt dabei der Lichtkegel die Lichtaustrittsfläche schräg, beispielsweise nach schräg unten. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, dass der Lichtkegel mit Bezug auf die Flächennormale der Lichtaustrittsebene unsymmetrisch ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft weist der Reflektor facettierte Spiegelflächen auf.
  • Vorteilhaft weist die Leuchte weiterhin wenigstens eine weitere Lichtquelle in Form wenigstens eines weiteren lichtemittierenden Halbleiterelements auf, wenigstens einen weiteren Reflektor, und wenigstens eine weitere Linsenanordnung, die zwischen dem weiteren Halbleiterelement und dem weiteren Reflektor angeordnet ist.
  • Vorteilhaft sind dabei die wenigstens zwei Halbleiterelemente seitlich nebeneinander angeordnet. Weiterhin können dabei vorteilhaft die beiden Reflektoren seitlich nebeneinander angeordnet sein. Auch die beiden Linsenanordnungen können seitlich nebeneinander angeordnet sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die weitere Lichtquelle, der weitere Reflektor und die weitere Linsenanordnung identisch zu der ersten Lichtquelle, dem ersten Reflektor und der ersten Linsenanordnung ausgeführt sind. Insbesondere kann sich die genannte relative Anordnung zueinander in der ersten Richtung erstrecken.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften sollen nunmehr anhand einer detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte,
    Fig. 2
    eine Ansicht dieser Leuchte von vorne,
    Fig. 3
    eine schematische Querschnittdarstellung dieser Leuchte und
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf die Leuchte.
  • In den Figuren 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte 1 schematisch perspektivisch dargestellt. Man erkennt als Lichtquelle ein Halbleiterelement in Form einer LED 2, hier einer ungehäusten LED 2, einen Reflektor 3 und als Linsenanordnung eine Sammellinse, im Folgenden kurz als Linse 4 bezeichnet, die zwischen der LED 2 und dem Reflektor 3, hier unmittelbar oberhalb der LED 2 angeordnet ist. Gemäß dem dargestellten Beispiel ist die Leuchte in Form einer Einbauleuchte gestaltet. Hierzu weist die Leuchte eine Einbaubox bzw. ein Einbaugehäuse 5 mit einer Öffnung 10 auf, durch deren Rand eine Lichtaustrittsebene 7 festgelegt werden kann.
  • Zur leichteren Beschreibbarkeit wird auch im Weiteren davon ausgegangen (ohne dadurch irgendeine Beschränkung festzulegen, wie oben bereits ausgeführt), dass sich die Linse 4 vertikal über der LED 2 befindet und der Reflektor 3 vertikal über der Linse 4. Die Richtung "oben" ist in Fig. 1 in einem klein eingezeichneten symbolischen kartesischen Koordinatensystem mit der z-Achse angedeutet. "Vorne" entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel der Richtung der Flächennormalen der Lichtaustrittsebene 7, mit dem hier gewählten Koordinatensystem also der x-Richtung. Die y-Richtung bezeichnet im Folgenden eine seitliche Richtung, und zwar "links", so dass der negative y-Richtung "rechts" entspricht. Die gewählten Richtungsbezeichnungen dienen lediglich der leichteren Verständlichkeit. Es wird nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Leuchte in beliebiger Orientierung bezüglich der Senkrechten ausgerichtet angeordnet werden kann.
  • Im dargestellten Beispiel ist die lichtemittierende Fläche der LED 2 horizontal ausgerichtet. Die Linse 4 ist derart angeordnet, dass ihre Hauptachse oder optische Achse vertikal orientiert ist.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausrichtung kann die Leuchte 1 beispielsweise zur Beleuchtung einer ebenen Fläche, beispielsweise eines Wegabschnittes oder eines sonstigen länglichen Abschnitts, der sich in y-Richtung erstreckt, dienen. Es ist jedoch durch entsprechend andere Ausrichtung der Leuchte ebenso möglich, mit der Leuchte beispielsweise einen vertikalen Wandabschnitt oder einen Deckenabschnitt, beispielsweise eines Raumes zu beleuchten.
  • In Fig. 2 ist eine Frontalansicht der Leuchte 1 dargestellt, in Fig. 3 ein schematischer Querschnitt, sowie in Fig. 4 eine Draufsicht. Zur leichteren Orientierung sind in den drei letztgenannten Figuren jeweils die entsprechenden Achsen des gewählten Koordinatensystems skizziert.
  • Wie am besten aus der Darstellung der Fig. 3 ersichtlich, ist der Reflektor 3 derart gestaltet, dass sein rückwärtiger Bereich 31 niedriger und somit näher an der Linse 4 angeordnet ist, als sein vorderer Bereich 32. Der Reflektor 3 ist also bezüglich der Vertikalen schräg ausgerichtet angeordnet. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass der Lichtkegel, der durch das Licht gebildet wird, das von der LED 2 ausgestrahlt und am Reflektor 3 reflektiert wird, die Leuchte 1 nach schräg vorne unten durch die Lichtaustrittsebene 7 verlässt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Haupterstreckung des Reflektors 3, also beispielsweise eine Verbindungslinie zwischen dem rückwärtigen Bereich 31 und dem vorderen Bereich 32 bezüglich der Horizontalen einen Winkel zwischen etwa 10° und etwa 80°, beispielsweise etwa 25° einschließt. Im Allgemeinen kann in Abhängigkeit des Aufstellungsortes diese Neigung so gewählt werden, dass dadurch eine Blendwirkung der Leuchte vermieden werden kann, also eine blendfreie Leuchte geschaffen wird.
  • Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Reflektor 3 derart gestaltet, dass er in einem Frontalschnitt betrachtet, nach unten konkav geformt ist.
  • Das Licht, das von der LED 2 ausgestrahlt wird und auf den Reflektor 3 trifft und von diesem reflektiert wird, bildet einen Lichtkegel, dessen Erstreckung in einer Richtung, und zwar hier in seitlicher Richtung, also y-Richtung bzw. der negativen y-Richtung größer ist als in einer zweiten Richtung, hier der x-Richtung. Im vorliegenden Fall ist also dieser Lichtkegel in seitlicher Erstreckung größer als in seiner "Längserstreckung".
  • Wie insbesondere aus der Frontalansicht der Fig. 2 zu erkennen, ist hierzu der Reflektor 3 derart geformt, dass das Licht sozusagen über Kreuz nach rechts und nach links reflektiert wird. Dies ist in Fig. 2 sehr schematisch durch zwei skizzierte exemplarische Lichtstrahlen 12 angedeutet. Diese beiden beispielhaft skizzierten Lichtstrahlen 12 sind ebenfalls in Fig. 3 skizziert.
  • Die beiden Lichtstrahlen 12 werden am Reflektor 3 in den beispielhaft gewählten Punkten P und Q an der Reflektorinnenfläche reflektiert. Im Punkt P weist der Reflektor 3 also eine Flächennormale auf, die eine nach links, also in die positive y-Richtung gerichtete Komponente aufweist. Im Punkt Q weist der Reflektor 3 eine Flächennormale auf, die eine nach rechts, also in die negative y-Richtung gerichtete Komponente aufweist.
  • Im vorliegenden Beispiel ist der Reflektor 3 symmetrisch bezüglich einer vertikalen x-z-Ebene, die durch den Mittelpunkt der LED 2 verläuft, ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Lichtkegel bewirkt, der bezüglich der genannten Ebene symmetrisch ist. Die beispielhaft gewählten Punkte P und Q mögen sich ebenfalls symmetrisch zu der genannten x-z-Ebene befinden. Die Flächennnormalen der Reflektorinnenflächen in den Punkten P und Q weisen daher identische Komponenten in x-Richtung und z-Richtung auf. Ihre Komponenten in y-Richtung unterscheiden sich im Vorzeichen, jedoch nicht im Betrag.
  • Es kann jedoch auch Fälle geben, in denen es gewünscht bzw. vorteilhaft ist, mit der Leuchte eine Abstrahlung zu bewirken, die in seitlicher Richtung unsymmetrisch ist. Beispielsweise könnte dies der Fall sein, wenn die Verhältnisse eine Aufstellung der Leuchte an einem Ort wünschenswert erscheinen lassen, der sich bezüglich der zu beleuchtenden Fläche nicht mittig am Rand einer Längsseite befindet, sondern außermittig. Eine solche unsymmetrische Abstrahlung kann durch eine entsprechend unsymmetrische Ausgestaltung der Reflektorfläche bewirkt werden. Beispielsweise könnte hierfür also der Reflektor auf einer Seite der oben genannten x-z-Ebene eine größere Reflektorfläche aufweisen als auf der anderen Seite. Auch durch entsprechende unsymmetrische Formgebung der Reflektorflächen kann ein derartiger Effekt erzielt werden.
  • Die Linse 4 ist derart gewählt, dass das Licht, das von der LED 2 ausgestrahlt die Linse 4 nach oben verlässt, möglichst effektiv auf die Reflektorfläche gelenkt wird.
  • Dieser Lichtkegel wird hier einfach "Linsen-Lichtkegel" genannt. Die Begrenzungen des Linsen-Lichtkegels sind in den Figuren 2 und 3 wiederum sehr schematisch als strichpunktierte Linien eingezeichnet.
  • Der Reflektor 3 ist, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, an einer oberen Wand 13 montiert bzw. in diese "eingelassen". Die obere Wand 13 ist dabei im Inneren des Einbaugehäuses 5 befestigt. Im seitlichen Querschnitt betrachtet ist die Wand 13 nach unten konvex geformt. Dies trägt weiterhin zur möglichst effektiven Lichtnutzung bei.
  • Die äußere Begrenzung bzw. der Rand des Reflektors 3 ist derart gestaltet, dass er sich zumindest im Wesentlichen längs einer Schnittlinie erstreckt, die durch einen Schnitt des Linsen-Lichtkegels mit der oberen Wand 13 gegeben ist. Auf diese Weise kann das Licht besonders effektiv genutzt werden. Dies trägt also insgesamt zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Leuchte bei.
  • Die Reflektorinnenfläche ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als facettierte Spiegelfläche gestaltet.
  • An der Lichtaustrittsebene ist eine lichtdurchlässige, plane Abdeckung vorgesehen, wodurch sich die Leuchte gemäß diesem Ausführungsbeispiel insbesondere auch zum Einsatz im Freien eignet.
  • Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist seitlich neben der LED 2 eine zweite LED 2', neben der Linse 4 eine zweite Linse 4'und neben dem Reflektor 3 ein zweiter Reflektor 4'angeordnet. Es sind also zwei der genannten "Einheiten" LED 2, Linse 4, Reflektor 3 seitlich nebeneinander angeordnet und somit in derjenigen Richtung nebeneinander angeordnet, in der die breitere Abstrahlung erfolgt. Dabei ist es auch möglich, drei oder beliebig mehr solcher Einheiten nebeneinander vorzusehen. Der Anzahl der gewählten Einheiten LED/Linse/Reflektor ist dabei keine bestimmte obere Grenze gesetzt. Die beiden beispielhaft gezeigten Einheiten sind beim Ausführungsbeispiel baugleich gewählt.
  • Die LED 2 ist auf einer Trägerplatine 6 montiert. (In den Figuren ist die Befestigung der Trägerplatte 6 im Einbaugehäuse 5 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.) Die zweite LED 2' ist auf einer zweiten Trägerplatine 6' montiert. Die zwei genannten - bzw. im Allgemeinen entsprechend vielen - Trägerplatinen 6, 6' können dabei auch einstückig bzw. teilweise einstückig vorgesehen sein.
  • Durch die seitlich versetzte Anordnung mehrerer Einheiten kann also eine insgesamt noch breitere Abstrahlung erzielt werden. Dabei kann auf Grund des Überlagerungseffektes der entsprechend beiden bzw. mehreren Lichtkegel auch eine besondere Gestaltung der Beleuchtung erzielt werden, beispielsweise durch LEDs, die Licht in unterschiedlichen Farben ausstrahlen.
  • Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, die zwei bzw. mehreren Einheiten so zu gestalten, dass sie jeweils eine seitlich gesehen unsymmetrische Abstrahlcharakteristik aufweisen, so wie weiter oben für eine Einheit angegeben. Beispielsweise kann im Fall von zwei Einheiten für jede Einheit jeweils ein Lichtkegel vorgesehen sein, der - mit Bezug auf das Einbaugehäuse - zur der äußeren Seite hin einen längeren Bereich bestrahlt als zur inneren Seite.
  • Das Einbaugehäuse 5 ist bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen quaderförmig, wodurch sich die Leuchte besonders leicht in einer Umgebung baulich integrieren lässt.
  • Die Leuchte eignet sich auf Grund der vergleichsweise zuverlässigen und langlebigen Lichtquelle besonders als Notbeleuchtung.
  • Die Vorteile der Leuchte können wie folgt zusammengefasst werden:
    • Die Leuchte hat einen besonders breiten Abstrahlungsbereich.
    • Die Leuchte hat einen sehr guten Wirkungsgrad.
    • Die äußere Form der Leuchte ist verhältnismäßig frei gestaltbar.
    • Die Leuchte ist blendfrei.
    • Die Leuchte lässt sich auf einfache Weise in eine Umgebung integrieren.
    • Die Leuchte eignet sich besonders gut zur Notbeleuchtung.
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Leuchte
    2
    LED (Leuchtdiode)
    2'
    zweite LED
    3
    Reflektor
    3'
    zweiter Reflektor
    4
    Linse
    4'
    zweite Linse
    5
    Einbaugehäuse
    6
    Trägerplatine
    6'
    zweite Trägerplatine
    7
    Lichtaustrittsebene
    10
    Öffnung im Einbaugehäuse
    12
    Lichtstrahlen
    13
    obere Wand
    31
    rückwärtiger Bereich des Reflektors
    32
    vorderer Bereich des Reflektors
    P
    erster Reflexionspunkt am Reflektor
    Q
    zweiter Reflexionspunkt am Reflektor

Claims (11)

  1. Leuchte, aufweisend
    - eine Lichtquelle in Form eines lichtemittierenden Halbleiterelements (2),
    - einen Reflektor (3), und
    - eine Linsenanordnung (4), die zwischen dem Halbleiterelement (2) und dem Reflektor (3) angeordnet ist,
    wobei der Reflektor (3) derart gestaltet ist, dass ein von dem Halbleiterelement (2) ausgestrahltes und von dem Reflektor (3) reflektiertes Licht einen Lichtkegel bildet, dessen Erstreckung in einer ersten Richtung größer ist als in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Richtung,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Reflektor (3) in einem Frontalschnitt betrachtet nach unten konkav geformt ist und
    dass durch den Reflektor (3) das Licht über Kreuz nach zwei gegenüberliegenden Seiten reflektiert wird und die Erstreckung des Lichtkegels in seitlicher Richtung größer ist als die Erstreckung des Lichtkegels in Längsrichtung.
  2. Leuchte nach Anspruch 1,
    wobei das Halbleiterelement eine ungehäuste LED (2) ist.
  3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei ein rückwärtiger Bereich (31) des Reflektors (3) näher an der Linsenanordnung (4) angeordnet ist, als ein vorderer Bereich (32) des Reflektors (3).
  4. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei durch den Reflektor (3) zu der einen Seite mehr Licht reflektiert wird, als zu der gegenüberliegenden anderen Seite.
  5. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Reflektor (3) einen ersten Bereich mit einer ersten Flächennormalen und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Flächenormalen aufweist, wobei die beiden Flächennormalen in der ersten Richtung entgegengesetzte Komponenten aufweisen.
  6. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Reflektor (3) einen Rand aufweist, der sich zumindest im Wesentlichen entlang einer Schnittlinie erstreckt, die sich bei einem Schnitt eines Linsen-Lichtkegels, der durch das Licht gebildet wird, das die Linsenanordnung (4) nach oben verlässt mit einer oberhalb der Linsenanordnung (4) angeordneten oberen Wand (13) ergibt.
  7. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Leuchte weiterhin ein Einbaugehäuse (5) aufweist, in der das Halbleiterelement (2), der Reflektor (3) und die Linsenanordnung (4) angeordnet sind, wobei durch eine Öffnung (10) in dem Einbaugehäuse (5) eine Lichtaustrittsebene (7) festgelegt werden kann.
  8. Leuchte nach Anspruch 7,
    wobei der Lichtkegel die Lichtaustrittsebene (7) schräg durchsetzt.
  9. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Reflektor (3) facettierte Spiegelflächen aufweist.
  10. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    weiterhin aufweisend
    - wenigstens eine weitere Lichtquelle in Form wenigstens eines weiteren lichtemittierenden Halbleiterelements (2'),
    - wenigstens einen weiteren Reflektor (3'), und
    - wenigstens eine weitere Linsenanordnung (4'), die zwischen dem weiteren Halbleiterelement (2') und dem weiteren Reflektor (3') angeordnet ist.
  11. Leuchte nach Anspruch 10,
    wobei die wenigstens zwei Halbleiterelemente (2, 2') und die wenigstens zwei Reflektoren (3, 3') und die wenigstens zwei Linsenanordnungen (4, 4') seitlich nebeneinander angeordnet sind.
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