EP2877891A1 - Strahlungsanordnung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung - Google Patents

Strahlungsanordnung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung

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EP2877891A1
EP2877891A1 EP13740247.5A EP13740247A EP2877891A1 EP 2877891 A1 EP2877891 A1 EP 2877891A1 EP 13740247 A EP13740247 A EP 13740247A EP 2877891 A1 EP2877891 A1 EP 2877891A1
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EP
European Patent Office
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radiation
reflector
electromagnetic radiation
radiation source
optical body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13740247.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan MALKMUS
Julius Muschaweck
Tobias Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2877891A1 publication Critical patent/EP2877891A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/65—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction specially adapted for changing the characteristics or the distribution of the light, e.g. by adjustment of parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements

Definitions

  • Radiation arrangement for providing electromagnetic radiation
  • the invention relates to a radiation arrangement for
  • the optical body has an outer wall and an inner wall.
  • the optical body is formed and arranged with respect to the radiation source so that at least a portion of the
  • electromagnetic radiation enters the optical body through the inner wall and that the outer wall internally reflects at least a portion of the electromagnetic radiation which has entered the optical body.
  • electromagnetic radiation is inhomogeneous.
  • some LEDs have active and non-active areas.
  • an optical image of the LED with its active and non-active areas for example on a screen,
  • the active and non-active areas can be imaged such that a projection of the electromagnetic radiation, for example light, has bright and less bright areas.
  • a light spot of a light source having active and non-active areas may have different bright areas.
  • images in the far field for example, in headlights in a motor vehicle, in an illumination of landing and runways at airports, flashlights, lighthouses, spotlights,
  • Headlight applications such as etendue limited systems and / or collimating optics, locally inhomogeneous emissions of the radiation source into the far field.
  • radiation sources are, for example, composite LED modules, RGB LEDs, mid-power LED arrays, LED Volumenverguss- ⁇ s and / or flip-chip LEDs.
  • Brightness distribution can also be an inhomogeneous one
  • RGB LED module a plurality of active areas are arranged next to one another on a module, each of which emits light of different color. Now this emitted light with the help of a collimating optics
  • different spatial areas are illuminated with different colored light.
  • a light spot of a light source having active areas of different colors may have different colored areas.
  • the maximum achievable belongs
  • Radiation intensity of a radiation source is determined by the luminance of the radiation source used given the dimensions of the optics.
  • the average luminance is decisive.
  • For generating homogeneous radiation for example for homogenizing the color distribution and / or the
  • Brightness distribution it is known to use a Köhlerbeleuchtung and / or the generated radiation one or undergo several scattering processes.
  • the Köhlerbeleuchtung can be disadvantageous, for example, in terms of efficiency and requires additional optical elements that basically require space.
  • additional optical elements such as
  • microlenses or prismatic structures needed.
  • the light distribution can become wider and the maximum radiation intensity decrease.
  • the efficiency of the lamp with the scattering optics can be low.
  • electromagnetic radiation for example, with respect to the radiation density and / or the color distribution of the generated electromagnetic radiation is homogeneous.
  • the radiation arrangement can contribute to generating electromagnetic radiation having a high radiation intensity.
  • Radiation arrangement with at least one radiation source for generating and emitting electromagnetic radiation and provided with an optical body.
  • the optical body has an outer wall and an inner wall.
  • the optical body is formed and arranged with respect to the radiation source so that the reflector at least a portion of the electromagnetic Reflects radiation back to the radiation source and that at least a portion of the electromagnetic radiation enters the optical body through the inner wall and that the outer wall internally reflects at least a portion of the electromagnetic radiation which has entered the optical body. At least part of the internally reflected electromagnetic radiation exits the optical body.
  • the radiation source may be, for example, diffusely scattering and / or reflective, for example highly reflective.
  • the reflection represents a special case of scattering, in which an angle of incidence of the
  • the electromagnetic radiation is equal to a failure angle of the electromagnetic radiation.
  • the radiation source can be reflective or at least partially reflective
  • the radiation source may be a lambert ⁇ shear radiator.
  • the radiation source on its surface white material and / or material with high reflectivity, for example, Ti02 in
  • the generated electromagnetic radiation may, for example, be light in the visible range, UV light and / or infrared light, the radiation source then also being the light source, the radiation arrangement being
  • Radiation can be referred to as illumination light and / or usable light.
  • illumination light For example, the internally reflected, emerging from the optical body
  • the reflector is designed, for example, as a concave mirror. This allows in a particularly simple way, the
  • the radiation arrangement gives the at the
  • Outside wall internally reflected electromagnetic radiation to the outside, for example, as usable electromagnetic radiation.
  • the radiation source generates the electromagnetic
  • the reflector causes a reflection of one of the two parts of the
  • Radiation source generated electromagnetic radiation back to the radiation source.
  • the reflected electromagnetic radiation from the reflector is of the
  • Radiation source reflects, for example by Fresnel reflection, for example, at the reflector surface facing the surface.
  • the emission of the electromagnetic radiation by the radiation source comprises, for example, this reflection of the electromagnetic radiation at the
  • Radiation source Alternatively or additionally, the light reflected from the reflector to the radiation source
  • Carrier on which the radiation source is arranged Carrier on which the radiation source is arranged.
  • Radiation source includes, for example, this scattering of the electromagnetic radiation and / or at the
  • Radiation source Alternatively or additionally, the light reflected from the reflector to the radiation source causes
  • Electromagnetic radiation in the radiation source by stimulating the generation of additional electromagnetic radiation which may be referred to as recycling, for example.
  • the emission of the electromagnetic radiation by the radiation source comprises, for example, this recycling of the electromagnetic radiation.
  • the emission of the electromagnetic radiation leads to a mixture of the emitted and generated electromagnetic radiation. This causes a homogenization of a
  • Radiation source emitted back towards the first reflector, so may the process of light mixing
  • the outer wall reflects the proportion of electromagnetic radiation striking it due to internal
  • the optical body can help to make the radiation arrangement simple and / or compact.
  • the radiation source is arranged to the optical body, that a portion of the electromagnetic radiation can hit the reflector and the other part of the
  • the electromagnetic radiation can be coupled via the inner walls of the recess in the optical body.
  • the optical body may be formed, for example, in one piece or in several pieces.
  • the radiation arrangement enables the provision of electromagnetic energy in a particularly simple and efficient manner
  • Radiation intensity distribution, illuminance and / or color distribution are examples of Radiation intensity distribution, illuminance and / or color distribution.
  • the proportion of the electromagnetic radiation which strikes the reflector has a first radiation component which the radiation source generates and emits in the direction of the first reflector.
  • Reflection on the reflector hits the radiation source.
  • the portion of the electromagnetic radiation entering the optical body through the inner wall has a third radiation portion which the radiation source generates and emits in the direction of the outer wall.
  • the proportion of the electromagnetic radiation entering the optical body through the inner wall has a third radiation portion which the radiation source generates and emits in the direction of the outer wall.
  • Reflection on the reflector hits the radiation source.
  • the radiation source In various embodiments, the
  • Electromagnetic radiation emitted by the radiation source electromagnetic radiation that the
  • Radiation source reflects, scatters and / or generated due to excitation by reflected back to the radiation source electromagnetic radiation.
  • Radiation source an active area at which the
  • Radiation source which generates and / or emits electromagnetic radiation, and a passive region on which the radiation source emits the electromagnetic radiation, for example, reflects and / or scatters.
  • the active and / or the passive region may, for example, be diffusely scattering and / or reflective, for example high
  • the active and / or the passive region may be reflective or at least partially reflective.
  • the active region can be a lambert ⁇ emitter.
  • the active and / or the passive area on their surface white material and / or material with high reflectivity for example TiO 2 in silicone,
  • the active and the passive range basically cause an inhomogeneous luminance distribution of the
  • Radiation source generated electromagnetic radiation, which without the reflector to an inhomogeneous brightness distribution provided by the radiation arrangement
  • Reflector lead the different active areas to an inhomogeneous color distribution of the radiation radiation provided by the electromagnetic radiation.
  • electromagnetic radiation with the electromagnetic radiation emitted by the active and the passive region causes a homogeneous luminance distribution and / or homogeneous color distribution of the electromagnetic radiation emitted by the radiation arrangement.
  • the optical body has a recess that extends in an extension direction into the optical body.
  • the recess is delimited in its direction of extent by a base surface of the recess and perpendicular to its extension direction by the inner wall of the optical body.
  • Base surface of the reflector is formed.
  • the recess does not extend completely through the optical Body, but ends at the base.
  • the inner wall of the optical body connects a part of the outer
  • the radiation source is at least partially disposed in the recess of the optical body.
  • the active portion is arranged.
  • the active portion is arranged.
  • the reflector is designed to be the first
  • Radiation emitted and / or emitted from the outer edge of the radiation source in the direction of the reflector is reflected back to the outer edge of the radiation source.
  • the electromagnetic radiation detected by the reflector is completely reflected back to the radiation source.
  • Electromagnetic radiation that comes from the outer edge of the radiation source can also be called edge rays
  • the marginal rays may be directed back to the outer edge of the radiation source. This can contribute to a particularly high efficiency of the radiation arrangement.
  • the outer edge has a first edge portion and at least a second edge portion
  • the reflector is designed such that it reflects the first and / or second radiation portions coming from the first edge section onto the second edge section. This can contribute to a particularly high efficiency of the radiation arrangement. Furthermore, the reflector may be configured to emit the electromagnetic radiation from the second edge portion toward the first
  • the reflector recess may be, for example, over a relatively small area of the first reflector
  • the reflector recess for example, be designed so that on the one hand as much as possible
  • Electromagnetic radiation can pass through them, on the other hand, however, no mapping of the surface inhomogeneous structures of the radiation source takes place in the far field.
  • the reflector recess may be formed so that it can be considered as a point-like or nearly point-shaped radiation source.
  • Reflektorausinstituung can be a particularly high
  • the maximum radiation intensity of the electromagnetic radiation provided with the aid of the radiation arrangement increases with increasing intensity
  • the optical body comprises a lens.
  • the lens is in a beam path passing through the reflector recess
  • the lens may serve to collimate the electromagnetic radiation passing through the reflector recess.
  • the lens may for example be designed such that the reflector recess is imaged into the far field.
  • Radiation source on the first page at least one second active area for emitting the
  • Radiation source still have one, two or more other active areas.
  • the radiation source can have an LED arrangement which has LEDs in its active regions.
  • the radiation source may have one or more LEDs each having a plurality of active ones
  • Wavelengths are generated. For example, red light may be generated in a first active area, blue light in a second active area, and blue light in a third active area.
  • the radiation source can be referred to, for example, as an RGB LED module.
  • the passive region is at least partially formed between the first active region and the second active region. This contributes to the fact that the passive region between the active regions can also contribute to the emission of electromagnetic radiation, for example due to the scattering and / or reflection processes. This can lead to a particularly efficient provision of homogeneous electromagnetic radiation, for example with a particularly high radiance and / or a
  • the reflector is arranged on the base.
  • the reflector is formed by an independent body attached to the base.
  • the reflector is formed by the base.
  • the base itself may be reflective and / or coated with a reflective layer.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a radiation arrangement
  • FIG. 2 shows an embodiment of a radiation arrangement
  • Fig. 3 is a detail view of an embodiment of a
  • Fig. 4 is a plan view of an embodiment of a
  • Fig. 5 is a plan view of an embodiment of a
  • Fig. 6 is a plan view of an embodiment of a
  • Fig. 7 is a plan view of an embodiment of a
  • An electromagnetic radiation emitting device may in various embodiments
  • electromagnetic radiation emitting semiconductor device and / or as a light-emitting diode (light emitting diode, LED), an organic light
  • OLED organic light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • emitting device can be in different
  • Embodiments be part of an integrated circuit and / or a light engine. Furthermore, a
  • the electromagnetic radiation may, for example, be light in the visible range, UV light and / or infrared light.
  • Fig. 1 shows a radiation arrangement 10.
  • Radiation arrangement 10 is suitable for example for
  • electromagnetic radiation 32 for example in headlights, for example for
  • the radiation arrangement 10 has a radiation source 12, a reflector 14 and an optical body (40).
  • the radiation source 12 can, for example, as
  • the electromagnetic radiation emitting components be formed or have one, two or more electromagnetic radiation emitting components.
  • Radiation source 12 has a first side 13. At least one active region 18 for generating the electromagnetic radiation is formed on the first side 13.
  • At least one passive region 20 may additionally be formed on the first side 13.
  • the active region 18 may be formed, for example, as a component emitting electromagnetic radiation.
  • the radiation source 12 may comprise a composite LED module, an RGB LED, an MID PowerLED array, a flip-chip LED, or an RGGB LED.
  • the reflector 14 may include, be formed of, or coated with a reflective material.
  • a surface of the reflector 14, for example a reflective surface 15, which is arranged opposite the first side 13 of the radiation source 12, may be reflective and / or with be coated a reflective layer.
  • the reflector 14 may also be a transparent one
  • the base body for example made of glass, and its remote from the radiation source 12 side may be formed reflective.
  • the transparent base body can then serve as protection for the reflective layer, for example.
  • the reflector 14 may, for example, as
  • the reflective surface 15 of the reflector 14 may, for example, a metal or a reflective plastic, for example a
  • the reflective surface 15 may comprise aluminum and / or silver.
  • the reflector 14 can be completely out of the
  • Reflective surface 15 may be applied to the reflector 14 as a reflective layer.
  • the reflector 14 may be coated with the reflective layer.
  • the active and / or the passive region 18, 20 can be any active and / or the passive region 18, 20 .
  • the active and / or passive region 20 may comprise TiO 2 , which may be embedded in silicone, for example.
  • the active region 18 may be formed as lambert ⁇ shear radiator.
  • the optical body 40 has an outer wall 41 which extends, for example, around the entire circumference of the optical body 40.
  • the optical body 40 has
  • a recess 42 which is formed for example centrally in the optical body 40.
  • Recess 42 extends in an extension direction in the optical body 40 to a
  • Extension direction is the recess 42 of a
  • Inner wall 44 of the optical body 40 limited. Starting from the recess 42 is perpendicular to the
  • Figure 1 thus forms the inner wall 44 a lateral boundary of the recess 42 and the base 46 forms an upper boundary of the
  • the optical body 40 may be formed, for example, with respect to an axis of symmetry 43 rotationally symmetrical. Alternatively, for example, the optical body 40 may extend longitudinally into the plane of the drawing and / or the optical body 40 may
  • the radiation source 12 may, for example, be arranged partially or completely in the recess 42.
  • Radiation source 12 may be arranged in the recess 42.
  • the reflector 14 is arranged, for example, on the base surface 46, formed on and / or formed by this.
  • the outer wall 41 can serve as a further reflector 16.
  • the optical body 40 has an outer surface after the base 46 Surface area 48 on.
  • the outer surface region 48 may be formed, for example, lens-shaped. Alternatively, the outer surface area may also be flat
  • the optical body 40 may be formed, for example, in one piece or in several pieces.
  • the optical body 40 may be formed, for example, in one piece or in several pieces.
  • optical body 40 are produced in an injection molding process.
  • the reflector 14 may, for example, after
  • Completing the optical body 40 may be applied to the base 46, for example, be glued thereto, or the reflector 14 may already be formed during the manufacture of the optical body 40 on the base 46.
  • the reflector 14 as an insert into a casting tool for casting the optical body 40th
  • the optical body 40 may comprise or consist of, for example, glass or transparent base material, for example PMMA or PC.
  • the radiation source 12 generates electromagnetic radiation and emits electromagnetic radiation.
  • the active region 18 generates a first radiation component 22 of the electromagnetic radiation and emits it toward the reflector 14.
  • the reflector 14 is designed and arranged such that at least a portion of the first radiation component 22 is reflected
  • electromagnetic radiation 26 is reflected back towards the radiation source 12. At least part of the reflected electromagnetic radiation 26,
  • the reflected electromagnetic radiation 26 striking the radiation source 12 is at least partially emitted by the radiation source 12, for example by the passive region 20 and / or the active region 18.
  • the emission of the electromagnetic radiation comprises
  • the emission of the electromagnetic radiation with respect to the active region 18 may also be reflected by the reflected and / or the active and / or passive region 18, 20
  • the generation of the additional electromagnetic radiation can also be referred to as recycling.
  • a second radiation component 30 is transmitted from the radiation source 12, for example from the active and / or passive region 18, 20, towards the reflector 14
  • Radiation source 12 is reflected.
  • a third radiation component 24 is generated by the radiation source 12, for example by the active region 18, and emitted toward the inner wall 44 of the recess 42 of the optical body 40, not toward the reflector 14.
  • a fourth radiation component 28 is emitted from the radiation source 12, for example from the active and / or the passive region 18, 20, namely towards the inner wall 44 of the recess 42 of the optical body 40 and not toward the
  • the third and / or the fourth radiation portion 24, 28 transmit through the optical body 40 up to the outer wall 41 of the optical body.
  • the fourth radiation portion 28 may be scattered or reflected toward the outer wall 41.
  • the outer wall is formed such that the radiation portions 24, 28 striking it are internally reflected on the outer wall 41.
  • the radiation portions 24, 28 striking it are internally reflected on the outer wall 41.
  • Outer wall 41 may be formed such that the third and the fourth radiation portion 24, 28 are totally internally reflected on the outer wall 41 internally.
  • Radiation arrangement 10 provided electromagnetic radiation 32 in the direction away from the radiation source 12th
  • the first radiation portion 22 is in the figures with
  • Radiation component 30 is dotted in the figures
  • the third radiation portion 24 is shown in the figures with dashed arrows.
  • the fourth radiation component 28 is shown in the figures with dashed double-headed arrows. The reflected
  • Radiation fraction 26 is shown in the figures with dash-dot arrows.
  • the electromagnetic radiation 32 provided by the radiation assembly 10 is shown in the figures with double-dashed-dot arrows.
  • each one of the bundles is represented by one of the arrows.
  • beam paths of the electromagnetic radiation may have directions that deviate from the direction of the corresponding arrow.
  • the first and third radiation portions 22, 24 generated by the active area 18 can be, for example
  • Radiation source 12 emitted radiation components 22, 24 have red, green, blue and / or white light.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the radiation arrangement 10, which largely corresponds to that shown in FIG
  • Embodiment of the radiation assembly 10 corresponds. In contrast, that shown in Fig. 2
  • Reflector 14 extends therethrough. In addition, in the
  • the radiation source 12 does not have a passive region 20 on the first side 13. Alternatively, however, in the case of that shown in FIG. 1, the radiation source 12 does not have a passive region 20 on the first side 13. Alternatively, however, in the case of that shown in FIG. 1, the radiation source 12 does not have a passive region 20 on the first side 13. Alternatively, however, in the case of that shown in FIG. 1, the radiation source 12 does not have a passive region 20 on the first side 13. Alternatively, however, in the case of that shown in FIG.
  • the radiation source 12, the active and the passive region 18, 20 have. Furthermore, also at 1, the radiation source 12 does not have a passive region 18.
  • the reflector recess 50 causes a portion of the first and / or second radiation portion 22, 30 to enter the optical body 40 through the reflector 14.
  • the reflector recess 50 then serves as a radiation source for transmitted electromagnetic radiation 52, which is shown in FIG. 2 by arrows with long and short lines and which can be used as electromagnetic radiation 32 provided by the radiation arrangement 10. If the outer surface area 48 is lens-shaped, then the outer surface area 48 may contribute to the
  • Surface area 48 may be formed so that it
  • Reflector recess 50 images in the far field.
  • the reflector recess 50 and / or the lens-shaped outer surface area 48 can easily contribute to the radiation arrangement 10 being able to achieve a particularly high maximum achievable radiation intensity.
  • Reflektoraus originallyung 50 extends, for example, in the radial direction only over a small portion of the first reflector 14, so that the structures and / or
  • optionally local inhomogeneities of the radiation source 12 and / or the first side 13 of the radiation source 12 are not imaged in the far field.
  • FIG. 3 shows a detailed view of an exemplary embodiment of the radiation arrangement 10, wherein essentially the
  • Radiation source 12 and the reflector 14 are shown.
  • the radiation source 12 has the active and the passive
  • the radiation source 12 may also have no passive region 20.
  • the Reflector 14 is in this embodiment as
  • the radiation source 12 has a first upper side in FIG. 3
  • the first and / or the second edge section 54, 56 may be formed at the edge of the passive region 20 and / or at the edge of the active region 18.
  • the reflecting surface 15 of the reflector 14 is formed in this embodiment such that
  • edge beams Beam paths of the first and / or second radiation portion 30, which have their origin at the first edge portion 54 and which may also be referred to as edge beams, meet after reflection on the reflective surface 15 on the second edge portion 56.
  • Radiation emitted and / or emitted at the first edge portion 54 towards the reflector 14 is reflected onto the second edge portion 56.
  • the reflector 14 may be formed and arranged such that electromagnetic radiation incident on the second
  • Edge portion 56 is reflected, which is not shown for reasons of clarity in Fig. 3. This can cause the entire amount of light emitted and / or emitted by the radiation source 12 in the direction of the first reflector 14 to be reflected back onto the first side 13 of the radiation source 12. This can contribute to a particularly efficient provision of homogeneous electromagnetic radiation 32.
  • Fig. 4 shows a plan view of an embodiment of the radiation source 12.
  • the Radiation source 12 only an active area 18 and no passive area 20.
  • the radiation source 12, in particular the active region 18, has an outer edge 58, which includes the first edge portion 54 and the second
  • Edge portion 56 has.
  • the active area 18 can be any active area 18.
  • the active region 18 can be, for example, or have an element emitting electromagnetic radiation.
  • 5 shows a plan view of an embodiment of the radiation source 12.
  • the radiation source 12 has an active region 18 and a passive region 20.
  • the active area 18 is surrounded by the passive area 20.
  • the radiation source 12, in particular the active and the passive region 18, 20, has the outer edge 58, which has the first edge portion 54 and the second edge portion 56.
  • one, two or more passive regions 20 may also be formed within the active region 18.
  • the active region 18 itself may be formed reflecting and / or scattering, as explained in more detail with reference to FIG.
  • the active area 18 may be, for example
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the radiation source 12, which is largely explained with reference to FIG.
  • Embodiment of the radiation source 12 corresponds to, in contrast to that shown in Figure 6
  • the two active regions 18 may be electromagnetic radiation of the same or different Generate wavelength.
  • the two active regions 18 can produce light of the same or different color, with the aid of the optical body 40 and / or the reflector 14, a mixture of the colors of the
  • Light can be done and so light of another color can be generated. Furthermore, the passive region 20 can contribute to the mixing of the colors.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the radiation source 12, which is largely explained with reference to FIG.
  • Embodiment of the radiation source 12 corresponds to, in contrast to that shown in Figure 7
  • the radiation source 12 has four of the active regions 18.
  • the four active regions 18 may be four electromagnetic radiation emitting devices or four active regions 18 of a electromagnetic radiation emitting device.
  • the four active regions 18 may comprise two green light emitting chips, a red light emitting chip and a blue light emitting chip.
  • the gap between the individual chips can then be filled, for example, with the highly reflective and / or white scattering material.
  • the optical body 40 and / or the reflector 14 a mixture of the colors of the light can then take place and thus light of a further color can be produced.
  • the passive region 20 can contribute to the mixing of the colors.
  • the optical body 40 may have shapes different from those shown in FIGS.
  • Radiation source 12 three or more than four active areas
  • the radiation source 12 may be an LED array, for example a mid-power LED package exhibit.
  • the optical body 40 may be formed in several pieces.
  • a corresponding lens may be arranged on the optical body 40.

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Strahlungsanordnung (10) zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer Strahlungsquelle (12) zum Erzeugen und Abgeben elektromagnetischer Strahlung und mit einem optischen Körper (40) bereitgestellt. Der optische Körper (40) weist eine Außenwandung (16) und eine Innenwandung (44) auf. Die Innenwandung (44) ist der Strahlungsquelle (12) zugewandt und weist einen Reflektor (14) auf. Der optische Körper (40) ist so ausgebildet und bezüglich der Strahlungsquelle (12) so angeordnet, dass der Reflektor (14) zumindest einen Anteil der elektromagnetischen Strahlung zurück zu der Strahlungsquelle (12) reflektiert und dass zumindest ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung durch die Innenwandung (44) in den optischen Körper (40) eintritt und dass die Außenwandung (16) zumindest einen Anteil der in den optischen Körper (40) eingetretenen elektromagnetischen Strahlung intern reflektiert. Zumindest ein Teil der intern reflektierten elektromagnetischen Strahlung tritt aus dem optischen Körper (40) aus.

Description

Beschreibung
Strahlungsanordnung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung
Die Erfindung betrifft eine Strahlungsanordnung zum
Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer Strahlungsquelle zum Erzeugen elektromagnetischer
Strahlung und mit einem optischen Körper. Der optische Körper weist eine Außenwandung und eine Innenwandung auf. Die
Innenwandung ist der Strahlungsquelle zugewandt. Der optische Körper ist so ausgebildet und bezüglich der Strahlungsquelle so angeordnet, dass zumindest ein Anteil der
elektromagnetischen Strahlung durch die Innenwandung in den optischen Körper eintritt und dass die Außenwandung zumindest einen Anteil der in den optischen Körper eingetretenen elektromagnetischen Strahlung intern reflektiert.
Es sind moderne Strahlungsquellen bekannt, die beispielsweise eine, zwei oder mehr LED' s oder OLED's und/oder Light-Engines aufweisen, bei denen eine Farbverteilung und/oder
Helligkeitsverteilung der von ihnen erzeugten
elektromagnetischen Strahlung inhomogen ist. Beispielsweise weisen manche LED's aktive und nicht aktive Bereiche auf. Bei einer optischen Abbildung der LED mit ihren aktiven und nicht aktiven Bereichen beispielsweise auf einen Schirm,
beispielsweise mit Hilfe einer Optik, können die aktiven und nicht aktiven Bereiche derart abgebildet werden, dass eine Projektion der elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise Licht, helle und weniger helle Bereiche aufweist.
Beispielsweise kann ein Lichtspot einer Lichtquelle mit aktiven und nicht aktiven Bereichen unterschiedlich helle Bereiche aufweisen. Derartige Abbildungen ins Fernfeld können beispielsweise bei Scheinwerfern in einem Kraftfahrzeug, bei einer Ausleuchtung von Lande- und Startbahnen an Flughäfen, bei Taschenlampen, bei Leuchttürmen, bei Strahlern,
beispielsweise bei LED-Retrofits für Halogenstrahler und/oder bei Signalleuchten auftreten. Beispielsweise bilden gerade besonders effiziente und eng gebündelte
Scheinwerferanwendungen, beispielsweise Etendue-begrenzte Systeme und/oder kollimierende Optiken, lokal inhomogene Emissionen der Strahlungsquelle ins Fernfeld ab. Derartige Strahlungsquellen sind beispielsweise zusammengesetzte LED- Module, RGB-LED's, Mid-Power-LED-Anordnungen, Volumenverguss- LED^s und/oder Flipchip-LED' s .
Alternativ oder zusätzlich zu der inhomogenen
Helligkeitsverteilung kann auch eine inhomogene
Farbverteilung der Strahlungsquelle in das Fernfeld
abgebildet werden, beispielsweise bei einem RGB-LED-Modul . Bei einem derartigen RGB-LED-Modul sind auf einem Modul nebeneinander mehrere aktive Bereiche angeordnet, die jeweils Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Wird nun dieses emittierte Licht mit Hilfe einer kollimierenden Optik
abgebildet, so werden unterschiedliche räumliche Bereiche mit unterschiedlich farbigem Licht ausgeleuchtet. Beispielsweise kann ein Lichtspot einer Lichtquelle mit aktiven Bereichen unterschiedlicher Farbe unterschiedlich farbige Bereiche aufweisen .
Des Weiteren ist bei Strahlungsquellen häufig die maximal zu erreichende Strahlungsstärke ein entscheidendes Merkmal.
Beispielsweise gehört die maximal zu erreichende
Strahlungsstärke gerade bei Scheinwerferanwendungen zu einem der wichtigsten Merkmale. Die maximal erreichbare
Strahlungsstärke einer Strahlungsquelle, beispielsweise einer Scheinwerferanwendung, ist bei gegebenen Abmessungen der Optik durch die Leuchtdichte der verwendeten Strahlungsquelle bestimmt. Bei einer strukturierten Strahlungsquelle, die beispielsweise aktive und nicht aktive Bereiche aufweist, ist die mittlere Leuchtdichte entscheidend. Zum Erzeugen von homogener Strahlung, beispielsweise zum Homogenisieren der Farbverteilung und/oder der
Helligkeitsverteilung ist es bekannt, eine Köhlerbeleuchtung zu verwenden und/oder die erzeugte Strahlung einem oder mehreren Streuprozessen zu unterziehen. Die Köhlerbeleuchtung kann beispielsweise bezüglich der Effizienz nachteilig sein und benötigt zusätzliche optische Elemente, die grundsätzlich Bauraum benötigen. Beim Streuen der emittierten Strahlung werden ebenfalls zusätzliche optische Elemente, wie
beispielsweise Mikrolinsen oder prismatische Strukturen, benötigt. Dabei kann die Lichtverteilung breiter werden und die maximale Strahlungsstärke abnehmen. Außerdem kann die Effizienz der Leuchte mit der streuenden Optik gering sein.
Zum Erhöhen der mittleren Leuchtdichte bei LED's ist es beispielsweise bekannt, die einzelnen LED's und/oder deren aktive Bereiche dichter aneinander zu packen. Die dichtere Packung der LED's bzw. der aktiven Bereiche der LED's führt jedoch grundsätzlich zu einer größeren Wärmeerzeugung beim Betrieb der Strahlungsquelle und zu vermehrtem Aufwand bei einem Fertigungsprozess zum Herstellen der Strahlungsquelle.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine
Strahlungsanordnung bereitgestellt, die auf einfache und/oder effiziente Weise eine Erzeugung von homogener
elektromagnetischer Strahlung ermöglicht, wobei die
elektromagnetische Strahlung beispielsweise bezüglich der Strahlungsdichte und/oder der Farbverteilung der erzeugten elektromagnetischen Strahlung homogen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Strahlungsanordnung dazu beitragen, elektromagnetische Strahlung mit einer hohen Strahlungsstärke zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsformen wird eine
Strahlungsanordnung mit mindestens einer Strahlungsquelle zum Erzeugen und Abgeben elektromagnetischer Strahlung und mit einem optischen Körper bereitgestellt. Der optische Körper weist eine Außenwandung und eine Innenwandung auf. Die
Innenwandung ist der Strahlungsquelle zugewandt und weist einen Reflektor auf. Der optische Körper ist so ausgebildet und bezüglich der Strahlungsquelle so angeordnet, dass der Reflektor zumindest einen Anteil der elektromagnetischen Strahlung zurück zu der Strahlungsquelle reflektiert und dass zumindest ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung durch die Innenwandung in den optischen Körper eintritt und dass die Außenwandung zumindest einen Anteil der in den optischen Körper eingetretenen elektromagnetischen Strahlung intern reflektiert. Zumindest ein Teil der intern reflektierten elektromagnetischen Strahlung tritt aus dem optischen Körper aus . Die Strahlungsquelle kann beispielsweise diffus streuend und/oder reflektierend, beispielsweise hoch reflektierend, ausgebildet sein. Dabei stellt die Reflexion einen Sonderfall der Streuung dar, bei dem ein Einfallswinkel der
elektromagnetischen Strahlung gleich einem Ausfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung ist. Die Strahlungsquelle kann reflektierend oder zumindest teilweise reflektierend
ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle ein lambert λ scher Strahler sein. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle an ihrer Oberfläche weißes Material und/oder Material mit hoher Reflektivität , beispielweise Ti02 in
Silikon, aufweisen. Die erzeugte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein, wobei die Strahlungsquelle dann auch als Lichtquelle, die Strahlungsanordnung als
Beleuchtungsanordnung und/oder die von der
Strahlungsanordnung bereitgestellte elektromagnetische
Strahlung als Beleuchtungslicht und/oder nutzbares Licht bezeichnet werden kann. Beispielsweise kann die intern reflektierte, aus dem optischen Körper austretende
elektromagnetischen Strahlung als bereitgestellte
elektromagnetische Strahlung bezeichnet werden. Der Reflektor ist beispielsweise als Konkavspiegel ausgebildet. Dies ermöglicht auf besonders einfache Weise, die
elektromagnetische Strahlung, die von der Strahlungsquelle in Richtung hin zu dem Reflektor emittiert und/oder abgegeben wird, zurück zu der Strahlungsquelle zu reflektieren. Dass der erste Reflektor als Konkavspiegel ausgebildet ist, bedeutet beispielsweise, dass der erste Reflektor nach innen gewölbt ist. Die Strahlungsanordnung gibt die an der
Außenwandung intern reflektierte elektromagnetische Strahlung nach außen ab, beispielsweise als nutzbare elektromagnetische Strahlung .
Die Strahlungsquelle erzeugt die elektromagnetische
Strahlung, insbesondere die beiden Anteile der
elektromagnetischen Strahlung. Der Reflektor bewirkt eine Reflexion eines der beiden Anteile der von der
Strahlungsquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlung zurück zu der Strahlungsquelle. Die von dem Reflektor reflektierte elektromagnetische Strahlung wird von der
Strahlungsquelle reflektiert, beispielsweise durch Fresnel- Reflexion, beispielsweise an deren dem Reflektor zugewandten Oberfläche. Das Abgeben der elektromagnetischen Strahlung durch die Strahlungsquelle umfasst beispielsweise dieses Reflektieren der elektromagnetischen Strahlung an der
Strahlungsquelle. Alternativ oder zusätzlich wird die von dem Reflektor zu der Strahlungsquelle reflektierte
elektromagnetische Strahlung von der Strahlungsquelle
gestreut, beispielsweise in der Strahlungsquelle, an einer dem Reflektor zugewandten Oberfläche der Strahlungsquelle und/oder an einer von dem Reflektor abgewandten Unterseite der Strahlungsquelle, beispielsweise intern an der
Außenwandung der Strahlungsquelle oder extern an einem
Träger, auf dem die Strahlungsquelle angeordnet ist. Das Abgeben der elektromagnetischen Strahlung durch die
Strahlungsquelle umfasst beispielsweise dieses Streuen der elektromagnetischen Strahlung an und/oder bei der
Strahlungsquelle. Alternativ oder zusätzlich bewirkt die von dem Reflektor zu der Strahlungsquelle reflektierte
elektromagnetische Strahlung in der Strahlungsquelle durch Anregung die Erzeugung zusätzlicher elektromagnetischer Strahlung, was beispielsweise als Recycling bezeichnet werden kann. Das Abgeben der elektromagnetischen Strahlung durch die Strahlungsquelle umfasst beispielsweise dieses Recyceln der elektromagnetischen Strahlung. Das Abgeben der elektromagnetischen Strahlung führt zu einer Mischung der abgegebenen und erzeugten elektromagnetischen Strahlung. Dies bewirkt eine Homogenisierung einer
Leuchtdichteverteilung und gegebenenfalls einer
Farbverteilung der mit Hilfe der Strahlungsanordnung
bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung. Wird die vermischte elektromagnetische Strahlung von der
Strahlungsquelle zurück in Richtung des ersten Reflektors abgegeben, so kann sich der Prozess der Lichtmischung
wiederholen, wodurch die elektromagnetische Strahlung
zunehmend homogenisiert wird.
Die Außenwandung reflektiert den auf sie treffenden Anteil der elektromagnetischen Strahlung aufgrund interner
Reflexion, beispielsweise aufgrund interner Totalreflexion. Der optische Körper kann beispielsweise dazu beitragen, die Strahlungsanordnung einfach und/oder kompakt auszubilden. Die Strahlungsquelle ist so zu dem optischen Körper angeordnet, dass der eine Anteil der elektromagnetischen Strahlung auf den Reflektor treffen kann und der andere Anteil der
elektromagnetischen Strahlung über die Innenwandungen der Ausnehmung in den optischen Körper eingekoppelt werden kann. Der optische Körper kann beispielsweise einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.
Die Strahlungsanordnung ermöglicht auf besonders einfache und effiziente Weise das Bereitstellen elektromagnetischer
Strahlung mit einer homogenen Leuchtdichteverteilung,
Strahlungsstärkeverteilung, Beleuchtungsstärke und/oder Farbverteilung.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, der auf den Reflektor trifft, einen ersten Strahlungsanteil auf, den die Strahlungsquelle erzeugt und in Richtung des ersten Reflektors emittiert.
Außerdem weist der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, der auf den Reflektor trifft, einen zweiten Strahlungsanteil auf, den die Strahlungsquelle in Richtung des Reflektors abgibt aufgrund elektromagnetischer Strahlung, die nach
Reflexion an dem Reflektor auf die Strahlungsquelle trifft.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, der durch die Innenwandung in den optischen Körper eintritt, einen dritten Strahlungsanteil auf, den die Strahlungsquelle erzeugt und in Richtung der Außenwandung emittiert. Außerdem weist der Anteil der
elektromagnetischen Strahlung, der durch die Innenwandung in den optischen Körper eintritt, einen vierten Strahlungsanteil auf, den die Strahlungsquelle in Richtung der Außenwandung abgibt aufgrund elektromagnetischer Strahlung, die nach
Reflexion an dem Reflektor auf die Strahlungsquelle trifft. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die
elektromagnetische Strahlung, die die Strahlungsquelle abgibt, elektromagnetische Strahlung auf, die die
Strahlungsquelle reflektiert, streut und/oder aufgrund von Anregung durch auf die Strahlungsquelle zurückreflektierte elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die
Strahlungsquelle einen aktiven Bereich, an dem die
Strahlungsquelle die elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder abgibt, und einen passiven Bereich auf, an dem die Strahlungsquelle die elektromagnetische Strahlung abgibt, beispielsweise reflektiert und/oder streut. Der aktive und/oder der passive Bereich können beispielsweise diffus streuend und/oder reflektierend, beispielsweise hoch
reflektierend, ausgebildet sein. Dabei stellt die Reflexion einen Sonderfall der Streuung dar, bei dem ein Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung gleich einem Ausfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung ist. Der aktive und/oder der passive Bereich können reflektierend oder zumindest teilweise reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann der aktive Bereich ein lambert λ scher Strahler sein.
Beispielsweise können der aktive und/oder der passive Bereich an ihrer Oberfläche weißes Material und/oder Material mit hoher Reflektivität , beispielweise Ti02 in Silikon,
aufweisen .
Der aktive und der passive Bereich bewirken grundsätzlich eine inhomogene Leuchtdichteverteilung der von der
Strahlungsquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlung, die ohne den Reflektor zu einer inhomogenen Helligkeitsverteilung der von der Strahlungsanordnung bereitgestellten
elektromagnetischen Strahlung führen würde. Falls zwei oder mehr aktive Bereiche ausgebildet sind, die jeweils
elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Farbe
emittieren, so würden ohne den optischen Körper mit dem
Reflektor die unterschiedlichen aktiven Bereiche zu einer inhomogenen Farbverteilung der von der Strahlungsanordnung bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung führen. Der optische Körper mit dem Reflektor und die dadurch erzielte Mischung der von dem aktiven Bereich erzeugten
elektromagnetischen Strahlung mit der von dem aktiven und dem passiven Bereich abgegebenen elektromagnetischen Strahlung bewirkt jedoch eine homogene Leuchtdichteverteilung und/oder homogene Farbverteilung der von der Strahlungsanordnung abgegebenen elektromagnetischen Strahlung. Somit können sowohl der aktive Bereich als auch der passive Bereich zum Abgeben der elektromagnetischen Strahlung und zum
Bereitstellen des Anteils der elektromagnetischen Strahlung beitragen, der von der Strahlungsquelle in Richtung hin zu der Außenwandung abgegeben wird und nachfolgend einen Teil der von der Strahlungsanordnung bereitgestellten
elektromagnetischen Strahlung bildet.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der optische Körper eine Ausnehmung auf, die sich in einer Erstreckungsrichtung in den optischen Körper hinein erstreckt. Die Ausnehmung ist in ihrer Erstreckungsrichtung durch eine Grundfläche der Ausnehmung und senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung durch die Innenwandung des optischen Körpers begrenzt. An der
Grundfläche ist der Reflektor ausgebildet. Die Ausnehmung erstreckt sich nicht vollständig hindurch durch den optischen Körper, sondern endet an der Grundfläche. Die Innenwandung des optischen Körpers verbindet einen Teil der äußeren
Oberfläche des optischen Körpers mit der Grundfläche.
Beispielsweise ist die Strahlungsquelle zumindest teilweise in der Ausnehmung des optischen Körpers angeordnet.
Beispielsweise ist zumindest die erste Seite der
Strahlungsquelle innerhalb der Ausnehmung des optischen
Körpers angeordnet . Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen weisen der aktive
und/oder der passive Bereich einen äußeren Rand auf. Der Reflektor ist so ausgebildet, dass er den ersten
Strahlungsanteil und den zweiten Strahlungsanteil auf den äußeren Rand reflektiert. Somit wird elektromagnetische
Strahlung, die von dem äußeren Rand der Strahlungsquelle in Richtung des Reflektors emittiert und/oder abgegeben wird, zurück zu dem äußeren Rand der Strahlungsquelle reflektiert. In anderen Worten wird die elektromagnetische Strahlung, die von dem Reflektor erfasst wird, vollständig zurück zu der Strahlungsquelle reflektiert. Strahlen der
elektromagnetischen Strahlung, die von dem äußeren Rand der Strahlungsquelle kommt, können auch als Randstrahlen
bezeichnet werden. Die Randstrahlen können zurück zu dem äußeren Rand der Strahlungsquelle gelenkt werden. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz der Strahlungsanordnung beitragen .
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der äußere Rand einen ersten Randabschnitt und mindestens einen zweiten
Randabschnitt auf. Der Reflektor ist so ausgebildet, dass er die von dem ersten Randabschnitt kommenden ersten und/oder zweiten Strahlungsanteile auf den zweiten Randabschnitt reflektiert. Dies kann zu einer besonders hohen Effizienz der Strahlungsanordnung beitragen. Ferner kann der Reflektor so ausgebildet sein, dass er die von dem zweiten Randabschnitt kommende elektromagnetische Strahlung hin zu dem ersten
Randabschnitt reflektiert. Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen weist der Reflektor eine Reflektorausnehmung auf, die sich durch den Reflektor
hindurch erstreckt und durch die Anteile des ersten und/oder zweiten Strahlungsanteils durch den Reflektor hindurch treten können. Die Reflektorausnehmung kann sich beispielsweise über einen relativ kleinen Bereich des ersten Reflektors
erstrecken. Dabei kann die Reflektorausnehmung beispielsweise so ausgebildet sein, dass einerseits möglichst viel
elektromagnetische Strahlung durch sie hindurch treten kann, andererseits jedoch keine Abbildung der flächig inhomogenen Strukturen der Strahlungsquelle im Fernfeld erfolgt.
Beispielsweise kann die Reflektorausnehmung so ausgebildet sein, dass diese als punktförmige oder nahezu punktförmige Strahlungsquelle betrachtet werden kann. Die
Reflektorausnehmung kann zu einer besonders hohen
Strahlungsstärke der von der Strahlungsanordnung
bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung beitragen, beispielsweise dann, wenn die Reflektorausnehmung
gegenüberliegend eines Bereichs der Strahlungsquelle
angeordnet wird, der elektromagnetische Strahlung mit einer hohen Strahldichte emittiert. Die maximale Strahlungsstärke der mit Hilfe der Strahlungsanordnung bereitgestellten elektromagnetischen Strahlung nimmt mit zunehmender
Strahldichte und zunehmendem Querschnitt der
Reflektorausnehmung zu.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der optische Körper eine Linse auf. Die Linse ist in einem Strahlengang der durch die Reflektorausnehmung hindurch tretenden
elektromagnetischen Strahlung nach dem Reflektor angeordnet. Die Linse kann beispielsweise dazu dienen, die durch die Reflektorausnehmung hindurch tretende elektromagnetische Strahlung zu kollimieren. Die Linse kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass die Reflektorausnehmung ins Fernfeld abgebildet wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die
Strahlungsquelle auf der ersten Seite mindestens einen zweiten aktiven Bereich zum Emittieren der
elektromagnetischen Strahlung auf. Zusätzlich kann die
Strahlungsquelle noch ein, zwei oder mehr weitere aktive Bereiche aufweisen. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle eine LED-Anordnung aufweisen, die in ihren aktiven Bereichen LED's aufweist. Alternativ dazu kann die Strahlungsquelle eine oder mehrere LED's mit jeweils mehreren aktiven
Bereichen aufweisen. Beispielsweise kann in den aktiven
Bereichen elektromagnetische Strahlung gleicher Wellenlänge oder elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher
Wellenlängen erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem ersten aktiven Bereich rotes Licht, in einem zweiten aktiven Bereich, grünes Licht und in einem dritten aktiven Bereich blaues Licht erzeugt werden. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise als RGB-LED-Modul bezeichnet werden.
Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen ist der passive Bereich zumindest teilweise zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich ausgebildet. Dies trägt dazu bei, dass auch der passive Bereich zwischen den aktiven Bereichen zum Abgeben elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise aufgrund der Streu- und/oder Reflexionsprozessen, beitragen kann. Dies kann zu einem besonders effizienten Bereitstellen von homogener elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise mit einer besonders hohen Strahldichte und/oder einer
besonders großen Strahlungsstärke, beitragen.
Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen ist der Reflektor an der Grundfläche angeordnet. Beispielsweise ist der Reflektor durch einen unabhängigen Körper gebildet, der an der
Grundfläche befestigt ist.
Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen ist der Reflektor durch die Grundfläche gebildet. Beispielsweise kann die Grundfläche selbst reflektierend ausgebildet sein und/oder mit einer reflektierenden Schicht beschichtet sein. Bei verschiedenen Ausfuhrungsformen ist der optische Körper eine TIR-Optik (TIR = Total Internal Reflection) .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Strahlungsanordnung, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Strahlungsanordnung,
Fig. 3 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels einer
Strahlungsanordnung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer
Strahlungsquelle , Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer
Strahlungsquelle ,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer
Strahlungsquelle ,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer
Strahlungsquelle.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser
Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein
elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter- Bauelement sein und/oder als eine Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) , eine organische Licht
emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) oder als ein organischer Licht emittierender Transistor
ausgebildet sein. Das elektromagnetische Strahlung
emittierende Bauelement kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung und/oder eines Light-Engines sein. Weiterhin kann eine
Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung emittierenden
Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. Fig. 1 zeigt eine Strahlungsanordnung 10. Die
Strahlungsanordnung 10 eignet sich beispielsweise zum
effizienten Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung 32, beispielsweise in Scheinwerfern, beispielsweise zum
Bereitstellen von Abblendlicht oder Fernlicht bei einem
Kraftfahrzeug oder zur Ausleuchtung von Start- und/oder
Landebahnen an Flughäfen, in Etendue-begrenzten Systemen, in Taschenlampen, in Leuchttürmen, in Strahlern, beispielsweise in LED-Retrofits für Halogenstrahler, und/oder in
Signalleuchten.
Die Strahlungsanordnung 10 weist eine Strahlungsquelle 12, einen Reflektor 14 und einen optischen Körper (40) auf. Die Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise als
elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement
ausgebildet sein oder ein, zwei oder mehr elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente aufweisen. Die
Strahlungsquelle 12 weist eine erste Seite 13 auf. An der ersten Seite 13 ist mindestens ein aktiver Bereich 18 zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet.
Optional kann an der ersten Seite 13 zusätzlich mindestens ein passiver Bereich 20 ausgebildet sein. Der aktive Bereich 18 kann beispielsweise als elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 12 ein zusammengesetztes LED-Modul, eine RGB-LED, ein MID-PowerLED-Array, eine Flipchip-LED, oder eine RGGB-LED aufweisen.
Der Reflektor 14 kann ein reflektierendes Material aufweisen, daraus gebildet sein oder damit beschichtet sein.
Beispielsweise kann eine Oberfläche des Reflektors 14, beispielsweise eine reflektierende Oberfläche 15, die der ersten Seite 13 der Strahlungsquelle 12 gegenüberliegend angeordnet ist, reflektierend ausgebildet sein und/oder mit einer reflektierenden Schicht beschichtet sein. Alternativ dazu kann der Reflektor 14 auch einen transparenten
Grundkörper aufweisen, beispielsweise aus Glas, und seine von der Strahlungsquelle 12 abgewandte Seite kann reflektierend ausgebildet sein. Der transparente Grundkörper kann dann beispielsweise als Schutz für die reflektierende Schicht dienen. Der Reflektor 14 kann beispielsweise als
Konkavspiegel ausgebildet sein. Die reflektierende Oberfläche 15 des Reflektors 14 kann beispielsweise ein Metall oder einen reflektierenden Kunststoff, beispielsweise ein
reflektierendes Polymer aufweisen. Beispielsweise kann die reflektierende Oberfläche 15 Aluminium und/oder Silber aufweisen. Der Reflektor 14 kann vollständig aus dem
reflektierenden Material gebildet sein oder die
reflektierende Oberfläche 15 kann als reflektierende Schicht auf den Reflektor 14 aufgebracht sein. Beispielsweise kann der Reflektor 14 mit der reflektierenden Schicht beschichtet sein .
Der aktive und/oder der passive Bereich 18, 20 können
beispielsweise streuend ausgebildet sein, das bedeutet beispielsweise, dass diese beispielsweise eine weiße
Oberfläche und/oder eine lambert'sche Abstrahlcharakteristik haben und/oder hochgradig streuend und/oder hochgradig reflektierend sind. Beispielsweise können 20 % bis 99,9 %, beispielsweise 70 % bis 99,5 %, beispielsweise 95 % bis 99 % der auf den aktiven bzw. passiven Bereich 18, 20
auftreffenden elektromagnetischen Strahlung gestreut oder reflektiert werden. Beispielsweise können der aktive und/oder der passive Bereich 20 Ti02 aufweisen, das beispielsweise in Silikon eingebettet sein kann. Ferner kann der aktive Bereich 18 als lambert λ scher Strahler ausgebildet sein. Der optische Körper 40 weist eine Außenwandung 41 auf, die sich beispielsweise um den gesamten Umfang des optischen Körpers 40 erstreckt. Der optische Körper 40 weist
beispielsweise eine Ausnehmung 42 auf, die beispielsweise zentral in dem optischen Körper 40 ausgebildet ist. Die
Ausnehmung 42 erstreckt sich in einer Erstreckungsrichtung hinein in den optischen Körper 40 bis hin zu einer
Grundfläche 46 der Ausnehmung 42. Senkrecht zu der
Erstreckungsrichtung ist die Ausnehmung 42 von einer
Innenwandung 44 des optischen Körpers 40 begrenzt. Ausgehend von der Ausnehmung 42 ist senkrecht zu der
Erstreckungsrichtung der Ausnehmung 42, zunächst die
Innenwandung 44 des optischen Körpers 40 angeordnet und dahinter die Außenwandung 41. In Figur 1 bildet somit die Innenwandung 44 eine seitliche Begrenzung der Ausnehmung 42 und die Grundfläche 46 bildet eine obere Abgrenzung der
Ausnehmung 42. Der optische Körper 40 kann beispielsweise bezüglich einer Symmetrieachse 43 rotations-symmetrisch ausgebildet sein. Alternativ dazu kann sich der optische Körper 40 beispielsweise länglich in die Zeichenebene hinein erstrecken und/oder der optische Körper 40 kann
beispielsweise extrudiert sein.
Die Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise teilweise oder vollständig in der Ausnehmung 42 angeordnet sein.
Beispielsweise kann zumindest die erste Seite 13 der
Strahlungsquelle 12 in der Ausnehmung 42 angeordnet sein. Der Reflektor 14 ist beispielsweise an der Grundfläche 46 angeordnet, an dieser ausgebildet und/oder durch diese gebildet. Die Außenwandung 41 kann als weiterer Reflektor 16 dienen.
Von der Strahlungsquelle 12 aus gesehen weist der optische Körper 40 nach der Grundfläche 46 einen äußeren Oberflächenbereich 48 auf. Der äußere Oberflächenbereich 48 kann beispielsweise linsenförmig ausgebildet sein. Alternativ dazu kann der äußere Oberflächenbereich auch flach
ausgebildet sein, was in Figur 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist.
Der optische Körper 40 kann beispielsweis einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der
optische Körper 40 in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Der Reflektor 14 kann beispielsweise nach dem
Fertigstellen des optischen Körpers 40 auf die Grundfläche 46 aufgebracht werden, beispielsweise daran festgeklebt werden, oder der Reflektor 14 kann schon während des Herstellens des optischen Körpers 40 auf der Grundfläche 46 ausgebildet werden. Beispielsweise kann der Reflektor 14 als Einlage in ein Gusswerkzeug zum Gießen des optischen Körpers 40
eingelegt werden. Der optische Körper 40 kann beispielsweise Glas oder transparenten Grundstoff, beispielsweise PMMA oder PC, aufweisen oder daraus bestehen.
Die Strahlungsquelle 12 erzeugt elektromagnetische Strahlung und gibt elektromagnetische Strahlung ab. Beispielsweise erzeugt der aktive Bereich 18 einen ersten Strahlungsanteil 22 der elektromagnetischen Strahlung und emittiert diesen in Richtung hin zu dem Reflektor 14. Der Reflektor 14 ist so ausgebildet und angeordnet, dass zumindest ein Teil des ersten Strahlungsanteils 22 als reflektierte
elektromagnetische Strahlung 26 zurück in Richtung hin zu der Strahlungsquelle 12 reflektiert wird. Zumindest ein Teil der reflektierten elektromagnetischen Strahlung 26,
beispielsweise die gesamte reflektierte elektromagnetische Strahlung 26, trifft auf die Strahlungsquelle 12,
beispielsweise auf den aktiven Bereich 18 und/oder den passiven Bereich 20. Die auf die Strahlungsquelle 12 treffende reflektierte elektromagnetische Strahlung 26 wird zumindest teilweise von der Strahlungsquelle 12, beispielsweise von dem passiven Bereich 20 und/oder dem aktiven Bereich 18, abgegeben. Das Abgeben der elektromagnetischen Strahlung umfasst
beispielsweise ein Reflektieren oder ein Streuen der
elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise an der ersten Seite 13 der Strahlungsquelle 12, in der Strahlungsquelle 12, beispielsweise in dem aktiven und/oder passiven Bereich 18, 20, und/oder an oder bei einer von der ersten Seite 13 abgewandten zweiten Seite der Strahlungsquelle 12 und/oder des aktiven und/oder passiven Bereichs 18, 20. Ferner kann das Abgegeben der elektromagnetischen Strahlung bezüglich des aktiven Bereichs 18 auch ein durch die reflektierte
elektromagnetische Strahlung 26 angeregtes Erzeugen
zusätzlicher elektromagnetischer Strahlung umfassen. Das Erzeugen der zusätzlichen elektromagnetischen Strahlung kann auch als Recycling bezeichnet werden.
Ein zweiter Strahlungsanteil 30 wird von der Strahlungsquelle 12, beispielsweise von dem aktiven und/oder dem passiven Bereich 18, 20, in Richtung hin zu dem Reflektor 14
abgegeben. Zumindest ein Teil des zweiten Strahlungsanteils 30 wird von dem Reflektor 14 als reflektierte
elektromagnetische Strahlung 26 zurück zu der
Strahlungsquelle 12 reflektiert.
Ein dritter Strahlungsanteil 24 wird von der Strahlungsquelle 12, beispielsweise von dem aktiven Bereich 18, erzeugt und in Richtung hin zu der Innenwandung 44 der Ausnehmung 42 des optischen Körpers 40 emittiert, und zwar nicht in Richtung hin zu dem Reflektor 14. Ein vierter Strahlungsanteil 28 wird von der Strahlungsquelle 12, beispielsweise von dem aktiven und/oder von dem passiven Bereich 18, 20, abgegeben, und zwar in Richtung hin zu der Innenwandung 44 der Ausnehmung 42 des optischen Körpers 40 und nicht in Richtung hin zu dem
Reflektor 14. Der dritte und/oder der vierte Strahlungsanteil 24, 28 transmittieren durch den optischen Körper 40 bis hin zu der Außenwandung 41 des optischen Körpers. Beispielsweise kann der vierte Strahlungsanteil 28 in Richtung hin zu der Außenwandung 41 gestreut oder reflektiert werden.
Die Außenwandung ist derart ausgebildet, dass die auf sie treffenden Strahlungsanteile 24, 28 an der Außenwandung 41 intern reflektiert werden. Beispielsweise kann die
Außenwandung 41 derart ausgebildet sein, dass der dritte und der vierte Strahlungsanteil 24, 28 an der Außenwandung 41 intern total-reflektiert werden. Die Außenwandung 41
reflektiert den dritten Strahlungsanteil 24 und/oder den vierten Strahlungsanteil 28 als nutzbare, von der
Strahlungsanordnung 10 bereitgestellte elektromagnetische Strahlung 32 in Richtung weg von der Strahlungsquelle 12.
Der erste Strahlungsanteil 22 ist in den Figuren mit
durchgezogenen Pfeilen dargestellt. Der zweite
Strahlungsanteil 30 ist in den Figuren mit gepunkteten
Pfeilen dargestellt. Der dritte Strahlungsanteil 24 ist in den Figuren mit gestrichelten Pfeilen dargestellt. Der vierte Strahlungsanteil 28 ist in den Figuren mit Strich- Doppelpunkt-Pfeilen dargestellt. Der reflektierte
Strahlungsanteil 26 ist in den Figuren mit Strich-Punkt- Pfeilen dargestellt. Die von der Strahlungsanordnung 10 bereitgestellte elektromagnetische Strahlung 32 ist in den Figuren mit Doppelstrich-Punkt-Pfeilen dargestellt. Die
Pfeile, die die unterschiedlichen Strahlungsanteile
repräsentieren, stehen stellvertretend für alle Strahlengänge der elektromagnetischen Strahlung des entsprechenden
Strahlungsanteils. Beispielsweise weisen die Strahlungsanteile jeweils Bündel von Strahlen auf, wobei je eines der Bündel durch einen der Pfeile repräsentiert ist. Innerhalb eines der Bündel können jedoch Strahlengänge der elektromagnetischen Strahlung Richtungen aufweisen, die von der Richtung des entsprechenden Pfeils abweichen. Zu einem Bündel von elektromagnetischer Strahlung und dem
entsprechenden Pfeil gehört dann die gesamte
elektromagnetische Strahlung, deren Strahlengänge die mit Bezug auf den entsprechenden Strahlungsanteil beschriebenen Eigenschaften aufweisen.
Die von dem aktiven Bereich 18 erzeugten ersten und dritten Strahlungsanteile 22, 24 können beispielweise
elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich aufweisen. Beispielsweise können die von der
Strahlungsquelle 12 emittierten Strahlungsanteile 22, 24 rotes, grünes, blaues und/oder weißes Licht aufweisen.
Alternativ dazu kann die emittierte elektromagnetische
Strahlung UV-Licht oder Infrarot-Licht und/oder Laserlicht aufweisen . Fig . 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsanordnung 10, das weitgehend dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel der Strahlungsanordnung 10 entspricht. Im Unterschied dazu weist das in Fig. 2 gezeigte
Ausführungsbeispiel der Strahlungsanordnung 10 jedoch eine Reflektorausnehmung 50 auf, die sich durch den ersten
Reflektor 14 hindurch erstreckt. Außerdem weist im
Unterschied zu Figur 1 die Strahlungsquelle 12 keinen passiven Bereich 20 an der ersten Seite 13 auf. Alternativ dazu kann jedoch auch bei dem in Figur 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel die Strahlungsquelle 12 den aktiven und den passiven Bereich 18, 20 aufweisen. Ferner kann auch bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Strahlungsquelle 12 keinen passiven Bereich 18 aufweisen.
Die Reflektorausnehmung 50 bewirkt, dass ein Teil des ersten und/oder zweiten Strahlungsanteils 22, 30 durch den Reflektor 14 hindurch in den optischen Körper 40 eintreten kann. Die Reflektorausnehmung 50 dient dann als Strahlungsquelle für transmittierte elektromagnetische Strahlung 52, die in Fig. 2 durch Pfeile mit langen und kurzen Strichen dargestellt ist und die als von der Strahlungsanordnung 10 bereitgestellte elektromagnetische Strahlung 32 nutzbar ist. Falls der äußere Oberflächenbereich 48 linsenförmig ausgebildet ist, so kann der äußere Oberflächenbereich 48 dazu beitragen, die
transmittierte elektromagnetische Strahlung 52 zu
kollimieren. Alternativ oder zusätzlich kann der äußere
Oberflächenbereich 48 so ausgebildet sein, dass er die
Reflektorausnehmung 50 ins Fernfeld abbildet.
Die Reflektorausnehmung 50 und/oder der linsenförmige äußere Oberflächenbereich 48 können einfach dazu beitragen, dass mit der Strahlungsanordnung 10 eine besonders hohe maximal erreichbare Strahlungsstärke erzielbar ist. Die
Reflektorausnehmung 50 erstreckt sich beispielsweise in radialer Richtung lediglich über einen geringen Teil des ersten Reflektors 14, so dass die Strukturen und/oder
gegebenenfalls lokalen Inhomogenitäten der Strahlungsquelle 12 und/oder der ersten Seite 13 der Strahlungsquelle 12 nicht in das Fernfeld abgebildet werden.
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels der Strahlungsanordnung 10, wobei im Wesentlichen die
Strahlungsquelle 12 und der Reflektor 14 dargestellt sind. Die Strahlungsquelle 12 weist den aktiven und den passiven
Bereich 18, 20 auf. Alternativ dazu kann die Strahlungsquelle 12 jedoch auch keinen passiven Bereich 20 aufweisen. Der Reflektor 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als
Konkavspiegel ausgebildet. Die Strahlungsquelle 12 weist an ihrer in Fig. 3 linken oberen Seite einen ersten
Randabschnitt 54 und an ihrer rechten oberen Seite einen zweiten Randabschnitt 56 auf. Der erste und/oder der zweite Randabschnitt 54, 56 können am Rand des passiven Bereichs 20 und/oder am Rand des aktiven Bereichs 18 ausgebildet sein. Die reflektierende Oberfläche 15 des Reflektors 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass
Strahlengänge des ersten und/oder zweiten Strahlungsanteils 30, die ihren Ursprung am ersten Randabschnitt 54 haben und die auch als Randstrahlen bezeichnet werden können, nach Reflexion an der reflektierenden Fläche 15 auf den zweiten Randabschnitt 56 treffen. In anderen Worten wird bei
verschiedenen Ausführungsbeispielen elektromagnetische
Strahlung, die an dem ersten Randabschnitt 54 in Richtung hin zu dem Reflektor 14 emittiert und/oder abgegeben wird, auf den zweiten Randabschnitt 56 reflektiert. Ferner kann der Reflektor 14 so ausgebildet und angeordnet sein, dass elektromagnetische Strahlung, die an dem zweiten
Randabschnitt 54 in Richtung hin zu dem Reflektor 14
emittiert und/oder abgegeben wird, auf den ersten
Randabschnitt 56 reflektiert wird, was aus Gründen der besseren Anschaulichkeit in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Dies kann bewirken, dass die gesamte von der Strahlungsquelle 12 in Richtung hin zu dem ersten Reflektor 14 emittierte und/oder abgegebene Lichtmenge wieder zurück auf die erste Seite 13 der Strahlungsquelle 12 reflektiert wird. Dies kann zu einem besonders effizienten Bereitstellen homogener elektromagnetischer Strahlung 32 beitragen.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Strahlungsquelle 12 lediglich einen aktiven Bereich 18 und keinen passiven Bereich 20 auf. Die Strahlungsquelle 12, insbesondere der aktive Bereich 18, hat einen äußeren Rand 58, der den ersten Randabschnitt 54 und den zweiten
Randabschnitt 56 aufweist. Der aktive Bereich 18 kann
reflektierend und/oder streuend ausgebildet sein, wie mit Bezug zu Fig. 1 näher erläutert. Der aktive Bereich 18 kann beispielsweise ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement sein oder ein solches aufweisen. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Strahlungsquelle 12 einen aktiven Bereich 18 und einen passiven Bereich 20 auf. Der aktive Bereich 18 ist von dem passiven Bereich 20 umgeben. Die Strahlungsquelle 12, insbesondere der aktive und der passive Bereich 18, 20, hat den äußeren Rand 58, der den ersten Randabschnitt 54 und den zweiten Randabschnitt 56 aufweist. Zusätzlich zu dem um den aktiven Bereich 18 herum dargestellten passiven Bereich 20 können auch innerhalb des aktiven Bereichs 18 ein, zwei oder mehr passive Bereiche 20 ausgebildet sein. Ferner kann der aktive Bereich 18 selbst reflektierend und/oder streuend ausgebildet sein, wie mit Bezug zu Fig. 1 näher erläutert. Der aktive Bereich 18 kann beispielsweise ein
elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement sein oder ein solches aufweisen.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12, das weitgehend dem mit Bezug zu Figur 5 erläuterten
Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12 entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel die Strahlungsquelle 12 zwei der aktiven
Bereiche 18 aufweist. Die beiden aktiven Bereiche 18 können elektromagnetische Strahlung gleicher oder unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Beispielsweise können die beiden aktiven Bereiche 18 Licht gleicher oder unterschiedlicher Farbe erzeugen, wobei mit Hilfe des optischen Körpers 40 und/oder des Reflektors 14 eine Mischung der Farben des
Lichts erfolgen kann und so Licht einer weiteren Farbe erzeugt werden kann. Ferner kann der passive Bereich 20 zum Mischen der Farben beitragen.
Fig . 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12, das weitgehend dem mit Bezug zu Figur 5 erläuterten
Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelle 12 entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in Figur 7 gezeigten
Ausführungsbeispiel die Strahlungsquelle 12 vier der aktiven Bereiche 18 aufweist. Die vier aktiven Bereiche 18 können vier elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente sein oder vier aktive Bereiche 18 eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Bauelements. Beispielsweise können die vier aktiven Bereiche 18 zwei grünes Licht emittierende Chips, einen rotes Licht emittierenden Chip und einen blaues Licht emittierenden Chip aufweisen. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Chips kann dann beispielsweise mit dem hoch reflektierenden und/oder weißen Streumaterial gefüllt sein. Mit Hilfe des optischen Körpers 40 und/oder des Reflektors 14 kann dann eine Mischung der Farben des Lichts erfolgen und so Licht einer weiteren Farbe erzeugt werden. Ferner kann der passive Bereich 20 zum Mischen der Farben beitragen.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann der optische Körper 40 Formen aufweisen, die von den in den
Figuren gezeigten Formen abweichen. Ferner kann die
Strahlungsquelle 12 drei oder mehr als vier aktive Bereiche
18 aufweisen. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 12 ein LED-Array, beispielsweise ein Mid-Power-LED-Package aufweisen. Beispielsweise kann der optische Körper 40 mehrstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann anstatt des linsenförmigen Oberflächenbereichs 48 eine entsprechende Linse an dem optischen Körper 40 angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsanordnung (10) zum Bereitstellen
elektromagnetischer Strahlung, mit
- mindestens einer Strahlungsquelle (12) zum Erzeugen und Abgeben elektromagnetischer Strahlung, und mit
- einem optischen Körper (40) , der eine Außenwandung (16) und eine Innenwandung (44) aufweist, wobei die
Innenwandung (44) der Strahlungsquelle (12) zugewandt ist und einen Reflektor (14) aufweist, wobei der optische Körper (40) so ausgebildet und bezüglich der Strahlungsquelle (12) so angeordnet ist, dass der Reflektor (14) zumindest einen
Anteil der elektromagnetischen Strahlung zurück zu der
Strahlungsquelle (12) reflektiert und dass zumindest ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung durch die
Innenwandung (44) in den optischen Körper (40) eintritt und dass die Außenwandung (16) zumindest einen Anteil der in den optischen Körper (40) eingetretenen elektromagnetischen
Strahlung intern reflektiert und dass zumindest ein Teil der intern reflektierten elektromagnetischen Strahlung aus dem optischen Körper (40) austritt.
2. Strahlungsanordnung (10) nach Anspruch 1, bei der der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, der auf den
Reflektor (14) trifft, einen ersten Strahlungsanteil (22), den die Strahlungsquelle (12) erzeugt und in Richtung des ersten Reflektors (14) emittiert, und einen zweiten
Strahlungsanteil (30) aufweist, den die Strahlungsquelle (12) in Richtung des Reflektors (14) abgibt aufgrund
elektromagnetischer Strahlung die nach der Reflexion an dem
Reflektor (14) auf die Strahlungsquelle (12) trifft.
3. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Anteil der elektromagnetischen
Strahlung, der durch die Innenwandung (44) in den optischen Körper (40) eintritt, einen dritten Strahlungsanteil (24), den die Strahlungsquelle (12) erzeugt und in Richtung der Außenwandung (16) emittiert, und einen vierten Strahlungsanteil (28) aufweist, den die Strahlungsquelle (12) in Richtung der Außenwandung (16) abgibt aufgrund
elektromagnetischer Strahlung die nach der Reflexion an dem Reflektor (14) auf die Strahlungsquelle (12) trifft.
4. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die elektromagnetische Strahlung, die die Strahlungsquelle (12) abgibt, elektromagnetische Strahlung aufweist, die die Strahlungsquelle (12) reflektiert, streut und/oder aufgrund von Anregung durch auf die Strahlungsquelle (12) zurückreflektierte elektromagnetische Strahlung erzeugt.
5. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strahlungsquelle (12) einen aktiven Bereich (18), an dem die Strahlungsquelle (12) die
elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder abgibt, und einen passiven Bereich (20) aufweist, an dem die
Strahlungsquelle (12) die elektromagnetische Strahlung reflektiert und/oder streut.
6. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der optische Körper (40) eine Ausnehmung (42) aufweist, die sich in einer Erstreckungsrichtung in den optischen Körper (40) hinein erstreckt und die in ihrer
Erstreckungsrichtung durch eine Grundfläche (46) der
Ausnehmung (42) begrenzt ist und die senkrecht zu ihrer
Erstreckungsrichtung durch die Innenwandung (44) des
optischen Körpers (10) begrenzt ist, wobei an der Grundfläche (46) der Reflektor (14) ausgebildet ist.
7. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der aktive und/oder der passive Bereich (18, 20) einen äußeren Rand (58) aufweisen und bei der der Reflektor (14) so ausgebildet ist, dass er den ersten
Strahlungsanteil (22) und den zweiten Strahlungsanteil (30) zumindest teilweise auf den äußeren Rand (58) reflektiert.
8. Strahlungsanordnung (10) nach Anspruch 7, bei der der äußere Rand (58) einen ersten Randabschnitt (54) und
mindestens einen zweiten Randabschnitt (56) aufweist und bei der der Reflektor (14) so ausgebildet ist, dass er die von dem ersten Randabschnitt (54) kommenden ersten und/oder zweiten Strahlungsanteile (22, 30) auf den zweiten
Randabschnitt (56) reflektiert.
9. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Reflektor (14) eine
Reflektorausnehmung (50) aufweist, die sich durch den
Reflektor (14) hindurch erstreckt und durch die Anteile des ersten und/oder zweiten Strahlungsanteils (22, 30) hindurch treten .
10. Strahlungsanordnung (10) nach Anspruch 9, bei der der optische Körper (40) eine Linse aufweist, die in einem
Strahlengang der durch die Reflektorausnehmung (50) hindurch tretenden elektromagnetischen Strahlung (52) nach dem
Reflektor (14) angeordnet ist.
11. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strahlungsquelle (12) mindestens einen zweiten aktiven Bereich (18) zum Erzeugen der
elektromagnetischen Strahlung aufweist.
12. Strahlungsanordnung (10) nach Anspruch 11, bei der der passive Bereich (20) zumindest teilweise zwischen dem ersten aktiven Bereich (18) und dem zweiten aktiven Bereich (18) ausgebildet ist.
13. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Reflektor (14) an dem optischen Körper (40) angeordnet ist.
14. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Reflektor (14) durch den optischen Körper (40) gebildet ist.
15. Strahlungsanordnung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der optische Körper (40) eine TIR-Optik ist .
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