EP3477192B1

EP3477192B1 - Abdeckung für ein leuchtmodul, leuchtmodul und leuchte

Info

Publication number: EP3477192B1
Application number: EP18202639.3A
Authority: EP
Inventors: Konstantin Engeter; Tobias Hösle; Stephan Lukanow
Original assignee: Siteco GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: EP3477192C0; EP3477192A1; PL3477192T3; DE102017125245A1

Description

Es werden ein Leuchtmodul und eine Leuchte angegeben.
Die Druckschriften WO 2015/162196 A1 , US 2010/284194 A1 , US 2017/082261 A1 , US2012/075870 A1 und DE 10 2010 041478 A1 beschreiben eine Abdeckung für ein Leuchtmodul sowie ein Leuchtmodul. Ferner offenbart die EP 3 015 758 A1 ein Leuchtmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin ein Leuchtmodul anzugeben, das besonders vielseitig einsetzbar ist.
Es wird ein Leuchtmodul angegeben. Das Leuchtmodul umfasst eine hier beschriebene Abdeckung.
Das Leuchtmodul umfasst eine Vielzahl von Leuchtdioden, die dazu ausgebildet sind, Licht zu emittieren. Bei den Leuchtdioden handelt es sich beispielsweise um Leuchtdioden, die im Betrieb farbiges oder insbesondere weißes Licht emittieren.
Weiter umfasst das Leuchtmodul eine Vielzahl von Primäroptikelementen, wobei jeder Leuchtdiode ein Primäroptikelement nachgeordnet ist. Das Primäroptikelement ist dazu ausgebildet, das von der zugeordneten Leuchtdiode abgestrahlte Licht optisch zu beeinflussen, beispielsweise zu sammeln oder zu streuen. Dazu ist das Primäroptikelement mit einem lichtdurchlässigen Material gebildet. Beispielsweise umfasst das Primäroptikelement ein klarsichtiges Matrixmaterial, das mit weiteren Stoffen wie beispielsweise lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln, Farbstoffen, Pigmenten oder Konversionsstoffen gefüllt sein kann. Ferner ist es möglich, dass das Matrixmaterial ungefüllt ist. Beispielsweise umfasst das Matrixmaterial ein Glas oder ein Kunststoffmaterial wie PMMA.
Weiter ist es möglich, dass einem Primäroptikelement mehrere Leuchtdioden zugeordnet sind, das heißt, einem Primäroptikelement können beispielsweise zwei oder mehr Leuchtdioden zugeordnet sein.
Ferner umfasst ein hier beschriebenes Leuchtmodul eine hier beschriebene Abdeckung, die an der den Primäroptikelementen abgewandten Seite der Leuchtdioden angeordnet ist.
Mit anderen Worten, umfasst das Leuchtmodul eine zweiteilige Optik, wobei die Abdeckung die sekundäre Optik bildet, die insbesondere nur von Licht durchstrahlt wird, welches bereits ein Primäroptikelement durchstrahlt hat.
Dem Leuchtmodul liegen dabei die folgenden Überlegungen zugrunde: Wird beispielsweise die Bestückung des Leuchtmoduls mit Leuchtdioden derart geändert, dass einem Primäroptikelement statt einer Leuchtdiode zwei oder mehr Leuchtdioden zugeordnet sind, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sind, so vergrößert sich bei Verwendung desselben Primäroptikelements durch die Vergrößerung der Lichtabstrahlfläche der Ausstrahlwinkelbereich des Primäroptikelements. Auf diese Weise wird nicht mehr nur der Mittelbereich der Abdeckung angestrahlt, sondern Licht trifft auch auf den Randbereich der Abdeckung. Die Vergrößerung des Ausstrahlbereichs des Primäroptikelements kann nun durch die hier beschriebene Abdeckung und das Umlenken von Licht in Richtung des Mittelbereichs kompensiert werden, sodass die Lichtstärkeverteilungskurven für Leuchtmodule mit unterschiedlicher Bestückung sich nur geringfügig voneinander unterscheiden.
Bei der Abdeckung handelt es sich um einen lichtdurchlässigen Körper, der optische Eigenschaften aufweisen kann. Das heißt, die Abdeckung kann dazu vorgesehen sein, durchtretendes Licht optisch zu beeinflussen, zum Beispiel zumindest teilweise umzulenken und/oder zu bündeln und/oder zu streuen. Die Abdeckung ist als Abdeckung für das Leuchtmodul ausgebildet. Das Leuchtmodul umfasst eine Vielzahl von Lichtquellen, denen die Abdeckung in Abstrahlrichtung der Lichtquellen nachgeordnet ist.
Die Abdeckung umfasst einen Mittelbereich und einen Randbereich, der sich an dem Mittelbereich anschließt. Das heißt, die Abdeckung kann zumindest gedanklich in wenigstens zwei Bereiche aufgeteilt werden - den Mittelbereich und den Randbereich. Die Abdeckung kann dabei einteilig ausgebildet sein, das heißt der Mittelbereich und der Randbereich sind dann integral miteinander ausgebildet und enthalten das gleiche Material oder bestehen aus dem gleichen Material. Der Mittelbereich und der Randbereich der Abdeckung können sich beispielsweise durch unterschiedliche optische Eigenschaften voneinander unterscheiden.
Rand- und Mittelbereich der Abdeckung können unterschiedliche Formen aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, dass der Mittelbereich in einer Draufsicht kurvig, zum Beispiel rund oder oval, ausgebildet ist und der Randbereich sich vollständig um den Mittelbereich herum erstreckt. Der Randbereich bildet dann beispielsweise einen Ring um den Mittelbereich. Ferner ist möglich, dass der Mittelbereich in einer Draufsicht rechteckig ausgebildet ist. Die Abdeckung kann dann beispielsweise zwei Randbereiche umfassen, die sich beidseitig vom Mittelbereich entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Mittelbereichs erstrecken. Ferner ist es möglich, dass der Mittelbereich in einer Draufsicht ringförmig ausgebildet ist und sich ein Randbereich ringförmig an der äußeren Seite des Mittelbereichs und ein weiterer Randbereich ringförmig an der inneren Seite des Mittelbereichs erstreckt.
Die Abdeckung ist lichtdurchlässig ausgebildet. Dazu ist die Abdeckung mit einem lichtdurchlässigen Material gebildet. Beispielsweise umfasst die Abdeckung ein klarsichtiges Matrixmaterial, das mit weiteren Stoffen wie beispielsweise lichtstreuenden und/oder lichtreflektierenden Partikeln, Farbstoffen, Pigmenten oder Konversionsstoffen gefüllt sein kann. Ferner ist es möglich, dass das Matrixmaterial ungefüllt ist. Beispielsweise umfasst das Matrixmaterial ein Glas oder ein Kunststoffmaterial wie PMMA.
Der Randbereich weist an einer Außenseite, insbesondere einer Lichteintrittsseite, der Abdeckung eine Strukturierung auf. Die Lichteintrittsseite der Abdeckung ist diejenige Seite, die im Einsatz der Abdeckung in einem Leuchtmodul der zumindest einen Lichtquelle des Leuchtmoduls zugewandt ist. Das heißt, das im Betrieb im Leuchtmodul erzeugte Licht tritt an der Lichteintrittsseite der Abdeckung in diese ein und verlässt die Abdeckung zumindest zum Teil an einer der Lichteintrittsseite abgewandten Lichtaustrittsseite der Abdeckung.
Der Randbereich weist zum Beispiel zumindest an der Lichteintrittsseite eine Strukturierung auf. Alternativ oder zusätzlich kann der Randbereich an einer der Lichteintrittsseite abgewandten Lichtaustrittsseite eine Strukturierung aufweisen. Die Strukturierung kann beispielsweise Erhebungen und Einbuchtungen im Material der Abdeckung umfassen. Beispielsweise kann die Strukturierung in Form von Lamellen, Rillen und/oder Prismen ausgebildet sein, die in einem Querschnitt durch die Abdeckung wellenförmig oder zackenförmig ausgebildet sein können. Die Strukturierung im Randbereich weist dabei Strukturgrößen auf, die groß sind gegen die Wellenlänge des Lichts, das an der Lichteintrittsseite in die Abdeckung eintritt. Bei einer Strukturgröße handelt es sich zum Beispiel um eine Breite, eine Länge oder einen Abstand zwischen zwei Elementen der Strukturierung. Beispielsweise betragen die Strukturgrößen wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm, insbesondere wenigstens 4 mm.
Die Strukturierung ist dazu ausgebildet, den Winkel zwischen der Richtung des auftreffenden Lichts und einer Senkrechten auf eine Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs für das von dem Randbereich abgegebenen Licht zu verkleinern. Der Randbereich gibt das Licht zum Beispiel durch Reflektion, Streuung und/oder Brechung des auf die Strukturierung auftreffenden Lichts ab. Beispielsweise weist der Mittelbereich der Abdeckung eine Haupterstreckungsebene auf, die zumindest stellenweise parallel zu einer an der Lichtaustrittsseite angeordneten Deckfläche des Mittelbereichs verlaufen kann. Die Senkrechte auf die Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs kann zum Beispiel eine Senkrechte auf den Mittelbereich sein, sofern dieser an seiner Außenfläche glatt und unstrukturiert ausgebildet ist.
Die Strukturierung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, auftreffendes Licht in Richtung des Mittelbereichs zu lenken. Das heißt, beim Durchtritt durch die Abdeckung im Bereich der Strukturierung wird Licht derart abgelenkt, dass sich die Richtung eines Lichtstrahlengangs des Lichts in Richtung des Mittelbereichs verändert. Das heißt, aufgrund der Strukturierung wird ein größerer Anteil des durchtretenden Lichts in Richtung des Mittelbereichs umgelenkt, als dies ohne die Strukturierung der Fall wäre. Der Randbereich sorgt nun dafür, dass durch ihn tretendes Licht zumindest zum Teil in Richtung der Senkrechten oder einer Lotebene, die zur Haupterstreckungsebene senkrecht verläuft, gelenkt wird. Der strukturierte Randbereich sorgt daher für eine Verringerung der seitlichen Lichtabstrahlung dadurch, dass der Winkel zwischen der Richtung des auftreffenden Lichts und der Senkrechten auf die Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs für das von dem Randbereich abgegebenen Licht verkleinert wird.
Einer hier beschriebenen Abdeckung eines hier beschriebenen Leuchtmoduls liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Leuchtmodule, die beispielsweise Leuchtdioden als Lichtquellen umfassen, können in verschiedenen Lichtstrompaketen zur Verfügung gestellt werden. Um ein kleines Lichtstrompaket, bei dem das Leuchtmodul Licht mit einem kleinen Lichtstrom emittiert, zu realisieren, können die Lichtquellen beispielsweise gedimmt werden. Bei Bedarf an höheren Lichtstrompaketen, mit größeren Lichtströmen, können die Lichtquellen beispielsweise stärker bestromt werden. Alternativ können die Lichtquellen, beispielsweise Module mit Leuchtdioden, ausgetauscht werden. Diese können durch Module mit einer größeren Anzahl von Leuchtdioden ersetzt werden.
Dabei ist es in der Regel notwendig, zusammen mit den Modulen auch die nachgeordneten optischen Elemente auszutauschen, die auf die neuen Module abgestimmt sind, um möglichst gleiche Lichtstärkeverteilungskurven auch für die größere Anzahl von Modulen zu erreichen. Dieser Austausch der Optiken erzeugt Kosten oder aufgrund des beschränkten optischen Bauraums ist es nicht möglich, Optiken zu entwickeln, die für Module mit einer unterschiedlichen Anzahl an Leuchtdioden ähnliche Lichtstärkeverteilungskurven erzeugen.
Der hier beschriebenen Abdeckung liegt nun unter anderem die Idee zugrunde, dass aufgrund des Randbereichs, der an einer Lichteintrittsseite der Abdeckung eine Strukturierung aufweist, die dazu ausgebildet ist, auftreffendes Licht in Richtung des Mittelbereichs zu lenken, eine unterschiedliche Bestückung des Leuchtmoduls mit einer unterschiedlichen Anzahl von Leuchtdioden möglich ist, ohne dabei eine Lichtstärkeverteilungskurve des vom Leuchtmodul im Betrieb abgestrahlten Lichts zu stark zu ändern.
Insbesondere ist es bei einer hier beschriebenen Abdeckung möglich, dass bei einer Bestückung mit wenigen Leuchtdioden diese derart angeordnet werden, dass Licht im Wesentlichen nur durch den Mittelbereich austritt. Bei einer Erhöhung der Bestückung können dann zwei oder mehr Lichtquellen nebeneinander angeordnet werden, so dass ein Teil des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts auch auf den Randbereich trifft, von dem dieses Licht dann in Richtung zum Mittelbereich hin gelenkt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass für die unterschiedlichen Bestückungen ähnliche Lichtstärkeverteilungskurven erzeugt werden.
Dabei bildet die Abdeckung beispielsweise einen Teil einer zweiteiligen Optik. Das heißt, den Lichtquellen können Primäroptikelemente nachgeordnet sein, die vom Licht der Lichtquellen durchstrahlt werden. Das von den Primäroptikelementen beeinflusste Licht trifft anschließend auf die Abdeckung, die dann ein sekundäres optisches Element bildet. Ein Austausch der Abdeckung bei unterschiedlicher Bestückung des Leuchtmoduls mit einer unterschiedlichen Anzahl von Leuchtdioden ist dann nicht mehr notwendig. Ferner ist bei unterschiedlicher Bestückung die Verwendung desselben Primäroptikelements möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Strukturierung dazu ausgebildet, das auftreffende Licht durch Brechung und/oder Totalreflexion zu lenken. Das heißt, die Strukturierung ist dazu ausgebildet, das durchtretende Licht optisch zu beeinflussen, wobei die Strukturierung Strukturen umfassen kann, die zur Lichtbrechung ausgebildet sind, und/oder Strukturen, die zur Totalreflexion ausgebildet sind. Ferner können auch einzelne Strukturen zur Brechung und zur Totalreflexion des Lichts ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Randbereich eine Breite auf und der Mittelbereich weist eine Breite auf, wobei die Breite des Randbereichs höchstens 20% der Breite des Mittelbereichs beträgt. Die Breite wird dabei beispielsweise quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Bereichs gemessen. Mit anderen Worten, ist der Anteil des Randbereichs an der Abdeckung relativ klein im Vergleich zum Mittelbereich. Insbesondere ist es möglich, dass der Mittelbereich auch eine größere Fläche gemessen in einer Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs aufweist als die Fläche des Randbereichs in einer Haupterstreckungsebene des Randbereichs. Dadurch ist es möglich, dass ein großer Anteil der Abdeckung, nämlich der Mittelbereich, zur weiteren optischen Beeinflussung des durchtretenden Lichts zur Verfügung steht. So kann im Mittelbereich beispielsweise eine weitere Strukturierung vorhanden sein, die zur optischen Beeinflussung des durchtretenden Lichts ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist der Randbereich gegenüber dem Mittelbereich in Richtung der Lichteintrittsseite abgeknickt. Das heißt, der Randbereich und der Mittelbereich sind nicht in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, sondern der Randbereich ist zur Lichteintrittsseite hin gegenüber dem Mittelbereich abgewinkelt. Dies kann die lichtlenkende Wirkung des Randbereichs in Richtung des Mittelbereichs weiter verstärken. Die Strukturierung im Randbereich kann dann beispielsweise mit kleineren Strukturgrößen oder mit weniger Strukturen ausgeführt werden als dies der Fall wäre, wenn der Randbereich nicht abgeknickt ist. Der Randbereich und der Mittelbereich schließen zum Beispiel einen Winkel von wenigstens 30° und höchstens 70° miteinander ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Strukturierung des Randbereichs Zacken in einem Material der Abdeckung, wobei sich die Zacken stellenweise in Richtung des Mittelbereichs erstrecken. Das heißt, die Strukturierung umfasst Strukturen, die im Querschnitt zackenförmig sind und sich beispielsweise als Lamellen entlang des gesamten Randbereichs erstrecken können. Die Zacken weisen eine Basis auf, dort wo sie am breitesten sind und eine Spitze. Die Zacken können von der Basis in Richtung der Spitzen hin zum Mittelbereich gebogen sein. Dies unterstützt die optische Wirkung der Strukturierung bei der Umlenkung des auftreffenden Lichts in Richtung des Mittelbereichs. Jede Strukturierung kann dabei beispielsweise drei oder mehr Zacken umfassen. Die Zacken können in ihrer Größe, beispielsweise in ihrer Querschnittsfläche oder hinsichtlich des Volumens der Lamellen, voneinander abweichen und zum Beispiel geometrisch ähnlich zueinander ausgebildet sein. Die Strukturierung kann dabei im Querschnitt beispielsweise sägezahnartig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Abdeckung an einer Lichtaustrittsseite glatt ausgebildet. Das heißt, die Abdeckung umfasst an einer Lichtaustrittsfläche keine, zum Beispiel optische, Strukturierung. Ferner umfasst die Abdeckung an der Lichtaustrittsseite keine größeren Ausnehmungen, wie beispielsweise eine grabenförmige Ausnehmung. Aufgrund der glatten Lichtaustrittsseite ist die Abdeckung beispielsweise besonders gut pflegbar und kann zum Beispiel durch Abwischen leicht von Schmutz und Staub befreit werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Mittelbereich an der Lichteintrittsseite eine Strukturierung auf. Bei der Strukturierung kann es sich beispielsweise um eine optische Strukturierung handeln. Die Strukturierung an der Lichteintrittsseite im Bereich des Mittelbereichs kann unter anderem zur Vermeidung direkter Abbilder der Lichtquellen des Leuchtmoduls an der Lichtaustrittsfläche dienen, und die Leuchtdichte auf der Abdeckung verbessern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Abdeckung zwei Randbereiche, die an einander abgewandten Seiten des Mittelbereichs angeordnet sind. Der Mittelbereich kann in diesem Fall beispielsweise rechteckig und länglich oder ringförmig ausgebildet sein. Die Randbereiche begrenzen den Mittelbereich seitlich und lenken jeweils Licht in Richtung des Mittelbereichs. Die Randbereiche können beispielsweise ähnlich ausgebildet sein. Zum Beispiel können sie bezüglich einer Längsmittelebene durch den Mittelbereich symmetrisch zueinander ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmoduls ist jedes Primäroptikelement einer Gruppe von einer, zwei oder drei Leuchtdioden nachgeordnet. Das heißt, auch bei einer unterschiedlichen Bestückung des Leuchtmoduls mit einer unterschiedlichen Anzahl von Leuchtdioden kann das selbe Primäroptikelement verwendet werden. Die Gruppen von Leuchtdioden bilden dabei die Lichtquellen des Leuchtmoduls.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmoduls ist jedes Primäroptikelement Teil einer Linsenabdeckung, wobei die Primäroptikelemente einer Linsenabdeckung einstückig miteinander ausgebildet sind. Mit anderen Worten, können manche oder alle Primäroptikelemente des Leuchtmoduls zu einer Linsenabdeckung zusammengefasst sein, in der sie einstückig miteinander verbunden sind. Die Linsenabdeckung kann beispielsweise durch Spritzguss erzeugt werden. Alternativ ist es möglich, eine Linsenabdeckung bereitzustellen, die ein extrudiertes Profil aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmoduls überdeckt die Linsenabdeckung zwei Oder mehr Gruppen von Leuchtdioden. Das heißt, die Linsenabdeckung kann zwei oder mehr Primäroptikelemente umfassen, wobei jedes Primäroptikelement eine Gruppe von Leuchtdioden mit einer, zwei oder drei Leuchtdioden beinhaltet. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Justage der Linsenabdeckung zu den Leuchtdioden eine große Anzahl von Leuchtdioden mit Primäroptikelementen zu versehen, ohne dass für jede Gruppe von Leuchtdioden oder für jede Leuchtdiode eine Justage des Primäroptikelements zur zugeordneten Leuchtdiode oder Gruppe von Leuchtdioden notwendig ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtmoduls ist eine Lichtstärkeverteilungskurve des im Betrieb vom Leuchtmodul an der Lichtaustrittsseite der Abdeckung abgestrahlten Lichts im Wesentlichen unabhängig von der Anzahl von Leuchtdioden pro Gruppe. Das heißt, aufgrund der beschriebenen Abdeckung ist es möglich, durch die Erhöhung der Bestückung des Leuchtmoduls mit Leuchtdioden ein höheres Lichtstrompaket bereitzustellen, ohne dass sich dadurch die Lichtstärkeverteilungskurve stark ändert. Dabei ist der Abstand zwischen benachbarten Primärlinsen jeweils gleich. Beispielsweise werden zur Ermittlung der Lichtstärkeverteilungskurven die Lichtstärkewerte in Candela auf 1000 lm Lichtstrom bezogen. Sie können daher in der Einheit cd/klm angegeben werden.
Die resultierende Lichtstärkeverteilungskurve umgibt im Polardiagramm beispielsweise für die C0°/C180°-Ebene oder für die C90°/C270°-Ebene eine Fläche. Dass die Lichtstärkeverteilungskurve des im Betrieb vom Leuchtmodul an der Lichtaustrittsseite der Abdeckung abgestrahlten Lichts "im Wesentlichen" unabhängig von der Anzahl von Leuchtdioden pro Gruppe ist, kann bedeuten, dass diese Flächen für die gleichen Ebenen des Leuchtmoduls bei unterschiedlicher Bestückung des Leuchtmoduls einen Überlapp von wenigstens 85%, insbesondere von wenigstens 90% oder wenigstens 95% aufweisen. Mit anderen Worten, sind die Lichtstärkeverteilungskurven für unterschiedliche Bestückungen des Leuchtmoduls aufgrund der Ausgestaltung der Abdeckung einander ähnlich und schließen Flächen ähnlicher Größe ein.
Es wird ferner eine Leuchte angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Leuchte einen Anschlussträger mit einer Vielzahl von Leuchtdioden, die dazu ausgebildet sind, Licht zu emittieren. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um einen Träger für die Leuchtdioden, über welchen diese auch elektrisch kontaktiert werden können.
Ferner umfasst die Leuchte eine Vielzahl von Primäroptikelementen, wobei jeder Leuchtdiode ein Primäroptikelement nachgeordnet ist, und eine Abdeckung wie sie hier beschrieben ist, die an der den Primäroptikelementen abgewandten Seite der Leuchtdioden angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchte umfasst die Leuchte Befestigungselemente, die den Anschlussträger und die Primäroptikelemente zusammen in der Leuchte halten. Bei den Befestigungselementen handelt es sich beispielsweise um Abschnitte eines Blechs, auf dem der Anschlussträger angeordnet ist. Derartige Befestigungselemente sind zum Beispiel in der europäischen Patentanmeldung EP 17171954.5 beschrieben, die hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen ist.
Im Folgenden werden die hier beschriebene Abdeckung des hier beschriebenen Leuchtmoduls sowie das hier beschriebene Leuchtmodul und die hier beschriebene Leuchte anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.

Die Figuren 1A, 1B, 2A, 2B zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Leuchtmodulen bzw. von hier beschriebenen Leuchten mit hier beschriebener Abdeckungen anhand schematischer Schnittdarstellungen,
die grafischen Auftragungen der Figuren 3A, 3B, 3C, 3D zeigen Lichtstärkeverteilungskurven für Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Leuchtmodulen,
die Figuren 4A, 4B zeigen schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Leuchtmodulen bzw. von hier beschriebenen Leuchten mit hier beschriebenen Abdeckungen,
die Figur 5 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte mit einer hier beschriebenen Abdeckung,
die Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte mit einer hier beschriebenen Abdeckung,welche nicht Teil der Erfindung ist,
die Figur 7 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Teils eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte mit einer hier beschriebenen Abdeckung. Die Figur 1B zeigt das Ausführungsbeispiel der Figur 1A mit dem zugehörigen Strahlengang bei Betrieb des Leuchtmoduls.
Beim Leuchtmodul der Figuren 1A und 1B handelt es sich beispielsweise um ein längliches Leuchtmodul, das eine Haupterstreckungsrichtung zum Beispiel senkrecht zur Bildebene aufweist. Die Figuren 1A und 1B zeigen eine Schnittdarstellung quer zur Längsachse des Leuchtmoduls in der C0°/C180°-Ebene.
Das Leuchtmodul umfasst die Abdeckung 1. Die Abdeckung 1 umfasst den Mittelbereich 12. Seitlich schließt sich an den Mittelbereich 12 jeweils ein Randbereich 11a, 11b an. Jeder Randbereich 11a, 11b weist an einer Lichteintrittsseite 1a der Abdeckung 1 eine Strukturierung 2 auf. Die Strukturierung 2 umfasst für jeden Randbereich 11a, 11b eine Vielzahl von Strukturen 21, bei denen es sich im Querschnitt insbesondere um Zacken handelt, die sich als Lamellen über die gesamte Länge der Abdeckung 1 erstrecken können.
Die Strukturierung 2 erstreckt sich in mehreren Lamellen in der Haupterstreckungsrichtung der Abdeckung 1. Die Strukturierung 2 weist dabei im Querschnitt eine Vielzahl von Zacken 21 auf, die aus dem Material der Abdeckung 1 gebildet sind. Dabei neigen sich die Zacken 21 stellenweise in Richtung des Mittelbereichs 12, wodurch die optische Wirkung verstärkt wird. Ein Umlenken des auftreffenden Lichts 7 erfolgt an der Strukturierung 2 durch Brechung und/oder Totalreflexion.
Die Abdeckung 1 ist einstückig ausgebildet, so dass die Randbereiche 11a, 11b und der Mittelbereich 12 integral miteinander verbunden sind. Die Abdeckung ist beispielsweise mit einem lichtdurchlässigen, klarsichtigen Matrixmaterial 14 gebildet, in das Partikel 15 eingebracht sein können, bei denen es sich beispielsweise um strahlungsstreuende, strahlungsreflektierende oder strahlungsabsorbierende Partikel handeln kann. Die Dichte der Partikel kann innerhalb der Abdeckung variieren. Beispielsweise kann die Dichte im Mittelbereich 12 besonders groß sein, um eine direkte Abbildung der Leuchtdioden 5 des Leuchtmoduls an der Lichtaustrittsseite 1b der Abdeckung 1 zu unterbinden.
Der Mittelbereich 12 weist eine Breite b2 auf, die größer ist als die Breite b1 der Randbereiche 11a, 11b. Dabei kann die Breite b1 der Randbereiche 11a, 11b beispielsweise jeweils höchstens 20% der Breite b2 des Mittelbereichs 12 betragen.
Die Randbereiche 11a, 11b sind im Vergleich zum Mittelbereich abgeknickt und erstrecken sich in Richtung zur Lichteintrittsseite 1a hin.
Das Leuchtmodul kann symmetrisch zu einer Mittelebene ausgebildet sein, die parallel zur C90°/C270°-Ebene, also in Längsrichtung des Leuchtmoduls, verläuft.
Das Leuchtmodul umfasst weiter einen Gehäusekörper 8. Der Gehäusekörper 8 umfasst ein Gegenstück 81, das beispielsweise zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, zum Beispiel eines Schnapphakens 13, insbesondere eines linearen Hakens, vorgesehen ist, mit dem die Abdeckung am Gehäusekörper befestigt werden kann (vergleiche dazu auch die Figur 5). Weiter umfasst das Leuchtmodul einen Anschlussträger 4, der an einer der Abdeckung 1 zugewandten Bodenfläche des Gehäusekörpers 8 angeordnet ist. Bei dem Anschlussträger 4 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte. Am Anschlussträger 4 sind die Leuchtdioden 5 befestigt und elektrisch angeschlossen. Die Leuchtdioden 5 können zu Gruppen 50 von Leuchtdioden 5 zusammengefasst sein. Jeder Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 ist ein Primäroptikelement 6 nachgeordnet, bei dem es sich beispielsweise um eine Linse handelt.
Jede Leuchtdiode 5 umfasst wenigstens einen Leuchtdiodenchip oder besteht aus zumindest einem Leuchtdiodenchip.
Die Gruppen 50 von Leuchtdioden 5 sind beispielsweise längs der Haupterstreckungsrichtung des Moduls angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1A und 1B ist eine einreihige Anordnung der Leuchtdioden 5 gegeben. Das heißt, jede Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 umfasst genau eine Leuchtdiode 5. Die Leuchtdiode 5 ist beispielsweise zentriert zur Längsmittelachse des Leuchtmoduls angeordnet.
Die Figur 1B zeigt das Leuchtmodul im Betrieb der Leuchtdiode 5. Durch die Primäroptikelemente 6 wird Licht 7 auf dem Mittelbereich 12 der Abdeckung 1 abgestrahlt, wodurch eine bestimmte Beleuchtungsstärke erzeugt wird. Der Ausstrahlwinkelbereich der Primäroptikelemente 6 ist dabei derart gewählt, dass kaum oder kein Licht auf den Randbereich 11a, 11b der Abdeckung 1 trifft und nur der Mittelbereich 12 ausgeleuchtet wird.
Im Unterschied dazu zeigt das Ausführungsbeispiel der Figuren 2A und 2B ein Leuchtmodul, bei dem jede Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 zwei Leuchtdioden 5 umfasst, die nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Lichtabstrahlfläche der Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 erhöht, zum Beispiel verdoppelt. Die verbleibenden Komponenten, wie die Primäroptikelemente 6 oder die Abdeckung 1, bleiben unverändert. Aufgrund der Vergrößerung der Lichtaustrittsfläche der Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 kommt es zu einer Vergrößerung des Ausstrahlwinkelbereichs der Primäroptikelemente 6. Ein Teil des Lichts 7 trifft nun auf den Randbereich 11a, 11b und wird dort durch die Strukturierung 2 derart optisch beeinflusst, dass das Licht in Richtung des Mittelbereichs 12 beim Austritt aus der Abdeckung 1 gelenkt wird. Das heißt, die Abdeckung 1 ist in ihren Randbereichen 11a, 11b durch die Strukturierung 2 so gestaltet, dass das Licht zumindest zum Teil zum Mittelbereich 12 umgelenkt wird. Die Strukturierung 2 ist also dazu ausgebildet, den Winkel zwischen der Richtung des auftreffenden Lichts und einer Senkrechten n auf eine Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs 12 für das von dem Randbereich abgegebenen Licht zu verkleinern.
Die grafischen Auftragungen der Figuren 3A bis 3D zeigen Lichtstärkeverteilungskurven im Polardiagram.
Die Figuren 3A und 3B zeigen dabei Lichtstärkeverteilungskurven, die nur durch die Primäroptikelemente 6 erzeugt werden, für das einreihige Leuchtmodul der Figuren 1A und 1B in der Figur 3A und das zweireihige Leuchtmodul der Figuren 2A und 2B in der Figur 3B. Dabei sind jeweils die Lichtstärkeverteilungskurve 71 in der CO°/C180°-Ebene und die Lichtverteilungskurve 72 in der C90°/C270°-Ebene, dargestellt. Aus dem Vergleich der Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72 in den Figuren 3A und 3B ist ersichtlich, dass sich die Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72, die nur durch die Primäroptikelemente 6 erzeugt werden, für die Ausführungsbeispiele der Figuren 1A und 1B einerseits und das Ausführungsbeispiel der Figuren 2A und 2B andererseits stark voneinander unterscheidet.
Im Unterschied dazu zeigen die Abbildungen der Figuren 3C und 3D die entsprechenden Lichtstärkeverteilungskurven, die durch die zweite Optik erzeugt werden, für ein einreihiges Leuchtmodul, Figur 3C und ein zweireihiges Leuchtmodul, Figur 3D. Es fällt auf, dass sich die Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72 für die Ausführungsbeispiele der Figuren 1A, 1B einerseits und der Figuren 2A, 2B andererseits kaum voneinander unterscheiden. Die Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72 jeder Ebene schließen in den gezeigten Polardiagramen Flächen ein, die für die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele des Leuchtmoduls fast identisch sind und einen Überlapp von wenigstens 90 60 aufweisen.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 4A und 4B zeigt schematische Schnittdarstellungen eines Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte, das sich vom Leuchtmodul des Ausführungsbeispiels der Figuren 2A und 2B dadurch unterscheidet, dass jede Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 nun drei Leuchtdioden 5 umfasst. Damit ist eine dreireihige Ausgestaltung des Leuchtmoduls gegeben. Auch für eine solche dreireihige Ausgestaltung des Leuchtmoduls sind die Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72 des im Betrieb vom Leuchtmodul an der Lichtaustrittsseite 1b der Abdeckung 1 abgestrahlten Lichts 7 im Wesentlichen gleich zu den Lichtstärkeverteilungskurven 71, 72 wie sie in den Figuren 3C und 3D gezeigt sind.
Die schematische Perspektivdarstellung der Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmoduls bzw. einer hier beschriebenen Leuchte mit einer hier beschriebenen Abdeckung 1, bei dem der Mittelteil 12 der Abdeckung 1 an der Lichteintrittsseite 1a eine Strukturierung 3 aufweist. Die Strukturierung 3 ist beispielsweise wellenförmig ausgebildet und sorgt dafür, dass keine direkten Abbilder der Leuchtdioden 5 auf der Lichtaustrittsfläche an der Lichtaustrittsseite 1b der Abdeckung 1 auftreten. Alternativ oder zusätzlich können in das Matrixmaterial 14 der Abdeckung 1 Partikel eines volumenstreuenden Materials (zum Beispiel Evonik DF21-Material) eingebracht sein.
Ferner ist in der Figur 5 dargestellt, dass die Abdeckung 1 mittels eines Schnapphakens 13 am Gehäusekörper 8 befestigt sein kann, der dafür ein Gegenstück 81 aufweist. Die Verbindung zwischen der Abdeckung 1 und dem Gehäusekörper 8 kann dabei durch Einschnappen oder Einschieben der Abdeckung 1 gebildet werden.
Das Leuchtmodul der Figur 5 umfasst ferner eine Linsenabdeckung 60, die eine Vielzahl von Linsen 6 umfasst, wobei jeder Linse 6 eine Gruppe 50 von Leuchtdioden 5 nachgeordnet ist. Eine entsprechende Linsenabdeckung 60, bei der jedes Primäroptikelement 6 der Linsenabdeckung 60 genau eine Gruppe mit einem Leuchtdiodenchip 5 überdeckt, ist auch in der perspektivischen Darstellung der Figur 7 gezeigt.
Die Linsenabdeckung 60 kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt sein, so dass die Primäroptiken 6 der Linsenabdeckung 60 integral miteinander verbunden sind. Die Linsenabdeckung 60 kann aufgrund der Verwendung einer hier beschriebenen Abdeckung für Gruppen 50 von Leuchtdioden 5 mit einer, mit zwei oder mit drei Leuchtdioden 5 Verwendung finden, ohne dass sich die Lichtverteilungskurve an der Lichtaustrittsseite 1b der Abdeckung 1 wesentlich ändert.
Die Leuchtdioden 5 sind auf dem Anschlussträger 4 befestigt, der wiederum auf dem Blech 90 angeordnet ist. Über Befestigungselemente 91, bei denen es sich beispielsweise um Abschnitt des Blechs 90 handelt, werden der Anschlussträger 4 und die Primäroptikelemente zusammen in der Leuchte bzw. im Leuchtmodul gehalten.
In Verbindung mit der Figur 6 ist anhand einer schematischen Darstellung ein Vergleichsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtmoduls 1 bzw. einer hier beschriebenen Leuchte näher erläutert. In diesem Beispiel ist die Strukturierung 2 in den Randbereichen 11a, 11b jeweils durch TIR (Total Internal Reflection) Strukturen gebildet. Ferner weist die Abdeckung 1 in den Randbereichen 11a, 11b keinen Knick auf, sondern ist an ihrer Lichtaustrittsseite 1b eben ausgebildet. Um dennoch eine zuverlässige Umlenkung des auftreffenden Lichts in Richtung des Mittelbereichs 12 zu erreichen, ist die Strukturierung 2 durch totalreflektierende Strukturen gebildet, die im Querschnitt Zacken 21 sind, welche zum Mittelbereich 12 hin geneigt sind. Ferner ist die Strukturgröße der Strukturierung 2, also beispielsweise das Volumen der Lamellen der Strukturierung 2 und/oder die Breite und/oder die Höhe der Zacken 21, größer als für die Ausführungsbeispiele mit abgeknickten Randbereichen 11a, 11b, um die gewünschte Lenkwirkung der Strukturierung zu erreichen.
Neben dem beschriebenen Vorteil, wonach eine hier beschriebene Abdeckung die Verwendung von Gruppen 50 von Leuchtdioden 5 mit unterschiedlicher Bestückung bei im Wesentlichen gleichbleibenden Lichtstärkeverteilungskurven ermöglicht, kann die Strukturierung 2 in den Randbereichen 11a, 11b auch eine gezielte Veränderung der außenliegenden Lichtstrahlen erreichen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Lichtstärkeverteilungskurven auch für den Fall der einreihigen Bestückung, wie er in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1A und 1B dargestellt ist, enggebündelter ausfällt. Dies ist insbesondere bei höheren Lichtstrompaketen vorteilhaft, da diese in der Anwendung oft relativ hoch montiert werden, wodurch zur Ausleuchtung einer bestimmten Fläche eine eng gebündelte Lichtverteilungskurve vorteilhaft ist.

Bezugszeichenliste

1: Abdeckung
1a: Lichteintrittsseite
1b: Lichtaustrittsseite
11a, 11b: Randbereich
12: Mittelbereich
13: Schnapphaken
14: Matrixmaterial
15: Partikel
2: Strukturierung im Randbereich
21: Strukturen, insbesondere Zacken
3: Strukturierung im Mittelbereich
4: Anschlussträger
5: Leuchtdiode
50: Gruppe von Leuchtdioden
6: Primäroptikelement
60: Linsenabdeckung
7: Licht
71, 72: Lichtstärkeverteilungskurven
8: Gehäusekörper
90: Blech
91: Befestigungselement
81: Gegenstück des Schnapphaken
b1: Breite des Randbereichs
b2: Breite des Mittelbereichs
n: Senkrechte auf eine Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs

Claims

Leuchtmodul mit
- einer Abdeckung (1) mit einem Mittelbereich (12) und einem Randbereich (11a, 11b), der sich an den Mittelbereich (12) anschließt, wobei

- die Abdeckung (1) lichtdurchlässig ist,

- der Randbereich (11a, 11b) an einer Lichteintrittsseite (ia) eine Strukturierung (2) aufweist, und

- die Strukturierung (2) dazu ausgebildet ist, den Winkel zwischen der Richtung des auftreffenden Lichts (7) und einer Senkrechten (n) auf eine Haupterstreckungsebene des Mittelbereichs (12) für das von dem Randbereich (11a, 11b) abgegebenen Licht zu verkleinern, wobei

- das Leuchtmodul eine Vielzahl von Leuchtdioden (5), die dazu ausgebildet sind, Licht (7) zu emittieren, und eine Vielzahl von Primäroptikelement (6) umfasst, wobei

- jeder Leuchtdiode (5) ein Primäroptikelement (6) nachgeordnet ist, und

- die Abdeckung (1) an der den Primäroptikelementen (6) abgewandten Seite der Leuchtdioden (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (11a, 11b) gegenüber dem Mittelbereich (12) in Richtung der Lichteintrittsseite (1a) abgeknickt ist.
Leuchtmodul nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Strukturierung (2) dazu ausgebildet ist, das auftreffende Licht (7) durch Brechung und/oder Totalreflexion zu lenken.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Randbereich (11a, 11b) eine Breite (b1) aufweist und der Mittelbereich (12) eine Breite (b2) aufweist, wobei die Breite (b1) des Randbereichs höchstens 20 % der Breite (b2) des Mittelbereichs beträgt.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Strukturierung (2) des Randbereichs (11a, 11b) Zacken (21) in einem Material der Abdeckung (1) umfasst, wobei sich die Zacken (21) stellenweise in Richtung des Mittelbereichs (12) erstrecken.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Abdeckung (1) an einer Lichtaustrittsseite (1b) glatt ausgebildet ist.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Mittelbereich (12) an der Lichteintrittsseite (1a) eine Strukturierung (3) aufweist.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dessen Abdeckung (1) mit einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial (14) gebildet ist, in das Partikel (15) eines lichtstreuenden Materials eingebracht sind.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche mit zwei Randbereichen (11a, 11b), die an einander abgewandten Seiten des Mittelbereichs (12) angeordnet sind.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem jedes Primäroptikelement (6) einer Gruppe (50) von einer, zwei oder drei Leuchtdioden (5) nachgeordnet ist.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem jedes Primäroptikelement (6) Teil einer Linsenabdeckung (60) ist, wobei die Primäroptikelemente (6) einer Linsenabdeckung (60) einstückig miteinander ausgebildet sind.
Leuchtmodul nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Linsenabdeckung (60) zwei oder mehr Gruppen (50) von Leuchtdioden (5) überdeckt.
Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Lichtstärkeverteilungskurve (71, 72) des im Betrieb vom Leuchtmodul an der Lichtaustrittsseite (1b) der Abdeckung (1) abgestrahlten Lichts (7) im Wesentlichen unabhängig von der Anzahl von Leuchtdioden (5) pro Gruppe (50) ist.
Leuchte mit
- einem Leuchtmodul nach einem der vorherigen Ansprüche, und

- einem Anschlussträger (4), wobei

- der Anschlussträger (4) ein Träger für die Leuchtdioden ist, über welchen die Leuchtdioden elektrisch kontaktierbar sind.
Leuchte nach Anspruch 13, mit Befestigungselementen (91), die den Anschlussträger (4) und die Primäroptikelemente zusammen in der Leuchte halten.