EP3789652A1 - Universallichtquelle für einen scheinwerfer sowie scheinwerfer - Google Patents

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EP3789652A1
EP3789652A1 EP19195841.2A EP19195841A EP3789652A1 EP 3789652 A1 EP3789652 A1 EP 3789652A1 EP 19195841 A EP19195841 A EP 19195841A EP 3789652 A1 EP3789652 A1 EP 3789652A1
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EP
European Patent Office
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leds
carrier
light source
optics
light
Prior art date
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Pending
Application number
EP19195841.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Melzner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2020/072506 priority patent/WO2021043543A1/de
Priority to CN202080074134.1A priority patent/CN114585855A/zh
Priority to US17/640,783 priority patent/US11898742B2/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/62—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using mixing chambers, e.g. housings with reflective walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/041—Optical design with conical or pyramidal surface
    • 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
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • 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
    • F21V19/0035—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources the fastening means being capable of simultaneously attaching of an other part, e.g. a housing portion or an optical component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
    • 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
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
    • 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
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • 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 present invention relates to embodiments of a light source (so-called light engine) for a headlight for illuminating a film, studio, stage, event and / or theater environment as well as embodiments of a headlight with such a light source.
  • a light source so-called light engine
  • Headlights are usually used to illuminate a film, studio, stage, event and / or theater environment. Sometimes it is desirable that a headlight comprising a light-generating assembly provides a sufficient luminous flux and satisfies further requirements such as are usual for a film, studio, stage, event and / or theater environment. Such requirements include, for example, continuous operation over several hours, a wide adjustment range of a beam angle, a homogeneous and / or a soft light field. These functions must also be made more difficult Environmental conditions and with heavy use of the headlight are reliably provided.
  • LEDs can be arranged on a carrier, and the light produced by these LEDs can be optically processed in order to provide a headlight with certain properties.
  • the high temperatures possibly associated with the power loss can require the use of substrates with good thermal conductivity, which, however, can lead to restrictions with regard to the design and laying of the power lines.
  • lens arrays Another disadvantage of lens arrays is that the bundled light emitted by them cannot be used without further measures, e.g. to generate a homogeneously colored light field several meters away using a stepped lens or projection optics. Rather, it is necessary that the light emerging from the lens array is first mixed in color by a further optical assembly, e.g. a solid or hollow light guide, before it is further bundled, widened or otherwise shaped in a stepped lens or projection optics.
  • a further optical assembly e.g. a solid or hollow light guide
  • the object of the present invention is therefore to propose a universally applicable light source (light engine).
  • a light source for a headlight for illuminating a film, studio, stage, event and / or theater environment comprises: a carrier which is at least partially designed as a single-layer printed circuit board, a plurality of LEDs with N> 2 different color types and a power line system with a plurality of lines with N line types for supplying the LEDs being arranged on the carrier.
  • the light source further comprises lensless collecting optics (for example coupled to the carrier) which collects and mixes the light emanating from the LEDs.
  • the light source further comprises output optics (for example a diffuser) which terminate the light source and which transmit light from the collecting optics and (for example with defined scattering characteristics) outputs it into the environment.
  • the light source comprises at least one component of a control device for controlling the plurality of LEDs.
  • the headlight comprises a light source according to the first aspect for illuminating the film, studio, stage, event and / or theater environment.
  • Figure 1 illustrates schematically and by way of example a headlight 100 for illuminating a film, studio, stage, event and / or theater environment.
  • the headlight 100 emits light in the direction L into the surroundings.
  • the headlight For generating the light 100 comprises a light source which has a carrier 10, collecting optics 20 and output optics 30.
  • the light source equipped in this way can also be referred to as a light engine. In the following, however, the light source is mostly referred to.
  • the headlight 100 can also comprise some other components typical for headlights for illuminating a film, studio, stage, event and / or theater environment, such as a housing 40, a wing gate 50, a user interface, a controller, various control and power inputs etc. and also other components for further processing of the light provided by the light source on the basis of the carrier 10, the collecting optics 20 and the output optics 30.
  • these optional additional components will not be discussed further here.
  • the light source which can essentially be composed of the components carrier 10, collecting optics 20 and output optics 30 and can represent a universally usable light engine for a large number of different headlights.
  • the light source has at least one component of a control device 70 for controlling a plurality of LEDs arranged on the carrier 10.
  • the components carrier 10, collecting optics 20 and output optics 30 are assembled essentially without further light-generating or light-processing components and thus form the LED-based light engine.
  • the control device 70 is provided as part of this light engine for controlling the LEDs.
  • the carrier 10 is at least partially designed as a single-layer printed circuit board.
  • the term “single-layer carrier” is understood to mean an embodiment of the carrier 10, according to which at least partially no crossing areas of lines are formed in the carrier substrate, that is to say within the carrier.
  • the carrier 10 is designed in one layer, there is only a first piece of conductor track in the carrier or on the carrier, but no further piece of conductor track which (vertically offset from the first piece) forms an intersection area with the first piece.
  • the entire carrier 10 is designed as a single-layer carrier. Crossing areas are at most with other components, such as Wire bridges or zero ohm resistors, formed outside the carrier, for example, above and / or below the carrier 10, but not in the carrier 10.
  • the carrier can thus be inexpensive and enable advantageous heat dissipation.
  • the carrier 10 is arranged on a support 90 of the light source.
  • the support 90 can also form part of the housing 40 of the headlight 100.
  • a coupling layer 80 cut out in accordance with the LEDs 12 (described in more detail below), for example a pressure plate, can be used.
  • the coupling layer 80 has a (for example lensless) recess 83 through which the light emanating from the LEDs 12 passes.
  • the coupling layer 80 is formed in one piece, for example, as in FIG Figures 9A-B illustrated, or in two parts, as in Figure 9C illustrated.
  • the mounting of the carrier 10 on the support 90 takes place, for example, by means of screws 81 which, for example by means of springs 82, engage in corresponding receptacles 91 of the support 90 (see FIG. Figures 9A-B ).
  • an elastic intermediate layer 89 (for example an O-ring) can be provided between the front side 101 of the carrier 10 and the rear side of the one-part or multi-part coupling layer 80, which is also cut out, corresponding to the envelope 129, which all Surrounds LEDs 12.
  • the intermediate layer 89 engages, for example, a non-populated area of the carrier front side 101, for example adjacent to the envelope 129 (see FIG. Figure 9A ) at.
  • a rear side of the carrier 10 opposite the front side 101 rests on the support 90.
  • the support 90 forms a cooling body.
  • a plurality of LEDs 12 with N> 2 different color types are located on the carrier 10, for example on its front side 101.
  • a power line system 14 with a plurality of lines with N conduction types is arranged on the carrier 10 (this wording also includes it is to be understood that lines can be at least partially integrated in the carrier and / or lines are applied to the carrier, for example its front side 101).
  • a control device 70 for example one which controls the LEDs as a function of a user input.
  • the user input relates, for example, to at least one of the following setting options: a brightness setting, a color temperature, a color, the selection and / or parameterization of a light effect, a setting with regard to a master-slave configuration, etc.
  • the user input can be wired and / or wireless from the Control device are received.
  • the control device 70 has, for example, its own user interface (for example, comprising a display and input and selection means).
  • the control device 70 can be coupled to the control of the headlight 100 and can receive the user input via this.
  • At least one component, e.g., at least one of the aforementioned components, of the control device 70 forms part of the light source. That at least one component of the control device 70 is arranged on the carrier 10, for example.
  • the control device 70 can thus consist of a system of spatial distributed components and subcomponents.
  • an LED driver board is provided, for example, which is arranged in the vicinity of the carrier 10 and is coupled to the LEDs 12 in terms of control and performance via corresponding lines.
  • the control device 70 is at least partially arranged on the carrier 10.
  • a data memory 71 is located on the carrier 10 (see Fig. Figure 9A ) for storing setting data specific to the LEDs 12, such as parameters and / or LED-specific calibration data.
  • the data memory 71 on the carrier 10 is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
  • one or more temperature sensors are arranged on the carrier 10 in order to determine the current temperature of one or more of the LEDs 12. These temperature sensors can be designed as NTC resistors, for example, the voltage of which is recorded by the LED driver board (or a corresponding component on the driver board) as a measure of the respective temperature.
  • a lensless collecting optics 20 collects and mixes the light emanating from the LEDs 12.
  • the collecting optics 20 can surround all LEDs 12 and collect and mix the light emanating from each of the LEDs 12, as will be explained in more detail below.
  • the collecting optics 20 are located where they can collect the light from the LEDs 12.
  • the collecting optics 20 can be fastened either to the carrier 10, for example by screwing or gluing to or onto the carrier 10, or at any other location, such as for example to the housing 40 of the headlight 100.
  • the collecting optics 20 is attached to the carrier 10 coupled.
  • Output optics 30 close off the light source; it terminates the light source.
  • the output optics 30 transmit light from the collecting optics 20 and emit it into the environment, e.g. with defined scattering characteristics.
  • the output optics 30 can be a cover plate, for example in the form of a light-shaping or light-scattering element.
  • the headlight 100 when configured with the light source of the output optics 30, downstream (optical) components, for example a follow-up optics, can be provided that further shape, bundle and / or direct the light output by the output optics 30 or in some other way process, such as the wing gate 50, before the light enters the further, ultimately to be illuminated surroundings.
  • downstream (optical) components for example a follow-up optics
  • a follow-up optics can be provided that further shape, bundle and / or direct the light output by the output optics 30 or in some other way process, such as the wing gate 50, before the light enters the further, ultimately to be illuminated surroundings.
  • a light and / or color sensor is provided on the carrier 10 or on the collecting optics 20, on the output optics 30, on the subsequent optics or at another point where the light and / or color sensor emits the light emitted by the light source Can receive light directly or by means of a light guide.
  • Corresponding output data of the light and / or color sensor are then supplied, for example, to the control device 70, for example a memory of the control device 70, so that these output data can be called up by the logic / controller control device 70 and taken into account in the control of the LEDs 12.
  • the carrier 10 is, for example, a ceramic carrier such as a ceramic circuit board.
  • the carrier 10 then consists predominantly of a ceramic, for example. If the carrier 10 is designed as a printed circuit board, the lines are designed as conductor tracks that supply the LEDs with power. These conductor tracks can be applied to the carrier 10 (e.g. laminated, glued on, and / or deposited on the carrier 10 by means of a physical or chemical process) and / or integrated in the carrier 10.
  • the carrier 10 can also be designed as an IMS (integrated metal substrate) circuit board.
  • the circuit board is, for example, a metal sheet, on the top and / or bottom of which a very thin dielectric is attached, for example a plastic film or a ceramic layer.
  • the material combination is e.g. aluminum with aluminum oxide.
  • the conductor tracks are vapor-deposited or otherwise attached to the thin dielectric.
  • a ceramic layer envelops a metallic core, for example made of aluminum.
  • IMS circuit boards have an advantageous thermal conductivity.
  • the carrier 10 is designed as an at least partially, preferably completely single-layer ceramic circuit board (with or without a metallic core), in which the lines of the power line system 14 are implemented as conductor tracks laminated onto the carrier 10, and in the intersection areas at most outside (e.g. above- and / or below) the carrier 10, but not in the interior of the carrier 10 or in a layer on the carrier 10.
  • the carrier 10 can be formed from an epoxy resin fabric, for example the carrier 10 can be a conventional FR-4 printed circuit board.
  • the plurality of LEDs 12 are arranged on the carrier 10, for example on its front side 101.
  • One or more components of the control device 70 may be provided, for example those that provide the current to supply the LEDs 12 or is / are involved in the provision of the current.
  • Such components are, for example, power electronic converters, controllers, sensors and the like, as explained above.
  • the LEDs 12 can each be designed as a single LED, for example a lens-free (or lens-free) single LED.
  • the LEDs 12 have, for example, apart from the optical components strictly necessary for generating and emitting light, no further optical components which are only used to shape or otherwise influence the emitted light.
  • Such lens-free LEDs are comparatively simple in construction and are available on the market at low cost. They also have compact dimensions.
  • the LEDs 12 are arranged in LED clusters, it being possible for the LED clusters to be designed without or without lenses.
  • LEDs can be used, depending on which radiation characteristic of the light source is desired.
  • a respective soldering surface side or an underside (so-called "footprint side") of the LEDs 12 points in the direction of the front side 101 of the carrier 10, and the light exit side of the LEDs 12 in each case in the direction L, i.e. perpendicular to the front side 101.
  • the multiplicity of LEDs For example, 12 is greater than 20, than 50, or greater than 100.
  • the number of different color types is at least 2. However, more than two color types can also be provided, for example three color types or four color types (for example red, green, blue and white).
  • All LEDs 12 can be of the same size.
  • the packing density is, for example, greater than 25 LEDs per square centimeter.
  • One way of arranging the LEDs 12 on the carrier 10 is, for example, in FIG DE 10 2016 224341 A1 described.
  • Power line system 14 includes, for example, a line type for each color type.
  • the different line types can be isolated from one another and carry different currents or different electrical potentials.
  • the LEDs 12 of the N color types can be switched individually or in any combination by color type.
  • the light source can therefore provide light corresponding to the N color types and their combinations. In the event that a combination is switched, the light emitted by the light source is also mixed due to the collecting optics 20.
  • the lines 141 to 144 can each be designed as conductor tracks that are applied (or attached) to the carrier 10 and / or are integrated in the carrier 10.
  • bridges 146 can be provided below / above the girder 10.
  • the intersection areas can be formed in the carrier 10.
  • the power line system 14 also includes connection tracks 149, which can be connected to corresponding contact sections 128 of the LEDs in order to connect the LEDs 12 to the power line system 14.
  • the lines 141-144 eg, designed as conductor tracks
  • other parts of the power line system 14 do not cross in a vertical projection of an envelope of the LEDs 12 (i.e. the projection of the area defined by the envelope 129).
  • a vertical projection of an envelope of the LEDs 12 i.e. the projection of the area defined by the envelope 129.
  • the carrier 10 can thus be designed in one layer and have correspondingly advantageous heat dissipation properties.
  • intersection areas somewhat restricts the packing density and the possible arrangement of LEDs of different types (and thus the color mixing).
  • the power line system 14 is designed in such a way that the lines 141, 142 or other parts of the power line system 14 do not cross in any vertical projection of each of the LEDs 12.
  • This variant is, for example, in the Figures 5-8 which illustrate that there are no intersection areas that overlap with one of the vertical projections of the LEDs 12, but intersection areas are only formed in those areas (e.g. in the carrier 10 or above / below the carrier 10) that do not overlap form with vertical projections of the LEDs 12.
  • the carrier is formed there in multiple layers only in the intersection areas, but not in areas which overlap with a vertical projection of each of the LEDs 12.
  • intersection areas At any point in the carrier, below the carrier 10 and / or above the carrier 10, but this can be problematic in terms of heat dissipation if many intersection areas are formed, in particular if these lie within a projection of the envelope 129. Outside the envelope 129, the formation of intersection areas is rather unproblematic and therefore also common.
  • intersection areas 145 In the embodiments according to Figures 5 to 8 lines 141-144 (or components of the power line system 14 connected to them) of different line types intersect in intersection areas 145, only some of the intersection areas 145 being provided with a reference number. In this case, the intersection areas 145 lie in a vertical top view of the carrier front side 101 and outside the vertical projections of the LEDs 12. In other words, no intersection areas 145 are formed below and above the LEDs.
  • intersecting lines 141-144 (or components of the power line system 14 connected to them) run vertically in one direction to the carrier front 101 one above the other or one below the other. They are electrically isolated from each other.
  • the crossing lines 141-144 can both be integrated in the carrier 10 in the respective crossing area 145 or applied to the carrier 10 and connected to it.
  • the carrier 10 is then made of multiple layers in the intersection areas 145.
  • the carrier 10 can be completely single-layer and one (or more) of the crossing line sections can be designed as a bridge 146 (e.g. above and below the carrier 10).
  • the carrier 10 is designed as a single-layer printed circuit board at least in the area of the envelopes 129 surrounding all the LEDs 12, and bridges 146 are used to form the intersection areas 145 (instead of multi-layer subsections in / on the carrier 10).
  • the bridges 146 used to form the intersection areas 145 can be so-called micro-wire bridges, or so-called zero ohm resistors, or can be designed as bonding bridges.
  • FIG Figure 8 Exemplary embodiments of bridges 146 are shown in FIG Figure 8 shown.
  • the bridges 146a to 146d shown in this figure can be used in any combination.
  • the lines 141-142 connect the LEDs 12 of the same type in series with one another.
  • the bridges 146a-d are provided, which connect the different LED types 12 to the respective lines 141-142.
  • the bridges 146a-b close, for example, one of the LEDs 12 in series with a first line 141 forming a main conductor path. They bridge a second line 142 forming another main conductor path.
  • With the bridge 146c bridging the first line 141 two LEDs 12 of another are connected Type connected in series.
  • Another bridge 146d also bridges the first line 141 and thus connects partial sections of the second line 142 that are offset from one another.
  • bridges 146 are provided in the form of bonding wires, it is expedient to provide the carrier 10 with a so-called ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) coating.
  • ENEPIG Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold
  • each grid path 120 comprises a multiplicity of grid parking spaces on each of which one of the LEDs 12 can be positioned.
  • the grid parking spaces are arranged individually one behind the other along a path 121 from a grid entrance to a grid exit.
  • the arrangement of the LEDs 12 in accordance with a regular grid on the front side 101 of the carrier is, however, not mandatory, and under certain circumstances also not advantageous.
  • the optional waiver of a lens array for the LEDs or the use of the lensless collecting optics 20 does not require the LEDs to be arranged according to a regular grid on the carrier front 101.
  • the LEDs 12 can also be irregular, for example optimized with regard to a high packing density and / or good color mixing, be arranged on the carrier front side 101.
  • all of the grid storage spaces provided on the front side 101 of the carrier are occupied by LEDs 12.
  • At least one LED 12 of each of the N different color types is provided in each of at least 90% of all grid lines 120.
  • the LEDs 12 of the different color types are positioned in any order.
  • N is four.
  • the value of at least 90% means that in practically all grid lines 120 at least one LED 12 of each of the N different color types is provided. Excluded from this are, for example, grid tracks 120 that run on the edge or, due to geometric restrictions, only comprise a few grid spaces.
  • the line system 14 comprises main conductive lines which are formed by the lines 141-144 and which do not overlap either with one another or with the grid lines 120.
  • the main conductor tracks run without crossing each other.
  • the main conductor tracks are, for example, conductor tracks attached to the front side 101 of the carrier, which do not cross in the area defined by the envelope surrounding all the LEDs 12.
  • each of the LEDs 12 is in a direction transverse to the running track 121 by means of two connecting tracks 149 with the color type associated main conductor path electrically connected.
  • the connection tracks 149 form part of the power line system 14.
  • connection tracks 149 are each electrically connected to a contact section 128 of the associated LED 12.
  • the contact sections 128 extend, for example, along the path 121.
  • Each of the intersection areas 145 can be formed by a connecting track 149 and a main conductor track, which are each assigned to different color types.
  • the main conductor track forming the intersection area 145 is always arranged adjacent to a main conductor track to which the connecting track 149 forming the intersection area 145 is electrically connected.
  • the spacing of the grid tracks 120 in a direction transverse to the runway 121 is concerned, according to a variant, there are at most N main tracks between two adjacent grid tracks 120, the main tracks formed by the lines 141-144 being assigned different color types.
  • the power line system 14 can comprise main conductor tracks, with a maximum of 0.5 ⁇ N main conductor tracks being present between adjacent grid tracks 120.
  • 0.5 x N is rounded up to the next higher integer.
  • connection tracks 149 run between these in all the exemplary embodiments, the connection tracks 149 being assigned to those color types that correspond to the LEDs 12 adjoining along the course 121 .
  • the lines 141-144 or other components of the power line system 14 do not intersect in a vertical projection of the envelopes of the LEDs 12 (that is to say in a vertical projection of the area defined by these envelopes). In this area of the vertical projection, intersection areas are not formed either in the carrier 10, above or below the carrier 10. In the area of the surface defined by the envelope, the carrier 10 is then designed, for example, as a single-layer printed circuit board. There are also no intersection areas 145 above or below the carrier 10 in the area corresponding to the envelope.
  • intersection areas 145 in the said area naturally has implications with regard to the possible arrangement of the different LEDs 12.
  • many conductor tracks would have to be accommodated between the LEDs 12 in order to avoid the creation of intersection areas.
  • certain challenges are posed in terms of achieving a high packing density and advantageous color mixing.
  • the document teaches DE 10 2016 224 341 A1 In this regard, some approaches to the arrangement of the LEDs 12.
  • the second option is to allow intersection areas only in those areas that do not overlap with the vertical projections of the LEDs 12. Variants for the design of this possibility are in the Figures 5-8 illustrated.
  • the intersection areas 145 can then be formed in the carrier 10, above and / or below the carrier 10.
  • the variant is expedient according to which in any case no intersection areas are formed in or on the (for example laminated intersection areas) carrier.
  • the carrier 10 can also be designed as a single-layer printed circuit board in the area of the area defined by the envelopes surrounding the LEDs 12, with integrated / laminated conductor tracks that do not intersect.
  • the intersection areas 145 are then offset from the LEDs 12, for example above the carrier 10, as explained, using corresponding bridges 146.
  • the intersection areas 145 are formed in the carrier 10.
  • the carrier 10 is, for example, partially multilayered (in areas corresponding to FIGS Crossing areas 145) and partially formed as a single layer (in areas corresponding to the vertical projections of the LEDs 12).
  • the third option does not impose any conditions on the number and location of the intersection areas.
  • the terms used here for single or multiple layers refer to the design of the carrier 10 with reference to the power line system 14 which is implemented on and / or in the carrier 10.
  • the carrier 10 is thus formed in one layer below the LEDs 12, and either in multiple layers or in one layer between the LEDs.
  • the crossing areas 145 can be formed between the LEDs, for example using the micro-wire bridges (see bridges 146), which can be set for example by bonding.
  • the carrier is provided, for example, with a so-called ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) coating, as explained at the beginning.
  • ENEPIG Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold
  • crossing regions 145 formed outside the carrier 10 can be surrounded by a casting compound, for example a resin.
  • the power line system 14 is coupled to the control device 70, for example to a plurality of power output connections of a power electronic component of the control device 70.
  • a power electronic component of the control device 70 for example, an LED driver board is provided as the power electronic component below the carrier 10, which via lines is connected to the power line system 14 of the carrier 10.
  • sensors on carrier 10 for example, can deliver their measured values (e.g. a voltage on an NTC resistor) to the LED driver board via appropriate sensor lines.
  • active cooling such as water cooling
  • the heat loss produced by the LEDs 12 is cooled solely by the ambient air.
  • a corresponding fan can be provided for this purpose.
  • the cooling takes place completely passively, without additional further active cooling components, such as fans, water cooling systems or the like.
  • Cooling components one or more of which can be provided at the light source according to an embodiment, include, for example: cooling fins, a so-called vapor chamber below the carrier 10, heat pipes which, for example, dissipate heat in a direction opposite to the light exit direction L, a fan , liquid cooling (e.g. water cooling), etc.
  • the area of the light exit side 212 is at least 80% of the area of the light entry side 214.
  • the internally mirrored reflector 21 is designed, for example, with a polygonal cross-sectional area that increases in the light exit direction L, for example in the manner of a truncated pyramid with six edges (see FIG. Fig. 2 and 9 , i.e. with an increasing hexagonal cross-sectional area ("hexagon") perpendicular to the light exit direction) or four edges (s. Fig. 3 ) or eight edges.
  • the increasing cross-sectional area ensures that the light is bundled and not scattered.
  • the internally mirrored reflector 21 forms, for example, a collimation reflector.
  • the internally mirrored reflector 21 is formed, for example, from a mirrored sheet metal development. This corresponds to a cost-effective production method. For example, a MIRO sheet from Alanod comes into consideration. According to one embodiment, a reflector 21 cut into a strip with a certain shape and folded into a, for example, hexagonal truncated pyramid, is used.
  • the collecting optics 20 are lensless. Thus, according to one embodiment, it is provided that between the output optics 30 and the LEDs 12 neither individual lenses for the LEDs 12 nor an individual lens array are / are provided.
  • the collecting optics 20 can form primary optics of the light source and do not include any Lens arrangement with at least one lens that would span the entirety of the LEDs 26.
  • the light source is therefore free from a lens array.
  • the light source does not have a lens array.
  • a lens array for an LED arrangement comprises a large number of individual lenses (e.g. exactly one for each LED), which must be very small in the sense of a compact light source, the smallest, still producible dimensions of the lenses of such a lens array limit the size of the light source Direction of a more compact structure.
  • this is done from a technical point of view, since lenses with the desired optical properties can no longer be produced below a certain minimum size.
  • the limitation also takes place from an economic point of view, since higher production costs may be incurred for smaller lens arrays, e.g. B. by the fact that the lenses have to be reworked in a costly manner. Omitting the lens array thus opens up degrees of freedom in the design of the light source; in particular, it is made possible to design the light source or parts thereof in a particularly compact manner.
  • the collecting optics 20, for example the reflector 21, is, according to one embodiment of the light source, in a holder 25 (see FIG. Figures 9A-C ) let in. In this way, the collecting optics can be protected from external forces.
  • the holder 25 has, for example, a receptacle 250 into which the collecting optics 20, for example the reflector 21, is completely embedded. To fasten the collecting optics 20, it can be provided with an adhesive on its outside, for example, which forms the connection to the receptacle 250.
  • a front side 251 of the holder 25 forms, for example, a support surface for the output optics 30, for example a diffuser disk, as in FIG Fig. 4 (A) is illustrated schematically.
  • a rear side 252 of the holder 25 is designed, for example, in the manner of a flange, and can according to the method shown in Figures 9A-B
  • the illustrated variant can be fastened to the coupling layer 80 with screws 253 (or other fastening means).
  • the rear side 252 of the holder 25, the coupling layer 80, the support 89 and the intermediate layer 89 and the support 90 can, for example, as in FIG Figures 9A-B illustrated, be coupled together in a kind of sandwich construction.
  • FIG. 9C Another variant is in Figure 9C illustrated.
  • the coupling layer 80 is formed with two parts 801 and 802 in the manner of a two-part pressure plate, which are pushed from the left and right over the flange-like rear side 252 of the holder and hold the holder 25 down there.
  • Screws 81 held under tension with springs 82 are again inserted, as in FIG Figure 9C shown.
  • the output optics 30 closing off the light source, for example in the form of a diffuser 30, have, for example, precisely defined scattering characteristics and the highest possible transmission.
  • the diffuser 30 can be a stochastic diffuser or a holographic diffuser.
  • the diffuser 30 is designed as a volume diffuser (see variant according to FIG Fig. 4 (C) ).
  • the output optics 30, for example in the form of a stochastic or holographic diffuser comprise, for example, a substrate 31 (see FIG. Fig. 4 (B) ), on which a (thin) light-scattering layer 32 is applied or integrated into the surface, the substrate 31 covering the light exit side 212 of the lensless collecting optics 20 (see FIG. Fig. 4 (A) ) and wherein the layer 32 points in the direction of the surroundings to be illuminated.
  • the layer 32 can also be shaped differently, so that partial sections can have a surface normal that does not point directly in the direction of the surroundings to be illuminated.
  • the substrate 31 can consist of a glass or an optical plastic.
  • the layer 32 can be fused to the substrate 31, for example if the glass or plastic has been processed by laser engraving or etching of the substrate surface.
  • the output optics 30 can therefore be designed as a diffuser disk.
  • the output optics 30 cover the light exit side 212 of the lensless collecting optics 20 in such a way, for example, that the interior 210 of the collecting optics 20 is sealed against the environment on the light exit side 212.
  • the output optics 30 can, for example (in addition to its optical function) simultaneously form a waterproof and dustproof seal of the headlight 100 from the surroundings.
  • the output optics 30 are attached to the housing 40 of the headlight 100, for example.
  • the entire headlight 100 is thus sealed off from the environment at this point, and in this variant the output optics do not necessarily have to be connected to the collecting optics 20 in a sealing manner.
  • each surface of a plastic or glass element of an embodiment of the light source through which light passes e.g. the output optics 30
  • an anti-reflective coating Previously reflected rays are now also directed through, and this increases the efficiency and the quality of the image.
  • the so-called "interface reflection" can e.g. be reduced from 4% to 0.5% by an additional anti-reflective coating.
  • the output optics 30 are made in one piece. That is to say, the output optics 30 can be monolithic and, in this property, can be connected to the collecting optics 20, which is designed, for example, as an internally mirrored reflector.
  • the output optics 30 is constructed in several parts, e.g. in two parts.
  • a pane of glass is provided that covers the light exit side 212 of the collecting optics 20, which is embodied, for example, as an internally mirrored reflector.
  • a holographic diffuser can be attached to this glass pane.
  • Fig. 10 shows an exemplary embodiment of the output optics 30.
  • the output optics 30 is designed in two parts;
  • a glass pane 33 closes off the light exit side 212 of the collecting optics 20, which is embodied, for example, as an internally mirrored reflector.
  • the glass pane 33 thus receives the light collected and mixed by the collecting optics 20 and transmits this along its thickness in the light exit direction L.
  • a holographic diffuser 34 is provided on the glass pane 33, which receives and outputs the light transmitted by the glass pane 33.
  • the light source comprises a frame structure 35 via which the output optics 30 are coupled to the collecting optics 20.
  • the frame structure 35 frames, for example, the output optics 30.
  • a coupling structure 36 likewise framed by the frame structure 35, is provided, which is arranged between the frame structure 36 and output optics 30 and is designed to form a mechanical coupling with a subsequent optics (not shown here).
  • the coupling structure 36 comprises, for example, a flange with a bayonet lock for fastening the subsequent optics.
  • the light source can advantageously serve as a basis for the formation of a number of different types of headlights; Depending on the application, a corresponding follow-up optic can be used are selected and mechanically coupled to the light source via the coupling structure 36.
  • an interface 37 with a number of (eg five) lines 371-375 is provided for the transfer of data, control and / or power signals between the subsequent optics and the light source, the interface 37 being able to be connected to the control device 70 .
  • the control device 70 can also act on the follow-up optics in terms of control technology and / or data can be exchanged between the follow-up optics and the light source.
  • An inserted optic can be unlocked via a slide 38.
  • a machine-readable code such as a QR code.

Abstract

Eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer (100) zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung umfasst: (i) einen Träger (10), der wenigstens teilweise als einlagige Leiterplatte ausgebildet ist, wobei an dem Träger (10) angeordnet ist eine Vielzahl von LEDs (12) mit N>2 unterschiedlichen Farbtypen sowie ein Stromleitungssystem (14) mit einer Vielzahl von Leitungen (141, 142) mit N Leitungstypen zur Versorgung der LEDs (12); (ii) eine linsenlose Sammeloptik (20), die das von den LEDs (12) ausgehende Licht sammelt und mischt; (iii) eine die Lichtquelle abschließende Ausgabeoptik (30), die Licht aus der Sammeloptik (20) transmittiert und in die Umgebung ausgibt. Weiter ist mindestens eine Komponente einer Steuerungsvorrichtung (70) zum Steuern der Vielzahl von LEDs (12) vorgesehen.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Ausführungsformen einer Lichtquelle (sog. Light-Engine) für einen Scheinwerfer zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung sowie Ausführungsformen eines Scheinwerfers mit einer solchen Lichtquelle.
    • HINTERGRUND
  • Für die Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung werden üblicherweise Scheinwerfer eingesetzt. Mitunter ist es wünschenswert, dass ein eine lichterzeugende Baugruppe umfassender Scheinwerfer einen ausreichenden Lichtstrom bereitstellt und weiteren Anforderungen, wie sie für eine Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung üblich sind, genügt. Derartige Anforderungen umfassen beispielsweise einen Dauerbetrieb über mehrere Stunden, einen weiten Verstellbereich eines Abstrahlwinkels, ein homogenes und/oder ein weich auslaufendes Lichtfeld. Diese Funktionen müssen auch unter erschwerten Umweltbedingungen und bei starker Beanspruchung des Scheinwerfers zuverlässig bereitgestellt werden.
  • Anstelle von altbekannten Lichtquellen, wie beispielsweise Glühbirnen oder Gasentladungslampen, werden zunehmend lichterzeugende Baugruppen mit einer LED-Anordnung eingesetzt. Dabei können mehrere LEDs auf einem Träger angeordnet werden, und das von diesen LEDs produzierte Licht kann optisch weiterverarbeitet werden, um einen Scheinwerfer mit bestimmten Eigenschaften bereitzustellen.
  • Üblicherweise ist es wünschenswert, eine sehr kompakte, farblich einstellbare Lichtquelle zu bauen. Dies verlangt mitunter, dass LEDs eng benachbart zueinander angeordnet sind. Allerdings kann eine hohe Packungsdichte eine aufwendige Implementierung einer Stromversorgung bedingen, da LEDs verschiedener Farbtypen an unterschiedlichen Positionen mit unterschiedlichen Betriebsströmen versorgt werden müssen.
  • Die weiter aufgrund der Verlustleistung möglicherweise einhergehenden hohen Temperaturen können den Einsatz gut wärmeleitender Substrate verlangen, was jedoch zu Einschränkungen betreffend die Auslegung und Verlegung der Stromleitungen führen kann.
  • Packungsdichte, Kühlung und eine gute Farbmischung wirken also mitunter gegeneinander.
  • Hinzu kommt, dass insbesondere bei relativ kompakten lichterzeugenden Baugruppen hohe Anforderungen an die geometrische Präzision der Optiken zu stellen sind, die das von den LEDs ausgehende Licht weiterverarbeiten. Insbesondere bei sogenannten Linsenarrays kommt es darauf an, dass die Einzellinsen exakt über den jeweils zugeordneten LEDs positioniert sind sowie darauf, dass die Einzellinsen sehr geringe Form- und Lagetoleranzen aufweisen und dass ihre innere Struktur und ihre Oberfläche frei von Fehler sind.
  • Wegen der hohen Temperaturen in kompakten lichterzeugenden Baugruppen kann es zudem notwendig sein, die Optiken aus Glas herzustellen anstatt aus Kunststoff. Das bedingt eine aufwendige und vergleichsweise teure Herstellung, auch, weil Mikrostrukturen in Glas nur mit großen Einschränkungen, wie z.B. mit größeren Kantenradien als bei Kunststofflinsen gefertigt werden können. Unterhalb einer bestimmten Mindestgröße der Strukturen ist die Herstellung eines Linsenarrays aus Glas heute sogar unmöglich.
  • Ein weiterer Nachteil von Linsenarrays ist, dass das von ihnen abgestrahlte, gebündelte Licht nicht ohne weitere Maßnahmen verwendet werden kann, um z.B. mittels einer Stufenlinse oder einer Projektionsoptik in mehreren Metern Entfernung ein farblich homogenes Lichtfeld zu erzeugen. Es ist vielmehr erforderlich, dass das aus dem Linsenarray austretende Licht durch eine weitere optische Baugruppe, wie z.B. einen Voll- oder Hohllichtleiter zunächst farblich durchmischt wird, bevor es in einer Stufenlinse oder einer Projektionsoptik weiter gebündelt, aufgeweitet oder auf andere Weise geformt wird. Die lichtmischende optische Baugruppe verschlechtert hierbei aber den Wirkungsgrad und vergrößert den Bauraum der gesamten Optik.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine universell einsetzbare Lichtquelle (Light-Engine) vorzuschlagen.
    • BESCHREIBUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung vorgeschlagen. Die Lichtquelle umfasst: einen Träger, der wenigstens teilweise als einlagige Leiterplatte ausgebildet ist, wobei an dem Träger angeordnet ist eine Vielzahl von LEDs mit N>2 unterschiedlichen Farbtypen sowie ein Stromleitungssystem mit einer Vielzahl von Leitungen mit N Leitungstypen zur Versorgung der LEDs. Die Lichtquelle umfasst weiter eine (beispielsweise an den Träger gekoppelte) linsenlose Sammeloptik, die das von den LEDs ausgehende Licht sammelt und mischt. Die Lichtquelle umfasst weiter eine die Lichtquelle abschließende Ausgabeoptik (beispielsweise einen Diffusor), die Licht aus der Sammeloptik transmittiert und (beispielsweise mit definierter Streucharakteristik) in die Umgebung ausgibt. Zudem umfasst die Lichtquelle mindestens eine Komponente einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Vielzahl LEDs.
  • Merkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Lichtquelle sind in den Unteransprüchen angegeben. Die dort genannten Merkmale sowie die nachstehenden angeführten optionalen Merkmale können zur Bildung weiterer Ausführungsformen kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
  • Einen weiteren Aspekt bildet ein Scheinwerfer zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung. Der Scheinwerfer umfasst für die Beleuchtung der Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung eine Lichtquelle gemäß dem ersten Aspekt.
  • Weitere Merkmale werden anhand der Zeichnungen erläutert.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die in den Figuren gezeigten Teile sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; vielmehr liegt die Betonung in dem Darstellen von Prinzipien der Erfindung. Ferner bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile. In den Figuren zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch und exemplarisch einen Scheinwerfer mit einer Lichtquelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    Fig. 2 und 3
    jeweils schematisch und exemplarisch eine Lichtquelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    Fig. 4
    schematisch und exemplarisch eine Ausgabeoptik einer Lichtquelle gemäß mehreren Ausführungsformen;
    Fig. 5-8
    jeweils schematisch und exemplarisch Aspekte eines Stromleitungssystems einer Lichtquelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    Fig. 9A-C
    schematisch und exemplarisch Ausschnitte zweier Explosionsansichten sowie einer perspektivischen Ansicht einer Lichtquelle gemäß einigen Ausführungsformen;
    Fig. 10
    schematisch und exemplarisch eine Aufsicht auf eine Ausgabeoptik einer Lichtquelle gemäß mehreren Ausführungsformen.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen durch die Veranschaulichung spezifischer Ausführungsformen gezeigt wird, wie die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann.
  • In diesem Zusammenhang kann richtungsangebende Terminologie, wie beispielsweise "ober-", "unter-", "rück-", "vorder-", "hinter-", "nachgelagert", "vorgelagert" etc., mit Bezug auf die Ausrichtung der Figuren, die beschrieben werden, verwendet werden. Weiter können Begriffe wie "vor", "nach" oder "hinter" die Anordnung von Bauteilen in Bezug auf die Richtung der Lichtstrahlen bezeichnen. "Nach der Linse" meint beispielsweise ein der Lichtaustrittseite der Linse zugewandtes Gebiet. Da Teile von Ausführungsformen in einer Reihe von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert sein können, kann die richtungsangebende Terminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet werden und ist keinesfalls einschränkend. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsformen angewandt werden können und strukturelle oder logische Veränderungen ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Bezug wird nunmehr im Detail auf verschiedene Ausführungsformen und auf ein oder mehrere Beispiele, die in den Figuren veranschaulicht sind, genommen. Jedes Beispiel wird in erläuternder Art und Weise präsentiert und ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung zu deuten. Beispielsweise können veranschaulichte oder als Teil einer Ausführungsform beschriebene Merkmale auf oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen angewandt werden, um noch eine weitere Ausführungsform hervorzubringen. Dass die vorliegende Erfindung derartige Modifizierungen und Variationen umfasst, ist beabsichtigt. Die Beispiele werden unter Anwendung einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Schutzumfang der angefügten Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollte. Die Zeichnungen sind keine maßstabgetreue Wiedergabe und dienen lediglich der Veranschaulichung. Zum besseren Verständnis sind, wenn nicht anders angegeben, dieselben Elemente durch dieselben Referenzen in den verschiedenen Zeichnungen gekennzeichnet worden.
  • Figur 1 veranschaulicht schematisch und exemplarisch einen Scheinwerfer 100 zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung. Dazu gibt der Scheinwerfer 100 Licht in Richtung L in die Umgebung aus. Der Scheinwerfer 100 umfasst zur Erzeugung des Lichts eine Lichtquelle, die einen Träger 10, eine Sammeloptik 20 sowie eine Ausgabeoptik 30 aufweist. Die so ausgestattete Lichtquelle kann auch als Light-Engine bezeichnet werden. Im Folgenden ist jedoch meist von der Lichtquelle die Rede. Der Scheinwerfer 100 kann neben der Lichtquelle noch einige weitere, für Scheinwerfer zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung typische Komponenten umfassen, wie ein Gehäuse 40, ein Flügeltor 50, eine Benutzerschnittstelle, eine Steuerung, diverse Steuer- und Leistungseingänge etc. und auch weitere Komponenten zur weiteren Verarbeitung des von der Lichtquelle auf Basis des Trägers 10, der Sammeloptik 20 sowie der Ausgabeoptik 30 bereitgestellten Lichts. Auf diese optionalen weiteren Komponenten soll hier jedoch nicht weiter eingegangen werden.
  • Einen Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung bildet die Lichtquelle, die im Wesentlichen aus den Bestandteilen Träger 10, Sammeloptik 20 und Ausgabeoptik 30 zusammengesetzt sein kann und eine universal einsetzbare Light-Engine für eine Vielzahl verschiedener Scheinwerfer darstellen kann. Darüber hinaus besitzt die Lichtquelle mindestens eine Komponente einer Steuerungsvorrichtung 70 zum Steuern einer Vielzahl von am Träger 10 angeordneten LEDs.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Bestandteile Träger 10, Sammeloptik 20 und Ausgabeoptik 30 im Wesentlichen ohne weitere lichterzeugende oder lichtverarbeitende Komponenten zusammengefügt und bilden so die LED basierte Light-Engine aus. Für die Steuerung der LEDs ist als Teil dieser Light-Engine die Steuerungsvorrichtung 70 vorgesehen.
  • Nachstehend werden Eigenschaften der Bestandteile Träger 10, Sammeloptik 20 und Ausgabeoptik 30 als auch der Steuerungsvorrichtung 70 genannt; dabei wird auch auf die Fig. 2, 3 sowie die Fig. 9A-C Bezug genommen.
  • Der Träger 10 ist wenigstens teilweise als einlagige Leiterplatte ausgebildet. Unter dem Begriff des einlagigen Trägers wird vorliegend eine Ausbildung des Trägers 10 verstanden, wonach wenigstens teilweise im Trägersubstrat, also innerhalb des Trägers, keine Kreuzungsbereiche von Leitungen ausgebildet sind. Z.B. befindet sich dort, wo der Träger 10 einlagig ausgebildet ist, im Träger bzw. am Träger nur ein erstes Stück Leiterbahn, jedoch keine weiteres Stück Leiterbahn, das (vertikal versetzt zum ersten Stück) mit der ersten Stück einen Kreuzungsbereich ausbildet.
  • Nach einer Ausführungsform ist der gesamte Träger 10 als einlagiger Träger ausgebildet. Kreuzungsbereiche sind allenfalls mit weiteren Bauteilen, wie z.B. Drahtbrücken oder Null-Ohm-Widerständen, außerhalb des Trägers, z.B., oberhalb und/oder unterhalb des Trägers 10, ausgebildet, jedoch nicht im Träger 10. Somit kann der Träger kostengünstig sein, und eine vorteilhafte Wärmeabfuhr ermöglichen.
  • Nach einer Ausführungsform (s. Fig. 9A-C) ist der Träger 10 auf einer Auflage 90 der Lichtquelle angeordnet. Die Auflage 90 kann auch einen Teil des Gehäuses 40 des Scheinwerfers 100 ausbilden. Zur Befestigung des Trägers 10 auf der Auflage 90 kann eine entsprechend der (nachstehend noch näher beschriebenen) LEDs 12 ausgesparte Kopplungslage 80, z.B., ein Andruckblech, verwendet werden. Die Kopplungslage 80 weist gemäß einer Ausführungsform der Lichtquelle eine (z.B. linsenlose) Aussparung 83 auf, durch die das von den LEDs 12 ausgehende Licht hindurchtritt. Die Kopplungslage 80 ist z.B. einteilig ausgebildet, wie in Fig. 9A-B veranschaulicht, oder zweiteilig, wie in Fig. 9C veranschaulicht.
  • Die Befestigung des Trägers 10 auf der Auflage 90 erfolgt z.B. mittels Schrauben 81, die, bspw. über Federn 82 in entsprechende Aufnahmen 91 der Auflage 90 greifen (s. Fig. 9A-B). Zur Schonung der Vorderseite 101 des Trägers 10 kann eine elastische Zwischenschicht 89 (z.B. ein O-Ring) zwischen Vorderseite 101 des Trägers 10 und Rückseite der ein- oder mehrteiligen Kopplungslage 80 vorgesehen sein, die ebenfalls ausgespart ist, entsprechend der Einhüllenden 129, die sämtliche LEDs 12 umgibt. Die Zwischenschicht 89 greift beispielsweise an einem nicht-bestückten Bereich der Trägervorderseite 101, bspw. angrenzend an die Einhüllende 129 (s. Fig. 9A) an. Somit setzt eine der Vorderseite 101 gegenüberliegende Rückseite des Trägers 10 auf der Auflage 90 auf. Die Auflage 90 bildet gemäß einer Ausführungsform der Lichtquelle einen Kühlkörper aus.
  • Eine Vielzahl von LEDs 12 mit N>2 unterschiedlichen Farbtypen befindet sich am Träger 10, z.B. auf dessen Vorderseite 101. Zur Versorgung der LEDs 12 ist ein Stromleitungssystem 14 mit einer Vielzahl von Leitungen mit N Leitungstypen am Träger 10 angeordnet (wobei unter dieser Formulierung auch zu verstehen ist, dass Leitungen zumindest teilweise im Träger integriert sein können und/oder Leitungen auf dem Träger, z.B. dessen Vorderseite 101, aufgebracht sind).
  • Zur Steuerung der LEDs 12 ist eine Steuerungsvorrichtung 70 vorgesehen, z.B. eine solche, die in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe die LEDs steuert. Die Benutzereingabe betrifft z.B. mindestens eine der folgenden Einstellungsmöglichkeiten: eine Helligkeitseinstellung, eine Farbtemperatur, eine Farbe, die Auswahl und/oder Parametrisierung eines Lichteffekts, eine Einstellung hinsichtlich einer Master-Slave-Konfiguration etc.. Die Benutzereingabe kann drahtgebunden und/oder drahtlos von der Steuerungsvorrichtung empfangen werden. Für den Empfang der Benutzereingabe weist die Steuerungsvorrichtung 70 z.B. eine eigene Benutzerschnittstelle (z.B. umfassend ein Display und Eingabe- sowie Auswahlmittel). Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung 70 an die Steuerung des Scheinwerfers 100 gekoppelt sein und über diese die Benutzereingabe empfangen.
  • Die Steuerungsvorrichtung 70 kann eine Vielzahl von verteilten Komponenten umfassen (s. auch Fig. 9A, 9C), von denen mindestens eine am Träger 10 angeordnet ist. Zu diesen Komponenten zählen beispielsweise:
    • eine Benutzerschnittstelle, über die ein Benutzer Benutzereingaben betreffend eine der folgenden Einstellungsmöglichkeiten eingeben kann: eine Helligkeitseinstellung, eine Farbtemperatur, eine Farbe, die Auswahl und/oder Parametrisierung eines Lichteffekts, eine Einstellung hinsichtlich einer Master-Slave-Konfiguration etc.
    • ein Datenspeicher, der z.B. LED spezifische Einstellungsdaten (wie z.B. LED spezifische Kalibrierungsdaten) und/oder eingegebene Benutzerdaten abrufbar speichert;
    • eine Sensorik, z.B. eine Temperatur-Sensorik und/oder Farbmess-Sensorik, die einen oder mehrere aktuelle Betriebsparameter der LEDs 12 erfasst und entsprechende Messdaten der Logik zur Verfügung stellt
    • eine Logik bzw. ein Controller, die/der z.B. auf Basis der LED spezifischen Einstellungsdaten und/oder auf Basis der aktuellen Benutzereingabe oder gespeicherten Benutzerdaten und/oder auf Basis der Messdaten Steuerungsdaten für die LEDs 12 bereitstellt;
    • eine Leistungselektronik, wie ein Netzteil und/oder eine LED Treiberschaltung, die z.B. auf Basis der Steuerungsdaten Versorgungsströme mittels des Stromleitungssystem 14 für die LEDs 12 stellt;
    • weitere typische Steuerungskomponenten, die für die Ansteuerung von LEDs einer Lichtquelle eines Scheinwerfers verwendet werden.
  • Mindestens eine Komponente, z.B. mindestens eine der vorstehend genannten Komponenten, der Steuerungsvorrichtung 70 bildet einen Teil der Lichtquelle. Jene mindestens eine Komponente der Steuerungsvorrichtung 70 ist z.B. am Träger 10 angeordnet.
  • Vorstehend genannte Komponenten können jeweilige Subkomponenten umfassen. Die Steuerungsvorrichtung 70 kann also aus einem System von räumlich verteilten Komponenten und Subkomponenten gebildet sein. Gemäß einer Variante ist z.B. eine LED Treiberplatine vorgesehen, die in der Nähe des Trägers 10 angeordnet ist und über entsprechende Leitungen steuerungstechnisch und leistungstechnisch an die LEDs 12 gekoppelt ist.
  • Nach einer Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung 70 zumindest teilweise am Träger 10 angeordnet. Zum Beispiel befindet sich auf dem Träger 10 ein Datenspeicher 71 (s. Fig. 9A) zur Speicherung von die LEDs 12 spezifisch betreffende Einstellungsdaten, wie z.B. Parameter, und/oder LED spezifische Kalibrierungsdaten. Der Datenspeicher 71 auf dem Träger 10 ist beispielsweise ein EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Alternativ oder zusätzlich sind ein oder mehrere Temperatursensoren am Träger 10 angeordnet, um die aktuelle Temperatur einer oder mehrerer der LEDs 12 zu ermitteln. Diese Temperatursensoren können z.B. als NTC Widerstände ausgebildet sein, deren Spannung von der LED Treiberplatine (bzw. einer entsprechenden Komponenten auf der Treiberplatine) als Maß für die jeweilige Temperatur erfasst wird.
  • Eine linsenlose Sammeloptik 20 sammelt und mischt das von den LEDs 12 ausgehende Licht. Dazu kann die Sammeloptik 20 sämtliche LEDs 12 umgeben und das von jeder der LEDs 12 ausgehende Licht sammeln und mischen, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Die Sammeloptik 20 befindet sich dort, wo sie das Licht der LEDs 12 aufsammeln kann. Eine Befestigung der Sammeloptik 20 kann entweder am Träger 10 erfolgen, z.B. durch Schrauben oder Kleben an bzw. auf den Träger 10, oder an irgendeiner anderen Stelle, wie z.B. am Gehäuse 40 des Scheinwerfers 100. Nach einer Ausführungsform ist die Sammeloptik 20 an den Träger 10 gekoppelt.
  • Eine Ausgabeoptik 30 schließt die Lichtquelle ab; sie terminiert die Lichtquelle. Der Ausgabeoptik 30 transmittiert Licht aus der Sammeloptik 20 und gibt es, z.B. mit definierter Streucharakteristik, in die Umgebung aus. Die Ausgabeoptik 30 kann eine Abdeckscheibe sein, z.B. in Gestalt eines lichtformenden oder lichtstreuenden Elements.
  • Es versteht sich, dass bei Ausbildung des Scheinwerfers 100 mit der Lichtquelle der Ausgabeoptik 30 nachgelagerte (optische) Komponenten, z.B. eine Folgeoptik, vorgesehen sein können, die das von der Ausgabeoptik 30 ausgegebene Licht weiter formen, bündeln und/oder richten oder in sonstiger Weise verarbeiten, wie z.B. das Flügeltor 50, bevor das Licht in die weitere, schließlich zu beleuchtende Umgebung tritt. Dieser Aspekt ist mit Bezug auf Fig. 10 näher ausgeführt.
  • Insbesondere ist bei einer Ausführungsform ein Licht- und/oder Farbsensor am Träger 10 oder an der Sammeloptik 20, an der Ausgabeoptik 30, an der Folgeoptik oder an einer anderen Stelle vorgesehen, an der der Licht- und/oder Farbsensor das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht direkt oder mittels eines Lichtleiters empfangen kann. Entsprechende Ausgabedaten des Licht- und/oder Farbsensors sind dann z.B. der Steuerungsvorrichtung 70, z.B. einem Speicher der Steuerungsvorrichtung 70 zugeführt, sodass diese Ausgabedaten von der Logik/ dem Controller Steuerungsvorrichtung 70 abgerufen werden können und bei der Steuerung der LEDs 12 berücksichtigt werden.
  • Auf weitere optionale Merkmale der Lichtquelle mit dem Träger 10, der linsenlosen Sammeloptik 20,der Ausgabeoptik 30 und der Steuerungsvorrichtung 70 wird nachstehend eingegangen, wobei nach wie vor Bezug genommen wird auf die Fig. 1, 2, 3 und 9A-C.
  • Der Träger 10 ist z.B. ein Keramik-Träger, z.B. eine Keramik-Leiterplatte. Der Träger 10 besteht dann z.B. zum überwiegenden Teil aus einer Keramik. Sofern der Träger 10 als Leiterplatte ausgebildet ist, sind die Leitungen als Leiterbahnen ausgebildet, die die LEDs mit Strom versorgen. Diese Leiterbahnen können auf dem Träger 10 aufgebracht (z.B. auflaminiert, aufgeklebt, und/oder mittels eines physikalischen oder chemischen Verfahrens auf dem Träger 10 abgeschieden) und/oder im Träger 10 integriert sein.
  • Der Träger 10 kann auch als eine IMS (integrated metal substrate) - Leiterplatte ausgebildet sein. In dieser Variante des Trägers 10 ist die Leiterplatte z.B. ein Metallblech, auf dessen Ober- und/oder Unterseite ein sehr dünnes Dielektrikum befestigt ist, z.B. eine Kunststofffolie oder eine keramische Schicht. Die Materialkombination ist z.B. Aluminium mit Aluminiumoxid. Auf dem dünnen Dielektrikum wiederum sind die Leiterbahnen aufgedampft oder anderweitig befestigt. Z.B. umhüllt in dieser Ausgestaltung des Trägers 10 eine Keramikschicht einen metallischen Kern, z.B. aus Aluminium. IMS-Leiterplatten weisen eine vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit auf.
  • Nach einer Ausführungsform ist der Träger 10 als wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig einlagige Keramikleiterplatte (mit oder ohne metallischen Kern) ausgebildet, bei der Leitungen des Stromleitungssystems 14 als auf dem Träger 10 auflaminierte Leiterbahnen implementiert sind, und bei dem Kreuzungsbereiche allenfalls außerhalb (z.B. ober- und/oder unterhalb) des Trägers 10 ausgebildet sind, nicht jedoch im Inneren des Trägers 10 oder in einer Schicht auf dem Träger 10.
  • Der Träger 10 kann in einer anderen Ausgestaltung aus einem Epoxidharzgewebe gebildet sein, z.B. kann der Träger 10 eine übliche FR-4 Leiterplatte sein.
  • An dem Träger 10, z.B. auf dessen Vorderseite 101, ist die Vielzahl von LEDs 12 angeordnet. Am Träger 10 kann außerdem eine oder mehrere Komponenten der Steuerungsvorrichtung 70 (s. Fig. 2) vorgesehen sein, z.B. solche, die den Strom zur Versorgung der LEDs 12 bereitstellen bzw. an der Bereitstellung des Stroms beteiligt ist/sind. Derartige Komponenten sind beispielsweise leistungselektronische Wandler, Controller, Sensoren und dergleichen, wie vorstehend ausgeführt.
  • Die LEDs 12 können jeweils als eine Einzel-LED, z.B. als eine linsenlose (bzw. linsenfreie) Einzel-LED ausgebildet sein. Die LEDs 12 weisen z.B. außer den zur Lichterzeugung und -abstrahlung strikt notwendigen optischen Komponenten keine weiteren optischen Komponenten auf, die lediglich der Formung oder anderweitigen Beeinflussung des abgestrahlten Lichts dienen. Solche linsenfreien LEDs sind vergleichsweise einfach im Aufbau und kostengünstig am Markt erhältlich. Zudem haben sie kompakte Abmessungen. In einer anderen Variante sind die LEDs 12 in LED-Cluster angeordnet, wobei die LED-Cluster jeweils linsenlos bzw. linsenfrei ausgebildet sein können.
  • Grundsätzlich können jedoch alle Arten von LEDs verwendet werden, je nachdem, welche Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle gewünscht ist. Eine Voraussetzung ist jedoch, dass das von den LEDs 12 ausgehende Licht auch von der Sammeloptik 20 empfangen werden kann, sodass die Sammeloptik 20 die Lichtmischung vornehmen kann. In Betracht kommen somit nicht solche LEDs, die Licht nur nach vorn abstrahlen, etwa nach Art eines senkrecht zur Vorderseite 101 verlaufenden Lichtstrahls, so dass es nicht mehr von der Sammeloptik 20 gemischt werden kann.
  • Eine jeweilige Lötflächenseite bzw. eine Unterseite (sog. "Footprint-Seite") der LEDs 12 weist in Richtung der Vorderseite 101 des Trägers 10, und die Lichtaustrittsseite der LEDs 12 jeweils in Richtung L, also senkrecht zur Vorderseite 101. Die Vielzahl von LEDs 12 ist beispielsweise größer als 20, als 50, oder größer als 100.
  • Die Anzahl unterschiedlicher Farbtypen beträgt mindestens 2. Es können aber auch mehr als zwei Farbtypen vorgesehen sein, bspw. drei Farbtypen, oder vier Farbtypen (beispielsweise Rot, Grün, Blau und Weiß).
  • Alle LEDs 12 können gleich groß sein. Die Packungsdichte ist beispielsweise größer 25 LEDs pro Quadratzentimeter.
  • Eine Möglichkeit zur Anordnung der LEDs 12 auf dem Träger 10 ist beispielsweise in der DE 10 2016 224341 A1 beschrieben.
  • Das (in den Fig. 1, 2, 3 und 9 nicht dargestellte) Stromleitungssystem 14 umfasst beispielsweise für jeden Farbtyp einen Leitungstyp. Die unterschiedlichen Leitungstypen können gegeneinander isoliert sein und unterschiedliche Ströme bzw. unterschiedliche elektrische Potenziale führen.
  • Mittels der N Leitungstypen können die LEDs 12 der N Farbtypen farbtypweise einzeln oder in beliebigen Kombinationen geschaltet werden. Die Lichtquelle kann also den N Farbtypen sowie deren Kombinationen entsprechendes Licht bereitstellen. Für den Fall, dass eine Kombination geschaltet ist, ist das von der Lichtquelle abgegebene Licht zudem aufgrund der Sammeloptik 20 durchmischt.
  • Mit Blick auf die Figuren 5-8 sollen unterschiedliche Möglichkeiten zur Anordnung des Stromleitungssystems 14 an dem Träger 10 vorgestellt werden.
  • Zunächst können die Leitungen 141 bis 144 jeweils als Leiterbahnen ausgebildet sein, die auf dem Träger 10 aufgebracht (bzw. befestigt) sind, und/oder im Träger 10 integriert sind. Zur Ausbildung etwaiger Kreuzungsbereiche 145 können unterhalb/oberhalb des Trägers 10 Brücken 146 vorgesehen sein. Alternativ können die Kreuzungsbereiche im Träger 10 ausgebildet sein. Zum Stromleitungssystem 14 gehören gemäß einigen Ausführungsbeispiel weiterhin Anschlussbahnen 149, die mit entsprechenden Kontaktabschnitten 128 der LEDs verbunden werden können, um die LEDs 12 an das Stromleitungssystem 14 anzuschließen.
  • Gemäß einer Variante ist vorgesehen, dass sich die (z.B. als Leiterbahnen ausgebildeten) Leitungen 141-144 oder andere Teile des Stromleitungssystems 14 in einer vertikalen Projektion einer die LEDs 12 Einhüllenden (also der Projektion der durch die Einhüllende 129 definierten Fläche) nicht kreuzen. Bezugnehmend beispielsweise auf die Figur 9 heißt dies, dass unterhalb und oberhalb einer Projektion der Einhüllenden 129, die sämtliche LEDs 12 umgibt (etwa entsprechend dem Umfangsverlauf der Sammeloptik 20 an der Schnittstelle zwischen der Sammeloptik 20 und dem Träger 10) gar keine Kreuzungsbereiche ausgebildet sind, auch nicht im Träger 10. In diesem Bereich, der der vertikalen Projektion der Einhüllenden entspricht, kann der Träger 10 also einlagig ausgebildet sein und entsprechend vorteilhafte Wärmeabfuhreigenschaften aufweisen.
  • Allerdings schränkt eine derartige Vorgabe hinsichtlich der Kreuzungsbereiche die Packungsdichte und die Anordnungsmöglichkeiten LEDs unterschiedlichen Typs (und somit die Farbmischung) etwas ein.
  • Gemäß einer anderen Variante ist das Stromleitungssystem 14 derart ausgebildet, dass sich die Leitungen 141, 142 oder andere Teile des Stromleitungssystems 14 in keiner vertikalen Projektion einer jeden der LEDs 12 kreuzen. Diese Variante ist beispielsweise in den Figuren 5-8 dargestellt, die veranschaulichen, dass das jedenfalls dort keine Kreuzungsbereiche ausgebildet sind, die mit einer der vertikalen Projektionen der LEDs 12 überlappen, sondern Kreuzungsbereiche nur in solchen Gebieten (z.B. im Träger 10 oder oberhalb/unterhalb des Trägers 10) ausgebildet sind, die keinen Überlapp mit vertikalen Projektionen der LEDs 12 ausbilden.
  • Sofern die Kreuzungsbereiche im Träger 10 ausgebildet sind, ist der Träger dort lediglich in den Kreuzungsbereichen mehrlagig ausgebildet, jedoch nicht in Gebieten, die mit einer vertikalen Projektion einer jeden der LEDs 12 überlappen.
  • Eine noch weitere Alternative zur Anordnung des Stromleitungssystems 14 wäre die Zulassung von Kreuzungsbereichen an beliebigen Stellen im Träger, unterhalb des Trägers 10 und/oder oberhalb des Trägers 10, was jedoch mit Blick auf die Wärmeabfuhr problematisch sein kann, wenn viele Kreuzungsbereiche ausgebildet werden, insbesondere, wenn diese innerhalb einer Projektion der Einhüllenden 129 liegen. Außerhalb der Einhüllenden 129 ist die Ausbildung von Kreuzungsbereichen eher unproblematisch und daher auch üblich.
  • Weitere Einzelheiten beispielhafter Anordnungen des Stromleitungssystems 14 werden nun mit Blick auf die Figuren 5-8 erläutert.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 5 bis 8 kreuzen sich Leitungen 141-144 (bzw. an diese angeschlossene Komponenten des Stromleitungssystems 14) unterschiedlichen Leitungstyps in Kreuzungsbereichen 145, wobei nur einige der Kreuzungsbereiche 145 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Dabei liegen die Kreuzungsbereiche 145 in einer vertikalen Draufsicht auf die Trägervorderseite 101 und außerhalb der vertikalen Projektionen der LEDs 12. Mit anderen Worten sind unterhalb und oberhalb der LEDs keine Kreuzungsbereiche 145 ausgebildet.
  • Zudem verlaufen die sich kreuzenden Leitungen 141-144 (bzw. an diese angeschlossene Komponenten des Stromleitungssystems 14) in einer Richtung vertikal zur Trägervorderseite 101 übereinander oder untereinander. Dabei sind sie elektrisch gegeneinander isoliert.
  • Die sich kreuzenden Leitungen 141-144 können im jeweiligen Kreuzungsbereich 145 beide im Träger 10 integriert sein oder auf den Träger 10 aufgebracht und mit ihm verbunden sein. Dann ist der Träger 10 in den Kreuzungsbereichen 145 mehrlagig ausgeführt.
  • Alternativ kann der Träger 10 vollständig einlagig sein und eine (oder mehrere) der sich kreuzenden Leitungsabschnitte als Brücke 146 (z.B. oberhalb und unterhalb des Trägers 10) ausgebildet sein. Zum Beispiel ist der Träger 10 zumindest im Bereich der sämtliche LEDs 12 umgebenden Einhüllenden 129 als einlagige Leiterplatte ausgebildet, und zur Ausbildung der Kreuzungsbereiche 145 werden (anstelle von mehrlagigen Teilabschnitten im/am Träger 10) Brücken 146 verwendet.
  • Die zur Ausbildung der Kreuzungsbereiche 145 verwendeten Brücken 146 können sog. Mikro-Drahtbücken sein, oder sog. Null-Ohm-Widerstände, oder als Bondbrücken ausgeführt werden.
  • Beispielhafte Ausführungsformen von Brücken 146 sind in Figur 8 dargestellt. Die in dieser Figur gezeigten Brücken 146a bis 146d können in beliebiger Kombination verwendet werden. Z.B. schalten die Leitungen 141-142 die LEDs 12 gleichen Typs in Serie zueinander. Zur Ausbildung der Kreuzungsbereiche 145 außerhalb der vertikalen Projektionsflächen der LEDs sind die Brücken 146a-d vorgesehen, die die unterschiedlichen LED Typen 12 an die jeweiligen Leitungen 141-142 anschließen. Die Brücken 146a-b schließen bspw. eine der LEDs 12 in Serie mit einer eine Hauptleiterbahn ausbildenden ersten Leitung 141. Sie überbrücken dabei eine eine andere Hauptleiterbahn ausbildende zweite Leitung 142. Mit der die erste Leitung 141 überbrückenden Brücke 146c werden zwei LEDs 12 eines anderen Typs in Serie geschaltet. Eine weitere Brücke 146d überbrückt ebenfalls die erste Leitung 141 und verbindet so zueinander versetzte Teilabschnitte der zweiten Leitung 142.
  • Sofern Brücken 146 in Form von Bonddrähten vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, den Träger 10 mit einer sogenannten ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) Beschichtung zu versehen.
  • Wie in den Figuren 5 bis 7 für eine Ausführungsform beispielhaft illustriert ist, sind alle LEDs 12 gemäß einem regelmäßigen Raster auf der Trägervorderseite 101 angeordnet. Dazu ist eine Vielzahl von zueinander überlappungsfrei und in einem Querabstand angeordneten Rasterbahnen 120 vorgesehen. Jede Rasterbahn 120 umfasst dabei eine Vielzahl von Rasterstellplätzen, auf denen jeweils eine der LEDs 12 positionierbar ist. Die Rasterstellplätze sind dabei einzeln hintereinander entlang einer Verlaufsbahn 121 von einem Rasterbahneingang zu einem Rasterbahnausgang angeordnet.
  • Die Anordnung der LEDs 12 gemäß einem regelmäßigen Raster auf der Trägervorderseite 101 ist jedoch nicht zwingend, und unter Umständen auch nicht vorteilhaft. Der optionale Verzicht auf ein Linsenarray für die LEDs, bzw. die Verwendung der linsenlosen Sammeloptik 20 erfordert keine Anordnung der LEDs gemäß einem regelmäßigen Raster auf der Trägervorderseite 101. Vielmehr können die LEDs 12 gemäß einer anderen Ausführungsform auch unregelmäßig, beispielsweise optimiert bezüglich einer hohen Packungsdichte und/oder guter Farbmischung, auf der Trägervorderseite 101 angeordnet sein.
  • In den dargestellten Ausführungsformen sind alle auf der Trägervorderseite 101 vorgesehenen Rasterstellplätze mit LEDs 12 belegt.
  • In jeder von mindestens 90% aller Rasterbahnen 120 ist dabei gemäß einer Ausführungsform mindestens eine LED 12 von jedem der N unterschiedlichen Farbtypen vorgesehen. Dabei sind die LEDs 12 der unterschiedlichen Farbtypen in beliebiger Reihenfolge positioniert. N beträgt z.B. vier.
  • Der Wert von mindestens 90% bedeutet dabei, dass in praktisch allen Rasterbahnen 120 mindestens je eine LED 12 von jedem der N unterschiedlichen Farbtypen vorgesehen ist. Ausgenommen davon sind beispielsweise Rasterbahnen 120, die am Rand verlaufen oder aufgrund geometrischer Restriktionen nur wenige Rasterstellplätze umfassen.
  • Entlang der Verlaufsbahn 121 der Rasterbahnen 120 verlaufend umfasst das Leitungssystem 14 Hauptleiterbahnen, die von den Leitungen 141-144 ausgebildet werden, die sowohl untereinander als auch mit den Rasterbahnen 120 überlappungsfrei sind. Die Hauptleiterbahnen verlaufen untereinander kreuzungsfrei. Bei den Hauptleiterbahnen handelt es sich z.B. um auf die Trägervorderseite 101 befestigte Leiterbahnen, die sich in der Fläche, die durch die sämtliche LEDs 12 umgebende Einhüllende definiert ist, nicht kreuzen.
  • Zur Versorgung mit Strom ist jede der LEDs 12 in einer Richtung quer zur Verlaufsbahn 121 mittels zweier Anschlussbahnen 149 mit der hinsichtlich des Farbtyps zugeordneten Hauptleiterbahn elektrisch verbunden. Die Anschlussbahnen 149 bilden einen Teil des Stromleitungssystems 14.
  • Die Anschlussbahnen 149 wiederum sind jeweils mit einem Kontaktabschnitt 128 der zugeordneten LED 12 elektrisch verbunden. Die Kontaktabschnitte 128 erstrecken sich dabei z.B. entlang der Verlaufsbahn 121.
  • Jeder der Kreuzungsbereiche 145 kann durch eine Anschlussbahn 149 und eine Hauptleiterbahn gebildet sein, die jeweils unterschiedlichen Farbtypen zugeordnet sind. Dabei ist die den Kreuzungsbereich 145 bildende Hauptleiterbahn stets benachbart zu einer Hauptleiterbahn angeordnet, mit der die den Kreuzungsbereich 145 bildende Anschlussbahn 149 elektrisch verbunden ist.
  • Was die Abstände der Rasterbahnen 120 in einer Richtung quer zur Verlaufsbahn 121 betrifft, so liegen gemäß einer Variante zwischen zwei benachbarten Rasterbahnen 120 höchstens N Hauptleiterbahnen, wobei die von den Leitungen 141-144 ausgebildeten Hauptleiterbahnen jeweils unterschiedlichen Farbtypen zugeordnet sind.
  • Das ist zum Beispiel in den Ausführungsformen gemäß Figuren 5 und 6 der Fall, bei denen drei bzw. vier Hauptleiterbahnen zwischen benachbarten Rasterbahnen 120 verlaufen.
  • Alternativ kann das Stromleitungssystem 14 Hauptleiterbahnen umfassen, wobei zwischen benachbarten Rasterbahnen 120 höchstens 0,5 x N Hauptleiterbahnen vorliegen. Dabei wird 0,5 x N auf die nächsthöhere Ganzzahl aufgerundet. Die Hauptleiterbahnen, die in einer Richtung quer zur fiktiven Verlaufsbahn 121 einer Rasterbahn 120 beidseits benachbart sind, sind jeweils unterschiedlichen Farbtypen zugeordnet. Dies ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 dargestellt. Dort sind N = 4 unterschiedliche Farbtypen vorgesehen, wobei jedoch zwischen benachbarten Rasterbahnen 120 lediglich zwei Hauptleiterbahnen vorliegen.
  • Was den Abstand zwischen entlang der Verlaufsbahn 121 benachbarten Rasterstellplätzen, also den LEDs 12, angeht, so verlaufen zwischen diesen in allen Ausführungsbeispielen höchstens zwei Anschlussbahnen 149, wobei die Anschlussbahnen 149 jeweils denjenigen Farbtypen zugeordnet sind, die den entlang der Verlaufsbahn 121 angrenzenden LEDs 12 entsprechen.
  • Die mit Bezug auf die Fig. 5-8 dargestellten Varianten der Anordnung des Stromleitungssystems 14 sind lediglich Beispiele. Weitere und auch alternative Ausgestaltungen sind möglich. Eine Variante ist die unregelmäßige Anordnung der LEDs 12 auf der Trägervorderseite 101.
  • Zusammenfassend bestehen drei Möglichkeiten, das Stromleitungssystem 14 und den Träger 10 mit Blick auf die Kreuzungsbereiche 145 auszugestalten:
  • Gemäß der ersten Möglichkeit kreuzen sich die Leitungen 141-144 oder andere Komponenten des Stromleitungssystems 14 nicht in einer vertikalen Projektion der die LEDs 12 Einhüllenden (also in einer vertikalen Projektion der durch diese Einhüllenden definierten Fläche). In diesem Bereich der vertikalen Projektion sind weder im Träger 10, noch oberhalb oder unterhalb des Trägers 10 Kreuzungsbereiche ausgebildet. Im Bereich der durch die Einhüllende definierten Fläche ist der Träger 10 dann beispielsweise als einlagige Leiterplatte ausgebildet. Auch oberhalb oder unterhalb des Trägers 10 befinden sich im Gebiet entsprechend der Einhüllenden keine Kreuzungsbereiche 145.
  • Allerdings hat das Verbot der Ausbildung von Kreuzungsbereichen 145 im besagten Bereich natürlich Implikationen mit Blick auf die mögliche Anordnung der unterschiedlichen LEDs 12. Insbesondere wenn viele Farbtypen vorgesehen sind, müssten viele Leiterbahnen zwischen den LEDs 12 untergebracht werden, um die Entstehung von Kreuzungsbereichen zu vermeiden. Somit ließe sich insgesamt zwar eine sehr gute Wärmeleitung erzielen, jedoch sind bestimmte Herausforderungen an die Erzielung einer hohen Packungsdichte sowie vorteilhaften Farbmischung gestellt. Wie gesagt lehrt das Dokument DE 10 2016 224 341 A1 diesbezüglich einige Ansätze zur Anordnung der LEDs 12.
  • Die zweite Möglichkeit ist die Zulassung von Kreuzungsbereichen nur in jenen Gebieten, die keinen Überlapp mit den vertikalen Projektionen der LEDs 12 ausbilden. Varianten zur Ausgestaltung dieser Möglichkeit sind in den Figuren 5-8 veranschaulicht. Die Kreuzungsbereiche 145 können dann im Träger 10, oberhalb und/oder unterhalb des Trägers 10 ausgebildet sein. Zweckmäßig ist die Variante, wonach jedenfalls keine Kreuzungsgebiete im oder am (z.B. auflaminierte Kreuzungsbereiche) Träger ausgebildet sind. Dann kann auch gemäß der zweiten Möglichkeit der Träger 10 im Bereich der durch die LEDs 12 umgebenden Einhüllenden definierten Fläche als einlagige Leiterplatte ausgebildet sein, mit integrierten/auflaminierten Leiterbahnen, die sich nicht kreuzen. Die Kreuzungsbereiche 145 sind dann versetzt zu den LEDs 12 z.B. oberhalb des Trägers 10 ausgebildet, wie erläutert, unter Verwendung entsprechender Brücken 146. Alternativ oder zusätzlich sind die Kreuzungsbereiche 145 im Träger 10 ausgebildet. In dieser Variante ist der Träger 10 z.B. teilweise mehrlagig (in Bereichen entsprechend den Kreuzungsbereichen 145) und teilweise einlagig ausgebildet (in Bereichen entsprechend den vertikalen Projektionen der LEDs 12).
  • Die dritte Möglichkeit stellt keine Bedingungen hinsichtlich Anzahl und Ort der Kreuzungsbereiche.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass sich die hier verwendeten Begriffe der Ein- bzw. Mehrlagigkeit auf die Ausbildung des Trägers 10 mit Bezug auf das Stromleitungssystem 14 bezieht, welches am und/oder im Träger 10 implementiert ist. In einer Ausgestaltung ist der Träger 10 also unterhalb der LEDs 12 einlagig ausgebildet, und zwischen den LEDs entweder mehrlagig oder einlagig. Die Kreuzungsbereiche 145 können zwischen den LEDs ausgebildet sein, beispielsweise unter Verwendung der Mikrodrahtbrücken (s. Brücken 146), die zum Beispiel durch Bonden gesetzt werden können. In dieser Variante ist der Träger beispielsweise mit einer sogenannten ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) Beschichtung versehen, wie eingangs erläutert.
  • Hier sei darauf hingewiesen, dass die außerhalb des Trägers 10 ausgebildeten Kreuzungsbereiche 145 von einer Vergussmasse, z.B. einem Harz, umgeben sein können.
  • Wie vorstehend schon ausgeführt worden ist, ist das Stromleitungssystem 14 gemäß einer Ausführungsform an die Steuerungsvorrichtung 70 gekoppelt, z.B. an eine Vielzahl von Stromausgabeanschlüsse einer leistungselektronischen Komponente der Steuerungsvorrichtung 70. Z.B. ist als leistungselektronische Komponente unterhalb des Trägers 10 eine LED Treiberplatine vorgesehen, die über Leitungen mit dem Stromleitungssystem 14 des Trägers 10 verbunden ist. Gleichermaßen können z.B. Sensoren am Träger 10 über entsprechende Sensorleitungen ihre Messwerte (z.B. eine Spannung an einem NTC Widerstand) an die LED Treiberplatine liefern.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist am Träger 10 eine aktive Kühlung, wie eine Wasserkühlung angebracht.
  • In einer Ausführungsform der Lichtquelle ist die von den LEDs 12 produzierte Verlustwärme allein durch die Umgebungsluft gekühlt. Für diese Zwecke kann ein entsprechender Ventilator vorgesehen sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform erfolgt die Kühlung vollständig passiv, ohne zusätzliche weitere aktive Kühlkomponenten, wie Ventilatoren, Wasserkühlungen oder dergleichen.
  • Kühlkomponenten, von denen eine oder mehrere gemäß einer Ausführungsform bei der Lichtquelle vorgesehen sein können, umfassen zum Beispiel: Kühlrippen, eine sog. Vapour Chamber unterhalb des Trägers 10, Heat Pipes, die z.B. Wärme in eine Richtung entgegen der Lichtaustrittsrichtung L abführen, einen Ventilator, eine Flüssigkeitskühlung (z.B. Wasserkühlung), etc.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Fläche der Lichtaustrittsseite 212 mindestens 80% der Fläche der Lichteintrittsseite 214.
  • Der innenverspiegelte Reflektor 21 ist z.B. mit in Lichtaustrittsrichtung L zunehmender mehreckförmiger Querschnittsfläche ausgebildet, etwa nach Art eines Pyramidenstumpfs mit sechs Kanten (s. Fig. 2 und 9, also mit betragsmäßig zunehmender hexagonaler Querschnittsfläche ("Sechseck") senkrecht zur Lichtaustrittsrichtung) oder vier Kanten (s. Fig. 3) oder acht Kanten. Durch die zunehmende Querschnittsfläche kann sichergestellt werden, dass das Licht gebündelt und nicht gestreut wird.
  • Der innenverspiegelte Reflektor 21 bildet z.B. einen Kollimationsreflektor aus.
  • Der Reflektor 21 kann verschiedenste Formen haben, vorteilhaft ist dabei z.B.:
    • ein bestimmter, definierter und nachvollziehbar zu fertigender Reflexionsgrad,
    • eine wählbare spekulare bzw. diffuse Reflexionscharakteristik,
    • ein zur Lichtaustrittsseite 212 größer werdender Durchmesser (z.B. damit die Lichtstrahlen gebündelt und nicht zerstreut werden) und/oder
    • ein mehreckiger Querschnitt, damit die Lichtstrahlen hin- und hergespiegelt und damit farblich durchmischt werden.
  • Der innenverspiegelte Reflektor 21 ist z.B. aus einer verspiegelten Blechabwicklung geformt. Dies entspricht einer kostengünstigen Herstellungsweise. In Betracht kommt beispielsweise ein MIRO-Blech der Firma Alanod. Entsprechend einer Ausführungsform wird ein zu einem Streifen mit bestimmter Form geschnittener und zu einem z.B. sechseckigen Pyramidenstumpf gefalteter Reflektor 21 eingesetzt.
  • Die Sammeloptik 20 ist - wie gesagt - linsenlos. So ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass zwischen der Ausgabeoptik 30 und den LEDs 12 weder Einzellinsen für die LEDs 12 noch ein Einzellinsenarray vorgesehen sind/ist. Die Sammeloptik 20 kann eine Primäroptik der Lichtquelle ausbilden und umfasst keine Linsenanordnung mit wenigstens einer Linse, die die Gesamtheit der LEDs 26 überspannen würde.
  • Beispielsweise ist die Lichtquelle also linsenarrayfrei. Das bedeutet, dass die Lichtquelle kein Linsenarray aufweist. Nachdem ein Linsenarray für eine LED-Anordnung eine Vielzahl an Einzellinsen umfasst (z.B. genau eine für jede LED), die im Sinne einer kompakten Lichtquelle sehr klein sein müssen, limitieren die kleinsten, noch herstellbaren Abmessungen der Linsen eines solchen Linsenarrays die Baugröße der Lichtquelle in Richtung eines kompakteren Aufbaus. Dies erfolgt einerseits aus technischen Gesichtspunkten, da unterhalb einer gewissen Mindestgröße Linsen mit den gewünschten optischen Eigenschaften nicht mehr herstellbar sind. Andererseits findet die Limitierung auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten statt, da für kleinere Linsenarrays möglicherweise höhere Herstellungskosten anfallen, z. B. dadurch, dass die Linsen aufwendig nachbearbeitet werden müssen. Durch das Weglassen des Linsenarrays werden somit Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Lichtquelle eröffnet, insbesondere wird ermöglicht, die Lichtquelle oder Teile davon besonders kompakt zu gestalten.
  • Die Sammeloptik 20, beispielsweise der Reflektor 21, ist gemäß einer Ausführungsform der Lichtquelle in einen Halter 25 (s. Fig. 9A-C) eingelassen. Auf diese Weise kann die Sammeloptik vor äußeren Krafteinflüssen geschützt werden. Der Halter 25 weist z.B. eine Aufnahme 250 auf, in die die Sammeloptik 20, beispielsweise der Reflektor 21, vollständig eingelassen ist. Zur Befestigung der Sammeloptik 20 kann diese z.B. an ihrer Außenseite mit einem Kleber versehen werden, der die Verbindung zur Aufnahme 250 ausbildet. Eine Vorderseite 251 des Halters 25 bildet z.B. eine Auflagefläche für die Ausgabeoptik 30, z.B. eine Diffusorscheibe, aus, wie in Fig. 4 (A) schematisch veranschaulicht ist.
  • Eine Rückseite 252 des Halters 25 ist z.B. nach Art eines Flansch ausgebildet, und kann gemäß der in Fig. 9A-B veranschaulichten Variante mit Schrauben 253 (oder anderen Befestigungsmitteln) an der Kopplungslage 80 befestigt werden. Die Rückseite 252 des Halters 25, die Kopplungslage 80, die Auflage 89 sowie die Zwischenschicht 89 und die Auflage 90 können z.B., wie in Fig. 9A-B veranschaulicht, in einer Art Sandwichkonstruktion miteinander gekoppelt sein.
  • Eine andere Variante ist in Fig. 9C veranschaulicht. Dort ist die Kopplungslage 80 mit zwei Teilen 801 und 802 nach Art eines zweiteiligen Andruckblechs ausgebildet, die von links bzw. rechts über die flanschartige Rückseite 252 des Halters geschoben werden und den Halter 25 dort niederhalten. Für diesen Zweck werden wiederum mit Federn 82 unter Spannung gehaltene Schrauben 81 eingesetzt, wie in Fig. 9C dargestellt.
  • Die die Lichtquelle abschließende Ausgabeoptik 30, beispielsweise in Gestalt eines Diffusors 30, weist z.B. eine genau definierte Streucharakteristik und eine möglichst hohe Transmission auf.
  • Sofern die Ausgabeoptik 30 (z.B. in Fig. 4 dargestellt) als Diffusor ausgestaltet ist, kann der Diffusor 30 ein stochastischer Diffusor oder ein holografischer Diffusor sein. Alternativ ist der Diffusor 30 als Volumendiffusor ausgebildet (s. Variante gemäß Fig. 4 (C)).
  • Die Ausgabeoptik 30, z.B. als stochastischer oder holografischer Diffusor ausgebildet, umfasst z.B. ein Substrat 31 (s. Fig. 4 (B)), auf dem eine (dünne) lichtstreuende Schicht 32 aufgebracht oder in die Oberfläche integriert ist, wobei das Substrat 31 die Lichtaustrittsseite 212 der linsenlosen Sammeloptik 20 abdeckt (s. Fig. 4(A)) und wobei die Schicht 32 in Richtung der zu beleuchtenden Umgebung weist. Natürlich kann die Schicht 32 auch anders geformt sein, womit Teilabschnitte eine Flächennormale aufweisen können, die nicht direkt in Richtung der zu beleuchtenden Umgebung weisen.
  • Das Substrat 31 kann aus einem Glas oder einem optischen Kunststoff bestehen. Die Schicht 32 kann mit dem Substrat 31 verschmolzen sein, z.B. dann, wenn das Glas oder der Kunststoff durch Lasergravur oder Ätzen der Substratoberfläche bearbeitet worden sind.
  • Die Ausgabeoptik 30 kann also als Diffusorscheibe ausgebildet sein.
  • Die Ausgabeoptik 30 deckt die Lichtaustrittsseite 212 der linsenlosen Sammeloptik 20 derart beispielsweise derart ab, dass das Innere 210 der Sammeloptik 20 an der Lichtaustrittsseite 212 umgebungsfest abgedichtet ist.
  • Die Ausgabeoptik 30 kann z.B. (neben ihrer optischen Funktion) gleichzeitig einen wasser- und staubdichten Abschluss des Scheinwerfers 100 zur Umgebung hin bilden. Dazu ist die Ausgabeoptik 30 z.B. am Gehäuse 40 des Scheinwerfers 100 befestigt. Damit ist der ganze Scheinwerfer 100 an dieser Stelle umgebungsfest abgedichtet, und in dieser Variante muss die Ausgabeoptik auch nicht zwingend dichtend mit der Sammeloptik 20 verbunden sein.
  • Sofern (bzgl. der Materialien) möglich, ist jede Oberfläche eines Kunststoff- oder Glaselements einer Ausführungsform der Lichtquelle, durch das Licht hindurchtritt (z.B. die Ausgabeoptik 30), mit einer Antireflex-Beschichtung versehen. Zuvor reflektierte Strahlen werden nun ebenfalls hindurchgelenkt, und dies erhöht den Wirkungsgrad und die Qualität der Abbildung. Die sog. "Grenzflächenreflexion" kann z.B. durch eine zusätzliche Antireflex-Beschichtung von 4% auf 0.5% reduziert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Ausgabeoptik 30 einteilig ausgebildet. D.h., die Ausgabeoptik 30 kann monolithisch sein und in dieser Eigenschaft an die z.B. als innenverspiegelter Reflektor ausgebildete Sammeloptik 20 anschließen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Ausgabeoptik 30 mehrteilig ausgebildet, z.B. zweiteilig. Dabei ist zum Beispiel eine Glasscheibe vorgesehen, die die Lichtaustrittsseite 212 der z.B. als innenverspiegelter Reflektor ausgebildeten Sammeloptik 20 abdeckt. Auf dieser Glasscheibe kann ein holografischer Diffusor angebracht sein.
  • Fig. 10 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Ausgabeoptik 30. Bei dieser Ausführungsform ist die Ausgabeoptik 30 zweiteilig ausgebildet; dabei schließt eine Glasscheibe 33 die Lichtaustrittsseite 212 der z.B. als innenverspiegelter Reflektor ausgebildeten Sammeloptik 20 ab. Die Glasscheibe 33 empfängt also das von der Sammeloptik 20 gesammelte und gemischte Licht, und transmittiert dieses entlang ihrer Dicke in Lichtaustrittsrichtung L. Auf der Glasscheibe 33 ist ein holografischer Diffusor 34 vorgesehen, der das von der Glasscheibe 33 transmittierte Licht empfängt und ausgibt.
  • Die weiteren nachfolgend auf Basis der Fig. 10 beschriebenen optionalen Merkmale betreffend die Ausgabeoptik 30 können verwirklicht sein, unabhängig davon, ob die Ausgabeoptik 30 einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist.
  • Zum Beispiel umfasst die Lichtquelle eine Rahmenstruktur 35, über die die Ausgabeoptik 30 an die Sammeloptik 20 gekoppelt ist. Die Rahmenstruktur 35 umrahmt dazu beispielsweise die Ausgabeoptik 30. Des Weiteren ist eine ebenfalls von der Rahmenstruktur 35 umrahmte Kopplungsstruktur 36 vorgesehen, die zwischen Rahmenstruktur 36 und Ausgabeoptik 30 angeordnet ist und ausgebildet ist, eine mechanische Kopplung mit einer Folgeoptik (hier nicht dargestellt) auszubilden. Die Kopplungsstruktur 36 umfasst dazu beispielsweise einen Flansch mit einem Bajonettverschluss zum Befestigen der Folgeoptik. Somit kann die Lichtquelle in vorteilhafterweise als Basis für eine Ausbildung einer Reihe verschiedenartiger Scheinwerfer dienen; je nach Anwendungszweck kann eine entsprechende Folgeoptik ausgewählt werden und über die Kopplungsstruktur 36 mit der Lichtquelle mechanisch gekoppelt werden.
  • Darüber hinaus ist für den Transfer von Daten-, Steuerungs- und/oder Leistungssignalen zwischen der Folgeoptik und der Lichtquelle ein Interface 37 mit einer Anzahl von (z.B. fünf) Leitungen 371-375 vorgesehen, wobei das Interface 37 mit der Steuerungsvorrichtung 70 verbunden sein kann. Somit kann die Steuerungsvorrichtung 70 auch auf die Folgeoptik steuerungstechnisch einwirken und/oder es können Daten zwischen der Folgeoptik und der Lichtquelle ausgetauscht werden. Über einen Schieber 38 kann eine eingesetzte Optik entriegelt werden.
  • Um die Lichtquelle zu identifizieren, bspw. um eine Artikel- und/oder Seriennummer der Lichtquelle zu ermitteln, sowie ggf. damit im Zusammenhang stehende Daten (wie eine Produktspezifikation, eine Benutzeranleitung etc.), kann am Träger 10, z.B. an dessen Vorderseite, ein maschinenlesbarer Code angebracht sein, wie ein QR-Code.

Claims (15)

  1. Lichtquelle für einen Scheinwerfer (100) zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung, umfassend
    (i) einen Träger (10), der wenigstens teilweise als einlagige Leiterplatte ausgebildet ist, wobei an dem Träger (10) angeordnet ist:
    ∘ eine Vielzahl von LEDs (12) mit N>2 unterschiedlichen Farbtypen;
    ∘ ein Stromleitungssystem (14) mit einer Vielzahl von Leitungen (141, 142) mit N Leitungstypen zur Versorgung der LEDs (12);
    (ii) eine linsenlose Sammeloptik (20), die das von den LEDs (12) ausgehende Licht sammelt und mischt;
    (iii) eine die Lichtquelle abschließende Ausgabeoptik (30), die Licht aus der Sammeloptik (20) transmittiert und in die Umgebung ausgibt; und
    (iv) mindestens eine Komponente einer Steuerungsvorrichtung (70) zum Steuern der Vielzahl von LEDs (12).
  2. Lichtquelle nach Anspruch 1, wobei die Sammeloptik (20) einen innenverspiegelten Reflektor (21) umfasst, der die Gesamtheit der LEDs (12) umgibt und das von jeder der LEDs (12) ausgehende Licht im Inneren (210) des Reflektors (21) durchmischt und, z.B. unter Verkleinerung des Abstrahlwinkels, an einer Lichtaustrittsseite (212) des Reflektors (21) ausgibt.
  3. Lichtquelle nach Anspruch 2, wobei die Ausgabeoptik (30) unmittelbar an die Lichtaustrittsseite (212) des Reflektors (21) anschließt.
  4. Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Reflektor (21) mit in Lichtaustrittsrichtung (L) zunehmender mehreckförmiger Querschnittsfläche ausgebildet ist.
  5. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei der Reflektor (21) aus einer verspiegelten Blechabwicklung geformt ist.
  6. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen der Ausgabeoptik (30) und den LEDs (12) weder Einzellinsen für die LEDs (12) noch ein Einzellinsenarray vorgesehen sind/ist.
  7. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sammeloptik (20) eine Primäroptik der Lichtquelle ausbildet und keine Linsenanordnung mit wenigstens einer Linse umfasst, die die Gesamtheit der LEDs (26) überspannt.
  8. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeoptik (30) ein Diffusor (30) ist, z.B. ein stochastischer Diffusor oder ein holografischer Diffusor ist.
  9. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeoptik (30) ein Substrat (31) umfasst, auf dem eine lichtstreuende Schicht (32) aufgebracht ist, wobei das Substrat (31) eine Lichtaustrittsseite (212) der Sammeloptik (20) abdeckt.
  10. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausgabeoptik (30) die Lichtaustrittsseite (212) der Sammeloptik (20) abdeckt, so dass das Innere (210) der Sammeloptik (20) an der Lichtaustrittsseite (212) umgebungsfest abgedichtet ist.
  11. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Träger (10) ein Keramikträger (10) ist und die Leitungen (141, 142) als auf dem Träger (10) aufgebrachte, z.B. auflaminierte oder mittels eines physikalischen oder chemischen Verfahrens auf dem Träger abgeschiedene, Leiterbahnen ausgebildet sind.
  12. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stromleitungssystem (14) und der Träger (10) derart ausgebildet sind, dass
    - in einer vertikalen Projektion einer die LEDs (12) Einhüllenden keine Kreuzungsbereiche ausgebildet sind; und/oder
    - in keiner vertikalen Projektion einer jeden der LEDs (12) ein Kreuzungsbereich ausgebildet ist.
  13. Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Stromleitungssystem (14) und der Träger (10) derart ausgebildet sind, dass Kreuzungsbereiche im Träger (10), oberhalb des Trägers (10) und/oder unterhalb des Trägers (10) ausschließlich in solchen Gebieten ausgebildet sind
    - die mit einer vertikalen Projektion der die LEDs (12) Einhüllenden überlappen, und
    - die mit keiner vertikalen Projektion einer jeden der LEDs (12) überlappt.
  14. Scheinwerfer (100) zur Beleuchtung einer Film-, Studio-, Bühnen-, Event- und/oder Theaterumgebung, umfassend eine Lichtquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  15. Scheinwerfer (100) nach Anspruch 14, wobei die Ausgabeoptik (30) an einem Gehäuse (40) des Scheinwerfers (100) befestigt ist und den Scheinwerfer (100) an dieser Stelle umgebungsfest abdichtet.
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