EP2650597A2

EP2650597A2 - Leuchte

Info

Publication number: EP2650597A2
Application number: EP13001778.3A
Authority: EP
Inventors: Matthias Bremerich
Original assignee: Erco GmbH
Current assignee: Erco GmbH
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-10-16
Also published as: DE102012006999A1; CN103363409A; EP2650597A3

Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem eine Leuchte (10) zur Anbringung an einer Decke (25) eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche (31) oder einer Gebäudeteilfläche, umfassend wenigstens eine, eine Lichtemissionsfläche (42) aufweisende LED (11), eine von einem gesonderten Bauteil bereitgestellte Kollimatoroptik (12), mit einer die Lichtemissionsfläche übergreifenden Lichteintrittsfläche (20), und mit einer Lichtaustrittsfläche (23), wobei die Kollimatoroptik einen Abstrahlwinkel (±) zwischen 75° und 120° aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche oder einer Gebäudeteilfläche.
Derartige Leuchten sind bekannt und werden von der Anmelderin sei vielen Jahrzehnten entwickelt und gefertigt.
Seit nunmehr einigen Jahren verdrängen dabei LED's herkömmliche Leuchtmittel, wie HIT- oder QT-Lampen, als Lichtquellen. Um das von der LED in der Regel über einen recht großen Raumwinkelbereich von 180° abgestrahlte Licht für eine Architekturbeleuchtung überhaupt nutzbar zu machen, sind auch von der Anmelderin bereits erhebliche Entwicklungsanstrengungen unternommen worden.
Dabei ist es beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 053 422 A1 der Anmelderin bekannt, besondere Kollimatoren (Kollimatoroptiken) vorzusehen, die für eine Bündelung des Lichtes sorgen. Damit können insbesondere Spot-Lichtverteilungen der Leuchte generiert werden.
Andererseits ist es beispielsweise aus der DE 10 2008 063 369 A1 der Anmelderin bekannt, im Lichtweg hinter der LED (sog. Primäroptik) als Sekundäroptik eine Kollimatorlinse vorzusehen, die das Licht bündelt, um z. B. parallele Lichtstrahlen zu erzielen, die anschließend der Eingangsseite einer plattenförmigen Tertiär optik zugeführt werden. Die Tertiäroptik kann mit Mikrostrukturen versehen sein, um eine Lichtabstrahlung unter dem gewünschten Winkel zu ermöglichen.
Die auf die Anmelderin zurückgehenden, beiden eingangs genannten Patentanmeldungen beschreiben den Einsatz von Kollimatoren ausschließlich in Leuchten, die im Strahlerbereich eingesetzt werden.
Ausgehend von der zuletzt beschriebenen Leuchte besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Leuchte zu entwickeln, die als Downlight einsetzbar ist, und bei einfachem Aufbau eine optimierte Lichtverteilung ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Leuchte zur Anbringung an einer Decke eines Gebäuderaumes. Die erfindungsgemäße Leuchte kann insbesondere als Downlight, z. B. als Einbauleuchte oder Aufbauleuchte ausgebildet sein. Als Gebäuderaum im Sinne der Erfindung wird auch ein beispielsweise von einer Gebäudedecke überdachter oder teilweise überdachter Außenraum verstanden. Auch kann die erfindungsgemäße Leuchte an Seilen oder Tragkonstruktionen angeordnet oder auf einem Leuchtenmast befestigt werden.
Die Leuchte dient zur Ausleuchtung einer Bodenfläche oder einer Gebäudeteilfläche. Hierzu ist anzumerken, dass beispielsweise auch Warenauslagen, Kunstwerke oder dergleichen von der Leuchte ausgeleuchtet werden können.
Die Leuchte umfasst wenigstens eine LED, die wenigstens eine Lichtemissionsfläche aufweist. Im einfachsten Fall ist eine einzige LED vorgesehen. Es ist aber auch möglich, dass eine LED-Anordnung, beispielsweise eine Multichip-LED vorgesehen wird, oder eine Mehrzahl von LED's.
Die LED oder LED-Anordnung weist in diesem letzteren Falle gegebenenfalls mehrere Lichtemissionsflächen auf.
Weiter umfasst die Leuchte eine Kollimatoroptik. Diese ist von einem von der LED gesondertem Bauteil bereitgestellt. Die Kollimatoroptik ist vorteilhaft beabstandet, wenn auch nur geringfügig beabstandet, von der LED angeordnet.
Sie weist vorteilhaft eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche auf. Per Definition dient die Kollimatoroptik dazu, den Öffnungswinkel, d. h. den Winkel, unter dem Licht von der LED abgestrahlt wird, zu reduzieren. Die Lichtstrahlen verlassen daher die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik mit einem kleineren Öffnungswinkel oder Abstrahlwinkel, als dem Öffnungswinkel, unter dem die Lichtstrahlen die LED verlassen haben.
Die Kollimatoroptik ist derartig ausgebildet und positioniert, dass ihre Lichteintrittsfläche die Lichtemissionsfläche übergreift. Vorteilhaft übergreift die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik die Lichtemissionsfläche vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Für den Fall, dass geringere Lichtverluste toleriert werden können, ist es auch möglich, und von der Erfindung mit umfasst, wenn die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik die Lichtemissionsfläche nur überwiegend übergreift.
Die Kollimatoroptik weist einen Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120° auf. Vorteilhaft beträgt der Abstrahlwinkel zwischen 45° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 50° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 55° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 60° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 65° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 70° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 75° und 120°.
Die erfinderische Besonderheit der Erfindung drückt sich also darin aus, dass zwar eine Kollimatoroptik eingesetzt wird. Diese bündelt den von der LED emittierten Lichtstrom allerdings nur geringfügig, nämlich auf einen reduzierten Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120°. Dieser Abstrahlwinkel oder Öffnungswinkel ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise einen Einsatz der Kollimatoroptik in einer deckenseitig anzuordnenden Leuchte, z. B. in einem Downlight. Hier sind derartige Abstrahlwinkel nämlich insoweit von Vorteil, als dass damit die für Downlights typischen Lichtverteilungen und Abstrahlcharakteristiken unmittelbar erzielt werden können, ohne dass ein Reflektor erforderlich ist. Bei entsprechender Wahl des Abstrahlwinkels in dem genannten Bereich zwischen 40° und 120° kann auf diese Weise beispielsweise erreicht werden, dass, ohne dass das Erfordernis besteht einen Darklight-Reflektor einzusetzen, eine Darklight-Abstrahlcharakteristik der Leuchte erzielt wird.
Bezüglich des Verständnisses der Darklight-Technologie sei verwiesen auf die US 3,098,612 und die DE 196 32 665 A1 , die auf die Anmelderin zurück geht. Die Darklight-Technologie ermöglicht die Erzielung einer Lichtverteilung derart, dass von der Leuchte emittiertes Licht nur in einen vorherbestimmten auszuleuchtenden Raumbereich hinein einfällt, nicht jedoch in einen Raumbereich, der als Abschirmungsraum bezeichenbar ist. Befindet sich eine Person innerhalb des Abschirmungsraumes, ist von dieser Person die Leuchte praktisch nicht sichtbar oder erkennbar. Insbesondere kann eine in dem Abschirmungsraum befindliche Person weder unmittelbar die Lichtquelle noch ein Spiegelbild der Lichtquelle in den Einsehbaren Reflektorabschnitten erkennen.
Eine wesentliche Besonderheit der erfindungsgemäßen Leuchte ist darin zu sehen, dass die Kollimatoroptik einen sehr großen Durchmesser, von beispielsweise 22mm aufweisen kann. Dieser Außendurchmesser im Bereich der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik (s. Bezugszeichen D, z. B. in Fig. 6) ist erheblich größer, als der Durchmesser von Kollimatoroptiken nach dem Stand der Technik. Mit derartig großen Durchmessern sind an sich sehr enge Lichtverteilungen, also beispielsweise Abstrahlwinkel α im Bereich von nur 8° möglich. Trotz dieser großen, mit Bedacht gewählten Durchmesser und Dimensionen der Kollimatoroptik ist erfindungsgemäß aber vorgesehen, dass die Kollimatoroptik nur zur Erzielung eines weitaus größeren Abstrahlwinkels α zwischen 40° und 120° genutzt wird.
Durch diese Anpassung wird eine für eine Downlight-Leuchte optimierte Lichtverteilung mögich.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird der Raumwinkelbereich bezeichnet, in den hinein von der Kollimatoroptik emittiertes Licht fällt, wobei diese Betrachtung erfolgt, ohne ggf. noch im Lichtweg zwischen Kollimatoroptik und auszuleuchtender Gebäudefläche angeordnete Abblendelemente oder Reflektoren zu berücksichtigen.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei auch nur derjenige Raumwinkelbereich bezeichnet, in den hinein von der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik Licht hinein abgestrahlt wird. Streulichtverluste, die beispielsweise auf Grund nicht gänzlich auszuschließender Reflektionen an Kanten oder Randbereichen von optischen Grenzflächen auftreten können, werden bei dieser Betrachtung ebenfalls nicht berücksichtigt. Die Streulichtanteile stellen aber nur völlig unbedeutende Anteile an dem Gesamtlichtstrom dar und liegen unter 10%, vorteilhafterweise unter 5%, weiter vorteilhafterweise unter 3% des gesamten von der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik emittierten Lichtstromes.
Als Abstrahlwinkel im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere auch derjenige Winkel bezeichnet, der im fachmännischen Sinne als Öffnungswinkel bezeichnet wird, und den "full width half max"-Wert darstellt. Es handelt sich also um denjenigen Wert des Lichtabstrahlwinkels, bei dem Lichtintensität etwa auf die Hälfte der maximalen Lichtintensität gefallen ist. Eine Darstellung dieser Werte ergibt sich beispielsweise aus den Polarkoordinatendarstellungen der Figuren 7 und 11, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Hier sind die Intensitäten über die Raumwinkelbereiche aufgetragen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik ein Reflektor angeordnet. Gleichwohl ist von der Erfindung auch eine Leuchte umfasst, die ohne einen solchen Reflektor auskommt.
Alternativ kann an Stelle eines Reflektors ein in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik angeordnetes lichtundurchlässiges Abblendelement angeordnet sein. Es kann sich hierbei beispielsweise auch um ein Element handeln, welches mit einer matten weißen Innenseite versehen ist. Ein solches Abblendelement kann dazu dienen, lediglich gänzlich unbedeutende Streulichtanteile abzublenden.
Ergänzend sei angemerkt, dass die erfindungsgemäße Leuchte auch mit einem in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter der Kollimatoroptik angeordneten Darklight-Reflektor ausgestattet sein kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Abblendelement freie Randkanten auf, die eine Lichtaustrittsöffnung der Leuchte umgeben. Die Randkanten sind derart angeordnet und positioniert, dass sie an den Abstrahlwinkel im Wesentlichen angrenzen.
Die Kollimatoroptik gibt insoweit den Abstrahlwinkel des Lichtes vor. Das Abblendelement wird dann in Kenntnis des Abstrahlwinkels so ausgestaltet, dass es bis an den Abstrahlwinkel herangeführt wird.
Dadurch werden einerseits Lichtverluste minimiert. Zum Anderen wird die Abblendung optimiert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Leuchte nach Anspruch 2.
Der Erfindung liegt gleichermaßen die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der DE 10 2008 063 369 A1 der Anmelderin die dort beschriebene Leuchte derartig weiterzuentwickeln, dass sie auch für einen Einsatz als Downlight geeignet ist, und einen vereinfachten Aufbau aufweist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 2.
Die erfindungsgemäße Leuchte weist demgemäß wenigstens eine LED mit einer Lichtemissionsfläche auf, eine Kollimatoroptik, und einen Reflektor. Die Kollimatoroptik ist mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche ausgestattet. Die Lichteintrittsfläche des Kollimators übergreift die Lichtemissionsfläche. Die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik ist derartig positioniert, dass sie in den Innenraum des Reflektors hinein ragt, oder an den Innenraum anrandet.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Prinzips besteht insoweit darin, dass eine Kollimatoroptik, die das von der LED emittierte Licht bündelt, mit einem Reflektor kombiniert wird. Eine derartige Leuchtenkonstruktion ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Insbesondere für Leuchten, die zur deckenseitigen Anbringung ausgebildet sind, ist es derzeit lediglich bekannt, den LED's eine Kollimatoroptik zuzuordnen, und, ohne die Verwendung von Reflektoren, das aus der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik emittierte Licht unmittelbar auf eine auszuleuchtende Fläche zu richten. Weiter ist es alternativ bekannt, LED's mit planen Diffusorfolien zu kombinieren, und das so generierte, aber nicht gebündelte, d. h. nicht kollimierte Licht, in einen Reflektor einzustrahlen.
Das erfindungsgemäße lichttechnische Prinzip, wonach das von der LED emittierte Licht zunächst durch eine Kollimatoroptik gebündelt wird, und das gebündelte Licht in einen Reflektor hinein gestrahlt wird, ermöglicht neue Leuchtengeometrien bei einfacher Konstruktion und die Erzielung einer optimalen Lichtverteilung.
Der Reflektor kann beispielsweise mit einer matten, weißen Innenfläche ausgestattet sein, und insoweit lediglich als Abblendelement dienen. Dies ist beispielsweise ausreichend, wenn durch diesen Reflektor lediglich unbedeutende, vernachlässigbare Streulichtanteile ausgefiltert werden sollen. Bei diesen Ausführungsformen weist der Reflektor soweit lediglich die Funktion eines Abblendelementes auf.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Reflektor verspiegelt, insbesondere hochspiegelnd, ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Reflektor auch als Darklight-Reflektor ausgebildet sein.
Auch bezüglich dieser Kollimatoroptik gelten die zuvor zu der zuerst beschriebenen Erfindung beschriebenen Erläuterungen analog. Insbesondere kann wiederum vorgesehen sein, dass der Durchmesser D die Kollimatoroptik in der Größenordnung von 22mm liegt, also eine sehr viel engere Abstrahlcharakteristik, d. h. einen kleineren Abstrahlwinkel α zulassen würde, als erfindungsgemäß vorgesehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kollimatoroptik einen Abstrahlwinkel zwischen 40° und 120° auf. Eine solche Kollimatoroptik kann eine für eine Downlight-Leuchte optimierte Lichtverteilung generieren. Vorteilhaft beträgt der Abstrahlwinkel zwischen 45° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 50° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 55° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 60° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 65° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 70° und 120°, weiter vorteilhaft zwischen 75° und 120°.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Reflektor eine besondere Dimensionierung und Positionierung auf. Hier ist vorgesehen, dass der Reflektor Randkanten aufweist, die eine besondere Positionierung erfahren. Die Randkanten sind diejenigen Kanten des Reflektors, die die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte umgeben, mithin die Randkanten, die der auszuleuchtenden Fläche am nächsten sind. Die Randkanten sind so positioniert, dass sie an den Abstrahlwinkel im Wesentlichen angrenzen. Der Abstrahlwinkel ist bei dieser Leuchte wiederum durch die Kollimatoroptik vorgegeben. Dadurch, dass die Randkanten des Reflektors an den vorgegebenen Abstrahlwinkel angrenzen, wird einerseits erreicht, dass nur das unerwünschte Streulicht abgeblendet wird. Zugleich werden von dem Reflektorelement die gerichteten, d. h. die gebündelten Lichtanteile, die innerhalb des Abstrahlwinkels liegen, unbehindert durchgelassen.
Der Reflektor kann die Lichtaustrittsfläche der Leuchte im Wesentlichen ringförmig umgeben, wobei der Querschnitt dieses Ringes beliebig gestaltet sein kann. Der Reflektor kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Bei besonderen Ausgestaltungen der Erfindung ist das Reflektorelement bezüglich einer optischen Achse in Umfangsrichtung unsymmetrisch ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Leuchte auch mehrere Reflektoren und / oder mehrere Kollimatoroptiken aufweisen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, eine rasterartige Anordnung mehrerer LED's, z. B. von vier LED's, oder von vier LED-Anordnungen (Multichip-LED's), vorzusehen. Entsprechend der Zahl der LED's oder der LED-Anordnungen kann eine Anzahl an Reflektoren und / oder eine Anzahl von Kollimatoroptiken vorgesehen sein. Hierdurch können besonders lichtstarke Leuchten erzielt werden. Auch besteht hierdurch die Möglichkeit, die Leuchte skalierbar auszubilden.
Weiter ist vorteilhaft vorgesehen, dass mehrere Reflektoren von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nur einige der mehreren Reflektoren von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind.
Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mehrere Kollimatoroptiken von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind, oder dass zumindest einige der mehreren Kollimatoroptiken von einem gemeinsamen Bauteil bereitgestellt sind.
Die Kollimatoroptik besteht beispielsweise aus Kunststoff, und ist als Spritzgießteil ausgebildet. Insofern bietet es sich an, mehrere Kollimatoroptiken, soweit in einer Leuchte mehrere Kollimatoroptiken vorgesehen sind, durch ein einziges Spritzgießteil bereitzustellen.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Leuchte mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Lichtaustrittsöffnung versehen. Dabei können vier Kollimatoroptiken vorgesehen sein, mit der weiteren Besonderheit, dass jeder Kollimatoroptik ein viertelkreissegment-artiges Reflektorelement zugeordnet ist. Jedes Reflektorelement weist insoweit, kuchenstückartig, zwei Reflektorabschnitte auf, die unter einem rechten Winkel zueinander stehen, und ein gekrümmtes, kreisbogenartiges Reflektorsegment, welches die freien Schenkelenden der geraden Reflektorelemente miteinander verbindet.
Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die LED Bestandteil einer LED-Anordnung ist, die mehrere LED's aufweist. Eine Kollimatoroptik kann insoweit eine LED-Anordnung, die mehrere LED's und / oder mehrere Lichtemissionsflächen enthält, übergreifen.
Soweit mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen vorgesehen sind, kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung jeder LED oder jeder LED-Anordnung ein eigener Reflektor und / oder eine eigene Kollimatoroptik zugeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Kollimatoroptiken (und vorteilhaft auch mehrere Reflektoren, sowie mehrere LED's oder mehrere LED-Anordnungen) zur Bildung einer langgestreckt ausgebildeten Leuchte entlang einer Geraden angeordnet sein. Alternativ können die Kollimatoroptiken (sowie gleichermaßen die mehreren Reflektoren und die mehreren LED's oder LED-Anordnungen) entlang einem Raster angeordnet sein, welches Zeilen und Spalten umfasst.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass im Lichtpfad des von der LED emittierten Lichtes hinter dem Reflektor ein zusätzlicher, weiterer Reflektor angeordnet ist. Dieser kann der Beeinflussung der Lichtverteilung dienen, und beispielsweise zur Erzielung einer eng abstrahlenden oder einer breit abstrahlenden Lichtverteilung vorgesehen sein.
Die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte kann von einem Abschlussglas durchsetzt sein.
Weiter vorteilhaft ist die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte von einer freien Randkante des Abblendelementes oder des Reflektors unter einem Abstand beabstandet. Hierdurch kann eine in ästhetischer Hinsicht besonders vorteilhafte Ausbildung der Leuchte erzielt werden. Diese, in den Zeichnungen nicht dargestellte Variante der Erfindung ist beispielsweise von Vorteil, wenn in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hinter dem Reflektor ein weiterer zusätzlicher Reflektor angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kollimatoroptik für wenigstens eine LED.
Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Kollimatoroptik, die zur Verwendung in einer Leuchte der vorbeschriebenen Art geeignet ist.
Bekannte Kollimatoroptiken weisen Lichteintrittsflächen und Lichtaustrittsflächen auf, die auf besondere Weise ausgebildet sind, um das von der LED emittierte Licht einzufangen, zu bündeln und in gebündelter Weise abzugeben. Wie bereits eingangs beschrieben, ist es dabei im Wesentlichen Ziel bekannter Kollimatoroptiken, möglichst geringe Abstrahlwinkel (sog. Öffnungswinkel) zu erzielen, die im Bereich einiger weniger Grad, z. B. von 8°, liegen.
Um derartig enge Lichtverteilungen zu erzielen, sind die Kollimatoroptiken des Standes der Technik in der Regel, de m Prinzip optischer, physikalischer Linsen folgend, ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um konkav-konvexe, plan-konvexe, oder doppel-konvexe Linsen handeln. Wesentlich ist, dass die Kollimatoroptik insgesamt als Sammellinse funktioniert.
Die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik, also diejenige Grenzfläche, die der LED oder der LED-Anordnung abgewandt ist, ist dabei in der Regel entweder als plane oder insgesamt als sphärisch gewölbte Oberfläche ausgebildet.
In besonderen Anwendungsfällen, insbesondere für den Einsatz einer solchen Kollimatoroptik in einer als Downlight ausgebildeten Leuchte bestehen aber besondere Erfordernisse.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine an sich bekannte Kollimatoroptik des Standes der Technik, wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 063 369 A1 der Anmelderin bekannt ist, derartig weiter zu entwickeln, dass sie für den Einsatz in einer Leuchte zur deckenseitigen Anbringung geeignet ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 13.
Die Besonderheit besteht in der Anordnung von axial langgestreckten Wölbungen in der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik. Derartige Wölbungen oder Granulierungen können insbesondere von Vorteil sein, wenn mehrere derartiger Wölbungen, parallel zueinander, auf der Lichtaustrittsfläche angeordnet sind. Diese Oberflächenausbildungen sind einstückig-stoffschlüssiger Bestandteil der Kollimatoroptik. Bei einer als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Kollimatoroptik sind diese Oberflächenausbildungen unmittelbar mit angespritzt.
Die Wölbungen können von Kappenabschnitten eines Torus bereitgestellt sein. Ein Torus ist bekanntermaßen ein ringförmiger Körper mit einem auf die Mittelachse bezogenen Innenradius und Außenradius, wobei der Querschnitt des Torus von einem Kreis mit einem dritten Radius gebildet ist. Über diese drei Radien lässt sich ein Torus bzw. ein Toruskappenabschnitt eindeutig bestimmen.
Durch die Bereitstellung von Wölbungen auf der Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik, die von Kappenabschnitten eines solchen Torus bereitgestellt sind, lässt sich die Lichtverteilung, die von der Kollimatoroptik bereitgestellt wird, entsprechend optimieren. So kann beispielsweise eine Lichtverteilung erzielt werden, die schlierenfrei, und damit im Wesentlichen homogen ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kollimatoroptik nach Anspruch 14.
Die Besonderheit besteht hier darin, dass die Kollimatoroptik eine Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Kollimatoroptik bezogen auf eine optische Achse, also die Mittelachse, der Kollimatoroptik, unsymmetrisch ausgebildet ist. Insbesondere können die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik und die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik abweichend von einer Kreisform Krümmungen aufweisen, die an Ellipsen oder Ovalen angenähert sind, oder von diesen bereitgestellt sind. Hierdurch können nicht rotationssymmetrische Lichtverteilungen generiert werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Lichteintrittsfläche der Kollimatoroptik eine Höhlung aufweist, die eine Bodenwand und eine Seitenwand aufweist. Die Höhlung, in die die LED eingesetzt wird, kann dabei beispielsweise von konisch zulaufenden Seitenwänden und einer planen oder gewölbten Bodenfläche begrenzt sein.
Die Seitenwand, ggf. aber auch die Bodenwand, können bei Betrachtung eines Querschnittes durch die Kollimatoroptik entlang einer Ebene, deren Normalenvektor durch die optische Achse gebildet ist, eine elliptische, eine ovale oder jedenfalls eine von einer Kreisform abweichende Krümmung aufweisen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kollimatoroptik nach Anspruch 15.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nicht zitierten Unteransprüche, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: in einer schematischen, teilgeschnittenen Seitenansicht zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips eine LED, eine Kollimatoroptik, und einen Reflektor,
Fig. 2: das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in verkleinerter Darstellung als Bestandteil einer in einer Höhlung einer Decke angeordneten Leuchte,
Fig. 3: die Leuchte der Fig. 2 mit zusätzlich dargestelltem auszuleuchtenden Boden eines Gebäuderaumes zur Veranschaulichung des Darklight-Prinzips,
Fig. 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte, mit einer kreisförmigen Lichtaustrittsöffnung, bei der vier Kollimatoroptiken und vier, jeweils 90° (Viertelkreissegment) -artige Reflektorelemente vorgesehen sind,
Fig. 5: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte, mit ebenfalls vier Kollimatoroptiken und einer im Wesentlichen quadratischen Grundform und einer quadratischen Lichtaustrittsöffnung,
Fig. 6: in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht, etwa entlang Schnittlinie VI-VI in Fig. 5, die LED, die Kollimatoroptik und den Reflektor, wobei der Übersichtlichkeit halber das Leuchtengehäuse, die Platine und elektrische Zuleitungen weggelassen worden sind,
Fig. 7: die Lichtverteilung einer Leuchte gemäß Fig. 5 unter Einsatz von Kollimatoroptiken gemäß Fig. 6 in einer Polar-Koordinaten-Darstellung,
Fig. 8: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in einer Darstellung gemäß Fig. 4, mit zusätzlich angeordneten Granulierungen, wobei bei dieser Leuchte eine andere Kollimatoroptik eingesetzt wird,
Fig. 9: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte in einer Darstellung gemäß Fig. 5, wobei hier wiederum Granulierungen vorgesehen sind, und ein gegenüber Fig. 5 geänderter Kollimator eingesetzt wird,
Fig. 10: in einer teilgeschnittenen schematischen Ansicht einen Bereich der Leuchte der Fig. 9, wobei der Übersichtlichkeit halber Platine, Leuchtengehäuse und elektrische Zuleitungen, sowie ggf. Kühlelemente weggelassen worden sind,
Fig. 11: die Lichtverteilung der Leuchte der Fig. 9 in Polarkoordinaten, unter der Annahme einer Verwendung von Kollimatoroptiken gemäß Fig. 10, die die Besonderheit aufweisen, dass hier elliptische Querschnitte gemäß Fig. 12 und 13 vorgesehen sind,
Fig. 12: eine schematische Schnittansicht etwa entlang Schnittlinie XII-XII in Fig. 10 durch einen Kopfabschnitt der Kollimatoroptik und der Höhlung zur Aufnahme der LED, und
Fig. 13: in einer Darstellung gemäß Fig. 12 einen Schnitt durch die Kollimatoroptik der Fig. 10, etwa entlang Schnittlinie XIII-XIII in Fig. 10.

Die in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit 10 bezeichnete Leuchte, wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben. Der weiteren Figurenbeschreibung sei dabei vorausgeschickt, dass der Übersichtlichkeit halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente, auch soweit unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben sind, der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet sind.
Die in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit 10 bezeichnete Leuchte wird zunächst bezüglich ihres lichttechnischen, erfindungswesentlichen Aufbaus erläutert.
Ausweislich Fig. 1 ist - wobei der Übersichtlichkeit halber wesentliche Teile der Leuchte, wie z. B. deren Gehäuse, weggelassen worden sind - die Leuchte mit einer LED 11, einer Kollimatoroptik 12 und einem Reflektor 13 ausgestattet.
Die Kollimatoroptik kann beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil aus transparentem Kunststoff gefertigt sein und verfügt über eine Reihe von Grenzflächen zur Lichtbrechung, bzw. zur Erzielung von Totalreflektion. Die Kollimatoroptik umfasst einen Kopfabschnitt 14, einen Mittelabschnitt 15 und einen Fußabschnitt 16.
Der Kopfabschnitt 14 stellt eine Höhlung 17 bereit, in die die LED 11 mit ihrer LED-Lichtemissionsfläche 42 hineinragt.
Die Höhlung 17 weist eine konkav gekrümmte Bodenwand 18 auf, sowie im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildete Seitenwände 19. Die Seitenwände 19 können bei Betrachtung des Querschnittes konisch ausgebildet sein und auf die Bodenfläche 18 hinzulaufen. Die Kollimatoroptik 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel bezüglich einer optischen Achse OA rotationssymmetrisch ausgebildet.
Die Grenzflächen 18, 19 der Höhlung 17 stellen gemeinsam die Lichteintrittsfläche 20 der Kollimatoroptik 12 bereit.
Die Kollimatoroptik 12 verfügt im Bereich ihres Kopfabschnittes 14 darüber hinaus über eine Totalreflektionsfläche 21. Einige der von der LED 11 emittierten Lichtanteile werden an dieser Fläche 21 total reflektiert.
Aus Fig. 1 ist des Weiteren eine Anbindungsplatte 22 ersichtlich, die zu dem Mittelabschnitt 15 der Kollimatoroptik 12 zählt. Die Platte 22 weist eine Wandstärke W auf, und ist in ihrem zentralen Mittelabschnitt, der von Licht durchflossen wird, lichttechnisch ohne Bedeutung. Die Anbindungsplatte 22 kann mechanische Funktionen übernehmen, beispielsweise eine Anlagefläche für die oberen Reflektorrandkanten 37a, 37b bereitstellen.
Andererseits kann, wie später anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 deutlich wird, an der Anbindungsplatte 22 auch eine Anbindung von Befestigungsfüßen oder Befestigungsstutzen 39a, 39b erfolgen, unter deren Zuhilfenahme eine Befestigung der Kollimatoroptik 12 mittelbar oder unmittelbar an dem in den Fig. 1 und 6 nicht dargestellten Gehäuse der Leuchte 10 erfolgen kann. Schließlich kann über die Anbindungsplatte 22 auch eine mechanische Verbindung dieser Kollimatoroptik 12 zu benachbarten, nicht dargestellten Kollimatoroptiken erfolgen, so dass mehrere Kollimatoroptiken für mehrere LED's von einem gemeinsamen Bauteil gebildet sein können.
Die Kollimatoroptik 12 weist schließlich eine Lichtaustrittsfläche auf, die mit 23 bezeichnet ist.
Wie sich aus dem schematisch dargestellten Verlauf der Lichtstrahlen in Fig. 1 ergibt, verlassen einige Lichtanteile die LED ohne jegliche Reflektion unmittelbar durch die Lichtaustrittsöffnung 24 der Leuchte hindurch, andere Lichtanteile werden an der Totalreflektionsfläche 21 reflektiert und verlassen sodann die Leuchte durch die Lichtaustrittsöffnung 24 hindurch ohne weitere Reflektion am Reflektor 13. Schließlich sind auch noch weitere Lichtanteile ersichtlich, die ausgehend von der LED zunächst an der Lichteintrittsfläche 20 der Kollimatoroptik 12 gebrochen werden und sodann nochmalig an der Lichtaustrittsfläche 23 der Kollimatoroptik gebrochen werden, um schließlich auf die Innenfläche des Reflektors 13 zu treffen, um von dort reflektiert zu werden.
Wie sich bereits aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung folgende Besonderheit zu beachten: Ausweislich Fig. 1 emittiert die LED 11 über ihre Lichtemissionsfläche 42 Licht entlang eines Raumwinkels von 180° (s. Winkel β).
Die Kollimatoroptik 12 führt zu einer Bündelung dieser Lichtstrahlen auf einen reduzierten Öffnungswinkel oder Abstrahlungswinkel α, welcher bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 etwa 114° beträgt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann dieser Abstrahlungswinkel zwischen 40° und 120° betragen.
Eine Messung dieses Abstrahlungswinkels α erfolgt grundsätzlich zwischen den beiden äußersten Randstrahlen 36a und 36b.
Anders ausgedrückt kann eine Kollimatoroptik 12 durch Vorherbestimmung und Berechnung der Dimensionierung, Positionierung und Ausbildung der Grenzflächen 18, 19, 21 und 23 so konzipiert werden, dass ein bestimmter, gewünschter Abstrahlwinkel α erreicht wird.
Die Konstruktion der Kollimatoroptik erfolgte dabei im Wesentlichen derart, dass der äußerste Randstrahl, also bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Randstrahl 36a, der gerade noch durch die Bodenfläche 18 der Höhlung 17 hindurchtritt, und noch nicht durch die Seitenfläche 19 der Höhlung hindurchtritt, den Abstrahlwinkel α vorgibt. Die bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 an der Totalreflektionsfläche 21 reflektierten Strahlen werden sämtlich derartig reflektiert, dass sie innerhalb des Abstrahlungswinkels α liegen.
Ausweislich Fig. 1 ergibt sich ein Abstrahlwinkel α der Kollimatoroptik, der deutlich geringer ist als der Abstrahlwinkel β der LED 11.
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel der Leuchte der Fig. 1 mit schematisch dargestellter Decke 25, in der sich eine Höhlung 26 zum Einbau der Leuchte 10 befindet. Das Leuchtengehäuse 27 ist lediglich gestrichelt angedeutet. Elektrische Zuleitungen 28a, 28b, sowie nicht dargestellte Signalversorgungsleitungen können die Leuchte mit Betriebsspannung und mit Informationen versorgen.
Lediglich schematisch dargestellt ist eine Platine 29, auf der die LED 11 angeordnet sei kann. Ein Kühlelement 30 kann benachbart der Platine 29 vorgesehen sein und die generierte Wärme abführen.
Aus Fig. 2 wird deutlich, dass eine Verbindungslinie VL zwischen der unteren Reflektorkante 38a und der schräg gegenüberliegenden oberen Randkante 37b des gegenüberliegenden Reflektorsegmentes in Folge einer Rotation um die optische Achse OA einen Kegel bildet, der eine Öffnungsweite mit einem Öffnungswinkel γ aufweist. Der Öffnungswinkel γ ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 geringfügig größer als oder so groß wie der Abstrahlwinkel α der Kollimatoroptik 12.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 soll im Folgenden angenommen werden, dass der Reflektor 13 eine besondere Kontur aufweist, und als sogenannter Darklight-Reflektor ausgebildet ist.
Demzufolge ergibt sich auf Grund des zuvor beschriebenen Öffnungswinkels γ ein Raumbereich 33, der als Abschirmungsraum bezeichenbar ist, und in den weder direktes noch indirektes Licht fällt. Eine im Abschirmungsraum 33 befindliche Person 34a sieht weder direkt die Lichtquelle, also die Lichtaustrittsfläche 23 der Kollimatoroptik 12, noch ein Spiegelbild der Lichtquelle an Reflektor 13.
Erst bei Überschreiten der Grenzlinie VL gelangt der Benutzer (dargestellt durch die Position des Benutzers 34b) in den auszuleuchtenden Raumbereich 32, in den direkte und indirekte, d. h. am Reflektor 13 reflektierte Lichtanteile, hineinfallen. In dem auszuleuchtenden Raumbereich 32 soll beispielsweise die Bodenfläche 31 ausgeleuchtet werden.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 5 zeigen Leuchten mit einem kreisförmigen, bzw. quadratischen Querschnitt. Bei der Leuchte der Fig. 7 sind vier Kollimatoroptiken 12a, 12b, 12a, 12d vorgesehen, die jeweils von einem viertelkreisförmigen Reflektor 13a, 13b, 13c, 13d umgeben worden sind. Anhand des Reflektors 13a soll erläutert werden, dass dieser aus drei Reflektorsegmenten 35a, 35b, 35c besteht. Die beiden entlang einer Geraden ausgerichteten Reflektorsegmente 35b und 35c stehen im rechten Winkel zueinander und werden von dem gekrümmten Reflektorsegment 35a miteinander verbunden.
Bei der Leuchte der Fig. 5 sind gleichermaßen vier Kollimatoroptiken 12a, 12b, 12c, 12d vorgesehen, die jeweils von einem quadratisch, ringförmigen Reflektor 13a, 13b, 13c, 13d umgeben sind.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 5 verwenden jeweils Kollimatoroptiken, die in Fig. 6 näher erläutert sind. Man erkennt in Fig. 6, dass die Grenzflächen gegenüber der Darstellung der Fig. 1 bei diesem Ausführungsbeispiel einer Kollimatoroptik 12d geändert sind.
Die Kollimatoroptik 12d der Fig. 6 weist eine Höhe H, einen Außendurchmesser D, einen Innendurchmesser ID und eine Breite (MHB) der Höhlung 17, also eine lichte Weite auf. Die Bodenfläche 18 der Höhlung 17 ist konvex gekrümmt und die Seitenwandabschnitte 19 der Höhlung 17 sind derartig geneigt, dass die Höhlung 17 im Querschnitt konusförmig ausgebildet ist. Wiederum stellen Seitenwandabschnitte 19 und Bodenwand 18 gemeinsam die Lichteintrittsfläche 20 der Kollimatoroptik 12 bereit. Die Lichtaustrittsfläche 23 ist bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum konvex ausgebildet.
Die zentralen Lichtanteile, die von der LED 11, bzw. der Lichtemissionsfläche 42 ausgehen, werden in Folge zweifacher Brechung an der Bodenfläche 18 und der Lichtaustrittsfläche 23 zu einem Lichtstrahlenbündel mit dem Öffnungswinkel α (Abstrahlwinkel) gebündelt.
Die äußeren oder randseitigen, von der LED 11 ausgehende Lichtanteile werden nach Reflektion an der Totalreflektionsfläche 21, die bei Betrachtung ihres Querschnittes gekrümmt ist, sowie nach weiterer Brechung an der Lichtaustrittsfläche 23, in einen Raumwinkel innerhalb des Öffnungswinkels α hineingelenkt. Auf diese Weise wird ebenfalls wie bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Reduktion des Öffnungswinkels oder Abstrahlwinkels erzielt.
Der Reflektor 13 weist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 - unter Berücksichtigung der Darstellung der Fig. 5 - jeweils vier Reflektorsegmente 13a, 13b, 13c, 13d auf.
Das bezüglich Fig. 6 links liegende Reflektorsegment 35d weist eine obere Randkante 37a und eine untere Randkante 38a auf. Das bezüglich Fig. 6 rechte Reflektorsegment 35b weist eine obere Randkante 37b und eine untere Randkante 38b auf.
Fig. 6 lässt erkennen, dass die Anordnung des Reflektors 13 bei einer Leuchte 10 gemäß Fig. 6 per se nicht erforderlich ist, da der Reflektor 13 derartig positioniert und dimensioniert ist, dass die unteren Randkanten 38a, 38b an den Abstrahlwinkel α, d. h. an das innerhalb des Abstrahlwinkels befindliche Lichtstrahlenbündel, heranreichen. Es findet allerdings keine Reflektion von Lichtstrahlen an dem Reflektor 13 statt. Er ist insoweit aus lichttechnischer Sicht nicht erforderlich.
Die Funktion des Reflektors 13 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist lediglich auf die eines Abblendelementes beschränkt, um Streulichtanteile, die aber ohnehin nur äußerst gering sind, auszuschließen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird eine hocheffiziente Lichtemission der Leuchte möglich. Eine solche Leuchte kann gänzlich ohne Reflektoren, im Prinzip auch gänzlich ohne Abblendelemente, auskommen.
Eine solche Kollimatoroptik ist vorteilhaft bei Leuchten zur deckenseitigen Anbringung einsetzbar, da hierdurch der gewünschte hohe Sehkomfort erreichbar ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 (sowie gleichermaßen die Ausführungsbeispiele der Fig. 4 und 8, soweit diese eine Kollimatoroptik 12 gemäß Fig. 6 verwenden) zeigen jeweils eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Lichtverteilung. Diese ist anhand der Fig. 7 in Polarkoordinaten dargestellt. Man erkennt eine innerhalb des Abstrahlwinkels α im Wesentlichen konstante Lichtverteilung.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 8 und 9 kommen den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 im Grundprinzip sehr nahe. Hier sind allerdings auf der Lichtaustrittsfläche 23 der Kollimatoroptik 12 besondere Strukturen in Form von axial, in Richtung des Doppelpfeils Y, langgestreckt ausgebildeten Wölbungen 40 vorgesehen. Die Oberfläche 41 einer Wölbung 40 ist, bei Betrachtung des Querschnittes der Wölbung 40 gemäß Fig. 10, stetig gekrümmt, insbesondere sphärisch oder asphärisch gekrümmt. Diese Maßnahmen sind im Wesentlichen vorgesehen, um einer Schlierenbildung, die ohne diese Wölbungen auftreten würde, entgegen zu wirken.
Schließlich soll anhand des Ausführungsbeispieles der Fig. 10 noch eine weitere erfindungsgemäße Besonderheit deutlich gemacht werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Kollimatoroptiken 12 kann vorgesehen sein, diese in Abweichung von einer Rotationssymmetrie um die optische Achse OA herum auszubilden. So kann insbesondere eine ovale oder elliptische Grundform vorgesehen werden, die sich aus den Fig. 12 und 13 ergibt.
In Folge der Anordnung ovaler, d. h. elliptischer, oder jedenfalls von einer Kreisform abweichender Querschnitte der Kollimatoroptik, können beispielsweise die Seitenwandbereiche 19 der Höhlung 17 eine Kontur aufweisen, die von einer Kreisform abweicht. Auch die Totalreflektionsfläche 21 und auch die Bodenfläche 18 der Höhlung 17 kann eine entsprechende ovale oder elliptische Kontur aufweisen.
Schließlich kann auch die Lichtemissionsfläche 23 eine Randkontur K aufweisen, die der Kontur der Seitenwandfläche 19 entspricht, und gleichermaßen oval ausgebildet sein kann.
Hierdurch besteht die Möglichkeit, ovale Lichtverteilungen zu generieren. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, generell Lichtverteilungen zu generieren, die von rotationssymmetrischen Lichtverteilungen abweichen.
Auch besteht die Möglichkeit, Lichtverteilungen zu generieren, die eine Randkontur aufweisen, die von einer Kreisform abweicht.
Unter der Annahme, dass eine Leuchte gemäß Fig. 10 mit einer Kollimatoroptik mit derartigen ovalen Querschnitten ausgestattet ist, kann sich z. B. eine Lichtverteilung gemäß der polaren Darstellung der Fig. 11 ergeben. Hier ist zu beachten, dass der ovale oder elliptische Querschnitt gemäß Fig. 12 in Richtung des Doppelpfeils Y länger ausgebildet ist als in Richtung des Doppelpfeils X. Hierdurch ergibt sich eine Verbreiterung des Abstrahlwinkels in Richtung X, was durch die entsprechende Kurve X im Polardiagramm dargestellt ist.
Der entsprechende Öffnungswinkel ist hier der Einfachheit halber mit α bezeichnet.
Der engere Öffnungswinkel bei Betrachtung einer Richtung des Doppelpfeils Y ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit δ bezeichnet.
Zur Klarstellung sei angemerkt, dass die Kollimatoroptik 12d bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 und gleichermaßen auch die Kollimatoroptik 12d des Ausführungsbeispieles der Fig. 6, je nach dem, welche Lichtverteilung generiert werden soll, kreisförmige Querschnitte aufweisen können, d. h. rotationssymmetrische Lichtverteilungen generieren können, oder alternativ von einer Kreisform abweichende Querschnitte aufweisen können, wie sie in den Figuren 12 und 13 dargestellt sind.
Es sind daher zahlreiche unterschiedliche Varianten möglich und von der Erfindung mit umfasst.
Angemerkt sei, dass die Kollimatoroptik mit unterschiedlichen, wählbaren Abstrahlungswinkeln α zwischen 40° und 120° und wahlweise zur Erzielung von rotationssymmetrischen oder von nicht rotationssymmetrischen Lichtverteilungen eingesetzt werden können. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mehrere Kollimatoroptiken mit gleicher Höhe H und / oder gleichem Außendurchmesser D und / oder gleichem Durchmesser ID und / oder gleicher Mindesthöhlungsbreite MHB und / oder gleicher Position oder gleichem Positionsraster P von Befestigungselementen 39 ausgestattet sein können, so dass nur durch den Austausch einer Kollimatoroptik, ohne dass übrige Teile der Leuchte geändert werden müssen, eine geänderte gewünschte Lichtverteilung erreichbar ist.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass der Innenraum 43 des Reflektors bei sämtlichen Ausführungsbeispielen frei von lichttechnischen Elementen ist. Die Kollimatoroptik 12 ragt jeweils mit ihrer Lichtsaustrittsfläche 23 in den Innenraum 43 hinein oder randet an diesem an.
Die optische Achse OA wird in der Regel als Mittelachse der Kollimatoroptik bezeichnet, also als die Achse, die durch den Schwerpunkt verläuft oder nahe des Schwerpunktes verläuft und eine Art optischen Schwerpunkt bereitstellt.
Insbesondere ist die optische Achse in der Regel der geometrische Mittelpunkt zwischen zwei Befestigungsorganen 39a, 39b oder zwischen zwei einander gegenüberliegenden Reflektorsegmenten 35d, 35b.

Claims

Leuchte (10) zur Anbringung an einer Decke (25) eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche (31) oder einer Gebäudeteilfläche, umfassend wenigstens eine, eine Lichtemissionsfläche (42) aufweisende LED (11), eine von einem gesonderten Bauteil bereitgestellte Kollimatoroptik (12), mit einer die Lichtemissionsfläche übergreifenden Lichteintrittsfläche (20), und mit einer Lichtaustrittsfläche (23), wobei die Kollimatoroptik einen Abstrahlwinkel (α) zwischen 40° und 120° aufweist.
Leuchte (10) zur Anbringung an einer Decke (25) eines Gebäuderaumes und zur Ausleuchtung einer Bodenfläche (31) oder einer Gebäudeteilfläche, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend wenigstens eine, eine Lichtemissionsfläche (42) aufweisende LED (11), eine Kollimatoroptik (12), mit einer die Lichtemissionsfläche (42) übergreifenden Lichteintrittsfläche (20), und mit einer Lichtaustrittsfläche (23), und unfassend einen Reflektor (13), wobei die Lichtaustrittsfläche der Kollimatoroptik in den Innenraum (43) des Reflektors hineinragt oder an den Innenraum des Reflektors anrandet.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (13) als Darklight-Reflektor (Fig. 3) ausgebildet ist.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte mehrere Reflektoren (13a, 13b, 13c, 13d) und/oder mehrere Kollimatoroptiken (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (11) Bestandteil einer LED-Anordnung ist, die mehrere LEDs aufweist.
Leuchte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Anordnung (11) von einer Mehrfach-LED, insbesondere einer Multichip-LED, bereitgestellt ist.
Leuchte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED-Anordnungen (11) vorgesehen sind, und dass jeder LED-Anordnung ein Reflektor und/oder eine Kollimatoroptik zugeordnet ist
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere LED's (11) vorgesehen sind, und dass jeder LED ein Reflektor und/oder eine Kollimatoroptik zugeordnet ist.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reflektoren und/oder mehrere Kollimatoroptiken und mehrere LED-Anordnungen oder mehrere LED's zur Bildung einer langgestreckt ausgebildeten Leuchte entlang einer Geraden angeordnet sind.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reflektoren (13a, 13b) und/oder mehrere Kollimatoroptiken (12a, 12b) und mehrere LED-Anordnungen oder mehrere LED's entlang einem Zeilen und Spalten enthaltenden Raster (Fig. 4, Fig. 5) angeordnet sind.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Lichtpfad des von der LED emittierten Lichtes hinter dem Reflektor (13) ein zusätzlicher Reflektor zur Beeinflussung der Lichtverteilung, insbesondere zur Erzielung einer engoder einer breitabstrahlenden Lichtverteilung, angeordnet ist.
Leuchte nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsöffnung (24) der Leuchte, die insbesondere von einem Abschlussglas durchsetzt ist, von einer freien Randkante (38a, 38b) des Abblendelementes oder des Reflektors unter einem Abstand A beabstandet ist.
Kollimatoroptik (12; Fig. 10) für wenigstens eine LED (11), insbesondere zur Verwendung in einer Leuchte nach einem der Ansprüche 1 - 12, mit einer Lichteintrittsfläche (20), und einer Lichtaustrittsfläche (23), wobei die Lichtaustrittsfläche mit langgstreckten Wölbungen (40) versehen ist.
Kollimatoroptik für wenigstens eine LED, insbesondere zur Verwendung in einer Leuchte nach einem der Ansprüche 1 - 12, mit einer Lichteintrittsfläche (20), die eine Bodenwand (18) und eine Seitenwand (19) aufweist, und mit einer Lichtaustrittsfläche (23), wobei die Lichtaustrittsfläche und/oder die Bodenwand und/oder die Seitenwand bezogen auf eine optische Achse (OA) der Kollimatoroptik elliptisch ausgebildet ist oder eine im Wesentlichen stetige, von einer Kreisform abweichende Krümmung aufweist.
Kollimatoroptik für wenigstens eine LED, insbesondere nach Anspruch 14, weiter insbesondere zur Verwendung in einer Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend eine Lichteintrittsfläche (20), eine Lichtaustrittsfläche (23), und eine Totalreflektionsfläche (21), an der Lichtanteile, die von der LED stammen, total reflektiert werden, bevor sie zur Lichtaustrittsfläche gelangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Totalreflektionsfläche bezogen auf eine optische Achse (OA) der Kollimatoroptik elliptisch ausgebildet ist oder eine im Wesentlichen stetige, von einer Kreisform abweichende Krümmung aufweist.