EP2534409A2 - Anordnung zur lichtabgabe mit punktförmigen lichtquellen und reflektor - Google Patents

Anordnung zur lichtabgabe mit punktförmigen lichtquellen und reflektor

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EP2534409A2 EP11706193A EP11706193A EP2534409A2 EP 2534409 A2 EP2534409 A2 EP 2534409A2 EP 11706193 A EP11706193 A EP 11706193A EP 11706193 A EP11706193 A EP 11706193A EP 2534409 A2 EP2534409 A2 EP 2534409A2
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the light-emitting arrangement according to the invention shown in FIG. 1 and generally designated by the reference numeral 1, is to be used in particular for the realization of a radiator. Accordingly, a relatively high amount of light to be delivered, which is why a plurality of punctiform light sources is used.
  • These light sources are, in particular, LEDs 2, although the concept according to the invention can also be applied to other types of light sources
  • Substantially punctiform light sources can be transmitted.
  • the LEDs 2 are arranged on a common carrier element 3, in particular a circuit board. You can, for example, in a matrix structure or in a
  • a heat sink 4 is arranged, with the aid of which the heat occurring during operation of the arrangement 1 can be effectively dissipated.
  • the light emitted by the LEDs 2 light should share a cup-shaped
  • Reflector 5 are issued, which is also arranged on the circuit board 3.
  • Beam desired that is, the light rays leaving the reflector 5 should be as parallel as possible. This effect can ideally be achieved if the light source is arranged in the focal point B of the radiator 5 or in the region of the focal point B.
  • FIG 2 shows an enlarged view of these optical means, which are preferably so-called Fresnel lenses 10. These consist of a transparent material and are disc-shaped. They have both on their underside and on their top refractive, prism-like structures. These Fresnel lenses 10 now cause that the light emitted by the associated LEDs 2 light is focused on the focal point B of the reflector 5. As a result, at the focal point B, a virtual light source 20 with an extremely small
  • This virtual light source 20 radially radiates out of the focal point B, so that the reflector 5 can influence the light beams in an optimum manner. This results in a nearly parallel emission of the light beams, as shown in FIG. Accordingly, the reflector 5 can be used optimally for focusing the light, although a planar light source arrangement is used instead of a single punctual light source. Another advantage is that direct light of the LEDs 2, that is, the part that does not fall on the reflector and is directed, is suppressed. The quality of the emitted light beam of the arrangement according to the invention is correspondingly very high.

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Abstract

Bei einer Anordnung zur Lichtabgabe (1) mit zumindest zwei im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen (2) sowie einem den Lichtquellen (2) zugeordneten Reflektor (5) sind den Lichtquellen (2) jeweils optische Mittel (10) zugeordnet, welche dazu ausgebildet sind, das Licht der zugehörigen Lichtquelle (2) jeweils auf einen gemeinsamen Ort zu bündeln.

Description

Anordnung zur Lichtabgabe mit punktförmigen Lichtquellen und Reflektor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lichtabgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , welche zumindest zwei im Wesentlichen punktförmige Lichtquellen sowie einen den Lichtquellen zugeordneten Reflektor aufweist. Bei den punktförmigen Lichtquellen kann es sich insbesondere um LEDs handeln. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtabgabe kann insbesondere in Strahlern zum Einsatz kommen. Insbesondere bei Strahlern ist gewünscht, das von der Lichtquelle abgegebene Licht sehr gerichtet und effektiv in einen bestimmten Winkelbereich abzustrahlen. Ein klassischer Strahler weist dementsprechend in der Regel einen etwa topfförmigen Reflektor auf, mit dessen Hilfe das von der Lichtquelle abgegebene Licht entsprechend beeinflusst wird. Bei einem möglichst effektiven Strahler sollte dabei idealer Weise lediglich eine einzelne Lichtquelle mit einer möglichst kleinen Lichtaustrittsfiäche genutzt werden. Diese wiederum sollte im sogenannten Brennpunkt des Reflektors angeordnet werden, da dann das abgegebene Licht nahezu parallel in einem sehr schmalen Bündel ausgerichtet werden kann. Die Effizienz eines Strahlers kann ferner auch dadurch verbessert werden, dass das Verhältnis von Reflektorappertur zur Lichtquellenappertur bzw. dem Durchmesser der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle möglichst groß, insbesondere größer als 10: 1 ist.
Es stellt sich nunmehr das Problem, dass die Leistung einzelner punktförmiger Lichtquellen in der Regel zu gering ist, um einen leistungsfähigen Strahler zu bilden. Auf der anderen Seite werden zu Beleuchtungszwecken immer öfters LEDs eingesetzt, da diese im Vergleich zu klassischen Lichtquellen gewisse Vorteile mit sich bringen. Ein leistungsfähiger Strahler auf LED-Basis ist allerdings nur dann realisierbar, wenn gleichzeitig mehrere LEDs als Lichtquellen zum Einsatz kommen. Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine
Möglichkeit dafür zu schaffen, in einem Strahler mehrere punktförmige Lichtquellen, insbesondere LEDs einzusetzen, wobei das Licht dieser Lichtquellen insgesamt effektiv genutzt werden kann. Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Lichtabgabe, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, den Lichtquellen optische Mittel zuzuordnen, welche dazu ausgebildet sind, das Licht der Lichtquellen jeweils auf einen gemeinsamen Ort innerhalb des Reflektors zu bündeln. Hierdurch wird eine virtuelle einzelne Lichtquelle geschaffen, deren Licht dann effektiv über den Reflektor abgegeben werden kann. Auf diesem Wege kann auch beim Einsatz einer Mehrzahl von Lichtquellen deren Licht effektiv genutzt werden.
Erfindungsgemäß wird dementsprechend eine Anordnung zur Lichtabgabe mit zumindest zwei im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen sowie einem den Lichtquellen gemeinsam zugeordneten Reflektor vorgeschlagen, wobei den
Lichtquellen jeweils optische Mittel zugeordnet sind, welche dazu ausgebildet sind, das Licht der zugehörigen Lichtquelle jeweils auf einen gemeinsamen Ort zu bündeln.
Vorzugsweise wird hierbei das Licht aller Lichtquellen auf den Brennpunkt des Reflektors gebündelt, sodass der oben geschilderte Idealfall realisiert wird, bei dem eine einzelne, sehr kleine Lichtquelle im Brennpunkt eines Reflektors angeordnet ist.
Die Lichtquellen sind hierbei vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und können beispielsweise in konzentrischen Strukturen, insbesondere in Kreisen oder in einer Matrixanordnung angeordnet sein. Insbesondere sind die Lichtquellen vorzugsweise auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet, an dessen Unterseite dann beispielsweise ein Kühlkörper und/oder ein Kühlelement angeordnet sind, mit dessen Hilfe die nicht zu vernachlässigende Wärme beim Betrieb von LEDs effektiv abgeführt werden kann. Die optischen Mittel können beispielsweise durch Fresnel-Linsen gebildet sein, welche das Licht der einzelnen Lichtquellen in der oben beschriebenen Weise beeinflussen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtabgabe im Querschnitt und
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht zweier Einzellichtquellen mit jeweils
zugeordneten optischen Mitteln. Die in Figur 1 dargestellte und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtabgabe soll insbesondere zur Realisierung eines Strahlers genutzt werden. Dementsprechend soll eine verhältnismäßig hohe Lichtmenge abgegeben werden, weshalb eine Mehrzahl punktförmiger Lichtquellen zum Einsatz kommt. Bei diesen Lichtquellen handelt es sich insbesondere um LEDs 2, wobei das erfindungsgemäße Konzept allerdings auch auf andere Arten von im
Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen übertragen werden kann. Die LEDs 2 sind hierbei auf einem gemeinsamen Trägerelement 3, insbesondere einer Platine angeordnet. Sie können beispielsweise in einer Matrixstruktur oder in einer
konzentrischen Anordnung aus mehreren Kreisen angeordnet sein. An der Rückseite der Platinen ist ein Kühlkörper 4 angeordnet, mit dessen Hilfe die beim Betrieb der Anordnung 1 auftretende Wärme effektiv abgeführt werden kann. Das von den LEDs 2 emittierte Licht soll gemeinsam über einen topfförmigen
Reflektor 5 abgegeben werden, der ebenfalls auf der Platine 3 angeordnet ist.
Insbesondere beim Einsatz als Strahler ist hierbei die Abgabe eines engen
Strahlenbündels erwünscht, d.h., die den Reflektor 5 verlassenden Lichtstrahlen sollten möglichst parallel zueinander verlaufen. Dieser Effekt kann idealerweise dann erzielt werden, wenn die Lichtquelle im Brennpunkt B des Strahlers 5 bzw. im Bereich des Brennpunkts B angeordnet ist.
Offensichtlich ist es bei der Verwendung einer Vielzahl von LEDs 2 allerdings nicht möglich, alle LEDs 2 im Brennpunkt B des Strahlers 5 anzuordnen. Um trotz allem das Licht der LEDs 2 möglichst effektiv zur Abgabe nutzen zu können, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, den LEDs 2 jeweils optische Mittel 10 zuzuordnen, welche das Licht der zugehörigen LED 2 in spezieller Weise beeinflussen.
Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung diese optischen Mittel, bei denen es sich vorzugsweise um so genannte Fresnel-Linsen 10 handelt. Diese bestehen aus einem transparenten Material und sind scheibenförmig ausgebildet. Sie weisen sowohl an ihrer Unterseite als auch an ihrer Oberseite lichtbrechende, prismenartige Strukturen auf. Diese Fresnel-Linsen 10 bewirken nunmehr, dass das von den zugehörigen LEDs 2 emittierte Licht auf den Brennpunkt B des Reflektors 5 gebündelt wird. Hierdurch wird im Brennpunkt B eine virtuelle Lichtquelle 20 mit einem extrem kleinen
Durchmesser geschaffen. Diese virtuelle Lichtquelle 20 strahlt aus dem Brennpunkt B heraus radial ab, sodass der Reflektor 5 die Lichtstrahlen in optimaler Weise beeinflussen kann. Es ergibt sich dann eine nahezu parallele Abgabe der Lichtstrahlen, wie in Figur 1 dargestellt ist. Dementsprechend kann der Reflektor 5 optimal zur Bündelung des Lichts genutzt werden, obwohl an Stelle einer einzelnen punktförmigen Lichtquelle ein flächige Lichtquellen-Anordnung genutzt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass direktes Licht der LEDs 2, also jener Teil, der nicht auf den Reflektor fällt und gerichtet wird, unterdrückt wird. Die Güte des abgegebenen Lichtbündels der erfindungsgemäßen Anordnung ist dementsprechend sehr hoch.

Claims

Ansprüche
1. Anordnung zur Lichtabgabe (1) mit zumindest zwei im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen (2) sowie einem den Lichtquellen (2) zugeordneten Reflektor (5), dadurch gekennzeichnet,
dass den Lichtquellen (2) jeweils optische Mittel (10) zugeordnet sind, welche dazu ausgebildet sind, das Licht der zugehörigen Lichtquelle (2) jeweils auf einen gemeinsamen Ort zu bündeln.
2. Anordnung zur Lichtabgabe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Licht aller Lichtquellen (2) auf den Brennpunkt (B) des Reflektors (5) gebündelt wird.
3. Anordnung zur Lichtabgabe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquellen (2) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
4. Anordnung zur Lichtabgabe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquellen (2) in konzentrischen Strukturen, insbesondere in konzentrischen Kreisen, oder einer Matrixstruktur angeordnet sind.
5. Anordnung zur Lichtabgabe nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquellen (2) auf einem gemeinsamen Trägerelement (3) angeordnet sind.
6. Anordnung zur Lichtabgabe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der den Lichtquellen (2) abgewandten Seite des Trägerelements (3) ein Kühlkörper (4) und/oder Kühlelement angeordnet ist.
7. Anordnung zur Lichtabgabe nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optischen Mittel jeweils durch Fresnel-Linsen (10) gebildet sind.
8. Anordnung zur Lichtabgabe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquellen (2) durch LEDs gebildet sind.
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