EP2507542B1

EP2507542B1 - Leuchte und verkehrswegbeleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: EP2507542B1
Application number: EP10782615.8A
Authority: EP
Inventors: Simon Schwalenberg; Peter Brick; Julius Muschaweck
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: CA2782230A1; US8840270B2; CN102667319B; DE102009056385A1; JP2013512549A; WO2011064313A1; CN102667319A; US20120299464A1; KR20120102730A; EP2507542A1

Description

Es wird eine Leuchte angegeben. Darüber hinaus wird eine Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung angegeben.
In der Druckschrift WO 2009/098081 A1 sind ein Beleuchtungsmodul, eine Leuchte und ein Verfahren zur Beleuchtung angegeben.
Die Druckschrift US 2004/0027833 A1 betrifft eine Fahrzeugleuchte.
In der Druckschrift FR 2 771 797 A1 ist eine optische Projektionseinrichtung beschrieben.
Eine Leuchte mit einem strukturierten Reflektor ist in der Druckschrift US 6,773,135 B1 zu finden.
Die Beschreibung einer Signalleuchte ist in der Druckschrift US 4,859,043 A enthalten.
Es ist in der Druckschrift US 2006/0007692 A1 eine Leuchtenanordnung wiedergegeben.
Eine Fahrzeugleuchte ist in der Druckschrift DE 102 43 373 A1 offenbart.
Die Druckschrift US 2008/0232132 A1 enthält die Beschreibung einer Diffusorplatte für eine Hinterlechtungseinrichtung.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Leuchte anzugeben, die eine vorgebbare Abstrahlcharakteristik aufweist und die blendarm ist. Es besteht eine weitere zu lösende Aufgabe darin, eine Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung anzugeben, die eine bestimmte, vorgebbare Abstrahlcharakteristik aufweist und die blendarm ist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Leuchte und durch eine Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte beinhaltet diese wenigstens ein, bevorzugt mehrere optoelektronische Halbleiterbauteile. Bei dem Halbleiterbauteil kann es sich um eine Leuchtdiode oder um ein Leuchtdiodenmodul handeln. Insbesondere ist das Halbleiterbauteil dazu eingerichtet, weißes Licht zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte umfasst diese wenigstens eine Primäroptik. Die Primäroptik ist dem Halbleiterbauteil entlang eines Strahlweges nachgeordnet und von dem Halbleiterbauteil beabstandet. Beispielsweise ist die Primäroptik durch eine Linse gebildet, die von dem Halbleiterbauteil emittierte Strahlung in einen bestimmten Raumwinkelbereich lenkt. Beabstandet kann bedeuten, dass zwischen einem Halbleitermaterial des optoelektronischen Halbleiterbauteils und der Primäroptik keine unmittelbare Verbindung besteht. Insbesondere befindet sich zwischen einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauteils und einer Strahlungseintrittsfläche der Primäroptik ein Koppelmedium, ein Luftspalt oder ein evakuierter Bereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte umfasst diese eine Sekundäroptik. Die Sekundäroptik ist der Primäroptik entlang eines Strahlweges nachgeordnet. Bei der Sekundäroptik handelt es sich insbesondere um ein reflektives Element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte umfasst diese eine Tertiäroptik. Die Tertiäroptik ist der Sekundäroptik und der Primäroptik nachgeordnet und insbesondere zu einer Transmission der vom Halbleiterbauteil erzeugten Strahlung eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte trifft ein Anteil von mindestens 30%, insbesondere von mindestens 50 % der vom Halbleiterbauteil emittierten Strahlung auf die Sekundäroptik und auf die Tertiäroptik.
Es beinhaltet die Leuchte sowohl eine Sekundäroptik als auch eine Tertiäroptik. In diesem Fall trifft ein Strahlungsanteil von mindestens 50 % der von dem mindestens einen optoelektronischen Halbleiterbauteil emittierten Strahlung auf die Sekundäroptik und auf die Tertiäroptik. Die Strahlungsanteile, die auf die Sekundäroptik und auf die Tertiäroptik treffen, können voneinander abweichende Strahlungsanteile sein. Der Strahlungsanteil, der von der Primäroptik zur Sekundäroptik gelangt, gelangt weiterhin teilweise oder, bevorzugt, vollständig nachfolgend zu der Tertiäroptik.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte ist die Sekundäroptik und/oder die Tertiäroptik zu einer Kleinwinkelstreuung der vom Halbleiterbauteil emittierten Strahlung eingerichtet. Umfasst die Leuchte sowohl eine Sekundäroptik als auch eine Tertiäroptik, so ist insbesondere nur die Tertiäroptik zu einer Kleinwinkelstreuung der Strahlung eingerichtet und die Sekundäroptik ist ein gemäß dem Reflexionsgesetz reflektierendes optisches Element.
Zum Beispiel weist ein mittlerer Streukegel der von der Sekundäroptik und/oder der Tertiäroptik gestreuten Strahlung einen Öffnungswinkel zwischen einschließlich 1° und 5° auf. Mit anderen Worten erfolgt eine lediglich moderate Aufweitung beziehungsweise Streuung der Strahlung. Es ist möglich, dass der Streukegel asymmetrisch gestaltet ist. Beispielsweise kann der Streukegel entlang einer x-Richtung einen Öffnungswinkel von ungefähr 2° aufweisen und entlang einer dazu orthogonalen y-Richtung einen Öffnungswinkel von ungefähr 6°. Ein mittlerer Öffnungswinkel des Streukegels ergibt sich dann bevorzugt aus der Hälfte der Summe der Öffnungswinkel in die Raumrichtungen, im vorliegenden Beispiel also zu zirka 4°. Mit anderen Worten wird ein paralleles Strahlbündel durch die Sekundäroptik und/oder durch die Tertiäroptik in ein divergentes Strahlbündel mit dem Öffnungswinkel umgewandelt. Der Öffnungswinkel ist zum Beispiel ein Winkelbereich, in dem eine Strahlungsintensität auf 50 % einer maximalen Intensität entlang einer bestimmten Richtung abgefallen ist, kurz FWHM-Winkel. Ebenso kann der Öffnungswinkel ein minimaler Winkelbereich sein, in den mindestens 68 % oder mindestens 95 % der Strahlungsintensität des einfallenden, parallelen Strahlbündels emittiert werden.
In mindestens einer Ausführungsform der Leuchte umfasst diese mindestens ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie mindestens eine Primäroptik, die dem Halbleiterbauteil nachgeordnet und von diesem beabstandet ist. Ferner weist die Leuchte eine Sekundäroptik und bevorzugt auch eine Tertiäroptik auf, die der Primäroptik nachgeordnet sind. Ein Anteil von mindestens 50 % einer von dem Halbleiterbauteil emittierten Strahlung gelangt zu der Sekundäroptik und zu der Tertiäroptik. Ferner ist die Sekundäroptik und/oder die Tertiäroptik zu einer Kleinwinkelstreuung der vom Halbleiterbauteil emittierten Strahlung eingerichtet.
Durch den Einsatz einer solchen Sekundäroptik und einer solchen Tertiäroptik ist eine Leuchte erzielbar, die einen vergleichsweise scharf abgrenzbar definierten Bereich, beispielsweise einer Straße, ausleuchtet. Durch die Kleinwinkelstreuung durch die Sekundäroptik und/oder durch die Tertiäroptik ist ferner eine Blendung, insbesondere von Verkehrsteilnehmern, reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte ist die Sekundäroptik als ein Reflektor ausgeführt. Mit anderen Worten reflektiert die Sekundäroptik die von der Primäroptik zu der Sekundäroptik gelenkte Strahlung in einen bestimmten Raumwinkelbereich. Insbesondere ist die Sekundäroptik dann lichtundurchlässig gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte ist die Tertiäroptik eine Streuplatte. Mit anderen Worten ist die Tertiäroptik dann lichtdurchlässig und zu einer Transmission der vom Halbleiterbauteil emittierten sichtbaren Strahlung eingerichtet. Ebenso ist es zusätzlich möglich, dass die Tertiäroptik auch für eine nahinfrarote Strahlung durchlässig und/oder für eine ultraviolette Strahlung undurchlässig gestaltet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte beinhaltet diese sowohl die Sekundäroptik als auch die Tertiäroptik. Die Sekundäroptik ist ein gemäß dem Reflexionsgesetz reflektierendes optisches Element, das heißt, die Sekundäroptik ist nicht zu einer Kleinwinkelstreuung der Strahlung eingerichtet. Nur die der Sekundäroptik und der Primäroptik nachgeordnete Tertiäroptik ist in dieser Ausführungsform zu einer Kleinwinkelstreuung der Strahlung eingerichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte umgibt die Sekundäroptik das Halbleiterbauteil und die Primäroptik in einer lateralen Richtung allseitig. Beispielsweise sind das Halbleiterbauteil und die Primäroptik in einer horizontalen Richtung ringsum von der Sekundäroptik umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte schließen die Sekundäroptik und die Tertiäroptik das Halbleiterbauteil sowie die Primäroptik allseitig ein. Mit anderen Worten kann durch die Sekundäroptik und durch die Tertiäroptik eine Art Kasten gebildet sein, in dem sich sowohl das Halbleiterbauteil als auch die Primäroptik befinden. Neben der Sekundäroptik und der Tertiäroptik kann der Kasten zusätzlich durch einen Träger des Halbleiterbauteils gebildet sein. Es ist möglich, dass das Halbleiterbauteil sowie die Primäroptik staubdicht in dem Kasten abgeschlossen sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weist die Sekundäroptik in einem Querschnitt, senkrecht zu einer Längsrichtung der Sekundäroptik, eine paraboloide oder eine ellipsoidale Grundform auf. Beispielsweise ist die Sekundäroptik im Querschnitt als Halbellipse geformt. Insbesondere kann die Sekundäroptik einen asymmetrischen Querschnitt aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weist die Sekundäroptik in Draufsicht entlang der Längsrichtung eine konkave, bikonkave, konvexe, bikonvexe oder rechteckige Grundform auf. Mit anderen Worten kann eine Ausdehnung und/oder ein Innenmaß der Sekundäroptik senkrecht zur Längsrichtung, insbesondere in Draufsicht gesehen, an verschiedenen Stellen der Sekundäroptik verschiedene Werte annehmen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte ist die Sekundäroptik in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung in eine Vielzahl von Lamellen unterteilt. Lamellen sind insbesondere langgestreckte, entlang der Längsrichtung bevorzugt zusammenhängende, einander benachbarte und/oder einander folgende Bereiche zum Beispiel von Innenseiten der Sekundäroptik, wobei die Lamellen Grundelemente einer reflektierenden Optik der Sekundäroptik bilden können und die Lamellen oder Gruppen von Lamellen aus einem zusammenhängenden, im Betrieb der Leuchte starren Material geformt sein können. Einzelne Lamellen können durch eine Kante voneinander abgegrenzt sein. In einem Querschnitt gesehen kann dann die mindestens eine Innenseite der Sekundäroptik sägezahnartig strukturiert sein.. Beispielsweise weist die Sekundäroptik entlang des Querschnitts zwischen einschließlich 10 und 30 Lamellen auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weist die Sekundäroptik, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung, mindestens ein zusammenhängendes Seitenteil auf oder ist senkrecht zur Längsrichtung entlang des gesamten Querschnitts durch ein einziges, zusammenhängendes Werkstück gebildet. Insbesondere ist eine Innenseite der Seitenteile und/oder des gesamten zusammenhängenden Werkstücks der Sekundäroptik senkrecht zur Längsrichtung durch eine einfach oder zweifach stetig differenzierbare Funktion beschreibbar. Beispielsweise weist die mindestens eine Innenseite beziehungsweise die die Innenseite speziell im Querschnitt beschreibende Funktion dann einen sinusartigen Verlauf auf. Die mindestens eine Innenseite ist bevorzugt in Richtung senkrecht zur Längsrichtung in eine Vielzahl von Lamellen unterteilt, wobei einzelne der Lamellen beispielsweise durch einen Wechsel der Krümmung der die Innenfläche beschreibenden Funktion oder durch Minima dieser Funktion voneinander abgegrenzt oder abgeteilt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weist die Sekundäroptik, insbesondere in Richtung quer oder senkrecht zur Längsrichtung, zueinander planparallele Abschlussflächen auf. Die Abschlussflächen sind also bevorzugt parallel zu einer Ebene, die quer zur Längsrichtung ausgerichtet ist, orientiert. Bevorzugt sind die Abschlussflächen reflektiv und lichtundurchlässig gestaltet. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Abschlussflächen strahlungsdurchlässig sind und dann bevorzugt durchtretende Strahlung einer Kleinwinkelstreuung unterwerfen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weisen die Lamellen entlang der Längsrichtung einen gekrümmten, von einer Geraden abweichenden Verlauf auf. Zum Beispiel sind mehrere Teilstücke entlang der Längsrichtung zu einer Lamelle zusammengesetzt oder die Lamelle weist entlang der Längsrichtung einen oder mehrere Knicke auf. Solche Lamellen sind vergleichsweise einfach herzustellen. Ebenso ist es möglich, dass die Lamellen entlang der Längsrichtung aus einem zusammenhängenden, einstückigen Material geformt und durch eine einfach stetig differenzierbare Funktion beschreibbar sind. Mittels derartiger Lamellen sind Unstetigkeiten oder unerwünschte Schwankungen in einem von der Leuchte zu erzeugenden Leuchtstärkeprofil verringerbar. Weiterhin können die Lamellen in einem mittleren Bereich der Sekundäroptik, bezogen auf die Längsrichtung, eine andere Breite aufweisen als an den Abschlussflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte weist eine oder weisen zwei Hauptseiten der Tertiäroptik ein Oberflächenprofil auf. Das Oberflächenprofil kann durch Mikrolinsen, die in die Hauptseiten geformt sind, gebildet sein. Insbesondere beträgt eine maximale Steigung des Oberflächenprofils, bezogen auf insbesondere eine der Hauptausdehnungsrichtungen der Tertiäroptik, zwischen einschließlich 2° und 14°, bevorzugt zwischen einschließlich 3° und 10°, insbesondere zwischen einschließlich 4° und 6°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte ist ein Strahlprofil der von der Leuchte emittierten Strahlung, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Sekundäroptik, asymmetrisch. Beispielsweise weist das Strahlprofil in einem Winkelbereich zwischen einschließlich 30° und 80°, insbesondere zwischen einschließlich 50° und 80°, bevorzugt zwischen einschließlich 60° und 75°, ein Maximum auf. Mit anderen Worten wird in diesem Winkelbereich eine maximale Strahlungsintensität emittiert. Der Winkelbereich oder der Winkel ist zum Beispiel auf eine optische Achse des Halbleiterbauteils beziehbar.
Das Strahlprofil der Leuchte kann ein Maximum oder auch zwei Maxima aufweisen, die dann bevorzugt symmetrisch zur optischen Achse angeordnet sind. Weist das Strahlprofil nur ein Maximum zum Beispiel zwischen einschließlich 30° und 80° auf, so beträgt eine Strahlungsintensität dann bevorzugt in einem Winkelbereich zwischen einschließlich 20° und -90° höchstens 40 % oder höchstens 30 % der Intensität in dem einen Maximum.
Es wird darüber hinaus eine Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung angegeben. Die Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung umfasst beispielsweise mindestens eine Leuchte, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale der Leuchte sind daher auch für die Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung umfasst diese mindestens eine Leuchte, bevorzugt zwei oder mehr als zwei Leuchten, wie in Verbindung mit zumindest einer der oben genannten Ausführungsformen angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung, die eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von Leuchten umfasst, sind diese Leuchten matrixartig angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung sind mindestens zwei der Leuchten entlang einer Längsrichtung einer der Leuchten und/oder entlang einer vertikalen Richtung relativ zueinander verkippt angeordnet. Hierdurch ist erreichbar, dass von der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung ein großer Bereich ausleuchtbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung umfasst diese verschiedene, nicht baugleiche Leuchten. Insbesondere können sich die Leuchten in einem Abstrahlwinkelbereich voneinander unterscheiden. Beispielsweise ist durch eine Leuchte ein Nahbereich und durch eine weitere der Leuchten ein Fernbereich der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung ausleuchtbar.
Derartige Verkehrswegbeleuchtungseinrichtungen können beispielsweise zur Beleuchtung von Schienen, Straßen, Gehwegen oder Radwegen, insbesondere in Form von feststehenden Laternen, eingesetzt werden.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Leuchte sowie eine hier beschriebene Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelnen Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer hier beschriebenen Leuchte,
Figuren 2, 3A, 4 und 6 bis 9: schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von Sekundäroptiken und von Tertiäroptiken für hier beschriebene Leuchten,
Figuren 3B und 5: schematische Darstellungen von Abwandlungen von Sekundäroptiken und von Tertiäroptiken,
Figuren 10, 11 und 13: schematische Illustrationen der Abstrahleigenschaften von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Leuchten und Verkehrswegbeleuchtungseinrichtungen, und
Figur 12: schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verkehrswegbeleuchtungseinrichtungen.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Leuchte 1 illustriert. Die Leuchte 1 umfasst einen Träger 7b, auf dem eine Montageplatte 7a aufgebracht ist. Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 4, beispielsweise mit einer oder mehreren Leuchtdioden, ist auf dem Träger 7b angebracht. Beabstandet von dem Halbleiterbauteil 4 ist eine Primäroptik 11 auf der Montageplatte 7a angebracht. Ein minimaler Abstand zwischen einer Lichteintrittsfläche der Primäroptik 11, die als Linse ausgeformt ist, und einer Licht abstrahlenden Hauptseite des Halbleiterbauteils 4 beträgt insbesondere zwischen einschließlich 0,5 mm und 30 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 4 mm und 20 mm. Das Halbleiterbauteil 4 sowie die Primäroptik 11 können wie in der Druckschrift WO 2009/098081 A1 beschrieben ausgestaltet sein. Ein Lichtstrom des mindestens einen Halbleiterbauteils 4 und/oder der Leuchte 1 beträgt bevorzugt mindestens 750 Im, insbesondere mindestens 1000 Im.
Durch eine optische Achse A des Halbleiterbauteils 4, die beispielsweise eine Symmetrieachse einer Abstrahlcharakteristik des Halbleiterbauteils 4 oder ein Lot einer Hauptfläche eines Halbleiterchips des Halbleiterbauteils 4 darstellt, ist eine z-Richtung definiert. Die optische Achse A des Halbleiterbauteils 4 fällt insbesondere mit einer Symmetrieachse der Primäroptik 11 zusammen. Bevorzugt ist die optische Achse A auch senkrecht zu dem Träger 7b orientiert.
Ferner umfasst die Leuchte 1 eine Sekundäroptik 22, die eine Vielzahl von Lamellen 2 aufweist. Die Sekundäroptik 22 ist in Figur 1 nur vereinfacht schematisch dargestellt. Die Sekundäroptik 22 weist zwei Seitenteile 6a, 6b auf, die Innenseiten 60a, 60b mit den Lamellen 2 aufweisen. An einer dem Träger 7b zugewandten Unterseite der Sekundäroptik 22 ist eine Ausnehmung geformt, die von dem Halbleiterbauteil 4 sowie der Primäroptik 11 durchdrungen ist.
An einer dem Halbleiterbauteil 4 abgewandten Seite der Sekundäroptik 22 ist das Halbleiterbauteil 4 deckelartig von einer einstückigen Tertiäroptik 33, die als Streuplatte gestaltet ist, abgedeckt. Ebenso ist es möglich, dass nur die Sekundäroptik 22 zu einer Kleinwinkelstreuung eingerichtet ist und dass die Tertiäroptik 33 dann eine planparallele, nicht streuend wirkende Platte ist. Die Tertiäroptik 33 ist bevorzugt an der Sekundäroptik 22 befestigt und weist eine dem Halbleiterbauteil 4 zugewandte Hauptseite 3a und eine dem Halbleiterbauteil 4 abgewandte Hauptseite 3b auf.
Vom Halbleiterbauteil 4 emittierte Strahlung wird von der Primäroptik 11 zu einem Anteil von mindestens 50 %, insbesondere zu einem Anteil von mindestens 70 % zu der Sekundäroptik 22 geleitet. Von der Sekundäroptik 22 gelangt die Strahlung weiterhin zu der Tertiäroptik 33, die dazu eingerichtet ist, von der Strahlung durchlaufen zu werden. Ebenso gelangt ein Anteil der vom Halbleiterbauteil 4 emittierten Strahlung über die Primäroptik 11 direkt zu der Tertiäroptik 33, ohne von der Sekundäroptik 22 reflektiert zu werden.
In Figur 2A ist eine dreidimensionale Darstellung nur der Sekundäroptik 22 gezeigt, in Figur 2B eine schematische Seitenansicht und in Figur 2C eine schematische Draufsicht. Die Lamellen 2 an den Innenseiten 60a, 60b sind in Figur 2 nicht dargestellt. Die Sekundäroptik 22 weist zwei Abschlussflächen 5 auf, die planparallel zueinander und jeweils senkrecht zur Längsrichtung L angeordnet sind. Die in Figur 2 nicht dargestellten Lamellen können entlang einer Längsrichtung L parallel zueinander angeordnet sein. Entlang der Längsrichtung L weist die Sekundäroptik 22 und/oder die Leuchte 1 beispielsweise eine Ausdehnung zwischen einschließlich 60 mm und 100 mm, beispielsweise zirka 80 mm, auf. Entlang der y-Richtung beträgt eine Ausdehnung der Sekundäroptik 22 und/oder der Leuchte 1 beispielsweise zwischen einschließlich 30 mm und 100 mm, insbesondere zirka 60 mm. Eine Ausdehnung entlang der z-Richtung kann zwischen einschließlich 30 mm und 90 mm liegen, beispielsweise bei zirka 50 mm.
In den Figuren 3A und 3B sind Querschnitte der Sekundäroptik 22 dargestellt. Ein mittlerer Verlauf der Seitenteile 6 ist durch eine Strich-Linie angedeutet. Die Anzahl der Lamellen 2 kann, wie auch in den anderen Figuren, von der gezeichneten Anzahl abweichen. Gemäß dem in Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lamellen 2 an den Seitenteile 6 jeweils durch Kanten 20 voneinander separiert. Die Kanten 20 können durch einen Knick beispielsweise in einem Blech, aus dem die Sekundäroptik 22 geformt ist, realisiert sein. Die Sekundäroptik 22 kann wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen einstückig, zum Beispiel aus einem einzigen Blech oder einem einzigen Spritzgussteil mit einer reflektierenden Beschichtung, geformt sein. Gemäß der in Figur 3B dargestellten Abwandlung sind die Innenseiten 60 der Seitenteile 6 durch eine einfach stetig differenzierbare Funktion beschreibbar. Die Lamellen 2 sind durch Minima 24 voneinander separiert.
Anders als in Figur 1 und 2 sind Kanten der Sekundäroptik 22, die entlang der z-Richtung die Sekundäroptik 22 begrenzen, parallel zueinander angeordnet. Zur Vereinfachung der grafischen Darstellung ist eine Ausnehmung, beispielsweise zur Aufnahme des Halbleiterbauteils 4, in Figur 3 nicht dargestellt.
In den Figuren 4 und 5 sind detailliertere Querschnitte der Lamellen 2 der Sekundäroptik 22 schematisch gezeichnet. Gemäß Figur 4A weisen die Lamellen 2a, 2b gleiche Höhen H, aber unterschiedliche Breiten W1, W2 auf. Die Lamellen 2a, 2b weisen jeweils eine konvexe Form auf. Die Höhe H liegt beispielsweise zwischen einschließlich 50 µm und 1000 µm, die Breiten W1, W2 liegen beispielsweise zwischen einschließlich 1,0 mm und 10 mm.
Gemäß Figur 4B und Figur 4C sind die Lamellen 2 sägezahnartig geformt. Nach Figur 4B sind die einzelnen Lamellen 2 asymmetrisch geformt, nach Figur 4C symmetrisch.
Wie in den Figuren 5A und 5B für Abwandlungen illustriert, ist ein Verlauf der Lamellen 2 durch eine einfach oder zweifach stetig differenzierbare Funktion wiedergebbar. Gemäß Figur 5A sind die Lamellen sinusartig geformt, wobei eine fiktive Grenze zwischen zwei benachbarten Lamellen 2 durch ein Minimum 24 der Funktion gegeben ist. In Figur 5B ist der sinusartige Verlauf der Lamellen 2 gestaucht. Eine innere Breite W* der Lamellen 2 zwischen zwei Wendepunkten der die Lamellen 2 darstellenden Funktion 25 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 60 % und 85 % der gesamten Breite W einer der Lamellen 2.
In Figur 6A ist eine schematische Draufsicht auf die Sekundäroptik 22 gezeigt. Die Lamellen 2 sind in Figur 6A nicht dargestellt. Entlang der Längsrichtung L weist die Sekundäroptik 22 eine bikonkave Form auf, wobei Krümmungen, die die Sekundäroptik 22 in +y-Richtung und in -y-Richtung begrenzen, voneinander abweichen.
Ein Querschnitt entlang der Mitte M der Sekundäroptik 22 nach Figur 6A, siehe die Strich-Punkt-Linie, ist in Figur 6B gezeigt, ein Querschnitt in y-Richtung nahe der Abschlussflächen 5 in Figur 6C. Entlang der Mitte M ist ein Querschnitt der Sekundäroptik 22 kleiner als an den Abschlussflächen 5. Die Anzahl der Lamellen 2 ist entlang der gesamten Längsrichtung L konstant, wodurch die Lamellen 2 in der Mitte M eine kleinere Breite W1 aufweisen als an den Abschlussflächen 5, an denen die Lamellen 2 eine größere Breite W2 aufzeigen. Ferner sind die Lamellen 2 bevorzugt entlang der Längsrichtung L durch eine einfach stetig differenzierbare Funktion beschreibbar. Hierdurch ist eine sehr gleichmäßige Ausleuchtung eines Bereichs mit der Leuchte 1 erzielbar, besonders, falls die Lamellen senkrecht zur Längsrichtung L analog zu Figur 3B, 5A oder 5B geformt sind.
In Figur 7 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sekundäroptik 22 dargestellt. Entlang der Längsrichtung L sind mehrere Lamellen 2 aneinander angehängt oder gestückelt, so dass einzelne Lamellen 2 eine vergleichsweise einfache Geometrie aufweisen und effizient formbar sind. Die Grundform der Sekundäroptik 22 ist, ebenso wie gemäß Figur 6A, bezogen auf die Längsrichtung L bikonkav. Ein Querschnitt der Sekundäroptik 22 gemäß Figur 7 kann sich analog zu den Figuren 6A, 6C darstellen. Anders als in den Figuren 6 und 7 dargestellt, können die Lamellen 2 ebenso wie in Figur 4 illustriert geformt sein.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es ebenso möglich, dass sich die Zahl der Lamellen 2 entlang der Längsrichtung L ändert. Beispielsweise kann die Sekundäroptik 22 gemäß Figur 7 an den Abschlussflächen 5 jeweils mehr oder weniger Lamellen 2 aufweisen als entlang der Mitte M. Bevorzugt weicht die Anzahl der Lamellen 2 in verschiedenen Bereichen entlang der Längsrichtung L dann um höchstens einen Faktor 2 und insbesondere um mindestens einen Faktor 1,2 voneinander ab.
In den Figuren 8A, 8B, 8C sind Ausführungsbeispiele der Tertiäroptik 33 dargestellt. Es ist möglich, dass die Tertiäroptik 33 einstückig geformt ist und/oder die zwei Hauptflächen 3a, 3b im Mittel planparallel zueinander sind. Die Tertiäroptik 33 kann aus einem Glas oder einem Kunststoff geformt sein oder hieraus bestehen. Die Tertiäroptik 33 kann Mikrolinsen 30 an der dem Halbleiterbauteil 4 zugewandten Hauptseite 3a und/oder an der dem Halbleiterbauteil 4 abgewandten Hauptseite 3b aufweisen. Eine maximale Steigung der Mikrolinsen 30 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 4° und 6°. Die Höhe H der Mikrolinsen 30 liegt insbesondere zwischen einschließlich 25 µm und 250 µm. Die Breite W der Mikrolinsen 30 beträgt zum Beispiel zwischen einschließlich 0,2 mm und 5 mm.
Gemäß Figur 9 weist die Tertiäroptik 33 eine matrixartige Anordnung der Mikrolinsen 30 auf. Entlang der Längsrichtung L und entlang der y-Richtung weisen die Mikrolinsen 30 unterschiedliche Breiten W1, W2 auf. Speziell entlang der Längsrichtung L können benachbarte Mikrolinsen 30 einen sinusartigen Verlauf aufweisen, analog Figur 5A oder 5B, oder auch durch scharfe Kanten, analog Figur 4A, voneinander getrennt sein.
Die Mikrolinsen 30 der Tertiäroptik 33 und/oder die Lamellen 2 der Sekundäroptik 22 können eine sphärische, asphärische, runde, elliptische oder linear in L-Richtung oder y-Richtung extrudierte Form aufweisen, als Oberflächenwellen in y-Richtung und/oder entlang der Längsrichtung L sinusartig geformt sein. Ebenso ist es möglich, dass die Mikrolinsen 30 und/oder die Lamellen 2 als Freiformflächen oder Freiformoptiken gestaltet sind.
In Figur 10A ist die Kleinwinkelstreuung der Tertiäroptik 33 illustriert. Ein einfallendes, paralleles Strahlbündel wird zum Beispiel durch Streuzentren in der planparallelen Tertiäroptik 33 in einen Streukegel K mit einem mittleren Öffnungswinkel α aufgeweitet. Bevorzugt beträgt der Öffnungswinkel α zwischen einschließlich 1° und 5°.
Gemäß Figur 10B erfolgt die Kleinwinkelstreuung bei Reflexion an einer der Innenseiten 60 der Sekundäroptik 22. Eine Strahlaufweitung erfolgt ebenfalls bevorzugt in den Streukegel K mit dem mittleren Öffnungswinkel α zwischen einschließlich 1° und 3°.
In Figur 10C ist illustriert, dass ein einfallendes Parallelstrahlenbündel an einer der Mikrolinsen 30 eine Streuung beziehungsweise eine Strahlaufweitung erfährt. Es beträgt die Strahlaufweitung über die Mikrolinsen 30 hinweg beispielsweise zwischen einschließlich 2° und 3°.
In Figur 10D ist eine mögliche Strukturierung der Innenseiten 60 der Sekundäroptik 22 oder auch einer Aufrauung einer der Hauptseiten 3a, 3b der Tertiäroptik 33 gezeigt. Die Aufrauung kann eine statistische Aufrauung sein, die beispielsweise durch eine Art statistisch verteilter, länglicher Gräben, orientiert entlang einer bestimmten Richtung, gebildet ist. Durch eine solche Strukturierung lässt sich ein Streukegel K realisieren, der beispielsweise entlang der Längsrichtung L und entlang der y-Richtung unterschiedliche Öffnungswinkel aufweist.
In den Figuren 11A und 11B sind Strahlprofile illustriert, die von einer hier beschriebenen Leuchte 1 erzeugbar sind. Aufgetragen ist eine Intensität I in Abhängigkeit von einem Emissionswinkel θ, vergleiche Figur 1. Nach Figur 11A ist das Strahlprofil in der y-L-Ebene symmetrisch zur optischen Achse A und weist zwei Maxima bei -70° und +70°,auf. Entlang der optischen Achse A bei θ = 0° beträgt die Intensität I höchstens 30 % der maximalen Intensität.
Gemäß Figur 11B weist das Strahlprofil lediglich ein Maximum bei zirka θ = 70° auf. In dem Winkelbereich von einschließlich 20° bis -90° beträgt die Intensität I höchstens 30 % der maximalen Intensität.
In Figur 12 sind Ausführungsbeispiele einer Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung 100 angegeben. Gemäß Figur 12A sind drei der Leuchten 1 linear angeordnet. Nach Figur 12B sind die Leuchten 1 in der y-L-Ebene gegeneinander verkippt matrixartig angeordnet. Nach Figur 12C sind die Leuchten 1 in der z-L-Ebene gegeneinander rotiert. Die Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung 100 kann verschieden gestaltete Leuchten 1 umfassen.
Insbesondere bei den Leuchten 1 gemäß der Figur 12A, wie auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen, ist es möglich, dass die Sekundäroptik 22 keine Abschlussflächen aufweist. Bevorzugt sind Abschlussflächen nur an Enden des Moduls 100 entlang der Längsrichtung L vorhanden, so dass das gesamte Modul 100 dann insgesamt nur zwei Abschlussflächen aufweist. Durch solche Leuchten 1 oder Module 100 lassen sich Abschlussflächen einsparen und eine modulare Anordnung der Leuchten 1 ist vereinfachbar.
In Figur 13 ist ein Strahlprofil der Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung 100, beispielsweise gemäß Figur 12C, illustriert. Insbesondere eine Straße 8 wird mit gleichmäßiger Intensität I ausgeleuchtet. Entlang eines Radwegs 9 und/oder eines Gehwegs 9 nimmt die Intensität I beispielsweise linear ab.

Claims

Leuchte (1) mit
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterbauteil (2),

- mindestens einer Primäroptik (11), die dem Halbleiterbauteil (4) nachgeordnet und von dem Halbleiterbauteil (4) beabstandet ist,

- einer Sekundäroptik (22) und einer Tertiäroptik (33), die der Primäroptik (11) nachgeordnet sind,
wobei ein Anteil von mindestens 50 % einer vom Halbleiterbauteil (4) emittierten Strahlung zu der Sekundäroptik (22) und zu der Tertiäroptik (33) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sekundäroptik (22) und/oder die Tertiäroptik (33) zu einer Kleinwinkelstreuung der Strahlung eingerichtet sind, so dass ein mittlerer Streukegel (K) der von der Sekundäroptik (22) und/oder der Tertiäroptik (33) gestreuten Strahlung einen Öffnungswinkel (α) zwischen einschließlich 1° und 5° aufweist,
wobei ferner die Sekundäroptik (22) in Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung (L) in eine Mehrzahl von Lamellen (2) unterteilt ist und einzelne der Lamellen (2) durch eine Kante (20) voneinander abgegrenzt sind, und
wobei wenigstens ein Teil der Lamellen (2) in einer Mitte (M), entlang der Längsrichtung (L), eine andere Breite (W) aufweist als an Abschlussflächen (5) der Sekundäroptik (22).
Leuchte (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei der dem Halbleiterbauteil (4) zugewandte Innenseiten (60) der Sekundäroptik (22) und/oder Hauptseiten (3a, 3b) der Tertiäroptik (33) mit einer statistischen Aufrauung versehen sind,
wobei die Kanten (20) Knicke in einem Blech, aus dem die Sekundäroptik (22) geformt ist, sind.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Sekundäroptik (22) ein Reflektor und die Tertiäroptik (33) eine Streuplatte ist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Sekundäroptik (22) das Halbleiterbauteil (4) und die Primäroptik (11) lateral allseitig umgibt, und bei der die Sekundäroptik (22) und die Tertiäroptik (33) das Halbleiterbauteil (2) und die Primäroptik (11) allseitig umgeben.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Sekundäroptik (22) in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung (L) eine paraboloide oder eine ellipsoide Grundform aufweist,
und bei der die Sekundäroptik (22) in Draufsicht entlang der Längsrichtung (L) eine konkave oder bikonkave Grundform aufweist.
Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei der die Sekundäroptik (22) in einem Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung (L) eine paraboloide oder eine ellipsoide Grundform aufweist,
und bei der die Sekundäroptik (22) in Draufsicht entlang der Längsrichtung (L) eine konvexe oder bikonvexe Grundform aufweist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der Entlang der Längsrichtung (L) die Sekundäroptik (22) und die Leuchte (1) eine Ausdehnung zwischen einschließlich 60 mm und 100 mm aufweisen,
wobei eine Ausdehnung der Sekundäroptik (22) und der Leuchte (1) entlang einer z-Richtung zwischen einschließlich 30 mm und 90 mm liegt und die z-Richtung mit einer Symmetrieachse der Primäroptik (11) zusammenfällt, und
wobei entlang einer y-Richtung, senkrecht zu der Längsrichtung und der z-Richtung, eine Ausdehnung der Sekundäroptik (22) und der Leuchte (1) zwischen einschließlich 30 mm und 100 mm beträgt.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Sekundäroptik (22) zueinander planparallele Abschlussflächen (5) aufweist.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Lamellen (2a, 2b) entlang eines mittleren Verlaufs von Seitenteilen (6) der Sekundäroptik (22) unterschiedliche Breiten (W1, W2) aufweisen und in Richtung senkrecht hierzu gleiche Höhen (H),
wobei die Höhen (H) zwischen einschließlich 50 µm und 1000 µm liegen und die Breiten (W1, W2) zwischen einschließlich 1,0 mm und 10 mm.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der eine oder zwei Hauptseiten (3) der Tertiäroptik (33) mit einem Oberflächenprofil versehen sind, wobei eine maximale Steigung (ϕ) des Oberflächenprofils zwischen einschließlich 2° und 14° beträgt.
Leuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei der eine oder zwei der Hauptseiten (3) der Tertiäroptik (33) mit Mikrolinsen (30) versehen sind.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der ein Strahlprofil, in einer Richtung (y) senkrecht zur Längsrichtung (L), ein Maximum in einem Winkelbereich zwischen einschließlich 30° und 80° aufweist,
wobei in einem Winkelbereich zwischen einschließlich 20° und -90° eine Strahlungsintensität, bezogen auf das Maximum, höchstens 30 % beträgt.
Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der die Sekundäroptik (22) zu einer Kleinwinkelstreuung der Strahlung eingerichtet ist und bei der die Tertiäroptik (33) nicht streuend wirkt.
Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung (100) mit mindestens einer Leuchte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verkehrswegbeleuchtungseinrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch,
die zwei oder mehr als zwei der Leuchten (1) umfasst, wobei die Leuchten (1) matrixartig angeordnet sind und mindestens zwei der Leuchten (1) entlang einer Längsrichtung (L) und/oder entlang einer vertikalen Richtung (z) relativ zueinander verkippt sind.