EP3056805B1 - Langgestreckte optik für led-module - Google Patents

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EP3056805B1
EP3056805B1 EP16154987.8A EP16154987A EP3056805B1 EP 3056805 B1 EP3056805 B1 EP 3056805B1 EP 16154987 A EP16154987 A EP 16154987A EP 3056805 B1 EP3056805 B1 EP 3056805B1
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EP
European Patent Office
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optics
led module
led
optical system
leds
Prior art date
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EP16154987.8A
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EP3056805A1 (de
EP3056805B2 (de
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Björn Keßler
Thomas Goeke
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Trilux GmbH and Co KG
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Trilux GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • 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
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    • F21V29/504—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of refractors
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/28—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports rigid, e.g. LED bars
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • 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
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • 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]

Definitions

  • the invention generally relates to a luminaire, in particular linear luminaire, comprising a connectable to a mounting body optics comprising a plurality of individual optics optically optimized in installation position in relation to LEDs of at least one LED module are arranged to realize a desired light distribution curve for a visual task.
  • the invention thus relates to a long lamp with long LED modules and long optical systems.
  • Single optics are several optics provided in the optics, which are assigned in the installed position the individual LEDs and with these, so preferably arranged in the optical axis of the LED, realize a lighting technically highly efficient light distribution curve for the realization of the respective Sehaufgabe.
  • the individual optics are designed as collimator lenses in the optics.
  • LED modules are fixed to a mounting body, which also for thermal cooling serves as a heat sink.
  • the LED module usually consisting of a first plastic having a first coefficient of thermal expansion
  • the mounting body usually consisting of metal or another plastic, but in any case with a deviating from the first coefficient of thermal expansion coefficient of thermal expansion, vote as closely as possible so that even in operation by heating the lighting technically highly efficient lights are provided.
  • These are luminaires which have a desired light distribution curve (LVK) for the respective visual or work task without lateral displacement of the axes of the lighting means, in particular individual LEDs, to the associated optical system, preferably single lenses, particularly preferably collimator lenses, occurring due to heating.
  • the lenses or the optical system should therefore be positioned at exactly the desired position with respect to the illuminant, in particular the individual LEDs of an LED grid, regardless of different material pairings of the materials used for the optical system and the mounting body.
  • Adapted to the current maximum length of LED modules are lenses with single lenses in a maximum length of about 600 mm, in which by a suitable, central positioning an extension of usually max. 1mm of the plastic optics to the LED board can still compensate relatively well.
  • DE 10 2010 016 385 A1 describes a lighting arrangement comprising a heat sink, at least one light-emitting diode mounted on the heat sink and mounted in front of the light-emitting illumination optics, wherein the illumination optics comprises a grooved, translucent, frustoconical or in cross-section substantially trapezoidal Entblendungsange, wherein the front side of the Einblendungs stressess with a smaller diameter a Recess has and wherein the Entblendungs endeavor is arranged with the recess in front of the lamp, that it is arranged off-axis to the truncated cone axis of the Entblendungsêt.
  • several Entblendungs redesign can be integrated linearly to an optic and mounted in front of the associated, mounted on the heat sink LEDs. A certain shift of the optics with respect to the board by different thermal expansion is accepted.
  • the invention deals with the technical problem of at least partially avoiding these disadvantages and in particular to ensure accurate positioning of the individual LEDs of an LED module to the individual optical lenses, even with long lights at any time.
  • the invention addresses the problem of matching the usually different linear expansions of optical systems, LED modules and mounting bodies in such a way that the efficiency of the luminaires when heated is not adversely affected.
  • the invention is intended to provide long, technically highly efficient luminaires for realizing the light distribution curves required for the visual task, with simultaneous glare reduction.
  • this object is essentially already achieved in the case of a linear luminaire or a lighting system in that a plurality of LED modules are received by the optics and connected to it without direct connection to the luminaire housing or the mounting body. Furthermore, the optics on a multiple of the length of an LED module. This achieves a "floating" mounting of the LED modules on the otherwise rigid mounting body for compensation during thermal expansion during operation. The invention goes so far a completely new way, because they are the LED module now assigns the optics and not the assembly body or the lamp housing.
  • the LED board of the LED module that is to say the plate-shaped carrier element with the LEDs adapted to the application, which extend collinearly along a common longitudinal axis, is no longer associated with a rigid housing or heat sink, but with the optics.
  • the connection is thus realized according to the invention between optics and LED.
  • the inventively floating storage ensures that the LEDs of the LED modules are always centered in relation to the optics. If the optic expands when heated, the LED module moves with and the centering of the LEDs to the respective lens is still guaranteed.
  • the optic is designed to receive the LED modules or to connect to them. This can be done for example by providing recordings or recording slots on the optics, which extend in the installed position in the longitudinal direction of the lamp and in which the longitudinal sides of the LED board of the LED module are inserted or snapped so that the optics in installation position in Radiation direction thus extends in the direction of the optical axis of the individual LEDs like a bridge across these LEDs, in such a way that at any time the highest optical efficiency can be achieved.
  • the optics is formed as a one-piece injection molding or extrusion injection molded part.
  • optical efficiency in particular the reflectance
  • materials of the optics and the LED modules have the same or a very similar coefficient of thermal expansion.
  • the optics have a multiple of the length of the LED modules, in particular 3 times, so that therefore 3 LED modules in the longitudinal direction of extension collinear with each other and are arranged one behind the other in the optics.
  • LED modules provide the cooling capacity of the LED module with the applied on the plate-shaped plastic carrier copper layer sufficient self-cooling performance that no further heat sinks are needed, in particular no direct connection LED board with the mounting body is necessary.
  • This is particularly possible with mid-power LED modules with luminous fluxes of 1000 to 2000 lm (lumens), whereby the individual LEDs realize luminous fluxes of 30 - 50 lm.
  • Such luminaires are e.g. in offices, in corridors, e.g. installed in light channels, but also in the shop or in the retail sector and can even be used as light strips in production or workshop halls.
  • the LED module is preferably connected to a long optic or fixed in this.
  • the optic is preferably made in an extrusion injection molding process and the board of the LED module is replaced by e.g. by lamination of preferably glass-fiber-reinforced plastics, which are particularly preferably laminated with alternating fiber direction by incorporating the conductor tracks and possibly other electronic components on each other to form the final module or its "substrate" on which the LEDs are fastened.
  • At least one centering means is provided between the optics and the LED module for connecting the LED module to the optics, for example in the form of a snap-action hook or a centering pin. If the optic expands due to thermal effects during operation, the LED module is thus taken along by this centering means in the same extent, so that each LED is still exactly centered in the optical target position with respect to the optics or an optical element, such as a optically formed lens.
  • LED modules Preferably, several, e.g. Zhaga standard approx. 560 mm long LED modules are used in or accommodated in optics twice, three times or even four times as long.
  • the optic is designed for longitudinally displaceable recording of the LED modules, for. B. optically optimized spaced by receiving grooves extending in the longitudinal direction to the LEDs of the LED module in the installation position dome-like spanning lenses.
  • the material of the LED module or the support plate (substrate) of the LED module and the optics on a similar or the same coefficient of thermal expansion As the preferred materials for the production of optics highly technically highly effective, especially glassy plastics have proven, in particular PMMA with a refractive index of 1.49 and a transmittance of 92%, but also PC.
  • the mounting body only functions to stiffen the luminaire, closes off the optics at the rear and provides space for electrical and / or electronic components, in particular an operating device and fastening points. He does not have to provide more of the function of the heat sink for cooling the LEDs and can be much filigree formed, in particular, step back in design. In this respect, in a particularly preferred embodiment of the invention, it is also possible to completely dispense with additional heat sinks.
  • a centering element may be provided between the optics and the LED module. Due to the combination of the floating mounting of the components and the centering element, the LED module can thus move independently of the optics and also to the optical lenses in thermal expansion in relation to the centering point. This centering element thus causes a positional fixation of the two components in relation to each other.
  • the centering element is arranged centrally between the LED module and optics, whereby the length of expansion occurring when heated is halved.
  • the centering comprises a mandrel (pin) or snap hook on a component which engages in the installation position in operatively connected in the complementary formed joining partner or the counter-element.
  • the inventive design also allows for the first time the production and use of long optics, which significantly reduces assembly costs, especially in linear luminaires and light bands, because fewer components must be mounted and bolted, which can be particularly problematic in overhead mounting.
  • the luminaire and in particular the optics with the integrated LED module (s) are sealed by means of seals for realizing high degrees of protection.
  • this is done by a preferably circumferential sealing channel between the optics and LED module for receiving a Seal, eg comprising a sealing cord or a sealing foam. But even a full-surface bonding is easy to achieve.)
  • the wiring of the LED boards is preferably carried out by back-mounted connection terminals from the back.
  • the boards of the LED module preferably comprise a glass-fiber-reinforced carrier material, in particular FR4, CEM3.
  • the lamp body is preferably made of thermally conductive plastic in order to better dissipate the heat generated, but may also consist of metal.
  • the core of the invention is thus to no longer mount the LED board of the LED module on the mounting body, but on the optics, which preferably takes place by means of retaining pins or other retaining elements.
  • the position of the lenses of the optics no longer changes with respect to the LEDs, so that the optics are always highly efficient even when heated, self-regulating.
  • the invention thus achieves a particularly accurate imaging accuracy with simple means, that is to say the optically optimized positioning of each individual lens in relation to the associated LED.
  • the elongated linear field lamp consists essentially of a top in the figures mounting body 2, which defines a horizontal in the figures upper part, with a transverse to the upper plane defined by this upper part at the edge transversely downwardly projecting, circumferential edge web 2a.
  • a control gear is placed, but which can also be integrated in an alternative embodiment in the mounting body 2.
  • one-piece and translucent optic 6 is arranged, which thus defines an optical light exit surface parallel to the upper part down to the plane of the mounting body 2 and in the present embodiments, the same length as the mounting body and thus also has an edge edge 6a extending transversely to the optical plane at the edge, so that the edge webs 2a, 6a abut each other in the installed position abutting side and thus form a closed, oblong box-shaped lamp body.
  • optical lenses 6b Integrated into the optics, ie integrally formed with the latter, are in the longitudinal direction equidistantly arranged optical lenses 6b, which are essentially parabolic in cross-section and whose vertices are optically optimized just below each other optical axis of the corresponding LEDs 8a on two LED modules 8 are arranged.
  • two rod-shaped centering elements 10 are arranged, which realize a precise positional fixation of the optical lenses 6b relative to the optical axes of the LEDs 8a of the two LED modules 8.
  • Electrical connection elements 12 which are designed to connect the LED module to the operating device 4 and / or an LED module 8 to an adjacent LED module, are arranged on the upper-side front ends of the oblong rectangular LED modules 8.
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of a fundamentally similar trained linear luminaire, in which for the realization of a length of eg 2400 mm a total of four of the elongate LED modules 8 are collinearly added to each other in the optical system 14 longitudinally displaceable.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein eine Leuchte, insbesondere Langfeldleuchte, umfassend eine mit einem Montagekörper verbindbare Optik umfassend mehrere Einzeloptiken, die in Einbaulage optisch optimiert im Verhältnis zu LEDs mindestens eines LED-Moduls angeordnet sind, um eine gewünschte Lichtverteilungskurve für eine Sehaufgabe zu realisieren. Im Besonderen betrifft die Erfindung somit eine lange Leuchte mit langen LED-Modulen und langen optischen Systemen.
  • Lang im Sinne dieser Erfindung ist eine Leuchte, die länger als 560 bis 600 mm ist; die Breite ist üblicherweise deutlich geringer mit 150 bis 200 mm. Einzeloptiken sind mehrere in der Optik vorgesehene Optiken, welche in Einbaulage den einzelnen LEDs zugeordnet sind und mit diesen, also vorzugsweise angeordnet in der optischen Achse der LED, eine lichttechnisch hocheffiziente Lichtverteilungskurve zur Realisierung der jeweiligen Sehaufgabe verwirklichen. Vorzugsweise sind die Einzeloptiken als Kollimatorlinsen in der Optik ausgebildet.
    • Stand der Technik
  • Bei bisherigen Leuchten werden LED-Module an einem Montagekörper fixiert, welcher auch zur thermischen Kühlung dient, also als Kühlkörper. Die meist unterschiedliche Längenausdehnung des optischen Systems, des LED-Moduls, üblicherweise bestehend aus einem ersten Kunststoff mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und dem Montagekörper, üblicherweise bestehend aus Metall oder einem anderen Kunststoff, jedenfalls aber mit einem von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, möglichst genau abzustimmen, damit auch im Betrieb durch die Erwärmung lichttechnisch hocheffiziente Leuchten bereitgestellt werden. Dies sind Leuchten, welche eine für die jeweilige Seh- bzw. Arbeitsaufgabe gewünschte Lichtverteilungskurve (LVK) ohne durch Erwärmung bedingte Lateralverschiebung der Achsen der Leuchtmittel, insbesondere einzelner LEDs, zu dem zugehörigen optischen System, vorzugsweise Einzellinsen, besonders bevorzugt Kollimatorlinsen, auftreten. Die Linsen bzw. das optische System sollen also an genau der gewünschten Position in Bezug auf das Leuchtmittel, insbesondere die einzelnen LEDs eines LED Rasters positioniert sein, und zwar unabhängig von unterschiedlichen Materialpaarungen der eingesetzten Werkstoffe für das optische System und den Montagekörper.
  • Angepasst an die derzeitige maximale Länge von LED-Modulen bestehen Optiken mit Einzellinsen in einer Länge von maximal ca. 600 mm, bei der sich durch eine geeignete, mittige Positionierung eine Ausdehnung von üblicherweise max. 1mm der Kunststoff-Optik zur LED-Platine noch relativ gut kompensieren lässt.
  • Längere Optiken sind wünschenswert, insbesondere um Kosten für die Montage und Herstellung von Langfeldleuchten, Lichtbändern und dergleichen zu reduzieren, z.B. mittels Extrudieren. Bei längeren Optiken besteht jedoch das Problem einer ungenauen Positionierung des optischen Systems mit mehreren zueinander beabstandeten Einzellinsen zu der optischen Achse der zugehörigen LEDs auf einer LED-Platine bei Erwärmung. Wärme bewirkt eine Ausdehnung, insbesondere eine Längenausdehnung der Optik und somit eine Verschiebung der Linsen aus den mit den optischen Achsen der einzelnen LEDs zusammenfallenden Sollpositionen, so dass die Lichtverteilungskurven nicht mehr hocheffizient sind und insofern negativ beeinflusst werden. Daneben wird die insbesondere für Arbeitsplätze relevante Entblendung zur Vermeidung zu hoher Leuchtdichten oberhalb eines Blickwinkels von 65 Grad im Verhältnis zur Horizontalen negativ beeinflusst, welche einen direkten Einblick auf einzelne Leuchtmittel vermeiden soll.
  • Um längere Optiken mit einzelnen Linsen, in der Regel bis zu einer Länge von ca. 1500mm mit einfachen Mitteln realisieren zu können, muss eine geeignete Möglichkeit vorgesehen werden, die Längenausdehnung von Kunststoffoptiken im Verhältnis zu denen der LEDs zu minimieren bzw. an diese anzupassen.
  • DE 10 2010 016 385 A1 beschreibt eine Beleuchtungsanordnung mit einem Kühlkörper, wenigstens einer auf dem Kühlkörper montierten Leuchtdiode und einer vor der Leuchtdioden montierten entblendenden Beleuchtungsoptik, wobei die Beleuchtungsoptik einen gerillten, lichtdurchlässigen, kegelstumpfförmigen oder im Querschnitt im Wesentlichen trapezförmigen Entblendungskörper umfasst, wobei die Stirnseite des Einblendungskörpers mit geringerem Durchmesser eine Aussparung aufweist und wobei der Entblendungskörper mit der Aussparung derart vor der Leuchte angeordnet ist, dass diese außeraxial zur Kegelstumpfachse des Entblendungskörper angeordnet ist. Dabei können auch mehrere Entblendungskörper linear zu einer Optik integriert und vor den zugehörigen, auf dem Kühlkörper montierten Leuchtdioden, angebracht sein. Eine gewisse Verschiebung der Optik gegenüber der Platine durch unterschiedliche thermische Ausdehnung wird dabei in Kauf genommen.
  • Ähnliche Leuchten sind ferner aus der US 2011/007516 A1 , CN 201 242 134 Y , US 2014/168975 A1 sowie der DE 10 2013 203912 A1 bekannt. Ein Leuchte anderer Art ist aus der EP 2 827 053 A1 bekannt.
    • Technisches Problem (Aufgabe)
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik befasst sich die Erfindung mit dem technischen Problem, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere eine genaue Positionierung von den einzelnen LEDs eines LED-Moduls zu den einzelnen optischen Linsen auch bei langen Leuchten jederzeit zu gewährleisten.
  • Die Erfindung befasst sich demnach mit dem Problem, die meist unterschiedlichen Längenausdehnungen von optischen Systemen, LED-Modulen und Montagekörpern so aufeinander abzustimmen, dass die Effizienz der Leuchten bei Erwärmung nicht negativ beeinflusst wird. Durch die Erfindung sollen also lange, lichttechnisch hocheffiziente Leuchten zur Realisierung der für die Sehaufgabe geforderten Lichtverteilungskurven bei gleichzeitiger Entblendung bereitgestellt werden.
    • Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Langfeldleuchte oder einem Lichtbandsystem im Wesentlichen bereits dadurch gelöst, dass mehrere LED-Module von der Optik aufgenommen und mit ihr ohne direkte Verbindung mit dem Leuchtengehäuse bzw. dem Montagekörper verbunden sind. Ferner weist die Optik ein Mehrfaches der Länge eines LED-Moduls auf. Damit wird eine "schwimmende" Lagerung der LED-Module an dem ansonsten starren Montagekörper zur Kompensierung bei der Wärmeausdehnung im Betrieb erzielt. Die Erfindung geht insofern einen gänzlich neuen Weg, weil sie das LED-Modul nunmehr der Optik zuordnet und nicht mehr dem Montageköper bzw. dem Leuchtengehäuse.
  • Erfindungsgemäß ist die LED-Platine des LED-Moduls, also das plattenförmige Trägerelement mit den an den Anwendungsfall angepasst auf dieser aufgebrachten LEDs, welche sich kollinear entlang einer gemeinsamen Längsachse erstrecken, nicht mehr einem starren Gehäuse oder Kühlkörper zugeordnet, sondern der Optik. Die Verbindung wird erfindungsgemäß also zwischen Optik und LED realisiert. Durch die erfindungsgemäß schwimmende Lagerung wird gewährleistet, dass die LEDs der LED-Module jederzeit im Verhältnis zur Optik zentriert sind. Wenn sich die Optik bei Erwärmung ausdehnt, bewegt sich das LED-Modul mit und die Zentrierung der LEDs zu der jeweiligen Linse ist weiterhin gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß ist die Optik ausgebildet zur Aufnahme der LED-Module bzw. zur Verbindung mit diesen. Dieses kann beispielsweise durch Vorsehen von Aufnahmen bzw. Aufnahmeschlitzen an der Optik erfolgen, die sich in Einbaulage in Längserstreckungsrichtung der Leuchte erstrecken und in welche die Längsseiten der LED-Platine des LED-Moduls so einschiebbar oder einschnappbar sind, dass sich die Optik in Einbaulage in Strahlungsrichtung also in Richtung der optischen Achse der einzelnen LEDs brückenartig über diese LEDs erstreckt, und zwar dergestalt, dass jederzeit die höchste optische Effizienz erzielt werden kann.
  • Bei der fertigungstechnisch bevorzugten Ausführungsform ist die Optik als einstückiges Spritzguss- oder Extrusionsspritzgussteil ausgebildet.
  • Die optische Effizienz, insbesondere der Reflexionsgrad, kann weiter verbessert werden, indem die Materialien der Optik und der LED-Module denselben oder einen sehr ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
  • Erfindungsgemäß weist die Optik ein Mehrfaches der Länge der LED-Module auf, insbesondere das 3-fache, so dass also 3 LED-Module in Längserstreckungsrichtung kollinear zueinander und hintereinander in der Optik angeordnet sind.
  • Bei der Entwicklung der Erfindung hat sich nämlich gezeigt, dass viele heute am Markt vorhandenen LED-Module die Kühlleistung des LED-Moduls mit der auf dem plattenförmigen Kunststoffträger aufgebrachten Kupferschicht eine ausreichende Eigenkühlleistung bereitstellen, dass keine weiteren Kühlkörper benötigt werden, insbesondere keine direkte Verbindung der LED-Platine mit dem Montagekörper notwendig ist. Dieses ist insbesondere bei Mid-power LED-Modulen mit Lichtströmen von 1000 bis 2000 lm (Lumen) möglich, wobei die einzelnen LEDs Lichtströme von 30 - 50 lm realisieren. Durch Zusammenfassen mehrerer dieser LED Module in der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich damit Standardleuchten mit an die jeweilige Sehaufgabe individuell anpassbaren Lichtströmen von 4000 bis 6000 Lumen, insbesondere für den Arbeitsplatzbereich realisieren.
  • Derartige Leuchten sind z.B. in Büros, in Fluren, z.B. eingebaut in Lichtkanäle, aber auch im Shop- oder im Retail-Bereich und sogar als Lichtbänder in Produktions- oder Werkshallen verwendbar.
  • Das LED-Modul wird bevorzugt mit einer langen Optik verbunden bzw. in dieser fixiert. Die Optik wird vorzugsweise in einem Extrusions-Spritzguss-Verfahren hergestellt und die Platine des LED-Moduls durch z.B. durch Laminierung von vorzugsweise glasfaserverstärkten Kunstoffen, die besonders bevorzugt mit alternierender Faserrichtung unter Einbindung der Leiterbahnen und evtl. weiterer elektronischer Komponenten aufeinander laminiert werden zur Bildung des endgültigen Moduls bzw. dessen "Substrats", auf dem die LEDs befestigbar sind.
  • Um eine genaue Positionierung der Optik im Verhältnis zu den einzelnen LEDs der LED-Module unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, ist vorzugsweise zwischen der Optik und dem LED-Modul mindestens ein Zentriermittel ausgebildet zur Verbindung des LED-Moduls mit der Optik vorgesehen, z.B. in Form eines Schnapphakens oder eines Zentrierstifts. Wenn sich die Optik aufgrund von thermischer Einwirkung im Betrieb ausdehnt, wird das LED-Modul durch dieses Zentriermittel somit im dem gleichen Maße mitgenommen, so dass jede LED weiterhin in der optischen Sollposition genau zentriert ist gegenüber der Optik bzw. einem Optikelement, wie z.B. einer in der Optik ausgebildeten Linse.
  • Vorzugsweise werden mehrere, z.B. ca. 560 mm lange LED-Module gemäß Zhaga-Standard in doppelt, dreimal oder sogar viermal so lange Optiken eingesetzt bzw. in diesen aufgenommen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Optik ausgebildet zur längsverschieblichen Aufnahme der LED-Module, z. B. durch sich in Längsrichtung erstreckende Aufnahmerillen optisch optimiert beabstandet zu der die LEDs des LED-Moduls in Einbaulage domartig überspannenden Linsen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform weisen der Werkstoff des LED-Moduls bzw. der Trägerplatte (Substrat) des LED-Moduls und die Optik einen ähnlichen oder denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Als bevorzugte Materialien für die Fertigung der Optik haben sich lichttechnisch hochwirksame, insbesondere glaskare Kunststoffe erwiesen, dabei insbesondere PMMA mit einem Brechungsindex von 1,49 und einem Transmissionsgrad von 92%, aber auch PC.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung fungiert der Montagekörper nur noch zur Versteifung der Leuchte, schließt die Optik nach hinten hin ab und bietet Raum für elektrische und/oder elektronische Komponenten, insbesondere ein Betriebsgerät und Befestigungspunkte. Er muss somit nicht mehr die Funktion des Kühlkörpers zur Kühlung der LEDs bereitstellen und kann insofern wesentlich filigraner ausgebildet werden, insbesondere gestalterisch zurück treten. Insofern kann bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch völlig auf zusätzliche Kühlkörper verzichtet werden.
  • Zwischen der Optik und dem LED-Modul kann ein Zentrierelement vorgesehen sein. Durch die Kombination der schwimmenden Lagerung der Bauteile und dem Zentrierelement kann sich das LED-Modul somit unabhängig von der Optik und auch zu den optischen Linsen bei thermischer Ausdehnung in Verhältnis zu dem Zentrierpunkt bewegen. Dieses Zentrierelement bewirkt somit eine Lagefixierung der beiden Bauteile im Verhältnis zueinander. Vorzugsweise ist das Zentrierelement mittig zwischen LED-Modul und Optik angeordnet, womit die auftretende Längenausdehnung bei Erwärmung halbiert wird.
  • Bei der bevorzugten Ausbildung umfasst die Zentrierung einen Dorn (Stift) oder Schnapphaken an einem Bauteil, welches in Einbaulage in wirkverbindend in den komplementär ausgebildeten Fügepartner bzw. das Gegenelement eingreift.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht darüber hinaus erstmalig die Fertigung und den Einsatz von langen Optiken, was den Montageaufwand insbesondere bei Langfeldleuchten und Lichtbändern deutlich verringert, weil weniger Bauteile montiert und verschraubt werden müssen, was insbesondere bei der Überkopfmontage problematisch sein kann.
  • Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung sind die Leuchte und insbesondere die Optik mit dem/den integrierten LED-Modul(en) mittels Dichtungen abgedichtet zur Realisierung hoher Schutzarten. Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieses durch einen vorzugsweise umlaufenden Dichtkanal zwischen Optik und LED-Modul zur Aufnahme einer Dichtung, z.B. umfassend eine Dichtschnur oder einen Dichtschaum. Aber auch eine vollflächige Verklebung ist gut realisierbar.)
  • Die Verdrahtung der LED-Platinen erfolgt vorzugsweise durch rückseitig aufgebrachte Verbindungsklemmen von der Rückseite her.
  • Die Platinen des LED-Moduls umfassen vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Trägermaterial, insbesondere FR4, CEM3.
  • Der Leuchtenkörper besteht vorzugsweise aus wärmeleitendem Kunststoff, um die anfallende Erwärmung besser abführen zu können, kann aber auch aus Metall bestehen.
  • Der Kern der Erfindung liegt somit darin, die LED-Platine des LED-Moduls nicht mehr an dem Montagekörper, zu montieren, sondern an der Optik, was vorzugsweise mittels Haltestiften oder anderen Halteelementen erfolgt. Somit ändert sich auch bei längeren Optiken nicht mehr die Lage der Linsen der Optik gegenüber den LEDs, so dass die Optiken auch bei Erwärmung selbstregulierend immer hocheffizient sind. Durch die Erfindung wird somit mit einfachen Mitteln eine besonders genaue Abbildegenauigkeit erzielt, also die optisch optimierte Positionierung jeder einzelnen Linse im Verhältnis zu der zugehörenden LED.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen, indem zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von zwei Zeichnungen näher erläutert sind. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchte; und
    Fig. 2
    einen vergrößerten schematischen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchte.
  • Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Demnach besteht die langgestreckte Langfeldleuchte im Wesentlichen aus einem in den Figuren oberseitigen Montagekörper 2, welcher ein sich in den Figuren in der Horizontalen erstreckendes Oberteil definiert, das mit einer quer zu dem durch dieses Oberteil definierten Oberebene einen am Rand quer nach unten ragenden, umlaufenden Randsteg 2a aufweist.
  • Oberseitig auf dem Montagekörper 2 ist ein Betriebsgerät aufgesetzt, welches aber auch bei einer alternativen Ausführungsform in den Montagekörper 2 integriert sein kann.
  • An dem Montagekörper 2 bzw. an dessen umlaufendem Randsteg 2a ist eine komplementär zu der Geometrie und zum Aufbau des Montagekörpers 2 ausgebildete, einteilige und lichtdurchlässige Optik 6 angeordnet, welche also eine optische Lichtaustrittsfläche zum Oberteil parallel nach unten versetzt zur Ebene des Montagekörpers 2 definiert und bei den vorliegenden Ausführungsformen die gleiche Länge wie der Montagekörper aufweist und insofern ebenfalls am Rand einen quer nach oben zur Optikebene verlaufenden Randsteg 6a aufweist, so dass die Randstege 2a, 6a in Einbaulage stoßseitig übergangslos aneinander anliegen und somit einen geschlossenen, länglich kastenförmigen Leuchtenkörper bilden.
  • Integriert in die Optik, also einteilig mit dieser ausgebildet sind in Längsrichtung äquidistant zueinander angeordnete optische Linsen 6b, welche im Querschnitt im Wesentlichen parabolisch ausgebildet sind und deren Scheitelpunkte jeweils optisch optimiert genau unterhalb der optischen Achse der korrespondierenden LEDs 8a auf zwei LED-Modulen 8 angeordnet sind.
  • Etwa mittig zwischen dem LED-Modul 8 und der Optik 6 sind zwei stabförmige Zentrierelemente 10 angeordnet, welche eine genaue Lagefixierung der optischen Linsen 6b gegenüber von den optischen Achsen der LEDs 8a der beiden LED-Module 8 realisieren.
  • An den oberseitigen Stirnenden der länglich rechteckig ausgebildeten LED-Module 8 sind elektrische Verbindungselemente 12 angeordnet, die dazu ausgebildet sind, das LED-Modul mit dem Betriebsgerät 4 und/oder ein LED-Modul 8 mit einem benachbarten LED-Modul zu verbinden.
  • Die Figur 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer grundsätzlich ähnlich ausgebildeten Langfeldleuchte, bei welcher zur Realisierung einer Länge von z.B. 2400 mm insgesamt vier der länglichen LED-Module 8 kollinear zueinander in der Optik 14 längsverschieblich aufgenommen sind.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Montagekörper
    2a
    Randsteg
    4
    Betriebsgerät
    6
    Optik
    6a
    Randsteg
    6b
    Linse
    8
    LED-Modul
    8a
    LED
    10
    Zentrierelement
    12
    Verbindungselement
    14
    Optik

Claims (4)

  1. Langfeldleuchte, umfassend eine mit einem Montagekörper (2) verbindbare Optik (6) umfassend mehrere Einzeloptiken, die in Einbaulage optisch optimiert im Verhältnis zu LEDs (8a) mindestens eines LED-Moduls (8) angeordnet sind, um eine gewünschte Lichtverteilungskurve für eine Sehaufgabe zu realisieren, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass mehrere LED-Module von der Optik (6) aufgenommen und mit ihr ohne direkte Verbindung mit dem Montagekörper verbunden sind und die Optik (6) ein Mehrfaches der Länge eines LED-Moduls (8) aufweist.
  2. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Optik zur längsverschieblichen Aufnahme der LED-Module (8) ausgebildet ist.
  3. Leuchte nach Anspruch 3, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass zwischen der Optik und mindestens einem der LED-Module (8) mindestens ein Zentrierelement vorgesehen ist.
  4. Leuchte nach Anspruch 4, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass das Zentrierelement ein Rastmittel oder Verbindungsdorn umfasst.
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