EP3073179A1 - Led-modul mit schaufelförmigem reflektor sowie leuchte mit entsprechendem led-modul - Google Patents

Led-modul mit schaufelförmigem reflektor sowie leuchte mit entsprechendem led-modul Download PDF

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EP3073179A1
EP3073179A1 EP16161670.1A EP16161670A EP3073179A1 EP 3073179 A1 EP3073179 A1 EP 3073179A1 EP 16161670 A EP16161670 A EP 16161670A EP 3073179 A1 EP3073179 A1 EP 3073179A1
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EP
European Patent Office
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reflector
led module
exit surface
led
light
Prior art date
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EP16161670.1A
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English (en)
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EP3073179B1 (de
Inventor
Katrin Schroll
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Osram SBT GmbH
Original Assignee
Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
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    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/048—Optical design with facets structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
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    • 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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    • F21W2131/10—Outdoor lighting
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    • 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 present invention relates to an LED module which is intended to be arranged in a luminaire housing.
  • the LED module features Light Emitting Diodes, LEDs, which also include Organic Light Emitting Diodes, OLEDs, as a light source and a reflector.
  • the LEDs may also be referred to as a chip-on-board, i. a plurality of semiconductor light sources on a circuit board, be executed.
  • Modules for luminaires are known in the prior art, which have LEDs with reflectors and which are intended to be used in a luminaire.
  • the light control within the modules is determined by the arrangement of the LEDs with respect to the reflector and the reflector shape. As a rule, the LEDs are placed approximately perpendicular to a reflector surface with respect to the light exit surface, so that the light emitted laterally from the LEDs to the rear of the reflector is deflected in the direction of the light exit surface.
  • LED Kollimatorelement known which is designed specifically for asymmetric light output.
  • the LED is arranged with the optical axis in the direction of the main emission of the lamp module.
  • the object of the present invention is to provide an LED module and a luminaire with one or more of these modules, which are suitable in an efficient manner for deflecting the light of the LEDs to produce a broad light distribution.
  • a street with street lights should be evenly lit, the mast spacing can be as large as possible.
  • floodlights or so-called wallwashers which illuminate facades or inner walls surface, To provide an LED module, which enables the lighting task efficiently.
  • the object is achieved by an LED module according to claim 1 and by a luminaire according to claim 10.
  • a special feature of the LED modules is that the optical axes of the LEDs are arranged parallel or at a shallow angle with respect to the reflector surface and with respect to the light exit surface.
  • the natural radiation characteristic of the LED which corresponds to a punctiform light source, can be optimally utilized to produce a wide-beam light distribution.
  • the light that exits into a semi-space in the direction of the light exit surface does not need to be distracted at all.
  • the light emitted to the reflector in the opposite half space is deflected at a shallow angle at the reflector surface.
  • the flat reflection angle produces a broad light distribution of the module.
  • the reflector has a concave curvature with respect to the light exit surface and the curvature defines a height which does not exceed 30% or 20% of a longitudinal extension of the reflector. Due to the concave curvature, a part of the reflected light is bundled and deflected to illuminate a light closer area. In particular, a partial area of the reflector which is closer to the LEDs may have a weaker curvature than a lying subarea of the reflector which is remote from the LEDs. As a result, the light distribution of the light generated by the LED is limited in the region of high deflection angle with respect to the normal to the light exit surface. Thus, a glare can be limited, for example, for moving towards the lamp vehicles.
  • the reflector has facets.
  • strip-shaped facets can be provided parallel to the side wall carrying the LEDs. The faceting creates the impression that the light emanates from several different subareas of the luminaire module. This reduces glare when viewed directly in the light.
  • the facets can be flat, concave or convex curved.
  • the side wall which carries the LEDs, at an angle between 70 ° and 110 °, in particular with 90 °, to the adjacent portion of the reflector and / or arranged to the light exit surface.
  • the LEDs can be mounted with their optical axis perpendicular to the side wall to comply with the condition that the optical axis at an angle of less than ⁇ 20 ° relative to the reflector surface and the light exit surface.
  • the side wall is thermally connected on the side facing away from the reflector with a heat sink.
  • the heat sink may have cooling fins. It is also possible that the heat sink forwards the heat of the LEDs to an adjacent component.
  • the luminaire module can adjoin a cooling body to a housing wall of a surrounding housing, so that the heat is conducted from the LEDs via the heat sink to the housing wall to dissipate the heat by convection.
  • the heat sink can also be a housing wall directly.
  • the side wall carrying the LEDs can be designed as a circuit board.
  • the side facing the LEDs can be made reflective.
  • the board can be designed for better thermal conduction as metal core boards.
  • a AbblendstMail is arranged between the side wall and the light exit surface, which covers the LEDs from a direction perpendicular to the light exit surface.
  • the dimming strip can also be mirrored on the side facing the LED as well as the reflector. The dimming strip protects against glare with direct view of the LED module.
  • the reflector widens along a direction away from the LEDs. This reflector shape is more efficient than with parallel longitudinal side edges because there is less reflection.
  • the reflector surface has reflecting side longitudinal walls, which are arranged on the longitudinal edges of the reflector next to the side wall carrying the LED. These side walls, which are preferably mirrored on the inside, limit the light distribution in a plane perpendicular to the light exit surface of the LED module.
  • the special shape of the reflector which is flat, optionally has a weak concave curvature and is provided in particular with side walls, can also be referred to as "blade-shaped".
  • the LEDs in the array are arranged symmetrically or asymmetrically with respect to a median plane perpendicular to the reflector.
  • the symmetrical arrangement also provides symmetrical light distribution with respect to the midplane.
  • This embodiment is preferred, for example, for street lights, which have two such LED modules and deliver the light distributed from a location centrally above the road along a longitudinal section of the road.
  • the LEDs in the array are arranged asymmetrically with respect to the center plane perpendicular to the reflector.
  • This embodiment is suitable e.g. for generating a Lichtbandknickung, which is desirable when the LED modules are provided in a street lamp, which is arranged laterally on the roadside.
  • the light distribution with a light band buckling serves to illuminate a road as evenly as possible from a position laterally of the road.
  • the luminaire also relates to a luminaire, which may be designed in particular as a street lamp, wall washer or floodlight.
  • the luminaire has a housing in which at least one LED module, as described above, is arranged. It can also be provided several, in particular two LED modules. Two LED modules are suitable, e.g. for a street lamp intended to illuminate as large a longitudinal section of a street as possible.
  • a luminaire having a single LED module of the previously described embodiments is suitable e.g. as a wallwasher or floodlight.
  • the LED module in the luminaire with the side wall carrying the LEDs is preferably arranged perpendicular to the wall or facade, which should be illuminated as uniformly as possible.
  • the LED module may also be positioned in a plane opposite the level to be illuminated in order to illuminate an area remote from the luminaire.
  • the luminaire has at least two LED modules, wherein the side walls of the two modules carrying the LED are arranged opposite to one another.
  • a symmetrical light distribution with respect to a center plane of the luminaire can be generated parallel to the two side walls.
  • This configuration is particularly suitable for a street lamp, which should illuminate a longitudinal section of a street.
  • the two oppositely arranged modules in the luminaire are arranged so that light bundles of the emitted light radiation at least partially cross over.
  • the side walls of the two modules can be arranged spaced apart in the housing, whereby a better thermal distribution can be achieved within the lamp.
  • the light bundles of the LED modules do not intersect, which allows a more pleasing visual impression, however, suitable means, in particular heat sinks, are provided in order to be able to effectively dissipate the heat in the region between the rear side walls adjoining one another.
  • the side wall of the one or the side walls of the plurality of LED modules is thermally connected to the outer wall of the housing.
  • the outer wall of the housing itself act as a heat sink.
  • the outer wall of the housing may in particular have cooling ribs which run perpendicular to the light exit opening. This has the advantage that in a horizontally arranged light the cooling fins by air convection are particularly effective.
  • the one or more side walls of the LED module (s) adjoin / adjoin an outer wall of the housing from the inside.
  • a thermally conductive element for example, a heat sink, between the side wall and the housing outer wall may be arranged to transfer the heat.
  • the luminaire defines a light exit surface and the light exit surface (s) of the at least one LED module or preferably all LED modules contained in the luminaire is / are arranged parallel to the light exit surface of the luminaire or set at an angle to the light exit surface, the ⁇ 20 ° not exceeds.
  • the light exit surface of the luminaire can also coincide with the light exit surface or surfaces of the LED modules. In this case, the superposition of the light distributions generated by the LED modules forms the light distribution which is realized overall by the luminaire.
  • the two or more LED modules in the lamp with their respective light exit surfaces are not arranged parallel to each other, but are employed at an angle of, for example, a maximum of 40 ° to each other.
  • the width of the light distribution of the lamp depending on the angle of attack can be reduced or extended.
  • the LED module has a flat, slightly concave curved reflector surface 2 which extends in a longitudinal direction of the module and increases in width from one side wall 4 of the module to the opposite side in width.
  • the reflector surface is arranged opposite a light exit surface of the module, wherein in the illustrated embodiment, the light exit surface has no cover. In an alternative embodiment, however, a transparent or partially printed cover may also be provided.
  • the side wall 4 of the LED module is in cross section, as in FIG. 2 represented, arranged approximately perpendicular to the adjacent to the side wall part of the reflector surface 2.
  • On the inside of the side wall 4 are a plurality of LEDs 6 in a row perpendicular to the image planes of FIG. 2 arranged.
  • This array of LEDs 6 preferably has at least four or eight LEDs, wherein the arrangement in several rows is possible.
  • the optical axis of the LEDs 6, which corresponds to the main radiation of the LED, is perpendicular to the side wall 4, ie approximately parallel to a part of the reflector surface 2 and the light exit surface, which is formed by the opening opposite the reflector surface 2.
  • On the two longitudinal sides of the reflector surface 2 each side edges 8 are provided, which are mirrored on the inwardly facing side as well as the reflector surface 2.
  • a AbblendstMap 10 is provided on the opposite side of the reflector surface 2, which prevents the direct view of the LEDs 6 from a direction approximately perpendicular to the light exit surface of the LED module. Accordingly, in the perspective view after FIG. 1 , which shows the LED module approximately from the direction of the light exit surface, the LEDs 6 hidden.
  • the Abblendstsammlung 10 may also be mirrored on the side facing the LEDs 6 side.
  • the light emitted by the LEDs 6, which is emitted in the half space opposite the reflector surface 2, can leave the LED module unhindered by the light exit surface, except for a small part of the light, which is reflected by the Abblendst Shape 10. That in the opposite half space, i. emitted in the direction of the reflection surface 2 light beam of the LEDs 6 is reflected by the reflection surface 2 at a relatively shallow angle and leaves the light through the light exit surface predominantly in a direction which follows the longitudinal extent of the module.
  • the reflector surface 2 has a plurality of facets 12, which is formed in the form of longitudinal strips transversely to the longitudinal extent of the LED module.
  • the facets have the effect that the almost punk-shaped LED light sources are perceived as light reflections in every single facet. This decomposition of the light reduces the glare when viewing the reflector.
  • the side wall 4 can be thermally connected on the side facing away from the LEDs with a heat sink to dissipate the heat generated during operation of the LED.
  • the heat sink may be formed in particular by a part of a lamp housing, as will be explained below in connection with various embodiments of a lamp having one or more of the modules described above.
  • FIGS. 3 to 9 various embodiments of lamps are shown, in which one, two or four of the previously described LED modules are used. In each case, the plan view of the luminaire on the light exit surface is shown schematically.
  • the various embodiments of the luminaires each have a housing which has a circumferential outer wall 20. As in the FIGS. 8 and 9 is shown, may be provided on the outer wall 20 at least over subregions cooling fins, so that the housing edge itself can act as a heat sink. However, a smooth outer wall can serve as a heat sink.
  • the housing is preferably formed of aluminum to allow good heat conduction.
  • two of the LED modules are provided side by side in parallel, wherein the side wall 4 is adjacent to the outer wall 20 from inside. Furthermore, a ballast 22 and a receptacle for a lamp post 24 is shown in the top view of the lamp housing.
  • the light can be mounted, for example, with the receptacle 24 on a light pole, so that in the FIGS. 3 to 9 shown light exit surface of the lamp down, for example, to a street to be illuminated points.
  • both LED modules in the same direction, so that an overall asymmetric light distribution is generated with an extension in the image plane to the left.
  • lamp has only one LED module, which emits light preferably in the image planes down.
  • These lights in the FIGS. 3 and 4 could for example be formed with the light exit surface parallel to a wall as a wallwasher.
  • the in the FIGS. 5 to 9 shown lights each have two or four LED modules, which are arranged opposite to each other. These lights therefore produce a symmetrical light distribution, which extend in each case in the directions right and left in the image plane.
  • the LED modules are arranged so that the side wall 4 on the outside wall 20 of the lamp module is adjacent to the inside or at least connected via a short thermal bridge in order to dissipate the heat generated during operation of the LEDs on the lamp housing can.
  • the LED modules are arranged opposite to each other, but not arranged symmetrically at the same height.
  • the light output on both longitudinal sides of the lamp is therefore not exactly symmetrical to each other.
  • the luminaire therefore has a total of a symmetrical light output, which is suitable for example for illuminating a road in the longitudinal direction.
  • the LED modules are directed towards each other, so that the light beams of two LED modules cross each other.
  • This embodiment also serves to form a longitudinally extending light distribution transversely to the image plane of the luminaires shown. In particular, for street lights, this embodiment is preferred.
  • FIG. 7 shows an alternative in which the two LED modules are arranged so that the LEDs are in the center of the lamp.
  • the resulting light distribution is similar to that in FIG. 6 illustrated light, but the light beams of the two LED modules do not cross.
  • the light after FIG. 7 therefore, preferably has a separate heat sink (not shown in the figure) which is arranged in the middle between opposing side walls 4 to dissipate the heat of the LEDs can.
  • LED lighting modules and luminaires are possible within the scope of the invention.
  • configurations are considered according to the invention, in which the LED modules are not parallel to each other in the Luminaire are arranged.
  • two LED modules can be arranged at an angle of less than 20 ° to each other.
  • a light band buckling can be achieved because the main direction of the light distribution of the two LED modules is not on a common axis.
  • the LED array is arranged asymmetrically within the LED modules on the side wall 4, so that the LED module itself generates a light distribution which is not symmetrical to the longitudinal direction of the module.
  • a Lichtbandknickung can be achieved by a lamp, which only, as in the FIGS. 5 to 9 shown, having mutually parallel LED modules.
  • the light exit surface of the LED modules are employed within the lamp at an angle to the light exit surface of the lamp.
  • the width of the light distribution along the longitudinal axis of the modules can be reduced or expanded.
  • the convex curvature of the reflector surface 2 can be increased in order to focus the light more.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein LED-Modul zur Anordnung in einer Leuchte, aufweisend einen flachen Reflektor (2), welcher eine Lichtaustrittsfläche des LED-Moduls gegenübersteht, und einem Array von LEDs (6), welches an einer Seitenwand (4) der Reflektorfläche angeordnet ist, wobei die LEDs (6) optische Achsen, die der Hauptabstrahlrichtung der jeweiligen LED entsprechen, definieren und die optischen Achsen in einer oder mehreren Ebene liegen, die flach, d.h. in einem Winkel von weniger als ±20°, zu dem an der Seitenwand (4) angrenzenden Teil des Reflektors (2) und der Lichtaustrittsfläche verlaufen, sowie eine Leuchte mit wenigstens einem solchen Modul.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul, welches zur Anordnung in einem Leuchtengehäuse bestimmt ist. Das LED-Modul weist Light Emitting Diodes, LEDs, worunter auch Organic Light Emitting Diodes, OLEDs, zu verstehen sind, als Leuchtmittel sowie einen Reflektor auf. Die LEDs können auch als Chip-On-Board, d.h. mehrere Halbleiterlichtquellen auf einer Platine, ausgeführt sein.
  • Im Stand der Technik sind Module für Leuchten bekannt, welche LEDs mit Reflektoren aufweisen und die dafür bestimmt sind, in eine Leuchte eingesetzt zu werden. Die Lichtlenkung innerhalb der Module ist durch die Anordnung der LEDs in Bezug auf den Reflektor und die Reflektorform bestimmt. In der Regel werden dabei die LEDs etwa senkrecht auf eine Reflektorfläche gegenüber der Lichtaustrittsfläche gesetzt, so dass das von den LEDs seitlich nach hinten abgegebene Licht an dem Reflektor in Richtung zur Lichtaustrittsfläche umgelenkt wird.
  • Beispielsweise ist aus der WO 2006/033042 A1 ein LED-Kollimatorelement bekannt, welches speziell für eine asymmetrische Lichtabgabe bestimmt ist. Wie im Stand der Technik üblich, ist dabei die LED mit der optischen Achse in Richtung zur Hauptabstrahlrichtung des Leuchtenmoduls angeordnet.
  • Dieses Konzept ist bei herkömmlichen Leuchten weit verbreitet. Jedoch kann diese Anordnung besonders für Leuchten, die eine breite Lichtverteilung erzeugen sollen, von Nachteil sein. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein LED-Modul sowie eine Leuchte mit einem oder mehreren dieser Module bereitzustellen, welche in effizienter Weise zur Lichtumlenkung des Lichts der LEDs zur Erzeugung einer breiten Lichtverteilung geeignet sind. Insbesondere soll z.B. eine Straße mit Straßenleuchten gleichmäßig ausgeleuchtet werden, wobei der Mastabstand so groß wie möglich gewählt werden kann. Ferner ist es auch wünschenswert, für Fluter oder sogenannte Wallwasher, welche Fassaden oder Innenwände flächig beleuchten, ein LED-Modul zur Verfügung zu stellen, welches die Beleuchtungsaufgabe effizient ermöglicht.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein LED-Modul nach Anspruch 1 sowie durch eine Leuchte nach Anspruch 10.
  • Eine Besonderheit der LED-Module liegt darin, dass die optischen Achsen der LEDs gegenüber der Reflektorfläche und gegenüber der Lichtaustrittsfläche parallel oder in einem flachen Winkel angeordnet sind. Dadurch kann zur Erzeugung einer breitstrahlenden Lichtverteilung die natürliche Abstrahlcharakteristik der LED, die einer punktförmigen Lichtquelle entspricht, optimal ausgenutzt werden. Das Licht, das in einen Halbraum in Richtung zur Lichtaustritts-fläche austritt, braucht überhaupt nicht abgelenkt zu werden. Das in den entgegengesetzten Halbraum zum Reflektor abgestrahlte Licht wird unter einem flachen Winkel an der Reflektorfläche umgelenkt. Durch den flachen Reflexionswinkel wird eine breite Lichtverteilung des Moduls erzeugt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Reflektor eine konkave Krümmung in Bezug auf die Lichtaustrittsfläche auf und die Krümmung definiert eine Höhe, die 30% oder 20% einer Längserstreckung des Reflektors nicht übersteigt. Durch die konkave Krümmung wird ein Teil des reflektierten Lichts gebündelt und zur Beleuchtung eines leuchtennäheren Bereichs umgelenkt. Insbesondere kann ein den LEDs näherliegende Teilfläche des Reflektors eine schwächere Krümmung aufweisen als ein den LEDs entfernter liegender Teilbereich des Reflektors. Dadurch wird die Lichtverteilung des von der LED erzeugten Lichts im Bereich hoher Ablenkwinkel gegenüber der Normalen zur Lichtaustrittsfläche begrenzt. Somit kann eine Entblendung beispielsweise für sich auf die Leuchte zubewegende Fahrzeuge begrenzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Reflektor Facetten auf. Insbesondere können streifenförmige Facetten parallel zu der die LEDs tragenden Seitenwand vorgesehen sein. Durch die Facettierung entsteht der Eindruck, dass das Licht von mehreren verschiedenen Teilbereichen des Leuchtenmoduls ausgeht. Dadurch wird eine Blendung bei Direkteinsicht in die Leuchte verringert. Die Facetten können eben, konkav oder konvex gekrümmt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Seitenwand, welche die LEDs trägt, in einem Winkel zwischen 70° und 110°, insbesondere mit 90°, zu dem angrenzenden Teilabschnitt des Reflektors und/oder zu der Lichtaustrittsfläche angeordnet. In dieser Ausführungs-form können die LEDs mit ihrer optische Achse senkrecht an der Seitenwand montiert, um die Bedingung einzuhalten, dass die optische Achse in einem Winkel von weniger als ±20° gegenüber der Reflektorfläche bzw. der Lichtaustrittsfläche verlaufen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Seitenwand auf der dem Reflektor abgewandten Seite mit einem Kühlkörper thermisch verbunden. Der Kühlkörper kann Kühlrippen aufweisen. Es ist auch möglich, dass der Kühlkörper die Wärme der LEDs an ein angrenzendes Bauelement weiterleitet. Insbesondere kann das Leuchtenmodul mit einem Kühlkörper an eine Gehäusewand eines umgebenden Gehäuses angrenzen, so dass die Wärme von den LEDs über den Kühlkörper zu der Gehäusewand geleitet wird, um die Wärme durch Konvektion abzuführen. Der Kühlkörper kann auch direkt eine Gehäusewand sein. Die die LEDs tragende Seitenwand kann als Platine ausgebildet sein. Die den LEDs zugewandte Seite kann reflektierend ausgeführt sein. Die Platine kann zur besseren thermischen Leitung auch als Metallkernplatinen ausgeführt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Seitenwand und der Lichtaustrittsfläche ein Abblendstreifen angeordnet, der die LEDs aus einer Richtung senkrecht zur Lichtaustrittsfläche abdeckt. Der Abblendstreifen kann ferner auf der zu der LED weisenden Seite ebenso wie der Reflektor verspiegelt sein. Der Abblendstreifen schützt vor Blendung bei direkter Sicht auf das LED-Modul.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbreitert sich der Reflektor entlang einer Richtung von den LEDs weg. Diese Reflektorform ist effizienter als mit parallelen Längsseitenrändern, weil weniger Reflexion stattfindet..
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reflektorfläche reflektierende Seitenlängswände auf, die an den Längsrändern des Reflektors neben der die LED tragenden Seitenwand angeordnet sind. Diese Seitenlängswände, welche vorzugsweise innenseitig verspiegelt sind, begrenzen die Lichtverteilung in einer Ebene senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche des LED-Moduls.
  • Die besondere Formgebung des Reflektors, welcher flach ausgebildet ist, gegebenenfalls eine schwache konkave Krümmung aufweist und insbesondere mit Seitenlängswänden versehen ist, kann auch als "schaufelförmig" bezeichnet werden.
  • Gemäß zwei verschiedenen Ausführungsformen sind die LEDs in dem Array symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf eine Mittelebene senkrecht zu dem Reflektor angeordnet. Die symmetrische Anordnung sorgt auch für eine symmetrische Lichtverteilung in Bezug auf die Mittelebene. Diese Ausführungsform ist beispielsweise für Straßenleuchten bevorzugt, welche zwei derartige LED-Module aufweisen und das Licht von einem Ort zentral oberhalb der Straße entlang eines Längsabschnitts der Straße verteilt abgeben. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die LEDs in dem Array jedoch asymmetrisch in Bezug auf die Mittelebene senkrecht zu dem Reflektor angeordnet. Diese Ausführungsform eignet sich z.B. zur Erzeugung einer Lichtbandknickung, welche wünschenswert ist, wenn die LED-Module in einer Straßenleuchte vorgesehen sind, die seitlich am Straßenrand angeordnet ist. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Straßenbeleuchtung bekannt ist, dient die Lichtverteilung mit einer Lichtbandknickung dazu, eine Straße möglichst gleichmäßig von einer Position seitlich der Straße auszuleuchten.
  • Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auch auf eine Leuchte, die insbesondere als Straßenleuchte, Wallwasher oder Fluter ausgebildet sein kann. Die Leuchte weist ein Gehäuse auf, in der wenigstens ein LED-Modul, wie vorhergehend beschrieben, angeordnet ist. Es können auch mehrere, insbesondere zwei LED-Module vorgesehen sein. Zwei LED-Module eignen sich z.B. für eine Straßenleuchte, die einen möglichst großen Längsabschnitt einer Straße beleuchten soll. Eine Leuchte mit einem einzelnen LED-Modul der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen eignet sich z.B. als Wallwasher oder Fluter. Beim Wallwasher ist vorzugsweise das LED-Modul in der Leuchte mit der die LEDs tragenden Seitenwand senkrecht zu der Wand oder Fassade angeordnet, die möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden soll. Bei einem Fluter kann das LED-Modul auch in einer gegenüber der zu beleuchtenden Ebene angestellt angeordnet werden, um einen von der Leuchte entfernten Bereich zu beleuchten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte wenigstens zwei LED-Module auf, wobei die die LED tragenden Seitenwände der beiden Module entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch kann eine symmetrische Lichtverteilung in Bezug auf eine Mittelebene der Leuchte parallel zu den beiden Seitenwänden erzeugt werden. Diese Konfiguration eignet sich insbesondere für eine Straßenleuchte, welche einen Längsabschnitt einer Straße ausleuchten soll.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorhergehend genannten Ausführungsform sind die zwei entgegengesetzt angeordneten Module in der Leuchte so angeordnet, dass sich Lichtbündel der abgegebenen Lichtstrahlung wenigstens teilweise überkreuzen. Dadurch können die Seitenwände der beiden Module beabstandet voneinander in dem Gehäuse angeordnet werden, wodurch eine bessere thermische Verteilung innerhalb der Leuchte erzielt werden kann. Alternativ können die Seitenwände der beiden Module auch der Mitte der Leuchte aneinander angrenzen. Bei dieser Ausführungsform der Leuchte überkreuzen sich die Lichtbündel der LED-Module nicht, was einen gefälligeren optischen Eindruck ermöglicht, jedoch sind geeignete Mittel, insbesondere Kühlkörper, vorzusehen, um die Wärme im Bereich zwischen den rückseitig aneinandergrenzenden Seitenwänden effektiv abführen zu können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer Leuchte ist die Seitenwand des einen oder die Seitenwände der mehreren LED-Module thermisch mit der Außenwand des Gehäuses verbunden. Dadurch kann die Außenwand des Gehäuses selbst als Kühlkörper wirken. Vorzugsweise sind alle in der Leuchte angeordneten LED-Module mit ihrer Seitenwand in thermischem Kontakt zu der Außenwand des Leuchtengehäuses. Die Außenwand des Gehäuses kann insbesondere Kühlrippen aufweisen, die senkrecht zur Lichtaustrittsöffnung verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass bei einer horizontal angeordneten Leuchte die Kühlrippen durch Luftkonvektion besonders effektiv wirken.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorhergehend genannten Ausführungsform grenzt/grenzen die eine oder die mehreren Seitenwände des bzw. der LED-Module von innen an eine Außenwand des Gehäuses an. Dadurch lässt sich der thermische Kontakt zu der Außenwand einfach erzielen. Alternativ kann auch ein wärmeleitendes Element, beispielswiese auch ein Kühlkörper, zwischen der Seitenwand und der Gehäuseaußenwand angeordnet sein, um die Wärme zu übertragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform definiert die Leuchte eine Lichtaustrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche(n) des wenigstens einen LED-Moduls oder bevorzugt aller in der Leuchte enthaltenen LED-Module ist/sind parallel zur Lichtaustrittsfläche der Leuchte angeordnet oder in einem Winkel gegenüber der Lichtaustrittsfläche angestellt, der ±20° nicht überschreitet. Die Lichtaustrittsfläche der Leuchte kann auch mit der oder den Lichtaustrittsflächen der LED-Module zusammenfallen. In diesem Fall bildet die Superposition der von den LED-Modulen erzeugten Lichtverteilungen die Lichtverteilung, welche insgesamt von der Leuchte realisiert wird. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass die zwei oder mehr LED-Module in der Leuchte mit ihren jeweiligen Lichtaustrittsflächen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sondern in einem Winkel von z.B. maximal 40° zueinander angestellt sind. Dadurch kann die Breite der Lichtverteilung der Leuchte abhängig vom Anstellwinkel verringert oder erweitert werden. Ferner ist es auch möglich, die zwei LED-Leuchtenmodule horizontal zueinander mit einem Winkel von mehr oder weniger als 180° anzuordnen, um eine asymmetrische Lichtverteilung zu erzeugen. Beispielsweise können auf diese Weise mit zwei symmetrisch abstrahlenden LED-Modulen (d.h. mit symmetrisch angeordneten LED-Arrays) in der Leuchte zusammen eine Lichtverteilung mit einer Lichtbandknickung erzeugen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren gegeben wird, deutlich. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
    • Figur 1
    zeigt eine perspektivische Ansicht eines LED-Moduls.
    Figur 2
    zeigt einen Längsquerschnitt durch das LED-Modul nach Figur 1.
    Figuren 3 bis 9
    zeigen Aufsichten auf Lichtaustrittsflächen unterschiedlicher Leuchten mit einem oder mehreren LED-Modulen gemäß Figur 1.
  • Bezug nehmend auf Figur 1 und 2 wird eine Ausführungsform eines LED-Moduls beschrieben. Das LED-Modul weist eine flache, leicht konkav gekrümmte Reflektorfläche 2 auf, die sich in einer Längsrichtung des Moduls erstreckt und in der Breite von einer Seitenwand 4 des Moduls zur gegenüberliegenden Seite in der Breite zunimmt. Die Reflektorfläche ist gegenüber einer Lichtaustrittsfläche des Moduls angeordnet, wobei in der dargestellten Ausführungsform die Lichtaustrittsfläche keine Abdeckung aufweist. In einer alternativen Ausführungsform kann jedoch auch eine transparente oder teilweise bedruckte Abdeckung vorgesehen sein.
  • Die Seitenwand 4 des LED-Moduls ist im Querschnitt, wie in Figur 2 dargestellt, etwa senkrecht zu dem an der Seitenwand angrenzenden Teil der Reflektorfläche 2 angeordnet. Auf der Innenseite der Seitenwand 4 sind mehrere LEDs 6 in einer Reihe senkrecht zur Bildebenen der Figur 2 angeordnet. Dieses Array von LEDs 6 weist vorzugsweise wenigstens vier oder acht LEDs auf, wobei auch die Anordnung in mehreren Reihen möglich ist. Die optische Achse der LEDs 6, welche der Hauptabstrahhichtung der LED entspricht, verläuft senkrecht zur Seitenwand 4, d.h. etwa parallel zu einem Teil der Reflektorfläche 2 und der Lichtaustrittsfläche, welche durch die Öffnung gegenüber der Reflektorfläche 2 gebildet ist. An den beiden Längsseiten der Reflektorfläche 2 sind jeweils Seitenränder 8 vorgesehen, die auf der nach innen weisenden Seite ebenso wie die Reflektorfläche 2 verspiegelt sind.
  • An der Seitenwand 4 ist auf der der Reflektorfläche 2 gegenüberliegenden Seite ein Abblendstreifen 10 vorgesehen, welcher die direkte Sicht auf die LEDs 6 aus einer Richtung etwa senkrecht zur Lichtaustrittsfläche des LED-Moduls verhindert. Demgemäß sind in der perspektivischen Darstellung nach Figur 1, welche das LED-Modul etwa aus Richtung der Lichtaustrittsfläche zeigt, die LEDs 6 verdeckt. Der Abblendstreifen 10 kann auf der zu den LEDs 6 weisenden Seite ebenfalls verspiegelt sein.
  • Das von den LEDs 6 abgegebene Lichts, welches in den Halbraum gegenüber der Reflektorfläche 2 emittiert wird, kann das LED-Modul durch die Lichtaustrittfläche ungehindert verlassen, abgesehen von einem kleinen Teil des Lichts, welches von dem Abblendstreifen 10 reflektiert wird. Das in den gegenüberliegenden Halbraum, d.h. in Richtung zur Reflexionsfläche 2 abgegebene Lichtbündel der LEDs 6 wird von der Reflexionsfläche 2 in einem verhältnismäßig flachen Winkel reflektiert und verlässt die Leuchte durch die Lichtaustrittsfläche überwiegend in einer Richtung, welche der Längserstreckung des Moduls folgt.
  • Die Reflektorfläche 2 weist mehrere Facetten 12 auf, die in Form von Längsstreifen quer zur Längserstreckung des LED-Moduls gebildet ist. Die Facetten haben den Effekt, dass die nahezu punkförmigen LED-Lichtquellen als Lichtreflexe in jeder einzelnen Facette wahrzunehmen sind. Durch diese Zerlegung des Lichts wird die Blendung bei Einsicht in den Reflektor reduziert.
  • Die Seitenwand 4 kann auf der den LEDs abgewandten Seite mit einem Kühlkörper thermisch verbunden werden, um die im Betrieb der LED entstehende Wärme abzuführen. Der Kühlkörper kann insbesondere durch einen Teil eines Leuchtengehäuses gebildet sein, wie nachfolgend in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen einer Leuchte, die eines oder mehrere der vorhergehend beschriebenen Module aufweist, erläutert wird.
  • Bezug nehmend auf die Figuren 3 bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen von Leuchten dargestellt, in denen ein, zwei oder vier der vorhergehend beschriebenen LED-Module eingesetzt sind. Es ist jeweils die Aufsicht auf die Leuchte auf die Lichtaustrittsfläche schematisch dargestellt.
  • Die verschiedenen Ausführungsformen der Leuchten weisen jeweils ein Gehäuse auf, welches eine umlaufende Außenwand 20 besitzt. Wie in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist, können an der Außenwand 20 wenigstens über Teilbereiche Kühlrippen vorgesehen sein, so dass der Gehäuserand selbst als Kühlkörper wirken kann. Allerdings kann auch eine glatte Außenwand als Kühlkörper dienen. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Aluminium gebildet, um eine gute Wärmeleitung zu ermöglichen.
  • In der Ausführungsform gemäß Figur 3 sind zwei der LED-Module parallel nebeneinander vorgesehen, wobei die Seitenwand 4 von Innen an der Außenwand 20 angrenzt. Ferner ist in der Aufsicht des Leuchtengehäuses noch ein Vorschaltgerät 22 sowie eine Aufnahme für einen Leuchtenmast 24 dargestellt. Die Leuchte kann z.B. mit der Aufnahme 24 auf einen Leuchtenmast montiert werden, so dass die in den Figuren 3 bis 9 gezeigte Lichtaustrittsfläche der Leuchte nach unten z.B. zu einer zu beleuchtende Straße weist.
  • Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform weisen beide LED-Module in die gleiche Richtung, so dass insgesamt eine asymmetrische Lichtverteilung mit einer Erstreckung in der Bildebene nach links erzeugt wird.
  • Die in Figur 4 dargestellte Leuchte weist nur ein LED-Modul auf, welches Licht vorzugsweise in der Bildebenen nach unten abgibt. Diese Leuchten in den Figuren 3 und 4 könnte beispielsweise mit der Lichtaustrittsfläche parallel zu einer Wand als Wallwasher ausgebildet werden.
  • Die in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Leuchten weisen jeweils zwei oder vier LED-Module auf, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Diese Leuchten erzeugen daher eine symmetrische Lichtverteilung, welche sich jeweils in die Richtungen rechts und links in der Bildebene erstrecken.
  • In allen Ausführungsformen der Leuchten außer in den Figuren 4 und 7 sind die LED-Module so angeordnet, dass die Seitenwand 4 an der Außenwand 20 des Leuchtenmoduls innenseitig angrenzt oder mit diesem wenigstens über eine kurze Wärmebrücke verbunden ist, um die bei Betrieb der LEDs entstehende Wärme über das Leuchtengehäuse abführen zu können.
  • In den Ausführungsformen nach Figuren 5 und 8 sind die LED-Module zwar entgegengesetzt zueinander angeordnet, jedoch nicht symmetrisch auf der gleichen Höhe angeordnet. Die Lichtabgabe an beiden Längsseiten der Leuchte ist daher nicht exakt symmetrisch zueinander. Jedoch ist in der Gesamtlichtverteilung der Leuchte dieser Effekt nicht erkennbar. Die Leuchte besitzt daher insgesamt eine symmetrische Lichtabgabe, die z.B. zur Beleuchtung einer Straße in Längsrichtung geeignet ist. Durch die Anordnung der LED-Module nebeneinander kann das Leuchtengehäuse insgesamt schmäler ausgebildet werden, im Vergleich zu den Ausführungsformen nach Figuren 6, 7 und 9, wo jeweils zwei LED-Module auf einer Achse entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
  • Bei den Ausführungsformen nach Figuren 5 und 9 sind die LED-Module aufeinander zu gerichtet, so dass sich die Lichtbündel zweier LED-Module jeweils überkreuzen. Auch diese Ausführungsform dient dazu, eine sich längs erstreckende Lichtverteilung quer zur Bildebene der dargestellten Leuchten zu bilden. Insbesondere für Straßenleuchten ist diese Ausführungsform bevorzugt.
  • Die Figur 7 zeigt eine Alternative, bei welcher die beiden LED-Module so angeordnet sind, dass die LEDs in der Mitte der Leuchte liegen. Die dadurch erzielte Lichtverteilung ist ähnlich zu der in Figur 6 dargestellten Leuchte, wobei sich die Lichtbündel der beiden LED-Module jedoch nicht überkreuzen. Die Leuchte nach Figur 7 besitzt daher vorzugsweise einen separaten Kühlkörper (in der Figur nicht dargestellt) der in der Mitte zwischen sich gegenüberstehenden Seitenwänden 4 angeordnet ist, um die Wärme der LEDs abführen zu können.
  • Zahlreiche Abwandlungen der vorhergehend beschriebenen LED-Leuchtenmodule und der Leuchten sind im Rahmen der Erfindung möglich. Insbesondere sind auch Konfigurationen erfindungsgemäß berücksichtigt, bei denen die LED-Module nicht parallel zueinander in der Leuchte angeordnet sind. Beispielsweise können zwei LED-Module in einem Winkel von weniger als 20° zueinander angeordnet sein. Mit einer solchen Leuchte lässt sich eine Lichtbandknickung erzielen, weil die Hauptrichtung der Lichtverteilung der beiden LED-Module nicht auf einer gemeinsamen Achse liegt. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das LED-Array innerhalb der LED-Module asymmetrisch an der Seitenwand 4 angeordnet ist, so dass das LED-Modul selbst eine Lichtverteilung erzeugt, die nicht symmetrisch zu der Längsrichtung des Moduls ist. Dann kann auch eine Lichtbandknickung von einer Leuchte erzielt werden, die nur, wie in den Figuren 5 bis 9 dargestellt, parallel zueinander angeordnete LED-Module aufweist.
  • Gemäß weiterer Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass die Lichtaustrittsfläche der LED-Module innerhalb der Leuchte in einem Winkel zu der Lichtaustrittsfläche der Leuchte angestellt sind. Dadurch kann die Breite der Lichtverteilung entlang der Längsachse der Module verringert oder erweitert werden. Alternativ kann auch die konvexe Krümmung der Reflektorfläche 2 erhöht werden, um das Licht stärker zu fokussieren.
    • Bezugszeichenliste:
    • 2
    Reflektor
    4
    Seitenwand
    6
    LED
    8
    Seitenlängswände
    10
    Abblendstreifen
    12
    Facette
    20
    Außenwand des Leuchtengehäuses
    21
    Kühlrippen
    22
    Vorschaltgerät
    24
    Leuchtenmastaufnahme

Claims (15)

  1. LED-Modul zur Anordnung in einer Leuchte, aufweisend einen flachen Reflektor (2), welcher eine Lichtaustrittsfläche des LED-Moduls gegenübersteht, und einem Array von LEDs (6), welches an einer Seitenwand (4) der Reflektorfläche (2) angeordnet ist, wobei die LEDs (6) optische Achsen, die der Hauptabstrahlrichtung der jeweiligen LED entsprechen, definieren und die optischen Achsen in einer oder mehreren Ebene liegen, die flach, d.h. in einem Winkel von weniger als ±20°, zu dem an der Seitenwand (4) angrenzenden Teil des Reflektors (2) und der Lichtaustrittsfläche verlaufen.
  2. LED-Modul nach Anspruch 1, wobei der flache Reflektor (2) konkav in Bezug auf die Lichtaustrittsfläche gekrümmt ist und die Krümmung eine Höhe definiert, die mehr als 30% einer Längserstreckung des Reflektors (2) nicht überschreitet.
  3. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (2) Facetten (12) aufweist, insbesondere streifenförmige Facetten (12) mit einer Längserstreckung parallel zu der Seitenwand (4).
  4. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (4) in einem Winkel zwischen 70° und 110° zu einem an die Seitenwand angrenzenden Teilabschnitt des Reflektors (2) und/oder der Lichtaustrittsfläche angeordnet ist.
  5. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (4) auf einer dem Reflektor (2) abgewandten Seite mit einem Kühlkörper thermisch verbunden ist.
  6. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Seitenwand (4) und der Lichtaustrittsfläche ein Abblendstreifen (10) angeordnet ist, der die LEDs (6) aus einer Richtung senkrecht zur Lichtaustrittsfläche abdeckt.
  7. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Reflektor (2) entlang einer Richtung von den LEDs (6) weg verbreitert.
  8. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (2) reflektierende Längsseitenwände (5) aufweist, die an Längsrändern des Reflektors (2) neben der die LEDs (6) tragenden Seitenwand (4) angeordnet sind.
  9. LED-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs (6) in dem Array symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf eine Mittelebene senkrecht zu dem Reflektor (2) angeordnet sind.
  10. Leuchte, insbesondere Straßenleuchte, Wallwasher oder Fluter, die ein Gehäuse aufweist, in welchem wenigstens ein oder zwei LED-Module nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist/sind.
  11. Leuchte nach Anspruch 10 mit zwei LED-Modulen, deren Seitenwände (4) entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
  12. Leuchte nach Anspruch 11, wobei Lichtbündel des von den zwei entgegengesetzt angeordnete Modulen abgegebenen Lichtstrahlung sich überkreuzen.
  13. Leuchte nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das wenigstens eine oder die zwei LED-Module mit ihrer jeweiligen Seitenwand (4) thermisch mit einer Außenwand (20) des Gehäuses verbunden sind.
  14. Leuchte nach Anspruch 13, wobei die wenigstens eine oder die zwei Seitenwände (4) des/der LED-Module von innen an einer Außenwand (20) des Gehäuses angrenzen.
  15. Leuchte nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Leuchte eine Lichtaustrittsfläche definiert und die Lichtaustrittsfläche des wenigstens einen LED-Moduls oder bevorzugt aller in der Leuchte enthaltenen LED-Module parallel zur Lichtaustrittsfläche der Leuchte angeordnet ist/sind oder in einem Winkel angestellt ist/sind, der ±20° nicht überschreitet.
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