EP2273185A1 - LED-Leuchteneinsatz mit Lichtlenkelement - Google Patents

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EP2273185A1
EP2273185A1 EP10168342A EP10168342A EP2273185A1 EP 2273185 A1 EP2273185 A1 EP 2273185A1 EP 10168342 A EP10168342 A EP 10168342A EP 10168342 A EP10168342 A EP 10168342A EP 2273185 A1 EP2273185 A1 EP 2273185A1
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EP
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leds
light
carrier
insert according
circuit
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Christoph Lewers
Clemens Meyer
Stephan Lukanow
Michael Härtl
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Osram SBT GmbH
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Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED luminaire insert with light-guiding element for subsequent installation in luminaires, e.g. in outdoor lights.
  • Object of the present invention is therefore with the least possible effort existing luminaires, as they are found in particular in the field of outdoor lighting, with a view to the more efficient use of energy to improve.
  • the luminaire insert further comprises a structural element, which is connected to the carrier element and serves to support the carrier element in the luminaire housing, at least one electrical operating device (50) for the electrical supply of LEDs and a plurality of LEDs, which are arranged on at least one of the circuit carriers.
  • at least one circuit carrier LEDs including OLEDs are to be understood, arranged.
  • one or more further electrical components can be arranged on the circuit carriers.
  • the circuit carriers can have a sensor, in particular a temperature sensor, for example a temperature-dependent resistor.
  • the circuit carrier can have a current regulation circuit.
  • conductor tracks may be arranged on the circuit carriers, which contact the LEDs and / or electrical components.
  • the circuit carrier may have a cylindrical shape, on the outer surface of which the LEDs are arranged. In this way, an arrangement can be achieved in which the LEDs can radiate in different spatial directions. The arrangement of the LEDs affects the overall light distribution of the lamp.
  • circuit carriers may be used which have a substantially planar surface.
  • a plurality of circuit carriers may be composed such that respective adjacent circuit carriers are aligned at one edge.
  • an n- corner may result, in particular in the cross section of the arrangement, the LEDs being arranged on the outside of the n- corner.
  • the arrangement of circuit carriers forms a uniform n- corner, for example a uniform hexagon. At a polygon of at least five corners, a relatively uniform light distribution can be achieved by 360 ° of the luminaire insert.
  • circuit boards with a flat surface.
  • circuit boards with a flat surface.
  • circuit boards with a flat surface.
  • the use of five or six circuit carriers offers.
  • a higher number may allow a finer angular distribution of the radiated light, but on the other hand requires a higher assembly outlay.
  • the circuit carrier can be designed in particular as a printed circuit board (PCB). Further, it may be designed to improve heat dissipation as a metal core printed circuit board (MCPCB).
  • the circuit carrier may have a metallic core, which is provided on its surface with a dielectric. In particular, conductor tracks can be arranged on the dielectric. Preferred here is the use of a metallic core of aluminum.
  • surface portions of the carrier element itself may be formed as a circuit carrier.
  • metallic conductor tracks are mounted on the surface of the carrier element or an electrical insulating layer of the surface of the carrier element.
  • the circuit carrier may have a matrix of columns and rows in which the LEDs are positioned.
  • the matrix may be uniform, for example in vertical and / or horizontal direction have equal distances.
  • the circuit carrier may in this embodiment have a uniform arrangement of columns and rows of possible LED connection positions, while the LEDs may be evenly or non-uniformly distributed thereon.
  • possible LED connection positions that are not occupied by LEDs can also be short-circuited with an electrical bridge because a series connection of the ELDs or the LED positions is provided.
  • the LEDs can be arranged so that they are individually contactable from the outside and can be controlled individually.
  • the circuit carrier may include external terminals that are particularly for electrical energy supply. Preferably, these can be designed as a plug connection.
  • the circuit carrier may be provided with a protective coating which serves to protect against moisture. The coating can be designed as a transparent coating or coating.
  • the carrier element in cross-section perpendicular to its longitudinal axis have an outer profile which corresponds to the cross section of the arrangement of the circuit carrier or at least similar.
  • the carrier element may have a n- angular cross-section.
  • the support member may be a tubular, hollow member, on the outer surface of which the circuit carriers are arranged.
  • the carrier element may in particular have channels in order to fasten the circuit carriers, for example by means of screws.
  • the carrier element can be solid.
  • the support element may comprise aluminum.
  • the support member may comprise iron or copper.
  • At least one circuit carrier can be fastened on the carrier element by means of a screwing or clamping device or by means of an adhesive method.
  • a forming cavity between the circuit carrier and the carrier element may be filled with a thermally conductive material (e.g., a thermal grease).
  • the invention further provides a structural element.
  • This serves for the mechanical stability and the attachment of other components of the lighting insert, in particular the carrier element, in the luminaire housing.
  • Preference is given here to the use of a metallic material.
  • the structural element may be made of aluminum. Due to the high thermal conductivity of aluminum, this allows an efficient dissipation of the heat generated in the LEDs.
  • the structural element can be provided with outer surfaces, via which the heat energy can be released into the air.
  • aluminum is a relatively low density material which minimizes the overall weight of the structure.
  • the structural element may also be a casting or have a construction of sheets.
  • the structural element is further provided with a fastening means to secure the lamp insert to the lamp.
  • the structural element may have a thread.
  • other fastening means such as in particular means may be provided for a latching connection.
  • the carrier element can also comprise fastening means for a component of the luminaire to be renovated, for example for a lampshade or luminous lid.
  • a fastener such as a threaded pin, may be provided on the support member for use in mushroom lights to secure a roof member of the lamp housing.
  • the luminaire insert can have one or more cover elements. These serve in particular to cover portions of the luminaire insert, which are not provided with LEDs or reflectors.
  • the cover elements can be made of a metallic material, in particular aluminum.
  • the cover can also contribute to the cooling of the lamp.
  • openings may be provided for ventilation.
  • the cover elements may have surface areas which contribute to the release of heat loss to the surrounding air.
  • the cover element may be formed in one piece on the structural element.
  • the cover may have an opening or recess through which an electrical connection of the lamp takes place. The opening or recess may also have a lid which is fixed to the cover.
  • the at least one operating device of the luminaire insert is used for the electrical supply of the LEDs.
  • the operating device may also contain logic.
  • the operating device may also include a control module (e.g., a Siteco Light Control (SLC) device).
  • SLC Siteco Light Control
  • the use of a control module makes it possible to adapt the lighting level to the actual requirements. This offers advantages, in particular with regard to the use of the luminaire insert in traffic route lighting. For example, the lighting level at accident sites or in unfavorable weather conditions can be increased by an appropriate regulation of the street lighting, whereby a risk of accidents can be reduced.
  • the operating device may include an electrical converter. This serves to convert the electrical energy provided from the outside into a voltage which is required for the operation of the LEDs.
  • the electrical converter can be designed as a down converter, which converts a higher voltage provided from the outside into a lower voltage suitable for operating the LEDs.
  • the lamp insert further comprises light-guiding elements, which are arranged in front of the LEDs in the emission direction.
  • the light directing elements may comprise a transparent or opal plastic, e.g. PMMA.
  • PMMA transparent or opal plastic
  • the use of plastic injection-molded parts is possible.
  • the light-guiding elements may have a reflective or partially reflecting surface coating.
  • the coating may in particular comprise the materials aluminum, silver or gold. In this case, it is possible in particular to apply the material by means of a vacuum metallization process.
  • a coated portion of the surface may be smooth or frosted.
  • a coated partial area of the surface can be provided with facets.
  • the light-directing element may comprise further molded or insertable refractive or light-diffusing elements, e.g. a Fresnel lens, a prism, a diffuser or a combination of these elements.
  • the light-guiding element is embodied in a plurality of segments which each have means for the mechanical connection of the segments to one another.
  • the means may be integrally formed from the material of the light guide unit or attached as separate elements to this.
  • the connecting elements can be formed so that individual segments can be connected to each other both in the horizontal and in the vertical direction.
  • By arranging different segments in the vertical direction i. stacking of the segments one above the other, in particular the light distribution in the radial direction relative to the luminaire can be influenced.
  • By connecting different segments in the horizontal direction the light distribution in annular areas, which extend concentrically around the luminaire, can furthermore be influenced.
  • the individual segments can be designed differently. In particular, different segments may have different dimensions in the horizontal and vertical directions.
  • the light guide member includes reflector surfaces to reflect the light emitted by the LEDs.
  • the desired light distribution can be adjusted.
  • two partial regions of the reflectors, which direct light into the near or far region of the luminaire can lie one above the other, for example within a segment of the light-directing element.
  • the light-guiding element forms a plurality of compartments, each comprising two opposite or four approximately box-shaped arranged reflector surfaces.
  • the reflector surfaces which are arranged transversely to the longitudinal axis of the carrier element, inclined relative to the longitudinal axis of the carrier element.
  • the compartments are constructed of the segments of the light-guiding element.
  • One segment in each case can comprise the upper half and the lower half of two adjacent compartments. It is also envisaged that a segment of the light-guiding element comprises one or more complete compartments, each formed by two or four reflector surfaces.
  • the segments each comprise at least two reflector surfaces. At least some of the segments of the light guide element may have an identical shape.
  • parts of the light-guiding element can be connected to one another with the aid of a supporting structure.
  • a separate support structure can in particular increase the mechanical stability of the structure. Furthermore, this facilitates the use of different parts of the light-guiding element, for example for a combination of segments of different dimensions.
  • the support structure itself can be made of a transparent, opal material. In particular, the support structure be made of plastic. Alternatively or additionally, the support structure may also comprise metallic elements.
  • the support structure may be visible from outside.
  • a portion of the support structure may be formed as a light guide, whereby the appearance of the lamp can be selectively influenced.
  • the support structure may further be provided with fluorescent or light-scattering particles, which make portions of the support structure appear as a luminous framework.
  • the light distribution of the luminaire is influenced, in particular, by the arrangement of the individual LEDs on the circuit carrier, the arrangement of the circuit carriers in the luminaire, and the arrangement and design of the light-deflecting elements.
  • an illumination intensity can be intensified by an increased population density with LEDs in an angular range of the LED module.
  • Such an embodiment may be advantageous in order to better illuminate portions of the street in an application for street lighting, and on the other hand to illuminate portions which are located off the street less strongly.
  • the luminaire insert according to the invention can be used in the field of indoor and outdoor lighting. Particularly advantageous is the use in the field of outdoor lighting, e.g. in the area of traffic route lighting or to illuminate parks or squares. Due to the interchangeability of the luminaire insert this can be used in different luminaire families. It is possible to use e.g. in mushroom lights, pole lights, lanterns or bell lights.
  • the luminaire insert can be designed so that it meets the mechanical requirements of the individual luminaire families.
  • the luminaire insert for use in a bell light can be designed so that it can be mounted in a hanging position.
  • the LEDs may be arranged on the circuit carriers so that the light distribution is concentrated substantially in two directions.
  • the LEDs are aligned so that their emission direction has a horizontal projection, which includes an angle of about 90 ° to about 180 °, in particular about 100 ° to about 160 °, for example about 120 °.
  • Such a light distribution is particularly advantageous for use as a residential street lighting, because the light of the lamp, which is located at the edge of the road, is discharged along the street or sidewalk next to the road, but not towards the house facade.
  • the light distribution in a horizontal plane may be approximately isotropic. This can be done in particular by an arrangement of the LEDs and the light-guiding elements, which is approximately radially symmetrical in a horizontal sectional plane.
  • the circuit carriers used in one embodiment may have the same dimensions and the same LED distributions, and be arranged to each other in a manner such that they form a regular n- corner in a horizontal cross-section. Such a light distribution is advantageous, in particular for a court lighting.
  • LEDs with different light color can be used for equipping the circuit carriers.
  • LEDs with different light color can be selectively controlled in this embodiment. In this way, the light color of the lamp can be adjusted.
  • the circuit carriers may have different distributions of the LEDs, so that, for example, one of the circuit carriers used is dominated by LEDs of a certain color, while another circuit carrier has more LEDs of a different color.
  • the level of illumination provided by the luminaire may be achieved by dimming individual LEDs or LED groups.
  • the lighting level can be influenced in a targeted manner via an activation or deactivation of individual LEDs or LED groups.
  • the number of LEDs emitting in a certain solid angle range may vary.
  • the total number of LEDs and their maximum power output is decisive for the dimensioning of the operating device.
  • the use of about 5 to about 200 LEDs, in particular 10 to 100 LEDs, in particular 20 to 50 LEDs, is advantageous.
  • the distribution of the LEDs on the circuit carrier or the circuit carriers can be particularly inhomogeneous. This results in a light distribution of the luminaire, which shows different intensity in different spatial areas.
  • the LEDs may be arranged in rows on the circuit carrier. These rows may e.g. vertically or horizontally. In a horizontal row, for example, 1 to 5 LEDs can be arranged side by side. A similar dimensioning is also possible for vertical rows. To achieve a special light distribution and an inhomogeneous distribution is possible.
  • the individual LEDs on a circuit carrier may, according to an embodiment, be contacted by means of conductor tracks. A contacting by means of a separate wiring is possible.
  • the LEDs are soldered onto the circuit carrier. Also possible is a fastening by means of a bonding method. These methods also ensure efficient heat dissipation from the LEDs into the circuit carrier. Furthermore, a fastening by means of an adhesive method is possible.
  • components of the LED module which are important for the heat flow such as the structural element, the carrier element and the cover element, have a thermally highly conductive material, such as e.g. Have aluminum.
  • the carrier element and / or the structural element can be made so that inside the LED module, a cavity is formed, through which air can flow.
  • a cavity is formed in the interior of the LED module.
  • the lamp insert may further comprise a fan, which contributes to the cooling.
  • the air flow generated by the fan facilitates thermal convection, by which heat from the components of the Light can be released into the air.
  • the LED module may further comprise a controllable heat source in the upper region, by means of which convection is additionally stimulated.
  • the use of a venturi nozzle is also possible.
  • some components such as e.g. the structural element or the carrier element, as well as the cover have additional, devisver Anlagenrnde features.
  • the surface enlarging features may be present as ridge-shaped or lenticular surface profiles.
  • FIG. 1 is an exploded view of a light insert shown.
  • a support member 20 which has an elongated shape and surface portions 21 defined on the peripheral surface about the longitudinal axis.
  • the surface portions 21 of the support member 20 are each formed approximately flat and define in a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the support member a regular hexagon.
  • a groove 22 is further provided in the longitudinal direction of the support member 20, which is adapted to the fact that screws and guide elements can engage at any height along the groove 22.
  • a circuit carrier 30 is attached by means of screws 31 through holes 32 (see FIG FIG. 2 which represents a circuit carrier 30 at a distance from the carrier element 20) on the circuit carrier LEDs 35 are arranged.
  • the support member 20 is formed of aluminum to provide good heat conduction. It connects down a structural element 10, which is formed in the present example of several angled elements, also made of aluminum. On the side facing away from the support member 20 of the structural element 10 bends 11 are provided by means of which the lamp insert can be fixed in a housing of a lamp in an upright position.
  • the structural element 10 is further covered on the outside with covers 60. These covers 60 are also formed of aluminum and support the cooling of the lamp insert by ambient air.
  • an operating device 50 is arranged within the structural element 10. The operating device 50 can be connected by means of an electrical connection terminal 51 on the structural element 10 to the existing electrical supply lines in the luminaire.
  • the operating device 50 has a voltage converter to convert the voltage of the mains supply to the required voltages for the operation of the LEDs.
  • the operating device 50 supplies via cable (not shown in the figures) the circuit carriers 30 with the necessary supply voltage of the LEDs 35, which are arranged on the circuit carrier 30.
  • a control module 55 is connected to the operating device 50.
  • the control module 55 enables the LEDs 35 to be mounted on the circuit carrier 30 in accordance with predetermined control parameters, such as those shown in FIG. the time of day or due to measuring sensors on the lamp insert to switch and dimming. In particular, individual groups of LEDs 35 on the circuit carriers 30 can be switched or dimmed differently.
  • FIG. 7 the luminaire insert is shown in a street lamp, a so-called mushroom lamp.
  • a transparent housing cover 82 of the lamp insert can be seen in an upright position.
  • only the covers 60 can be seen to the outside.
  • a threaded pin 27 is further provided on the upper side of the support member 20.
  • the structural element 10 is secured with the angle lugs 11 in a lamp housing base 83 on the end of a lamp post 81 (in FIG. 7 obscured by a pedestal 83).
  • the structural member 10 and the support member 20 are stably constructed so that they can also support the lamp housing from the base 83 of the cover 82 and the housing roof 80.
  • a light-guiding element 40 Arranged around the circumference of the carrier element 20 or the circuit carrier 30 is also a light-guiding element 40 which, in the example shown, is formed from a plurality of segments 41 stacked one above the other.
  • the FIGS. 4a and 4b each show a single segment 41 as a single part. Two segments 41 connected to each other result in an approximately annular, more precisely a hexagonal structure, which can be arranged around the carrier element 20 or the circuit carrier 30.
  • On the inside of the segments 41 of the light guide 40 locking lugs 45 and projections 46 are provided, with which the segments 41 can be attached to the circuit carriers 30 in corresponding recesses.
  • the structure of the light-directing element 40 can be attached from the individual parts around the circumference of the carrier element 20 or the circuit carrier 30.
  • the photometric function of the individual segments 41 of the light-guiding element 40 is in the FIGS. 5a and 5b shown.
  • the segments 41 have reflection surfaces 401 and 402 which are inclined one above another in the horizontal direction.
  • the reflector surface 402 provides due to their arrangement above the LED 35 that light is reflected according to the beam path 1001 down. This radiation contributes to the lighting in the area close to the light (eg around 10 m around the luminaire).
  • Lateral reflector surfaces 404 ensure that the light distribution, which is generated by a respective LED 35, is limited in the lateral direction. As a result, the reflector surfaces 404 contribute to the fact that the light distribution of the luminaire is focused more strongly on the radials of the longitudinal axis in the middle of the two reflector surfaces of the carrier element.
  • the latter still has optical screening elements 420 in the form of light-scattering transparent plates 420, which extend approximately parallel between two segments 41 and at a small distance from the circuit carriers 30.
  • the anti-glare element 420 is held by means of positioning holes 403 between two respective segments 41.
  • FIGS. 8a and b 9a and b show two alternative embodiments of the anti-glare element 420 'and 420 ", respectively FIGS. 8a and 8b 4, the anti-glare element has lens-shaped elevations 422 'with a radius of curvature R arranged in a plurality of rows 421' on one side of the anti-glare element.
  • This optical structure is selected such that the light from the LEDs is deflected downwards in a focused manner.
  • the middle row of lenses is at the thickest point below a major axis of LEDs, causing the deflection down.
  • the shape of the lenticular projections 422 ' is selected so that the light is focused more in the vertical direction than in the horizontal direction.
  • the lenticular elevations form wedge-shaped part cylinders with a radius of curvature R.
  • the height H of the rows and the width A of the lenticular projections 422 ' are preferably chosen so that a shift of the LEDs relative to the anti-glare element 420' in a plurality of LEDs without optical effect remains.
  • the lenticular projections are arranged adjacent to each other in the rows. In other embodiments, gaps may still be provided therebetween.
  • FIGS. 9a and 9b are only in the upper region of the surface structure of the Entblendungselements 420 "rows 421" with lenticular elevations 422 ", in the example shown, three rows 421" provided.
  • the anti-glare element is matted or made clear.
  • FIG. 10 shows in cross-section the anti-dazzle elements 420 "in the installed state, the positioning pin 423" engages in the positioning holes (in the FIG. 10 not visible) of the segments of the light-guiding element.
  • the anti-glare element 420 is held in a defined position relative to the LEDs 35.
  • a refractive device such as e.g. a lens
  • two opposite reflector surfaces 401 and 402 and the two intermediate lateral reflector surfaces 404 are integrally provided in a segment of the light-guiding element.
  • the stacked segments 41 of the light-guiding element 40 therefore each form, through their reflection surfaces 401, 402 and 404, a compartment which is assigned an LED or a row of LEDs on the circuit carrier.
  • the light control can be adjusted by selecting the angle of the reflector surfaces 401, 402 and 404 precisely to the requirements, because the LED 35 emits light as a nearly point-shaped radiator with a defined scattering angle.
  • the light-guiding element 40 are much more precisely matched to the arrangement of the light sources according to the present embodiment.
  • FIGS. 6a to 6g The arrangement of LEDs on the circuit carriers 30 is shown in FIGS FIGS. 6a to 6g shown. It is to be understood that different circuit carriers may be provided on different sides of the support member 20 of a lamp insert according to an embodiment of the invention.
  • the circuit carrier 30 has an electrical connection 301 in the form of a plug, which is connected to the operating device 50 or the control module 55 via an electrical cable (not shown).
  • On the circuit carrier 30 are further arranged in a plurality of rows and columns positions 303, which are connected to electrical traces (not shown) on the circuit substrate 30 to solder at these positions LEDs.
  • bridge elements 302 are each provided for LED position. By plugging or unplugging 0 ⁇ jumpers, the electrical supply of a designated position for the LEDs can be activated or deactivated.
  • FIGS. 6b to 6g indicate how intended positions 303 can be populated with LEDs. All LED positions can be occupied by active LEDs ( FIG. 6d ). Such an arrangement is preferred for a side of the support member 20 which faces in a direction in which a particularly large amount of light is to be emitted. For circuit carriers pointing in directions where less light is to be emitted, some columns or all but one column may have no function ( Figures 6b, 6c and 6f ). Furthermore, the rows within a circuit carrier 30 can also be occupied differently (see FIGS. 6e and 6g ). The latter is particularly preferred if a particular light effect with respect to the appearance of the luminaire in the longitudinal direction of the support element to be generated.
  • the luminaire may be brighter in the lower area and darker in the upper area, which can be achieved by the corresponding uneven arrangement of the LEDs. Also, an asymmetric distribution within the rows may be desired. Corresponding examples are in the Figures 6f and 6g specified.
  • circuit carriers 30 with LEDs in different positions of the regular matrix can actually be done physically by filling only certain positions. But it is also possible that LEDs are arranged at each position of the matrix, but are switched only in different groups, wherein the circuit is preferably carried out by the control module 55. This allows different light effects to be generated at different times of the day. Furthermore, the lighting effects can be brought about not only by the switching on and off of LEDs, but also by continuous dimming of LEDs or groups of LEDs at selected positions within the circuit carrier 30.
  • FIGS. 11, 12 and 13 Further embodiments of luminaire inserts according to the invention are in the FIGS. 11, 12 and 13 shown.
  • the light-deflecting elements 40 ', 40 "and 40"' in contrast to the previously described light-guiding elements 40, are formed entirely of refractive material.
  • the surface structure of the light guide elements is designed to act like a lens and to achieve a comparable light control as the previously described embodiment of the light guide elements 40.
  • the light directing elements of refractive material as well as the embodiments with reflective surfaces comprise a plurality of segments 41 ', 41 "and 41, respectively '', which are each assigned to a group or row of LEDs at a height on the support element. According to the embodiments according to FIGS.
  • the light guide elements are formed from approximately part-cylindrical elements, which can be placed on the carrier element 20 from the outside.
  • the segments 41 "'of the light-guiding element 40"' are approximately cylindrical and are pushed axially onto the carrier element.
  • the embodiment according to FIG. 13 also has the peculiarity that some of the segments 41 "'(in the FIG. 13 the lower three segments) are formed asymmetrically.
  • This embodiment is preferred for lights that are different on different sides To generate light distributions. For example, it can be provided that on one side of the luminaire, the light is directed more strongly down to illuminate, for example, a mastnahen area under the lamp, while on the other side a wide-beam light distribution is generated.
  • the invention is not limited to planar circuit carriers 30, as shown in the figures. It is also possible to use cylindrical or semi-cylindrical or partially cylindrical circuit carriers. Likewise, flexible circuit carriers can be applied to correspondingly cylindrical or partially cylindrical surfaces of the carrier element. Furthermore, it should be taken into account that, instead of separate circuit carriers 30, the circuit carrier, ie the conductor tracks with appropriate insulation, can also be formed directly on the surfaces of the carrier element 20.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leuchteneinsatz mit einem Lichtlenkelement (40), wobei der Leuchteneinsatz Folgendes umfasst: ein längliches Trägerelement (20), das entlang seines Umfangs um die Längsachse zur Aufnahme von Schaltungsträgern (30) für LEDs (35) eingerichtet ist oder das Oberflächenabschnitte entlang seines Umfangs um die Längsachse aufweist, die wenigstens teilweise selbst als Schaltungsträger für LEDs eingerichtet sind, und eine Vielzahl von LEDs, die auf wenigstens einem der Schaltungsträger angeordnet sind, und wobei das Lichtlenkelement (40), welches sich um wenigstens einen Teil des Umfangs des Trägerelements vor dem Schaltungsträger erstreckt, mehrere Segmente (41,41',41'',41''') aufweist, wobei jedes Segment wenigstens eine Reflexionsfläche (401,402) und/oder einen lichtbrechenden Abschnitt aufweist, die bzw. der jeweils einer LED oder einer Reihe von LEDs, die sich quer zur Längserstreckung der LEDs erstreckt, zugeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen LED-Leuchteneinsatz mit Lichtlenkelement zum nachträglichen Einbau in Leuchten z.B. in Außenleuchten.
  • Die fortschreitende Entwicklung im Bereich der LED-Technologie ermöglicht eine zunehmende Verbreitung von LEDs als Leuchtmittel in verschiedenen Bereichen der Beleuchtungstechnik. Insbesondere ermöglichen lichtstarke LEDs auch einen Einsatz im Bereich der Außenbeleuchtung, wie z.B. der Verkehrswegebeleuchtung. Diese Bereiche wurden bisher von Natriumdampf-Hochdrucklampen und Quecksilberdampf-Hochdrucklampen dominiert. Diese sind jedoch oft teilweise umweltschädlich und weisen nur einen geringen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der elektrischen Energie in Licht auf. Weiterhin sind für diese Lampen häufig aufwändige zusätzliche Optiken oder Reflektoren notwendig, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Zudem sind derartige Lampen in der Regel nicht dimmbar, und die verwendeten elektrischen Vorschaltgeräte weisen einen niedrigen Wirkungsgrad auf.
  • Es ist daher wünschenswert, ein Beleuchtungseinheit bereitzustellen, welches eine effiziente Nutzung der elektrischen Energie ermöglicht und auf die Verwendung umweltschädlicher Materialien weitgehend verzichtet. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die verwendeten Leuchtmittel dimmbar sind und das erzeugte Licht mit einfachen Mitteln in einfacher Weise lenkbar ist, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erreichen. Obgleich alternative Beleuchtungseinrichtungen auf LED-Basis bereits bekannt sind, ist es auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten häufig nicht sinnvoll, bestehende Beleuchtungsanlagen, wie z.B. Straßenbeleuchtungen, vollständig zu demontieren, um sie durch neue Beleuchtungseinrichtungen zu ersetzen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher mit möglichst geringem Aufwand vorhandene Leuchten, wie sie insbesondere im Bereich der Außenbeleuchtung anzutreffen sind, im Hinblick auf die effizientere Nutzung von Energie zu verbessern.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Leuchteneinsatz mit einem Lichtlenkelement, wobei der Leuchteneinsatz Folgendes umfasst:
    • ein längliches Trägerelement, das entlang seines Umfangs um die Längsachse zur Aufnahme von Schaltungsträgern für LEDs eingerichtet ist oder das Oberflächenabschnitte entlang seines Umfangs um die Längsachse aufweist, die wenigstens teilweise selbst als Schaltungsträger für LEDs eingerichtet sind,
    • und eine Vielzahl von LEDs, die auf wenigstens einem der Schaltungsträger angeordnet sind, und wobei das Lichtlenkelement, welches sich um wenigstens einen Teil des Umfangs des Trägerelements vor dem Schaltungsträger erstreckt, mehrere Segmente aufweist, wobei jedes Segment wenigstens eine Reflexionsfläche und/oder einen lichtbrechenden Abschnitt aufweist, die bzw. der jeweils einer LED oder einer Reihe von LEDs, die sich quer zur Längserstreckung der LEDs erstreckt, zugeordnet ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Leuchteneinsatz ferner ein Strukturelement, das mit dem Trägerelement verbunden ist und zur Abstützung des Trägerelements in dem Leuchtengehäuse dient,
    wenigstens ein elektrisches Betriebsgerät (50) zur elektrischen Versorgung von LEDs und eine Vielzahl von LEDs, die auf wenigstens einem der Schaltungsträger angeordnet sind. Auf dem wenigstens einen Schaltungsträger sind LEDs, worunter auch OLEDs zu verstehen sind, angeordnet. Ferner können auf den Schaltungsträgern ein oder mehrere weitere elektrische Bauelemente angeordnet sein. Insbesondere können in einer Ausführungsform die Schaltungsträger einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor, beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand aufweisen. Des Weiteren kann der Schaltungsträger in einer Ausführungsform eine Schaltung zur Stromregelung aufweisen. Ferner können auf den Schaltungsträgern Leiterbahnen angeordnet sein, welche die LEDs und/oder elektrischen Bauelemente kontaktieren.
  • In einer Ausführungsform kann der Schaltungsträger eine zylindrische Form aufweisen, auf deren äußerer Oberfläche die LEDs angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich eine Anordnung erzielen, bei der die LEDs in unterschiedliche Raumrichtungen abstrahlen können. Die Anordnung der LEDs beeinflusst dabei die Gesamtlichtverteilung der Leuchte.
  • In einer weiteren Ausführungsform können Schaltungsträger verwendet werden, welche eine im Wesentlichen ebene Oberfläche besitzen. Dabei können mehrere Schaltungsträger so zusammengesetzt sein, dass jeweils benachbarte Schaltungsträger an einer Kante ausgerichtet sind. Bei Verwendung von n Schaltungsträgern kann sich insbesondere im Querschnitt der Anordnung ein n-Eck ergeben, wobei die LEDs auf der Außenseite des n-Ecks angeordnet sind. Eine solche ebene Ausführung der Schaltungsträger bietet den Vorteil, dass die LEDs mit Hilfe von Verfahren, wie sie bei der Bereitstellung von ebenen LED-Modulen bekannt sind, angebracht werden können. Gemäß einer Ausführungsform bildet die Anordnung aus Schaltungsträgern ein gleichmäßiges n-Eck, z.B. ein gleichmäßiges Sechseck. Bei einem Mehreck von wenigstens fünf Ecken kann eine verhältnismäßig gleichmäßige Lichtverteilung um 360° des Leuchteneinsatzes erzielt werden. Auch die Aufbringung von Leiterbahnen und die Bestückung mit weiteren elektrischen Bauelementen z.B. Sensoren, wird durch die Verwendung von Schaltungsträgern mit ebener Oberfläche erleichtert. Um eine Lichtverteilung bereitzustellen, wie sie insbesondere im Bereich der Verkehrswegebeleuchtung zweckdienlich ist, und um andererseits die Anzahl der Schaltungsträger in wirtschaftlichen Grenzen zu halten, bietet sich insbesondere die Verwendung von fünf oder sechs Schaltungsträgern an. Eine höhere Anzahl kann insbesondere eine feinere Winkelverteilung des abgestrahlten Lichts ermöglichen, bedingt aber andererseits einen höheren Montageaufwand.
  • Der Schaltungsträger kann insbesondere als Printed Circuit Board (PCB) ausgeführt sein. Ferner kann er zur Verbesserung der Wärmeableitung als Leiterplatte mit Metallkern (MCPCB) ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schaltungsträger einen metallischen Kern aufweisen, welcher auf seiner Oberfläche mit einem Dielektrium versehen ist. Insbesondere können auf dem Dielektrikum Leiterbahnen angeordnet sein. Bevorzugt ist hierbei die Verwendung eines metallischen Kerns aus Aluminium.
  • Alternativ können Oberflächenabschnitte des Trägerelements selbst als Schaltungsträger ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform sind metallische Leiterbahnen auf der Oberfläche des Trägerelements oder einer elektrischen Isolierschicht der Oberfläche des Trägerelements angebracht.
  • Der Schaltungsträger kann eine Matrix aus Spalten und Zeilen aufweisen, in welcher die LEDs positioniert sind. Insbesondere kann die Matrix gleichmäßig sein z.B. in vertikaler und/oder horizontaler Richtung gleiche Abstände aufweisen. Um bei gegebener Matrix die Verteilungsdichte der LEDs variieren zu können, ist es in einer Ausführungsform möglich, die LED an einer Position der Matrix mit einer elektrischen Brücke zu aktivieren oder zu deaktivieren. Der Schaltungsträger kann in dieser Ausführungsform ein gleichmäßige Anordnung von Spalten und Reihen möglicher LED-Anschluss-Postionen aufweisen, während die LEDs gleichmäßig oder ungleichmäßig darauf verteilt sein können. In einer Ausführungsform können auch mögliche LED-Anschluss-Positionen, die nicht mit LEDs besetzt sind, mit einer elektrischen Brücke kurzgeschlossen werden, weil eine Reihenschaltung der ELDs bzw. der LED-Positionen vorgesehen ist.
  • In einer Ausführungsform können die LEDs so angeordnet sein, dass sie einzeln von außen kontaktierbar sind und individuell angesteuert werden können. Ferner kann in einigen Ausführungsformen der Schaltungsträger äußere Anschlüsse aufweisen, die insbesondere zur Versorgung mit elektrischer Energie dienen. Bevorzugt können diese als Steckverbindung ausgeführt sein. Insbesondere ist bei der Verwendung mehrerer Schaltungsträger in einem Leuchteneinsatz eine Anordnung der Stecker vorteilhaft, bei welcher eine Parallel- oder Serienschaltung der einzelnen Schaltungsträger möglich ist, bei welcher sich die Mittel zur Verbindung nicht überkreuzen. Ferner kann in einer Ausführungsform der Schaltungsträger mit einer Schutzbeschichtung versehen sein, welche dem Schutz vor Feuchtigkeit dient. Die Beschichtung kann dabei als transparente Lackierung oder Beschichtung ausgeführt sein.
  • In einer Ausführungsform kann das Trägerelement im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse ein äußeres Profil aufweisen, welches dem Querschnitt der Anordnung der Schaltungsträger entspricht oder wenigstens ähnelt. Insbesondere kann das Trägerelement einen n-eckigen Querschnitt aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Trägerelement ein röhrenförmiges, hohles Element sein, auf dessen äußerer Oberfläche die Schaltungsträger angeordnet sind. In dieser Ausführungsform kann das Trägerelement insbesondere Kanäle aufweisen, um die Schaltungsträger beispielsweise mittels Schrauben zu befestigen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Trägerelement massiv ausgeführt sein. Da die Wärme, welche beim Betreiben der LEDs entsteht, im Wesentlichen von den LEDs über den Schaltungsträger zum Trägerelement fließt, und von diesem ein Wärmefluss zum Strukturelement stattfindet, ist eine Verwendung eines Materials für das Trägerelement vorteilhaft, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Insbesondere kann das Trägerelement Aluminium umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann das Trägerelement Eisen oder Kupfer umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann wenigstens ein Schaltungsträger mittels einer Schraub- oder Klemmeinrichtung oder mittels eines Klebeverfahrens auf dem Trägerelement befestigt sein. Zur Erzeugung eines guten thermischen Kontaktes kann ein sich bildender Hohlraum zwischen dem Schaltungsträger und dem Trägerelement mit einem thermisch leitfähigen Material (z.B. einer Wärmeleitpaste) ausgefüllt sein.
  • Die Erfindung sieht weiterhin ein Strukturelement vor. Dieses dient der mechanischen Stabilität und der Befestigung anderer Komponenten desLeuchteneinsatzes, insbesondere des Trägerelements, in dem Leuchtengehäuse. Bevorzugt ist hierbei die Verwendung eines metallischen Materials. In einer Ausführungsform kann dabei das Strukturelement aus Aluminium gefertigt sein. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium wird hierdurch eine effiziente Ableitung der in den LEDs entstehenden Wärme ermöglicht. Ferner kann das Strukturelement mit Außenflächen versehen sein, über welche die Wärmeenergie an die Luft abgegeben werden kann. Weiterhin ist Aluminium ein Material mit relativ geringer Dichte, wodurch das Gesamtgewicht des Aufbaus minimiert wird. Das Strukturelement kann ferner ein Gussteil sein oder eine Konstruktion aus Blechen aufweisen.
  • Zum einfachen nachträglichen Einbau des Leuchteneinsatzes ist das Strukturelement ferner mit einem Befestigungsmittel versehen, um den Leuchteneinsatz an der Leuchte zu befestigen. Insbesondere kann das Strukturelement ein Gewinde aufweisen. In weiteren Ausführungsformen können andere Befestigungsmittel, wie insbesondere Mittel für eine Rastverbindung vorgesehen sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann auch das Trägerelement ferner Befestigungsmittel für ein Bauteil der zu sanierenden Leuchte, z.B. für einen Leuchtenschirm oder Leuchtendeckel aufweisen. Insbesondere kann für die Verwendung in Pilzleuchten ein Befestigungsmittel, wie ein Gewindezapfen, am Trägerelement vorgesehen sein, um ein Dachelement des Leuchtengehäuses zu befestigen.
  • Ferner kann der Leuchteneinsatz ein oder mehrere Abdeckelemente aufweisen. Diese dienen insbesondere dazu, Teilbereiche des Leuchteneinsatzes abzudecken, welche nicht mit LEDs oder Reflektoren versehen sind. Die Abdeckelemente können aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium gefertigt sein. Neben einem dekorativen Nutzen können die Abdeckelemente auch zur Kühlung der Leuchte beitragen. Insbesondere können Öffnungen zur Belüftung vorgesehen sein. Ferner können die Abdeckelemente Oberflächenbereiche aufweisen, welche zur Abgabe von Verlustwärme an die umgebende Luft beitragen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Abdeckelement einstückig am Strukturelement gebildet sein. Ferner kann das Abdeckelement eine Öffnung oder Aussparung aufweisen, durch welche ein elektrischer Anschluss der Leuchte erfolgt. Die Öffnung bzw. Aussparung kann darüber hinaus einen Deckel aufweisen, welcher am Abdeckelement befestigt ist.
  • Das wenigstens eine Betriebsgerät des Leuchteneinsatzes dient zur elektrischen Versorgung der LEDs. Das Betriebsgerät kann dabei neben leistungselektronischen Komponenten auch eine Logik enthalten. Insbesondere kann das Betriebsgerät auch ein Steuermodul (z.B. einen Siteco Light Control (SLC) Baustein) aufweisen. Hierdurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, alle LEDs gemeinsam oder einzelne LEDs individuell zu regeln und ein Beleuchtungsszenario bedarfsgerecht programmieren zu können. Auf diese Weise kann z.B. eine Überbeleuchtung vermieden werden und ein Energieverbrauch reduziert werden. Insbesondere ergibt sich durch die Verwendung eines Steuermoduls die Möglichkeit, das Beleuchtungsniveau den tatsächlichen Erfordernissen anzupassen. Dies bietet insbesondere im Hinblick auf die Verwendung des Leuchteneinsatzes in der Verkehrswegebeleuchtung Vorteile. Beispielsweise kann durch eine bedarfsgerechte Regelung der Straßenbeleuchtung das Beleuchtungsniveau an Unfallstellen oder bei ungünstigen Witterungsbedingungen erhöht werden, wodurch eine Unfällgefahr reduziert werden kann.
  • Ferner kann in einer Ausführungsform das Betriebsgerät einen elektrischen Wandler umfassen. Dieser dient zur Wandlung der von außen bereitgestellten elektrischen Energie in eine Spannung, welche zum Betrieb der LEDs benötigt wird. Insbesondere kann der elektrische Wandler als Abwärtswandler ausgeführt sein, welcher eine von außen bereitgestellte höhere Spannung in eine zum Betrieb der LEDs geeignete niedrigere Spannung umwandelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Leuchteneinsatz weiterhin Lichtlenkelemente auf, welche vor den LEDs in deren Abstrahlrichtung angeordnet sind. Die Lichtlenkelemente können ferner insbesondere einen transparenten oder opalen Kunststoff, z.B. PMMA, aufweisen. Möglich ist insbesondere die Verwendung von Kunststoffspritzgussteilen.
  • Ferner können die Lichtlenkelemente eine reflektierende oder teilreflektierende Oberflächenbeschichtung aufweisen. Die Beschichtung kann dabei insbesondere die Materialien Aluminium, Silber oder Gold umfassen. Möglich ist hierbei insbesondere ein Aufbringen des Materials mit Hilfe eines Vakuummetallisierungsverfahrens. In einer Ausführungsform kann ein beschichteter Teilbereich der Oberfläche glatt oder mattiert ausgeführt sein. Ferner kann ein beschichteter Teilbereich der Oberfläche mit Facetten versehen sein. Zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung kann das Lichtlenkelement darüber hinaus weitere eingeformte oder einsetzbare lichtbrechende oder lichtstreuende Elemente aufweisen, wie z.B. eine Fresnell-Linse, ein Prisma, einen Diffusor oder eine Kombination dieser Elemente.
  • In einer Ausführungsform ist das Lichtlenkelement in mehreren Segmenten ausgeführt, welche jeweils Mittel zur mechanischen Verbindung der Segmente untereinander aufweisen. Die Mittel können dabei einstückig aus dem Material der Lichtlenkeinheit gebildet sein oder als separate Elemente an diesen angebracht sein. Die Verbindungselemente können dabei so gebildet sein, dass einzelne Segmente sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung miteinander verbunden werden können. Durch eine Anordnung unterschiedlicher Segmente in vertikaler Richtung, d.h. einer Stapelung der Segmente übereinander, kann dabei insbesondere die Lichtverteilung in radialer Richtung relativ zur Leuchte beeinflusst werden. Durch eine Verbindung verschiedener Segmente in horizontaler Richtung kann ferner die Lichtverteilung in ringförmigen Bereichen, welche konzentrisch um die Leuchte herum verlaufen, beeinflusst werden. Um die Lichtverteilung für einen gewünschten Anwendungszweck zu optimieren, können die einzelnen Segmente unterschiedlich ausgeführt sein. Insbesondere können verschiedene Segmente unterschiedliche Abmessungen in horizontaler und vertikaler Richtung aufweisen.
  • In einer Ausführungsformumfasst das Lichtlenkelement Reflektorflächen, um das von den LEDs ausgesandte Licht reflektieren. Durch eine optimierte Anordnung bzw. Ausrichtung der Reflektoren lässt sich hierbei die gewünschte Lichtverteilung einstellen. Insbesondere können Teilbereiche der Reflektoren Licht von einer LED-Gruppe, die z.B. in einer Reihe angeordnet, in einem leuchtennahen Bereich (in einem Umkreis von 10 m zur Leuchte) lenken, während andere Teilbereiche der Reflektoren das Licht der gleichen LED oder LED-Gruppe in einem leuchtenentfernteren Bereich lenken. Insbesondere können jeweils zwei Teilbereiche der Reflektoren, die Licht in den Nah- bzw. Fernbereich der Leuchte lenken, übereinander liegen, z.B. innerhalb eines Segmentes des Lichtlenkelements.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Lichtlenkelement mehrere Fächer, die jeweils zwei gegenüberliegende oder vier etwa kastenförmig angeordnete Reflektorflächen umfasst. Vorzugsweise sind die Reflektorflächen, welche quer zur Längsachse des Trägerelements angeordnet sind, gegenüber der Längsachse des Trägerelements geneigt. Dadurch lässt sich mit einer nach unten weisenden Reflektorfläche die Lichtstrahlung der LED in den leuchtennahen Bereich umlenken, während die nach oben weisende Reflektorfläche das Licht der LED in den leuchtenentfernten Bereich umlenkt.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Fächer aus den Segmenten des Lichtlenkelements aufgebaut. Jeweils ein Segment kann dabei die obere Hälfte und die untere Hälfte zweier benachbarter Fächer umfassen. Es ist auch vorgesehen, dass ein Segment des Lichtlenkelements ein oder mehrere vollständige Fächer, die jeweils aus zwei oder vier Reflektorflächen gebildet sind, umfasst.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Segmente jeweils wenigstens zwei Reflektorflächen. Wenigstens einige der Segmente des Lichtlenkelements können eine identische Form aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform können Teile des Lichtlenkelements mit Hilfe einer Tragstruktur miteinander verbunden sein. Die Verwendung einer separaten Tragstruktur kann insbesondere die mechanische Stabilität des Aufbaus erhöhen. Ferner wird hierdurch die Verwendung verschiedener Teile des Lichtlenkelements erleichtert, beispielsweise für eine Kombination von Segmenten mit verschiedenen Abmessungen. Die Tragstruktur selbst kann dabei aus einem transparenten, opalen Material ausgeführt sein. Insbesondere kann die Tragstruktur aus Kunststoff gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Tragstruktur auch metallische Elemente aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsfrom kann die Tragstruktur von außen sichtbar sein. Insbesondere kann in einer Ausführungsform ein Teilbereich der Tragstruktur als Lichtleiter ausgebildet sein, wodurch sich das Erscheinungsbild der Leuchte gezielt beeinflussen lässt. Insbesondere kann die Tragstruktur weiterhin mit fluoreszierenden oder lichtstreuenden Partikeln versehen sein, welche Teilbereiche der Tragstruktur als leuchtendes Rahmenwerk erscheinen lassen.
  • Die Lichtverteilung der Leuchte wird in einer Ausführungsform insbesondere durch die Anordnung der einzelnen LEDs auf dem Schaltungsträger, der Anordnung der Schaltungsträger in der Leuchte, sowie die Anordnung und Gestaltung der Lichtlenkelemente beeinflusst. Beispielsweise lässt sich durch eine erhöhte Bestückungsdichte mit LEDs in einem Winkelbereich des LED-Moduls eine Beleuchtungsstärke intensivieren. Eine solche Ausgestaltung kann vorteilhaft sein, um in einer Anwendung zur Straßenbeleuchtung Teilbereiche der Straße gezielt stärker zu beleuchten, und andererseits Teilbereiche, welche abseits der Straße gelegen sind, weniger stark zu beleuchten.
  • Der erfindungsgemäße Leuchteneinsatz kann im Bereich der Innenraum- und Außenbeleuchtung verwendet werden. Vorteilhaft ist insbesondere die Verwendung im Bereich der Außenbeleuchtung, z.B. im Bereich der Verkehrswegebeleuchtung oder zur Beleuchtung von Parkanlagen oder Plätzen. Durch die Austauschbarkeit des Leuchteneinsatzes kann dieser in verschiedenen Leuchtenfamilien eingesetzt werden. Möglich ist eine Verwendung z.B. in Pilzleuchten, Mastleuchten, Laternen oder Glockenleuchten. Der Leuchteneinsatz kann dabei so gestaltet sein, dass er den mechanischen Anforderungen der einzelnen Leuchtenfamilien gerecht wird. Beispielsweise kann der Leuchteneinsatz für die Verwendung in einer Glockenleuchte so gestaltet sein, dass er in einer hängenden Position montiert werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die LEDs auf den Schaltungsträgern so angeordnet sein, dass die Lichtverteilung im Wesentlichen in zwei Richtungen konzentriert ist. Hierzu sind die LEDs so ausgerichtet, dass ihre Abstrahlrichtung eine horizontale Projektion aufweist, welche einen Winkel von etwa 90° bis etwa 180°, insbesondere etwa 100° bis etwa 160°, z.B. etwa 120° einschließt. Eine solche Lichtverteilung ist insbesondere vorteilhaft für die Anwendung als Anliegerstraßenbeleuchtung, weil das Licht der Leuchte, die am Rand der Straße angeordnet ist, entlang der Straße oder des Gehweges neben der Straße abgegeben wird, jedoch nicht in Richtung zur Häuserfassade.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lichtverteilung in einer horizontalen Ebene annähernd isotrop sein. Dies kann insbesondere durch eine Anordnung der LEDs und der Lichtlenkelemente erfolgen, welche in einer horizontalen Schnittebene annähernd radialsymmetrisch ist. Insbesondere können die in einer Ausführungsform verwendeten Schaltungsträger gleiche Abmessungen und gleiche LED-Verteilungen aufweisen, und zueinander auf eine Weise angeordnet sein, so dass sie in einem horizontalen Querschnitt ein regelmäßiges n-Eck bilden. Vorteilhaft ist eine derartige Lichtverteilung insbesondere für eine Platzbeleuchtung.
  • Gemäß einer Ausführungsform können zur Bestückung der Schaltungsträger LEDs mit unterschiedlicher Lichtfarbe verwendet werden. Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung eines Steuermoduls können bei dieser Ausführungsform auch LEDs mit unterschiedlicher Lichtfarbe gezielt angesteuert werden. Auf diese Weise kann die Lichtfarbe der Leuchte eingestellt werden. Insbesondere können bei der Verwendung mehrerer Schaltungsträger in einem Leuchteneinsatz die Schaltungsträger unterschiedliche Verteilungen der LEDs aufweisen, so dass beispielsweise auf einem der verwendeten Schaltungsträger LEDs einer bestimmten Farbe dominieren, während ein anderer Schaltungsträger mehr LEDs einer anderen Farbe aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Beleuchtungsniveau, welches durch die Leuchte bereitgestellt wird, durch ein Dimmen einzelner LEDs bzw. LED-Gruppen erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Beleuchtungsniveau über ein Zu- oder Abschalten einzelner LEDs oder LED-Gruppen gezielt beeinflusst werden.
  • Zur gezielten Einstellung einer bestimmten Lichtverteilung kann in einer Ausführungsform die Anzahl der LEDs, welche in einen bestimmten Raumwinkelbereich abstrahlen, variieren. Hierbei ist die Gesamtanzahl der LEDs sowie ihre maximale Leistungsabgabe maßgeblich für die Dimensionierung des Betriebsgerätes. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die Verwendung von etwa 5 bis etwa 200 LEDs, insbesondere 10 bis 100 LEDs, insbesondere 20 bis 50 LEDs. Die Verteilung der LEDs auf dem Schaltungsträger bzw. den Schaltungsträgern kann dabei insbesondere inhomogen sein. Hieraus ergibt sich eine Lichtverteilung der Leuchte, welche in unterschiedlichen Raumbereichen unterschiedliche Intensität zeigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die LEDs auf dem Schaltungsträger in Reihen angeordnet sein. Diese Reihen können z.B. vertikal oder horizontal verlaufen. In einer horizontalen Reihe können beispielsweise 1 bis 5 LEDs nebeneinander angeordnet sein. Eine ähnliche Dimensionierung ist auch für vertikale Reihen möglich. Zur Erzielung einer besonderen Lichtverteilung ist auch eine inhomogene Verteilung möglich.
  • Die einzelnen LEDs auf einem Schaltungsträger können gemäß einer Ausführungsfrom mit Hilfe von Leiterbahnen kontaktiert sein. Auch eine Kontaktierung mittels einer separaten Verkabelung ist möglich.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die LEDs auf dem Schaltungsträger aufgelötet. Möglich ist auch eine Befestigung mit Hilfe eines Bondingverfahrens. Diese Verfahren gewährleisten auch einen effizienten Wärmeabfluss von den LEDs in den Schaltungsträger. Ferner ist auch eine Befestigung mit Hilfe eines Klebeverfahrens möglich.
  • Um eine effiziente Kühlung der LEDs zu ermöglichen, ist es in einer Ausführungsform vorteilhaft, wenn, für den Wärmefluss wichtige Komponenten des LED-Moduls, wie das Strukturelement, das Trägerelement und das Abdeckelement ein thermisch gut leitfähiges Material, wie z.B. Aluminium aufweisen. Ferner können das Trägerelement und/oder das Strukturelement so gefertigt sein, dass im Inneren des LED-Moduls ein Hohlraum ausgebildet ist, durch welchen Luft strömen kann. Insbesondere ist in einer Ausführungsform im Inneren des LED-Moduls ein Hohlraum ausgebildet.
  • Ferner kann in einer Ausführungsform der Leuchteneinsatz weiterhin einen Ventilator aufweisen, welcher zur Kühlung beiträgt. Die durch den Ventilator erzeugte Luftströmung erleichtert eine thermische Konvektion, durch welche Wärme von den Komponenten der Leuchte an die Luft abgegeben werden kann. In einer Ausführungsform kann das LED-Modul ferner eine steuerbare Wärmequelle im oberen Bereich aufweisen, durch welche eine Konvektion zusätzlich stimuliert wird. Möglich ist insbesondere auch die Verwendung einer VenturiDüse.
  • Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen des Leuchteneinsatzes einige Komponenten, wie z.B. das Strukturelement oder das Trägerelement, sowie das Abdeckelement zusätzliche, oberflächenvergrößernde Merkmale aufweisen. Insbesondere können in einigen Ausführungsformen die oberflächenvergrößernden Merkmale als rippenförmig oder linsenförmig ausgebildete Oberflächenprofile vorhanden sein.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den nachfolgenden Zeichnungen erläutert, die Folgendes darstellen:
    • Figur 1
    zeigt schematisch verschiedene Komponenten des Leuchteneinsatzes in Explosionsdarstellung.
    Figur 2
    zeigt die Anordnung der Lichtlenkeinheit an dem Leuchteneinsatz teil- weise in Explosionsansicht.
    Figur 3
    zeigt eine vollständige Lichtlenkeinheit einer Ausführungsform, wobei zwei Elemente der Lichtlenkeinheit separat dargestellt sind.
    Figuren 4a und b
    zeigen Elemente einer Lichtlenkeinheit.
    Figuren 5a und b
    zeigen einen Ausschnitt der Lichtlenkeinheit in einem vertikalen und einem horizontalen Schnitt.
    Figuren 6a bis g
    zeigen Anordnungen von LEDs auf jeweils einem Schaltungsträger.
    Figur 7
    zeigt eine Pilzleuchte mit dem Leuchteneinsatz.
    Figuren 8a und b
    zeigen eine alternative Ausführungsform eines Entblendungselements in Aufsicht und von der Seite.
    Figuren 9a und b
    zeigen eine weitere alternative Ausführungsform eines Entblendungs- elements in Aufsicht und von der Seite.
    Figur 10
    zeigt einen Querschnitt durch die Lichtlenkeinheit mit den Entblen- dungselementen nach Figuren 9a und b.
    Figur 11
    zeigt eine alternative Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in Explosionsansicht.
    Figur 12
    zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in Explosionsansicht.
    Figur 13
    zeigt eine weitere Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in Explosionsansicht.
  • In Figur 1 ist eine Explosionsansicht eines Leuchteneinsatzes dargestellt. In dem oberen Teilbereich des Leuchteneinsatzes befindet sich ein Trägerelement 20, welches eine längliche Form hat und auf der Umfangsfläche um die Längsachse Oberflächenabschnitte 21 definiert.
    Die Oberflächenabschnitte 21 des Trägerelements 20 sind jeweils etwa eben ausgebildet und definieren in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Trägerelements ein regelmäßiges Sechseck.
  • In jedem Oberflächenabschnitt 21 ist ferner eine Nut 22 in Längsrichtung des Trägerelements 20 vorgesehen, welche dazu geeignet ist, dass Schrauben und Führungselemente in beliebiger Höhe längs der Nut 22 eingreifen können. Auf jedem Oberflächenabschnitt 21 des Trägerelements 20 ist jeweils ein Schaltungsträger 30 mittels Schrauben 31durch Löcher 32 angebracht (siehe Figur 2, welche einen Schaltungsträger 30 in Abstand von dem Trägerelement 20 darstellt) auf dem Schaltungsträger sind LEDs 35 angeordnet.
  • Das Trägerelement 20 ist aus Aluminium ausgebildet, um für eine gute Wärmeleitung zu sorgen. Es schließt nach unten ein Strukturelement 10 an, welches in dem vorliegenden Beispiel aus mehreren abgewinkelten Elementen, ebenfalls aus Aluminium, gebildet ist. Auf der dem Trägerelement 20 abgewandten Seite des Strukturelements 10 sind Abwinklungen 11 vorgesehen, mit deren Hilfe der Leuchteneinsatz in einem Gehäuse einer Leuchte in aufrechter Position befestigt werden kann. Das Strukturelement 10 ist ferner auf der Außenseite mit Abdeckungen 60 verkleidet. Diese Abdeckungen 60 sind ebenfalls aus Aluminium gebildet und Unterstützen die Kühlung des Leuchteneinsatzes durch Umgebungsluft. Innerhalb des Strukturelements 10 ist ein Betriebsgerät 50 angeordnet. Das Betriebsgerät 50 ist mittels einer elektrische Anschlussldemme 51 auf dem Strukturelement 10 an die vorhandenen elektrischen Zuleitungen in der Leuchte angeschlossen werden kann. Das Betriebsgerät 50 verfügt über einen Spannungswandler, um die Spannung der Netzversorgung auf die erforderlichen Spannungen zum Betrieb der LEDs umzuwandeln. Das Betriebsgerät 50 versorgt über Kabel (in den Figuren nicht gezeigt) die Schaltungsträger 30 mit der notwendigen Versorgungsspannung der LEDs 35, die auf dem Schaltungsträger 30 angeordnet sind.
  • Optional ist noch ein Steuermodul 55 mit dem Betriebsgerät 50 verbunden. Das Steuermodul 55 ermöglicht es, die LEDs 35 auf den Schaltungsträger 30 aufgrund von vorgegebenen Steuerungsparametem, wie z.B. der Tageszeit oder aufgrund von Messsensoren an dem Leuchteneinsatz, zu schalten und zu dimmen. Insbesondere können auch einzelne Gruppen von LEDs 35 auf den Schaltungsträgern 30 unterschiedlich geschaltet oder gedimmt werden.
  • In Figur 7 ist der Leuchteneinsatz in einer Straßenleuchte, einer so genannten Pilzleuchte, dargestellt. Durch eine transparente Gehäuseabdeckung 82 ist der Leuchteneinsatz in aufrechter Position zu sehen. Im Bereich des Strukturelements 10 sind nach außen nur die Abdeckungen 60 zu erkennen.
  • Auf der Oberseite des Trägerelements 20 ist ferner ein Gewindezapfen 27 vorgesehen. Dieser dient dazu, wie in Figur 7 gezeigt, ein Gehäusedach 80 an dem oberen Ende des Trägerelements 20 zu befestigen. Das Strukturelement 10 ist mit den Winkelansätzen 11 in einen Leuchtengehäusesockel 83 auf dem Ende eines Leuchtenmasts 81 befestigt (in Figur 7 von einem Sockel 83 verdeckt). Das Strukturelement 10 und das Trägerelement 20 sind so stabil konstruiert, dass sie das Leuchtengehäuse aus dem Sockel 83 der Abdeckung 82 und dem Gehäusedach 80 auch stützen können.
  • Um den Umfang des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger 30 ist ferner ein Lichtlenkelement 40 angeordnet, welches in dem gezeigten Beispiel aus mehreren übereinander gestapelten Segmenten 41 gebildet ist. Die Figuren 4a und 4b zeigen jeweils ein einzelnes Segment 41 als Einzelteil. Zwei Segmente 41 aneinander angeschlossen ergeben eine etwa ringförmige, genauer eine sechseckige Struktur, welche um das Trägerelement 20 bzw. die Schaltungsträger 30 angeordnet werden kann. Auf der Innenseite der Segmente 41 des Lichtleitelements 40 sind Rastnasen 45 und Vorsprünge 46 vorgesehen, mit welchen die Segmente 41 an den Schaltungsträgern 30 in entsprechenden Vertiefungen angebracht werden können.
  • Wie in der Figur 3 zu sehen ist, werden mehrere Segmente 41 übereinander gestapelt bis zu einer Höhe, die etwa der Längserstreckung des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger 30 entspricht. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann der Aufbau des Lichtlenkelements 40 aus den Einzelteilen um den Umfang des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger 30 angebracht werden.
  • Bezug nehmend auf Figur 2 ist zu erkennen, dass jeweils eine Reihe von LEDs 35, die sich quer zur Längsrichtung des Trägerelements 20 erstrecken, ein Segment 41 des Lichtlenkelements 40 zugeordnet ist.
  • Die lichttechnische Funktion der einzelnen Segmente 41 des Lichtlenkelements 40 ist in den Figuren 5a und 5b dargestellt.
  • Die Segmente 41 weisen in horizontaler Richtung übereinander unterschiedlich geneigte Reflexionsflächen 401 und 402 auf. Die Reflektorfläche 402 sorgt aufgrund ihrer Anordnung oberhalb der LED 35, dass Licht gemäß dem Strahlengang 1001 nach unten reflektiert wird. Diese Strahlung trägt zur Beleuchtung im leuchtennahen Bereich (z.B. im Umfang von etwa 10 m um die Leuchte) bei. Die Strahlung 1002, welche die LED 35 ohne Reflexion an dem Lichtlenkelement 40 verlässt sowie die Strahlung 1003 und 1004, welche an der nach oben weisenden Reflexionsflächen 401 reflektiert werden, verlassen demgegenüber die Leuchte um eine horizontale Richtung. Die Lichtstrahlung trägt dadurch zur Beleuchtung der leuchtenentfemteren Bereiche bei.
  • Die Lichtlenkung innerhalb einer horizontalen Ebene ist in Figur 5b dargestellt. Seitliche Reflektorflächen 404 sorgen dafür, dass die Lichtverteilung, welche von jeweils einer LED 35 erzeugt wird, in seitlicher Richtung begrenzt wird. Dadurch tragen die Reflelkorflächen 404 dazu bei, dass die Lichtverteilung der Leuchte auf die Radiale der Längsachse mittig der beiden Reflektorflächen des Trägerelements stärker gebündelt ist.
  • In Ergänzung zu den vorher genannten Reflektorflächen 401, 402 und 404 des Lichtlenkelements 40 weist dieses noch optische Entblendungselemente 420 in Form von lichtstreuenden transparenten Platten 420 auf, die sich jeweils zwischen zwei Segmenten 41 etwa parallel und in geringem Abstand zu den Schaltungsträgern 30 erstrecken. Das Entblendungselement 420 wird mittels Positionierungslöchem 403 zwischen jeweils zwei Segmenten 41 gehalten.
  • Die Figuren 8a und b bzw. 9a und b zeigen zwei alternative Ausführungsformen des Entblendungselements 420' bzw. 420". Wie in den Figuren 8a und 8b dargestellt, besitzt das Entblendungselement in mehreren Reihen 421' auf einer Seite des Entblendungselements angeordnete linsenförmige Erhebungen 422' mit einem Krümmungsradius R. Diese optische Struktur ist so ausgewählt, dass das Licht der LEDs nach unten gebündelt abgelenkt wird. Die mittlere Reihe der Linsen liegt dabei mit der dicksten Stelle unterhalb einer Hauptachse von LEDs, wodurch die Ablenkung nach unten hervorgerufen wird. Die Form der linsenförmige Erhebungen 422' ist so ausgewählt, dass das Licht in vertikaler Richtung stärker fokussiert wird als in horizontaler Richtung. In der gezeigten Ausführungsform bilden die linsenförmigen Erhebungen keilförmig geschnittene Teilzylinder mit einem Krümmungsradius R. Damit wird eine gleichmäßige Beleuchtung der Nutzfläche erreicht. Die Höhe H der Reihen und die Breite A der linsenförmigen Erhebungen 422' sind vorzugsweise so gewählt, dass eine Verschiebung der LEDs gegenüber dem Entblendungselement 420' bei einer Vielzahl von LEDs ohne optische Wirkung bleibt. Dadurch bleibt die erzeugte Lichtverteilung auch bei Ungenauigkeiten bei der Positionierung des Entblendungselements 420' erhalten. Die linsenförmigen Erhebungen sind in den Reihen aneinander angrenzend angeordnet. In anderen Ausführungsformen können noch Abstände dazwischen vorgesehen sein.
  • Gemäß der alternativen Ausführungsform nach Figur 9a und 9b sind nur im oberen Bereich der Oberflächenstruktur des Entblendungselements 420" Reihen 421" mit linsenförmigen Erhebungen 422", in dem gezeigten Beispiel drei Reihen 421", vorgesehen. Im unteren Bereich des Entblendungselements 420" ist das Entblendungselement mattiert oder klar ausgeführt.
  • Die Figur 10 zeigt im Querschnitt die Entblendungselemente 420" im eingebauten Zustand. Der Positionierungsstift 423" greift in die Positionierungslöcher (in der Figur 10 nicht zu sehen) der Segmente des Lichtlenkelements ein. Dadurch wird das Entblendungselement 420" in einer definierten Lage gegenüber den LEDs 35 gehalten. Die Entblendungselemente 420 und 420' werden in der gleichen Weise wie in Figur 10 für das Entblendungselement 420" dargestellt positioniert.
  • Alternativ kann an der Stelle des Entblendungselements 420 auch eine lichtbrechende Einrichtung, wie z.B. eine Linse, vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform sind bevorzugt jeweils zwei gegenüberstehende Reflektorflächen 401 und 402 und die zwei dazwischenliegenden seitlichen Reflektorflächen 404 einstückig in einem Segment des Lichtlenkelements vorgesehen.
  • Die übereinander gestapelten Segmente 41 des Lichtlenkelements 40 bilden daher durch ihre Reflexionsflächen 401, 402 und 404 jeweils ein Fach, welches eine LED oder eine Reihe von LEDs auf dem Schaltungsträger zugeordnet ist. Die Lichtlenkung kann durch Wahl der Winkel der Reflektorflächen 401, 402 und 404 präzise den Erfordernissen angepasst werden, weil die LED 35 als nahezu punktförmiger Strahler mit einem definierten Streuwinkel Licht abgibt. Im Unterschied zu einer flächig strahlenden Lichtquelle, wie beispielsweise einer Leuchtstoffröhre, die über den gesamten Umfang Licht abgibt, kann daher das Lichtlenkelement 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sehr viel präziser auf die Anordnung der Lichtquellen abgestimmt werden.
  • Die Anordnung von LEDs auf den Schaltungsträgern 30 ist in für verschiedene Ausführungsformen in den Figuren 6a bis 6g dargestellt. Es ist dabei zu verstehen, dass unterschiedliche Schaltungsträger auf verschiedenen Seiten des Trägerelements 20 eines Leuchteneinsatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein können.
  • Die prinzipielle Struktur der Anordnung der LEDs auf einem Schaltungsträger 30 ist in Figur 6a dargestellt. Der Schaltungsträger 30 besitzt einen elektrischen Anschluss 301 in Form eines Steckers, welcher über ein elektrisches Kabel (nicht gezeigt) mit dem Betriebsgerät 50 bzw. dem Steuermodul 55 verbunden wird. Auf dem Schaltungsträger 30 befinden sich ferner in mehreren Reihen und Spalten angeordnet Positionen 303, welche mit elektrischen Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf dem Schaltungsträger 30 verbunden sind, um an diesen Positionen LEDs anzulöten. Ferner sind Brückenelemente 302 jeweils für LED-Position vorgesehen. Durch Ein- oder Ausstecken von 0-Ω-Brücken kann die elektrische Versorgung einer vorgesehenen Position für die LEDs aktiviert oder deaktiviert werden.
  • Die Figuren 6b bis 6g geben beispielsweise an, wie vorgesehenen Positionen 303 mit LEDs besetzt sein können. Es können sämtliche LED-Positionen mit aktiven LEDs besetzt sein (Figur 6d). Eine derartige Anordnung ist bevorzugt für eine Seite des Trägerelements 20, welche in eine Richtung weist, in der besonders viel Licht abgegeben werden soll. Für Schaltungsträger, die in Richtungen weisen, in denen weniger Licht abgegeben werden soll, können einige Spalten oder alle Spalten außer einer ohne Funktion bleiben (Figuren 6b, 6c und 6f). Ferner können auch die Reihen innerhalb eines Schaltungsträgers 30 unterschiedlich besetzt werden (siehe Figuren 6e und 6g). Letzteres ist insbesondere bevorzugt, wenn ein besonderer Lichteffekt in Bezug auf das Erscheinungsbild der Leuchte in Längsrichtung des Trägerelements erzeugt werden soll. Beispielsweise kann es gewünscht sein, dass die Leuchte im unteren Bereich heller wirken soll und im oberen Bereich dunkler, was durch die entsprechende ungleichmäßige Anordnung der LEDs erzielt werden kann. Auch eine asymmetrische Verteilung innerhalb der Reihen kann gewünscht sein. Entsprechende Beispiele sind in den Figuren 6f und 6g angegeben.
  • Wie vorhergehend mit Bezug auf die Beschreibung des Lichtlenkelements 40 beschrieben, ist jeweils ein Segment 41 bzw. ein Fach, welches sich aus der Oberseite und der Unterseite zweier aufeinanderfolgender Segmente 41 ergibt, einer LED-Reihe zugeordnet. Es ist auch möglich, dass die Segmente 41 des Lichtlenkelements nicht identisch zueinander ausgeführt sind. Dann lässt sich durch die entsprechende Anordnung oder Beschaltung von LEDs auf dem Schaltungsträger eine unterschiedliche Lichtverteilung des Leuchteneinsatzes erzeugen.
  • Die Bestückung der Schaltungsträger 30 mit LEDs in verschiedenen Positionen der regelmäßigen Matrix kann tatsächlich physikalisch durch Besetzung nur bestimmte Positionen erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass LEDs an jeder Position der Matrix angeordnet sind, jedoch nur in unterschiedlichen Gruppen geschaltet werden, wobei die Schaltung vorzugsweise durch das Steuermodul 55 erfolgt. So lassen sich zu unterschiedlichen Tageszeiten verschiedene Lichteffekte erzeugen. Ferner können die Lichteffekte nicht nur durch das Ein- und Ausschalten von LEDs hervorgebracht werden, sondern auch durch kontinuierliche Dimmen von LEDs oder Gruppen von LEDs an ausgewählten Positionen innerhalb der Schaltungsträger 30.
  • Weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Leuchteneinsätzen sind in den Figuren 11, 12 und 13 dargestellt. Bei diesen Leuchteneinsätzen sind die Lichtlenkelemente 40', 40" bzw. 40"' im Unterschied zu den vorhergehend beschriebenen Lichtlenkelementen 40 vollständig aus lichtbrechendem Material gebildet. Die Oberflächenstruktur der Lichtlenkelemente ist so ausgebildet, dass sie wie eine Linse wirken und eine vergleichbare Lichtlenkung erzielen wie die vorhergehend beschriebene Ausführungsform der Lichtlenkelemente 40. Die Lichtlenkelemente aus lichtbrechendem Material umfassen ebenso wie die Ausführungsformen mit Reflexionsflächen mehrere Segmente 41', 41" bzw. 41"', die jeweils einer Gruppe oder Reihe von LEDs in einer Höhe auf dem Trägerelement zugeordnet sind. Gemäß den Ausführungsformen nach Figuren 11 und 12 sind die Lichtlenkelemente aus etwa teilzylindrischen Elementen gebildet, die von außen auf das Trägerelement 20 aufgesetzt werden können. Gemäß der Ausführungsform nach Figur 13 sind die Segmente 41"' des Lichtlenkelements 40"' etwa zylindrisch ausgebildet und werden axial auf das Trägerelement aufgeschoben. Die Ausführungsform nach Figur 13 besitzt ferner die Besonderheit, dass einige der Segmente 41"' (in der Figur 13 die unteren drei Segmente) asymmetrisch ausgebildet sind. Diese Ausführungsform ist bevorzugt für Leuchten, die auf unterschiedlichen Seiten verschiedene Lichtverteilungen erzeugen sollen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass auf einer Seite der Leuchte das Licht stärker nach unten gelenkt wird, um beispielsweise einen mastnahen Bereich unter der Leuchte auszuleuchten, während auf der anderen Seite eine breitstrahlendere Lichtverteilung erzeugt wird.
  • Zahlreiche Abwandlungen der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf ebene Schaltungsträger 30, wie in den Figuren dargestellt, beschränkt. Es können auch zylindrische oder halbzylindrische oder teilzylindrische Schaltungsträger Anwendung finden. Ebenso können flexible Schaltungsträger auf entsprechend zylindrisch oder teilzylindrische Flächen des Trägerelements aufgebracht werden. Ferner ist zu berücksichtigen dass anstelle separater Schaltungsträger 30 der Schaltungsträger, d.h. die Leiterbahnen mit entsprechender Isolierung, auch direkt auf den Oberflächen des Trägerelements 20 ausgebildet sein kann.
    • Bezugszeichenliste:
    • 10
    Strukturelement
    11
    Winkelansatz
    20
    Trägerelement
    21
    Oberflächenabschnitt
    22
    Nut
    27
    Gewindezapfen
    30
    Schaltungsträger
    31
    Schraube
    32
    Loch
    35
    LED
    40, 40', 40", 40"'
    Lichtlenkelemente
    41, 41', 41", 41"',
    Segment des Lichtlenkelements
    50
    Betriebsgerät
    51
    Netzklemme
    55
    Steuermodul
    60
    Abdeckelement
    80
    Gehäusedach
    81
    Leuchtenmast
    82
    Transparente Abdeckung
    83
    Leuchtengehäusesockel
    301
    Elektrischer Anschluss
    302
    Elektrische Brücke
    303
    LED-Position
    401
    Reflektorfläche
    402
    Reflektorfläche
    403
    Positionsloch
    404
    Reflektorfläche
    405
    Rastnase
    420, 420', 420"
    Entblendungselement
    421', 421"
    Reihen
    422', 422"
    linsenförmige Erhebungen
    423', 423"
    Vorsprünge
    1001
    Lichtstrahl
    1002
    Lichtstrahl
    1003
    Lichtstrahl
    1004
    Lichtstrahl

Claims (17)

  1. Leuchteneinsatz mit einem Lichtlenkelement, wobei der Leuchteneinsatz Folgendes umfasst:
    ein längliches Trägerelement (20), das entlang seines Umfangs um die Längsachse zur Aufnahme von Schaltungsträgern (30) für LEDs (35) eingerichtet ist oder das Oberflächenabschnitte entlang seines Umfangs um die Längsachse aufweist, die wenigstens teilweise selbst als Schaltungsträger für LEDs eingerichtet sind,
    und eine Vielzahl von LEDs (35), die auf wenigstens einem der Schaltungsträger (30) angeordnet sind,
    und wobei das Lichtlenkelement, welches sich um wenigstens einen Teil des Umfangs des Trägerelements (20) vor dem Schaltungsträger (30) erstreckt, mehrere Segmente (41, 41', 41", 41"') aufweist, wobei jedes Segment (41, 41', 41", 41"') wenigstens eine Reflexionsfläche (401, 402) und/oder einen lichtbrechenden Abschnitt aufweist, die bzw. der jeweils einer LED oder einer Reihe von LEDs, die sich quer zur Längserstreckung der LEDs erstreckt, zugeordnet ist.
  2. Leuchteneinsatz nach Anspruch 1, wobei der oder die Schaltungsträger (30) und/oder das Trägerelement (20) in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Trägerelements ein regelmäßiges n-Eck, vorzugsweise mit fünf oder mehr Ecken, definieren oder wobei der oder die Schaltungsträger und/oder das Trägerelement einen Zylinder oder Zylinderabschnitte entlang der Längsachse des Trägerelements definieren.
  3. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf einem oder mehreren der Schaltungsträger (30) elektrische Bauelemente angeordnet sind, insbesondere Sensoren zur Temperaturmessung, Sensoren zur Leuchtstärkemessung und/oder elektrische Bauelemente zur Schaltung der Stromversorgung der LEDs.
  4. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs auf dem wenigstens einen Schaltungsträger (30) in einer oder mehreren Spalten angeordnet sind, die sich in Längsrichtung des Trägerelements (20) erstrecken, und/oder wenigstens einige der LEDs in Zeilen quer zur Längsachse des Trägerelements auf dem Schaltungsträger (30) angeordnet sind, wobei insbesondere wenigstens einige der LEDs auf einem Schaltungsträger ungleichmäßig auf die Zeilen und Spalten des Schaltungsträgers (30) verteilt sind.
  5. Leuchteinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einzelne LEDs oder Gruppen von LEDs getrennt voneinander elektrisch angeschlossen sind und individuell ansteuerbar sind, insbesondere einzeln zu- oder abschaltbar und/oder dimmbar sind.
  6. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (20) innen hohl ist.
  7. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (20) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.
  8. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Lichtlenkelement (40, 40', 40", 40"') um den gesamten Umfang des Trägerelementes (20) erstreckt.
  9. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtlenlcelement (40, 40', 40", 40"') mehrere sich wiederholende Segmente (41, 41', 41 ", 41"') aufweist, insbesondere eine Stapelung von Segmenten (41) in Richtung der Längsachse des Trägerelements (20).
  10. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtlenkelement Fächer definiert, die jeweils wenigstens zwei Reflektorflächen (401, 402) aufweisen, die gegenüber der Längsachse des Trägerelements geneigt sind.
  11. Leuchteneinsatz nach Anspruch 10, wobei die Segmente (41) in Längsrichtung des Trägerelements jeweils die Höhe eines oder mehrerer der Fächer aufweisen.
  12. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Segmente (41, 41', 41 ", 41"') durch Steckverbindungen miteinander verbindbar sind.
  13. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Segment 1/ntel des Umfangs des Trägerelements umschließt, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere 2, 3, 4, 5 oder 6 ist.
  14. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Teile des Lichtlenkelements mittels einer Tragstruktur miteinander verbunden sind, die insbesondere aus einem transparenten, opalen oder mit Lichtstreuelementen versehenen Material gebildet ist.
  15. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs (35) auf den Schaltungsträgern (30) derart verteilt sind oder ansteuerbar sind, so dass die Lichtabstrahlung des Leuchteneinsatzes in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Tragelements im Wesentlichen in zwei Richtungen, insbesondere symmetrisch, erfolgt, wobei die beiden Richtungen in der Ebene einen Winkel zwischen etwa 90° bis etwa 180°, insbesondere etwa 100° bis etwa 160° einschließen.
  16. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs auf den Schaltungsträgern (30) so verteilt sind oder ansteuerbar sind, dass die von dem Leuchteneinsatz erzeugte Lichtverteilung in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Leuchtenträgers (20) annähernd isotrop ist.
  17. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zwei gegenüberliegenden Reflektorflächen (401, 402) des Lichtlenkelements ein lichtstreuendes oder lichtbrechendes Element (420, 420', 420") angeordnet ist.
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