WO2010000241A2 - Led-basierender beleuchtungskörper - Google Patents

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WO2010000241A2
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reflector
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Jürgen Klaus
Johann Mitrowitsch
Sergey Kudaev
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2K Moxa Lighting Gmbh
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the use of the LED for LED-based lighting fixtures in street lighting installations appears problematic, since the LEDs, unlike the conventional lighting fixtures, do not emit the light on all sides but only on their light exit surface in the form of a narrow beam of light, which in conjunction with the interaction of a The reflector technology known from the beginning of the art with regard to a uniform distribution of light did not lead to any acceptable illumination of a large light useful surface.
  • LED-based street lighting concepts are previously known from the prior art, in which only a single reflector optics is used per LED module, the further beam shaping was moved to the central luminaire optics downstream of all modules.
  • these solutions have the disadvantage that they are very costly, require a large amount of space and yet not illuminate the light field of use homogeneously.
  • US Pat. No. 7,090,370 B2 describes an LED-based lighting fixture which comprises a housing with an LED placed therein, a reflector and an exit surface which diffuses the light in a diffuse manner.
  • the all LED commonly assigned central reflector here consists of a plurality of spaced apart individual reflectors.
  • this invention is a lighting fixture with a central luminaire optics, which has the aforementioned disadvantages.
  • a faceted reflector which contains a plurality of individual reflectors, which are embedded in a carrier.
  • One main surface of the carrier represents the light entrance side, the other main surface the light exit side.
  • the individual reflectors may be formed as cavities in the carrier, which preferably have a prismatic shape. The radiation to be reflected is totally reflected at a part of the cavity interfaces.
  • a light source in the form of one or more LEDs is placed on the entrance side of the faceted reflector.
  • the faceted reflector is shared by all LEDs.
  • the object of the invention is now to propose an LED-based lighting fixture having a reflector optics suitable for achieving illuminance levels required for the street lighting devices, which generates a virtually homogeneous clearance profile on the Lichtwendzebene and which provides an efficient relationship between luminous flux and power used.
  • the LED-based lighting body comprises a plurality of modules, each of these modules each having an optical system for receiving an LED carrier board with at least one LED arranged thereon, a reflector and a light-transparent cover.
  • the reflector spanning the light exit cone of the LED is embodied with facets, wherein the individual facets complement each other to form a closed, continuously extending optical functional surface and thus extend at a specific angle to each other such that the light emitted by the LED essentially passes over the facets of the reflector is directed to the light utility plane.
  • each of these modules is encapsulated in a gastight manner, several modules are encapsulated in groups gas-tight or it is formed the entirety of all modules gas-tight encapsulated.
  • the encapsulations are either evacuated or filled with a noble gas with non-oxidative and / or non-corrosive action.
  • the entirety of the facets are formed by a reflector made in two parts, a first part being formed as a bridge overhanging the light exit cone of the LED at least partially, and the second part being formed by a base unit receiving the LED carrier board.
  • the respective outer facets of the bridge and the facets of the base unit contact each other without a gap.
  • the light emitted by the LED light is directed exclusively and thus only indirectly via the facets of the reflector to the light utility plane. This is achieved by the reflector almost completely shields the LED in the relatively small area of its light exit surface.
  • the reflector spanning the light exit cone of the LED is sufficiently spaced from the light exit surface of the LED to form a gap, so that the light emitted by the LED in the region of the light exit surface of the LED can radiate unhindered and completely the reflector.
  • the reflector according to the invention is designed to generate a different beam shape from the light exit cone of the LED.
  • the bridge of the preferably two-part reflector has in cross-section substantially a double-T-shape with two opposing flanges and a web extending between the flanges.
  • the two flanges and the web extending between the flanges each comprise a plurality of facets which extend in more than two planes to each other.
  • the reflector extends over the LED or the LED carrier board such that the light exit cone of the LED is essentially spanned by its web.
  • the reflector either completely made of a reflective material or from a reflector support with a to produce applied reflective coating.
  • a reflector made of plastic reflector carrier on the side facing the LED a reflector layer or mirror layer is brought to the facets.
  • the shape of the reflector in particular its facets, has been determined in complex measuring and calculating methods with regard to their shape and size.
  • the generated by the facets of the reflector on Lichtunterzebene clearance profile or the beam shape generated by the reflector has substantially a butterfly shape.
  • LED-based lighting fixtures are generated with the LED-based lighting fixture according to the invention almost homogeneous light spaces without dark areas; as without visible to the user Lichtwellenberge or valleys. This is particularly advantageous when homogeneously illuminated Lichtünzebenen are required.
  • the LED-based lighting fixture according to the invention can comprise a single module as well as a plurality of modules for the purpose of a higher illuminance. Regardless of the number of interconnected modules corresponds to the resulting common beam shape or the total light space profile substantially a butterfly shape, which is apparent on the Lichtwendzebene. According to the invention remains in training of a LED-based lighting fixture with multiple modules, in case of failure of one of these modules, the total light space profile generated by the remaining modules unchanged.
  • the optical system of the LED-based lighting body is preferably arranged within a base unit, which is designed to receive an LED carrier board with the LED arranged thereon and the reflector.
  • the optical System comprise a on the back of the LED carrier board, respectively the side facing away from the LED side of the LED carrier board, arranged intoleit harsh.
  • This heat conducting layer is preferably formed as a heat conducting foil in the form of a metal foil.
  • the LED-based lighting fixture is designed for both indoor and outdoor lighting applications.
  • the module constructed from the optical system and the light-transparent cover is gas-tightly encapsulated.
  • modules are preferably arranged in a matrix-like manner in columns and rows to one another and connected to one another.
  • the LED-based lighting body may comprise a plurality of sensors which are used to save energy, to adapt to different lighting conditions and to implement user wishes, for example for switching on and off.
  • These sensors are designed as sensors for color control and / or for personal identification and / or brightness control and coupled to the controller or control. It has been found to be particularly advantageous if, for example, the illuminance and / or illumination color of the LED weather-dependent and user-dependent using these aforementioned sensors and the control / control are controllable.
  • the LED of each module has contrast-altering properties, which significantly increases the performance and performance of the new LED-based lighting fixture.
  • a suitable field of application of the LED-based lighting fixture is the street and court lighting, in which homogeneously illuminated Lichtünzebenen without dark spots not only desired, but are also required by law.
  • its number of modules may be either variable or, if the number of modules is unchanged, the terminal voltage of the modules adapted accordingly, ie. H. increased or decreased. Furthermore, it is possible to control modules only in groups.
  • a particularly preferred embodiment of such an LED-based lighting fixture for street lamps has an elliptical shape in cross section, wherein a plurality of elliptical elements placed one above the other together form the housing provided for receiving a plurality of modules.
  • smaller and larger elliptical elements are arranged alternately in cross-section, wherein the larger in cross section and outwardly projecting elements are used for optimal heat dissipation.
  • the preferably made of aluminum and the housing of the street lamp forming ellipses have only a very low construction height in a range between 7cm and 15 cm. This extremely flat design is achieved using the particularly space-saving reflection optics of the LED-based lighting fixture according to the invention.
  • each of each of the modules comprises an optical system for receiving an LED mounting board having at least one LED mounted thereon, a reflector and a light-transparent cover,
  • the light emitted by the LED is directed essentially to the light utility plane via the facets of the reflector
  • ⁇ substantially double-T-shaped in cross-section bridge of the two-piece reflector generates a different from the light exit cone of the LED beam shape
  • the reflector generated by the beam shape has a substantially butterfly shape or produced on the working plane of light, a butterfly-like design in cross-section clearance profile,
  • the LED-based lighting fixture which was developed especially for street lighting, ensures a long service life and significantly reduces maintenance intervals.
  • the illuminance of the LED-based lighting fixture can easily be varied using control / regulation by switching individual modules or groups of modules on or off or by adapting the supply voltage, and
  • the LED-based lighting fixture can be mounted safely and easily by a user.
  • Fig. 1 an exploded view of the LED-based
  • Fig. 2 the reflector in a perspective view from above and
  • Fig. 3 the reflector in a further perspective view, laterally.
  • the LED lighting fixture 1 shows an exploded view of the LED-based lighting fixture 1 according to the invention.
  • the LED lighting fixture 1 consists from several modules, but only a single module 2 is shown as an example.
  • the module 2 consists of an optical system 3 and a light transparent cover 4 with a transmittance of about 70%, preferably an anti-reflective glass.
  • the optical system 3 and its transparent cover 4 are fixedly connected to each other for the purpose of forming a gas-tight capsule using a gasket shown by a dashed line.
  • the optical system 3 comprises a yellow LED 5 and a two-part reflector 6 with facets 6.1 according to FIGS.
  • the essentially double-T-shaped cross-section of the reflector 6 is constructed here from a reflector carrier made of plastic with a reflective coating applied thereto.
  • an LED support board 8 for receiving the LED 5 arranged thereon and the reflector 6 is further arranged.
  • a heat-conducting layer provided for the purpose of better heat dissipation is placed in the form of a heat-conducting foil consisting of copper or aluminum.
  • Figures 2 and 3 show one and the same reflector 6 according to the invention in a detailed perspective view from above and a lateral perspective view.
  • the essentially cross-sectionally double-T-shaped bridge of the reflector 6 corresponds to an irregularly shaped, but symmetrically shaped body with two flanges 6.2 and a web 6.3.
  • the length is about 50 mm, the width about 40 mm and the height only 21 mm.
  • the effectively available reflection surface is 7.5 x 10.1 mm 2 .
  • the symmetry axis of the reflector 6 extends orthogonally to the light axis in the direction of the longitudinal axis of the web 6.3.
  • the two opposing flanges 6.2 and 6.3 extending between the flanges 6.3 comprise each of the LED 5 facing facets 6.1, in the illustrated example, the light exit cone of the LED 5 is completely spanned by the web 6.3 of the reflector 6.
  • the individual facets 6.1 extend in such a way at a certain angle to one another that the light emitted by the LED 5 reaches the light utilization plane only indirectly via the facets 6.1 of the reflector 6.
  • the web 6.3 of the reflector 6 tapers from its upper side to the bottom side facing the LED.
  • the facets 6.1 are formed as an octagon of different sizes, and extend from the top of the reflector 6 to the wedge-shaped bottom of the reflector 6.
  • a gap 7 is formed between the bottom of the reflector 6 and arranged on an LED support board 8 LED 5 between the bottom of the reflector 6 and arranged on an LED support board 8 LED 5 is a gap 7 is formed, so that the light emitted by the LED 5 light can illuminate unhindered all facets 6.1 of the reflector 6.
  • a beam shape is generated which is different from the beam shape of the light exit cone of the LED 5.
  • the generated on the light utility plane clearance profile or the beam shape substantially corresponds to a butterfly shape with almost homogeneous light space fields without dark spots.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen LED-basierenden Beleuchtungskörper (1), der mehrere Module (2) umfasst, wobei jedes dieser Module (2) jeweils ein optisches System (3) zur Aufnahme einer LED-Trägerplatine (8) mit zumindest einer darauf angeordneten LED (5), einen Reflektor (6) sowie eine lichttransparente Abdeckung (4) aufweist. Der den Lichtaustrittskegel der LED (5) überspannende Reflektor (6) ist mit Facetten (6.1) ausgebildet, wobei die einzelnen Facetten (6.1) sich zu einer geschlossenen, kontinuierlich verlaufenden optischen Funktionsfläche ergänzen und sich dabei derart in einem bestimmten Winkel zueinander erstrecken, dass das von der LED (5) emittierte Licht im Wesentlichen über die Facetten (6.1) des Reflektors (6) zur Lichtnutzebene gelenkt wird.

Description

LED-basierender Beleuchtungskörper
LED, die lange Zeit auf Grund der nur geringen Lichtausbeute und d fehlenden Verfügbarkeit aller Lichtfarben hauptsächlich nur als Anzeigelamf in Siebensegment- und Punktmatrixanzeigen Verwendung fanden, erschließe sich zunehmend auch weitere Einsatzbereiche, z. B. in der Beleuchtung technik.
Durch die ständig fortschreitende Weiterentwicklung der LED, insbesonde durch deren kostengünstigere Produktion und Verbesserung ihr« Wirkungsgrades, lösen diese konventionelle Leuchtmittel, wie beispielsweis Glühlampen oder Halogenlampen ab und werden seit geraumer Zeit u. a. a LED-Bündel in Verkehrsleitanlagen, in Taschenlampen od Frontscheinwerfern von Fahrzeugen als mobile Beleuchtung oder in LEI basierenden Fernsehgeräten eingesetzt.
Problematisch hingegen erscheint der Einsatz der LED für LED-basierenc Beleuchtungskörper in Straßenbeleuchtungseinrichtungen, da die LED, i Gegensatz zu den konventionellen Leuchtmitteln, das Licht nicht allseiti sondern nur an ihrer Lichtaustrittsfläche in Form eines schmalen Lichtkege emittieren, was in Verbindung mit dem Zusammenwirken einer aus dem Star der Technik vorbekannten Reflektoroptik im Hinblick auf eine gleichmäßic Lichtverteilung zu keiner akzeptablen Ausleuchtung einer groß« Lichtnutzfläche führte.
Auch der Einsatz spezieller Spiegel, Glasprismen oder ander Lichtleitsysteme führte auf Grund des spezifischen Aufbaus der LED und d daraus resultierenden lichttechnischen Eigenschaften zu keine nennenswerten Qualitätssprung. Aus dem Stand der Technik sind außerdem LED-basierende Straßenbeleuchtungskonzepte vorbekannt, bei denen pro LED-Modul nur eine einfache Reflektoroptik eingesetzt wird, wobei die weitere Strahlformung in die allen Modulen nachgeordnete zentrale Leuchtenoptik verlagert wurde. Diese Lösungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie sehr kostenintensiv sind, einen großen Bauraum benötigen und das Lichtnutzfeld dennoch nicht homogen ausleuchten.
In der US 7,090,370 B2 ist ein LED-basierender Beleuchtungskörper beschrieben, welcher ein Gehäuse mit darin platzierten LED, einen Reflektor sowie eine das Licht diffus streuende Austrittsfläche umfasst. Der allen LED gemeinsam zugeordnete zentrale Reflektor besteht hierbei aus einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Einzelreflektoren. Bei dieser Erfindung handelt es sich um einen Beleuchtungskörper mit einer zentralen Leuchtenoptik, welcher die vorgenannten Nachteile aufweist.
Aus der DE 100 21 725 A1 ist ein facettierter Reflektor vorbekannt, der eine Mehrzahl von Einzelreflektoren enthält, die in einen Träger eingebettet sind. Eine Hauptfläche des Trägers stellt die Lichteintrittsseite dar, die andere Hauptfläche die Lichtaustrittseite. Die Einzelreflektoren können als Hohlräume in dem Träger ausgebildet sein, die vorzugsweise prismatische Form besitzen. Die zu reflektierende Strahlung wird an einem Teil der Hohlraumgrenzflächen totalreflektiert. Auf der Eintrittsseite des facettierten Reflektors ist eine Lichtquelle in Gestalt einer oder mehrerer LED platziert. Bei dieser Erfindung wird der facettierte Reflektor demnach von allen LED gemeinsam genutzt.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass derzeit keine LED- basierenden Straßenleuchten auf dem Markt erhältlich sind, die den Anforderungen in Bezug auf die Energieeinsparung und die Ausleuchtung von Straßen gemäß geltender Normung entsprechen. Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen LED-basierenden Beleuchtungskörper vorzuschlagen, der eine zur Erzielung von für die Straßenbeleuchtungseinrichtungen erforderliche Beleuchtungsstärken geeignete Reflektoroptik aufweist, der ein nahezu homogenes Lichtraumprofil auf der Lichtnutzebene erzeugt und der ein effizientes Verhältnis zwischen Lichtstrom und eingesetzter Leistung liefert.
Erfindungsgemäß umfasst der LED-basierende Beleuchtungskörper mehrere Module, wobei jedes dieser Module jeweils ein optisches System zur Aufnahme einer LED-Trägerplatine mit zumindest einer darauf angeordneten LED, einen Reflektor sowie eine lichttransparente Abdeckung aufweist. Der den Lichtaustrittskegel der LED überspannende Reflektor ist dabei mit Facetten ausgebildet, wobei die einzelnen Facetten sich zu einer geschlossenen, kontinuierlich verlaufenden optischen Funktionsfläche ergänzen und sich dabei derart in einem bestimmten Winkel zueinander erstrecken, dass das von der LED emittierte Licht im Wesentlichen über die Facetten des Reflektors zur Lichtnutzebene gelenkt wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedes dieser Module jeweils gasdicht gekapselt, sind mehrere Module gruppenweise gasdicht gekapselt oder es ist die Gesamtheit aller Module gasdicht gekapselt ausgebildet. Die Kapselungen sind entweder evakuiert ausgebildet oder mit einem Edelgas mit nichtoxydativer und/oder nichtkorrosiver Wirkung gefüllt.
Bei jedem einzelnen Modul werden die Gesamtheit der Facetten durch einen zweiteilig gefertigten Reflektor gebildet, wobei ein erster Teil als eine den Lichtaustrittskegel der LED zumindest partiell überspannende Brücke und der zweite Teil durch eine die LED-Trägerplatine aufnehmende Basiseinheit ausgebildet ist. Im Montagezustand des zweiteilig gefertigten Reflektors kontaktieren die jeweils äußeren Facetten der Brücke und die Facetten der Basiseinheit ohne Zwischenraum einander.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das von der LED emittierte Licht ausschließlich und damit nur indirekt über die Facetten des Reflektors zur Lichtnutzebene gelenkt. Dies wird dadurch erzielt, indem der Reflektor die LED im relativ kleinen Bereich ihrer Lichtaustrittsfläche nahezu vollständig abschirmt.
Der den Lichtaustrittskegel der LED überspannende Reflektor ist unter Ausbildung eines Zwischenraums ausreichend von der Lichtaustrittsfläche der LED beabstandet, so dass das durch die LED emittierte Licht im Bereich der Lichtaustrittsfläche der LED ungehindert und vollständig den Reflektor anstrahlen kann.
Der erfindungsgemäße Reflektor ist zur Erzeugung einer von dem Lichtaustrittskegel der LED verschiedenen Strahlform ausgebildet. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Brücke des vorzugsweise zweiteilig ausgebildeten Reflektors im Querschnitt im Wesentlichen eine Doppel-T-Form mit zwei sich gegenüberliegenden Flanschen und einem sich zwischen den Flanschen erstreckenden Steg auf. Die beiden Flansche und der sich zwischen den Flanschen erstreckende Steg umfassen jeweils mehrere Facetten, die sich in mehr als zwei Ebenen zueinander erstrecken. Zur Erzeugung eines vorzugsweise indirekten Lichtstrahls des LED-basierenden Beleuchtungskörpers erstreckt sich der Reflektor derart über die LED bzw. die LED-Trägerplatine, dass der Lichtaustrittskegel der LED im Wesentlichen von dessen Steg überspannt wird.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Reflektor entweder vollständig aus einem reflektierenden Material oder aus einem Reflektorträger mit einer darauf aufgebrachten reflektierenden Beschichtung zu fertigen. Aus Kostengründen und aus Gründen der Gewichtsverringerung würde man in der Praxis vorzugsweise einen aus Kunststoff bestehenden Reflektorträger einsetzen, auf dessen zur LED weisenden Seite eine Reflektorschicht bzw. Spiegelschicht auf die Facetten gebracht wird.
Der Form des Reflektors, insbesondere dessen Facetten, wurde(n) in aufwändigen Mess- und Rechenverfahren im Hinblick auf ihre Form und Größe ermittelt. Das mittels der Facetten des Reflektors auf der Lichtnutzebene erzeugte Lichtraumprofil bzw. die durch den Reflektor erzeugte Strahlform weist im Wesentlichen eine Schmetterlingsform auf. Gegenüber den aus dem Stand der Technik vorbekannten LED-basierenden Beleuchtungskörpern werden mit dem erfindungsgemäßen LED-basierenden Beleuchtungskörper nahezu homogenen Lichtraumfelder ohne Dunkelstellen erzeugt; als ohne für den Nutzer erkennbare Lichtwellenberge oder -täler. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn homogen auszuleuchtende Lichtnutzebenen gefordert sind.
Der erfindungsgemäße LED-basierende Beleuchtungskörper kann sowohl nur ein Modul als auch zum Zwecke einer höheren Beleuchtungsstärke mehrere Module umfassen. Unabhängig von der Anzahl der miteinander verschalteten Module entspricht die dabei entstehende gemeinsame Strahlform bzw. das Gesamtlichtraumprofil im Wesentlichen einer Schmetterlingsform, die sich auf der Lichtnutzebene abzeichnet. Erfindungsgemäß bleibt bei Ausbildung eines LED-basierenden Beleuchtungskörpers mit mehreren Modulen, im Defektfall eines dieser Module, das von den verbleibenden Modulen erzeugte Gesamtlichtraumprofil unverändert.
Das optische System des LED-basierenden Beleuchtungskörpers ist bevorzugt innerhalb einer Basiseinheit angeordnet, welche zur Aufnahme einer LED- Trägerplatine mit der darauf angeordneten LED sowie des Reflektors ausgebildet ist. Zur gezielten und besseren Wärmeableitung kann das optische System eine an der Rückseite der LED-Trägerplatine, respektive der der LED abgewandten Seite der LED-Trägerplatine, angeordnete Wärmeleitschicht umfassen. Diese Wärmeleitschicht ist bevorzugt als Wärmeleitfolie in Form einer Metallfolie ausgebildet.
Der LED-basierende Beleuchtungskörper ist sowohl für die Beleuchtung und Ausstrahlung von Innenräumen als auch für Außenanwendungen entsprechend konzipiert. Zur Vermeidung von Schmutzablagerungen und Alterungserscheinungen ist das aus dem optischen System und der lichttransparenten Abdeckung aufgebaute Modul gasdicht gekapselt.
Sofern, wie bereits erwähnt, mehrere Module innerhalb eines LED-basierenden Beleuchtungskörpers eingesetzt werden, sind diese vorzugsweise matrixartig in Spalten und Reihen zueinander angeordnet und miteinander verschaltet.
Zum Zu- und Abschalten von einzelnen Modulen, Gruppen von Modulen oder der Gesamtheit aller Module ist eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen. Ferner kann der erfindungsgemäße LED-basierende Beleuchtungskörper mehrere Sensoren umfassen, die zur Energieeinsparung, zur Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse und zur Umsetzung von Nutzerwünschen, beispielsweise zum Zuschalten und Abschalten, eingesetzt werden. Diese Sensoren sind dazu als Sensoren zur Farbsteuerung und/oder zur Personenidentifizierung und/oder zur Helligkeitssteuerung ausgebildet und mit der Steuerung oder Regelung gekoppelt. Es hat sich dazu als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn beispielsweise die Beleuchtungsstärke und/oder Beleuchtungsfarbe der LED witterungs- und nutzerabhängig unter Verwendung dieser vorgenannten Sensoren und der Regelung/Steuerung steuerbar ausgebildet sind. Ferner weist die LED jedes Moduls kontrastverändernde Eigenschaften auf, wodurch die Leistungsfähigkeit und die Performance des neuen LED- basierenden Beleuchtungskörpers signifikant erhöht werden.
Ein geeignetes Anwendungsfeld des LED-basierenden Beleuchtungskörpers ist die Straßen- und Platzbeleuchtung, bei der homogen auszuleuchtende Lichtnutzebenen ohne Dunkelstellen nicht nur gewünscht, sondern auch gesetzlich vorgeschrieben sind. In Abhängigkeit der Beleuchtungshöhe der für die Straßenbeleuchtung eingesetzten LED-basierenden Beleuchtungskörper können dessen Module in der Anzahl entweder variabel sein oder bei einer unveränderten Modulanzahl die Anschlussspannung der Module entsprechend angepasst, d. h. erhöht oder verringert, werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, Module nur gruppenweise anzusteuern.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines derartigen LED-basierenden Beleuchtungskörpers für Straßenleuchten weist eine im Querschnitt elliptische Form auf, wobei mehrere übereinander platzierte elliptische Elemente gemeinsam das zur Aufnahme mehrere Module vorgesehene Gehäuse bilden. Dazu sind im Querschnitt kleinere und größere elliptische Elemente alternierend angeordnet, wobei die im Querschnitt größeren und nach außen herausragenden Elemente zur optimalen Wärmeabfuhr eingesetzt werden. Die vorzugsweise aus Aluminium hergestellten und das Gehäuse der Straßenleuchte bildende Ellipsen weisen nur eine sehr geringe Aufbauhöhe in einem Bereich zwischen 7cm und 15 cm auf. Diese extrem flache Bauweise wird unter Verwendung der besonders raumsparenden Reflexionsoptik des erfindungsgemäßen LED-basierenden Beleuchtungskörpers erzielt. Die Strahlformung des emittierten Lichts erfolgt dabei jeweils in den Modulen mittels des Reflektors. Eine den jeweiligen Modulen nachgeordnete Strahlformung gemeinsam für alle Module mittels einer zentralen Leuchtenoptik ist erfindungsgemäß nicht mehr notwendig. Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:
■ modulartiger Aufbau des LED-basierenden Beleuchtungskörpers, wobei jedes der Module jeweils ein optisches System zur Aufnahme einer LED-Trägerplatine mit zumindest einer darauf angeordneten LED, einen Reflektor sowie eine lichttransparente Abdeckung umfasst,
■ durch Einsatz eines speziell geformten und die LED überspannenden Reflektors mit vielen Facetten wird das von der LED emittierte Licht im Wesentlichen über die Facetten des Reflektors zur Lichtnutzebene gelenkt,
■ die im Querschnitt im Wesentlichen Doppel-T-förmig ausgebildete Brücke des zweiteiligen Reflektors generiert eine von dem Lichtaustrittskegel der LED verschiedene Strahlform,
■ die vom Reflektor erzeugte Strahlform weist im Wesentlichen eine auf der Lichtnutzebene erzeugte Schmetterlingsform bzw. ein im Querschnitt schmetterlingsartig ausgebildetes Lichtraumprofil auf,
■ der modulartige Aufbau des LED-basierenden Beleuchtungskörpers verringert die Redundanz und die Ausfallzeiten signifikant,
■ durch die Ausbildung des LED-basierenden Beleuchtungskörpers mit mehreren Modulen bleibt im Defektfall eines oder mehrere dieser Module das von den verbleibenden Modulen erzeugte Gesamtlichtraumprofil unverändert,
■ jedes einzelne Modul, mehrere gruppenweise zusammengefasste Module oder die die Gesamtheit der Module sind gasdicht gekapselt ausgebildet, wodurch die die Leuchtstärke verringernden Ab- und Anlagerungen sowie die Alterungsprozesse vermieden werden und eine modulare Austauschbarkeit ermöglicht wird,
■ mittels der erstmals für die Straßenbeleuchtung tatsächlich nutzbaren LED mit ihren lichttechnischen Eigenschaften wird eine Harmonie zwischen eingesetzter Leistung und dem zur Verfügung stehenden Lichtstrom erreicht,
■ der vorzugsweise für die Straßenbeleuchtung entwickelte LED- basierende Beleuchtungskörper sichert hohe Standzeiten und verringert die Wartungsintervalle signifikant,
■ die Beleuchtungsstärke des LED-basierenden Beleuchtungskörpers kann problemlos unter Verwendung einer Regelung/Steuerung durch eine Zu- oder Abschaltung einzelner Module oder Modulgruppen oder durch eine Anpassung der Anschlussspannung variiert werden und
■ der LED-basierende Beleuchtungskörper kann durch einen Anwender gefahrenfrei und problemlos montiert werden.
Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, von denen zeigen:
Fig. 1 : eine Explosionsdarstellung des LED-basierenden
Beleuchtungskörpers,
Fig. 2: den Reflektor in einer Perspektivdarstellung von oben und
Fig. 3: den Reflektor in einer weiteren Perspektivdarstellung, seitlich.
Die Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen LED- basierenden Beleuchtungskörpers 1. Der LED-Beleuchtungskörper 1 besteht aus mehreren Modulen, wobei jedoch nur ein einziges Modul 2 exemplarisch dargestellt ist. Das Modul 2 besteht aus einem optischen System 3 und einer lichttransparenten Abdeckung 4 mit einem Transmissionsgrad von ca. 70%, vorzugsweise ein entspiegeltes Glas. Das optische System 3 und dessen transparente Abdeckung 4 sind zum Zwecke der Bildung einer gasdichten Kapsel unter Verwendung einer - durch eine Strichlinie dargestellten - Dichtung fest miteinander verbunden. Aus montagetechnischen Gründen hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das optische System 3 innerhalb einer vorzugsweise metallisch ausgebildeten Basiseinheit 10, wie dargestellt, platziert ist. Das optische System 3 umfasst eine gelbe LED 5 und einen den Lichtaustrittskegel der LED 5 überspannenden zweiteiligen Reflektor 6 mit Facetten 6.1 gemäß den Figuren 2 und 3, die sich derart in einem bestimmten Winkel zueinander erstrecken, dass das von der LED 5 emittierte Licht ausschließlich und damit nur indirekt über die Facetten 6.1 des Reflektors 6 die Lichtnutzebene erreicht. Die im Querschnitt im Wesentlichen Doppel-T-förmig ausgebildete Brücke des Reflektors 6 ist hierbei aus einem aus Kunststoff gefertigten Reflektorträger mit einer darauf aufgebrachten reflektierenden Beschichtung aufgebaut. Innerhalb der Basiseinheit 10 ist ferner eine LED- Trägerplatine 8 zur Aufnahme der darauf angeordneten LED 5 sowie des Reflektors 6 angeordnet. An der Rückseite der LED-Trägerplatine 8, respektive der der LED 5 abgewandten Seite der LED-Trägerplatine 8 ist eine zum Zwecke der besseren Wärmeabfuhr vorgesehene Wärmeleitschicht in Form einer aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Wärmeleitfolie platziert.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein und denselben erfindungsgemäßen Reflektor 6 in einer detaillierten Perspektivdarstellung von oben und einer seitlichen Perspektivdarstellung. Die im Wesentlichen im Querschnitt Doppel-T-förmig ausgebildete Brücke des Reflektors 6 entspricht einem unregelmäßig geformten, jedoch symmetrisch ausgebildeten Körper mit zwei Flanschen 6.2 und einem Steg 6.3. Die Länge beträgt ca. 50 mm, die Breite etwa 40 mm und die Höhe nur 21 mm. Die effektiv zur Verfügung stehende Reflexionsfläche beträgt dabei 7,5 x 10,1 mm2. Die Symmetrieachse des Reflektors 6 verläuft orthogonal zur Lichtachse in Richtung der Längsachse des Stegs 6.3. Die beiden sich gegenüberliegenden Flansche 6.2 und der sich zwischen den Flanschen 6.2 erstreckende Steg 6.3 umfassen jeweils zur LED 5 weisende Facetten 6.1 , wobei im dargestellten Beispiel der Lichtaustrittskegel der LED 5 vollständig vom Steg 6.3 des Reflektors 6 überspannt wird. Die einzelnen Facetten 6.1 erstrecken sich dabei derart in einem bestimmten Winkel zueinander, dass das von der LED 5 emittierte Licht ausschließlich nur indirekt über die Facetten 6.1 des Reflektors 6 die Lichtnutzebene erreicht. Wie für den Betrachter erkennbar ist, verjüngt sich der Steg 6.3 des Reflektors 6 ausgehend von seiner Oberseite bis hin zu der der LED zugewandten Unterseite. Die Facetten 6.1 sind dabei als Oktagon unterschiedlicher Größe ausgebildet, und erstrecken sich ausgehend von der Oberseite des Reflektors 6 bis hin zu der keilartig ausgebildeten Unterseite des Reflektors 6. Zwischen der Unterseite des Reflektors 6 und der auf einer LED-Trägerplatine 8 angeordneten LED 5 ist ein Zwischenraum 7 ausgebildet, so dass das von der LED 5 emittierte Licht ungehindert alle Facetten 6.1 des Reflektors 6 anstrahlen kann. Mittels der Facetten 6 wird eine Strahlform erzeugt, die von der Strahlform des Lichtaustrittskegels der LED 5 verschieden ist. Das auf der Lichtnutzebene erzeugte Lichtraumprofil bzw. die Strahlform entspricht im Wesentlichen einer Schmetterlingsform mit nahezu homogenen Lichtraumfeldern ohne Dunkelstellen.
Bei einer nichtdargestellten matrixartigen Anordnung von 20 Modulen 2 mit einer Anordnung von 4 x 5 Modulen zur Anwendung als LED-basierende Straßen leuchte wird eine elektrische Anschlussleistung von 100 Watt benötigt. Die von allen Modulen 2 zusammen erbrachte Beleuchtungsstärke beträgt dabei 10 Ix, wodurch ein in einer Beleuchtungshöhe von 8m platzierter LED- basierender Beleuchtungskörper 1 eine Lichtnutzebene mit einer Fläche von etwa 40 x 7,5 m2 homogen ausleuchten kann. LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 LED-basierender Beleuchtungskörper
2 Modul
3 optisches System
4 Abdeckung
5 LED
6 Reflektor
6.1 Facette
6.2 Flansch
6.3 Steg
7 Zwischenraum
8 LED-Trägerplatine
9 Wärmeleitschicht
10 Basiseinheit
11 Dichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. LED-basierender Beleuchtungskörper (1), umfassend mehrere Module (2), wobei jedes dieser Module (2) jeweils ein optisches System (3) zur Aufnahme einer LED-Trägerplatine (8) mit zumindest einer darauf angeordneten LED (5), einen Reflektor (6) sowie eine lichttransparente Abdeckung (4) aufweist, und der den Lichtaustrittskegel der LED (5) überspannende Reflektor (6) mit Facetten (6.1) ausgebildet ist, wobei die einzelnen Facetten (6.1) sich zu einer geschlossenen, kontinuierlich verlaufenden optischen Funktionsfläche ergänzen und sich dabei derart in einem bestimmten Winkel zueinander erstrecken, dass das von der LED (5) emittierte Licht im Wesentlichen über die Facetten (6.1) des Reflektors (6) zur Lichtnutzebene gelenkt wird.
2. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
a. jedes dieser Module jeweils gasdicht gekapselt oder
b. mehrere Module gruppenweise gasdicht gekapselt oder
c. die Gesamtheit aller Module gasdicht gekapselt ausgebildet sind,
wobei die Kapselungen entweder evakuiert ausgebildet oder mit einem Edelgas mit nichtoxydativer und/oder nichtkorrosiver Wirkung gefüllt sind.
3. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem einzelnen Modul die Gesamtheit der Facetten durch einen zweiteilig gefertigten Reflektor gebildet werden, wobei ein erster Teil als eine den Lichtaustrittskegel der LED (5) zumindest partiell überspannende Brücke und der zweite Teil durch eine die LED-Trägerplatine aufnehmende Basiseinheit ausgebildet ist.
4. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagezustand des zweiteilig gefertigten Reflektors (6) die jeweils äußeren Facetten (6.1) der Brücke und die Facetten (6.1) der Basiseinheit (10) ohne Zwischenraum einander kontaktieren.
5. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das von der LED (5) emittierte Licht ausschließlich und damit nur indirekt über die Facetten (6.1) des Reflektors (6) zur Lichtnutzebene gelenkt wird.
6. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der den Lichtaustrittskegel der LED (5) überspannende Reflektor (6) unter Ausbildung eines Zwischenraums (7) ausreichend von der Lichtaustrittsfläche der LED (5) beabstandet ist.
7. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) zur Erzeugung einer Strahlform ausgebildet ist, die von der Strahlform des Lichtaustrittskegels der LED (5) verschieden ist.
8. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Lichtnutzebene erzeugte Lichtraumprofil bzw. die Strahlform im Wesentlichen einer Schmetterlingsform mit nahezu homogenen Lichtraumfeldern ohne Dunkelstellen entspricht.
9. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Strahlform jedes einzelnen Moduls (2) als auch die aus dem Zusammenschalten mehrerer Module (2) entstehende gemeinsame Strahlform bzw. das Gesamtlichtraumprofil im Wesentlichen einer Schmetterlingsform entspricht.
10. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke des Reflektors (6) im Querschnitt im Wesentlichen Doppel-T-förmig ausgebildet, wobei dessen beide Flansche (6.2) und der sich zwischen den Flanschen (6.2) erstreckende Steg (6.3) jeweils Facetten (6.1) umfassen, und der Lichtaustrittskegel der LED (5) im Wesentlichen vom Steg (6.3) des Reflektors (6) überspannt wird.
11. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (6) entweder vollständig aus einem reflektierenden Material oder aus einem Reflektorträger mit einer darauf aufgebrachten reflektierenden Beschichtung besteht.
12. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) eine an der Rückseite der LED-Trägerplatine (8), respektive der der LED (5) abgewandten Seite der LED-Trägerplatine (8), angeordnete Wärmeleitschicht (9) aufweist.
13. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung eines LED- basierenden Beleuchtungskörpers (1) mit mehreren Modulen (2) im Defektfall eines oder mehrerer dieser Module (2), das von den verbleibenden Modulen (2) erzeugte Gesamtlichtraumprofil unverändert bleibt.
14. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einen der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen, um Module (2) einzeln, gruppenweise oder ihrer Gesamtheit zu- oder abschalten zu können.
15. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren zur Farbsteuerung und/oder zur Personenidentifizierung und/oder zur Helligkeitssteuerung vorgesehen sind, die mit der Steuerung oder Regelung gekoppelt sind.
16. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärke und/oder Beleuchtungsfarbe der LED (5) witterungs- oder nutzerabhängig unter Verwendung von Sensoren und der Regelung/Steuerung steuerbar ist.
17. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten LED (5) kontrastverändernde Eigenschaften aufweisen.
18. LED-basierender Beleuchtungskörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-basierende Beleuchtungskörper (1) für Straßenlaternen oder Platzbeleuchtungen eingesetzt wird, wobei in Abhängigkeit der Beleuchtungshöhe die Anzahl der für den LED-basierenden Beleuchtungskörper (1) eingesetzten Module (2) entweder variabel ist oder bei einer unveränderten Modulanzahl die Anschlussspannung der Module (2) entsprechend angepasst, d. h. erhöht oder verringert, wird.
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