WO2011036028A1 - Beleuchtungssystem mit regelbarer lichtquelle und in deren strahlengang angeordnetem lichtsensor - Google Patents

Beleuchtungssystem mit regelbarer lichtquelle und in deren strahlengang angeordnetem lichtsensor Download PDF

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WO2011036028A1
WO2011036028A1 PCT/EP2010/062609 EP2010062609W WO2011036028A1 WO 2011036028 A1 WO2011036028 A1 WO 2011036028A1 EP 2010062609 W EP2010062609 W EP 2010062609W WO 2011036028 A1 WO2011036028 A1 WO 2011036028A1
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WO
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light
lighting system
light source
beam path
light guide
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Application number
PCT/EP2010/062609
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English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Gergen
Detlef Gerhard
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
    • 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
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0457—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor sensing the operating status of the lighting device, e.g. to detect failure of a light source or to provide feedback to the device
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback

Definitions

  • Illumination system with adjustable light source and light sensor arranged in the beam path
  • the invention relates to a lighting system having a controllable light source arranged in a housing and a light sensor having a light receiving surface which lies in the beam path of the light source extending within the housing.
  • An illumination system of the type described above is known for example from WO 2008/123413 AI.
  • This Be ⁇ lighting system is used for the backlight of a dis- plays, this having rows of LEDs in each case at the edge, the rays parallel to the display surface, and wherein a deflections in of light is realized, for display by a suitable reflector.
  • On the reflector surface of this reflector an optical sensor utilizing the cavity of the reflector as the installation space and with which the radiation überprü ⁇ fen can be seated. The surface portion on which the sensor is seated is not available for reflection of the light emitted by the light emitting diodes.
  • the object of the invention is to improve ariessys ⁇ system such that the light intensity of the light source can be within the housing, in which it is installed, and thereby measure the beam path of the light source mög ⁇ lichst little disturbing.
  • the light receiving surface is ⁇ ⁇ forms through the first end of an optical fiber and the second end of the light guide with the transmitter Sensor surface of the sensor is optically coupled.
  • the optical path of the light source can radiate freely through the housing and out of the housing, ⁇ weswe gene can advantageously generate a homogeneous light field.
  • the light-receiving ⁇ area of the light guide is taken into account, which may be much smaller than when the complete light sensor is arranged in the beam path of the light source. It must also emitted by the light source are removed with ⁇ means of the light guide only a comparatively small amount of, as an arranged outside the beam path light sensor may have a larger size, and therefore also comparatively ⁇ example may be executed photosensitive.
  • a reflector surface which determines the beam path of the light source to be provided in the housing, and the optical waveguide lies in an opening in the reflector surface.
  • Reflectors are ⁇ uses particularly in LEDs as a light source preferably to the comparatively wide-angle Abstrahlungscha- rakterizing of LEDs to the effect of influencing that the emitted light is collected. This allows one
  • the optical waveguide can advantageously be brought into the beam path of the light source in a simple manner by providing an opening in the reflector surface. Through this, the light guide can be pushed and optionally protrude a piece in the space defined by the reflector surface or complete with the reflector surface. In both cases, the beam path of the light source is advantageously only slightly disturbed and it can be decoupled a certain amount of light to supply them via the light guide to the light sensor.
  • the optical waveguide is unencapsulated at least at its first end, which projects into the beam path of the light source.
  • This has the advantage that the branched measuring light can be coupled not only on the end face of the light guide at the first end, but also on its lateral surfaces.
  • the reflector surface relatively steep with respect to the surface on which the light source is mounted (before ⁇ preferably LED chips), is present.
  • a parallel to the surface extending optical fiber, which projects into the reflector mainly irradiated on the side surfaces.
  • the light guide is rod-shaped. This means that this ratio is ⁇ moderately rigid and therefore can be installed self-supporting . In particular, this can then be plugged easily through a hole in the reflector and cantilevered be introduced in the manner already described in the beam path in the interior of the reflector. Another possible ⁇ ness is to pour out the passage in the reflector with an optical plastic.
  • the light sensor is spectrally triggering latestbil ⁇ det. This can advantageously be achieved that not only the light intensity can be checked by the light sensor, but also the color of the emitted light. If, for example, several LED chips of different color are combined on the surface, then the color of the emitted light can be influenced by setting different luminous powers of the LED chips. in this connection It is particularly important that age-related Farbtechnike ⁇ ments of the individual LED chips is taken into account to produce the desired light spectrum. For this purpose, the
  • spectrally resolving light sensor can be used.
  • a plurality of optical fibers are provided, whose first ends are located at different points of the beam path.
  • statements can be made regarding the homogeneity of the light field. This is particularly important when a homogeneous light field is required, which must be generated due to the intensity of multiple LED chips. Since this difference can age ⁇ Lich quickly, it may be that the light field is inhomogeneous in that the built-in LED chips having different light intensities. This can be checked by means of said arrangement of a plurality of optical fibers.
  • the spatially resolved measurement of the light intensity or the color spectrum in the emitted beam path of course, with suitable control also allows a spatially resolved, ie chip-individual readjustment of the
  • each light guide or several groups of the LED chips In order to enable an individual evaluation of the light guided in the multiple light guides, each light guide or several groups of
  • Optical fibers are optically coupled to a respective light sensor.
  • a further embodiment of the invention will erhal ⁇ th when the light guide is tubular.
  • the channel formed by the tubular light guide is connected to a fan at the second end. This allows the cooling air (or another gaseous or liquid cooling medium) circulate faster, resulting in better cooling performance.
  • the channel formed by the tubular light guide is aligned in the direction of the light source. In this way, the cooling medium in the direction of the light source (preferably, the LED chip) be ⁇ be accelerated and provides upon impingement for increased cooling capacity.
  • the air or liquid molecules heated in this way are then displaced by subsequent, cooler molecules and transport the heat reliably, which can optionally also be delivered via a heat exchanger.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the illumination system according to the invention schematically in cross section
  • Figure 2 is a block diagram for a control of the function of the light source
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the erfindungsge ⁇ MAESSEN light source in schematic Thomasdarstel ⁇ lung.
  • a lighting system has a housing 11 which is ver ⁇ closed using a transparent lid 12th Inside the housing are arranged as components LED chips on a ceramic circuit board 14 (using a bathleitkeramik), wherein the circuit board 14th is enclosed in a first heat sink 15 and a second heat sink 16. To the circuit board 14 of batha ⁇ mik and the first heat sink 15 and the second heat sink 16, which may for example consist of aluminum, the resulting in the LED chips 13 heat loss can be well select ⁇ leads.
  • the first heat sink 15 also forms a reflector with a reflector surface 17. Not only the light generated by the LED chips, but also some of the heat radiation generated by the LED chips is emitted via this.
  • a reflector surface 17 projecting out of the reflector surface 17, two tubes 18, wherein at their first ends nozzle openings 20 are realized, which belong to the tubes 18 formed by the nozzles 20. Cooling air can be passed as a gaseous cooling medium to the LED chips 13 via the nozzle openings 19 in accordance with the arrows indicated, whereby due to the alignment of the nozzles 20, this impinges on a surface 21 formed by the printed circuit board 14 at an angle ⁇ ⁇ 80 ° ,
  • a cooling channel 22 is formed, through which the cooling air can be led to the back of the support plate 14 according to the hinted ⁇ arrows.
  • the circulation of the cooling air in the housing is made clear by the indicated arrows, which convey an idea of the cooling circuit.
  • As a drive for the cooling circuit several small fan units are provided as a conveyor 24 for the cooling air.
  • the required cooling capacity of the delivery devices 24 is achieved via a first control unit 25, which evaluates the signal of a temperature sensor 26 for this purpose.
  • the LED chips 13, the first control unit 25, which Temperatursen ⁇ sor 26 and the conveyors 24 are all as SMT Components mounted on the support plate 14, wherein the electrically conductive connections of said components via unillustrated interconnects and vias in the support plate 14 are realized.
  • the walls of the tube 18 simultaneously serve as a light guide 27, the light emitted by the LED chips 13 projecting above the end face at the first end of the tube as the light receiving surface 28 and to a lesser extent also within the reflector surface 17 exposed outer walls of the Roh ⁇ res 18 in the light guide 28 occur.
  • light sensors are arranged, which each have a sensor surface 30 aufwei ⁇ sen, with which the guided through the light guide 27 light can be collected and converted into a measurement signal.
  • FIG. 2 schematically shows a circuit structure as a block diagram which can be used for reliable operation of the LED chip 13.
  • FIG. 2 shows a variant in which the nozzle 12 and the light guide 27 are designed as separate components.
  • the nozzle 20 may taper to the nozzle opening 19 to effect a better acceleration of the gaseous cooling medium.
  • the light guide 27 can protrude with its one end into the space defined by the reflector surface 17. The light receiving surface is then not only the front itself, but, if the
  • Light guide 27 is not sheathed, and the lateral surface, which projects into the space of the reflector surface 17.
  • the Steue ⁇ tion of the cooling power is controlled in the manner already described by evaluation of the temperature sensor 26 signal by the first control unit 25 and corresponding control of the conveying unit 24th
  • a second control ⁇ unit 31 is provided, which can control the power of the LED chip 13.
  • the signal of the light source sors 29 evaluated.
  • a old ⁇ insurance-related decline of the luminosity of the LED chip can for example be com ⁇ compensated by this is designed so that it must be run at start-up, for example, with an output of 80% of the maximum required performance.
  • the power can then be increased up to a value of 100% in order to provide the required luminous power of the LED chip.
  • the second control unit 31 evaluates the signal of the temperature sensor ⁇ 26th
  • the threshold for a down-regulating the power at the LED chip 13 should be higher than the temperature value with which the conveying unit 24 is operated at maximum Leis ⁇ processing. It is only when this cooling capacity is no longer sufficient, can then be reacted with a limiting shoveetz ⁇ acquisition on the LED chip. 13
  • the first control unit and the second control unit can be build ⁇ Lich implemented with a microcontroller, wherein the functionality must be implemented in the manner described.
  • a plurality of light ⁇ conductors 27 are provided in the first heatsink 15, two of which are visible in section.
  • the other optical fiber itself can not be seen, but you can see the jeweili ⁇ gen light receiving surface 28 of those optical fibers that are shown behind the plane of FIG. 3
  • These are regularly arranged on the circumference and at different heights with respect to the surface 21 of the carrier plate 14, so that by comparison of the entirety of the individually evaluated
  • a target color can be specified.
  • the light receiving surfaces 28 terminate exactly with the reflector surface 17.
  • the small amount of coupled-out light also only slightly reduces the intensity of the light field.
  • the light sensors 29 are designed with a suitable sensitivity so that they can work with the light intensities coupled out by the light guides 27.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit einem Gehäuse (15), in dem eine regelbare Lichtquelle (13) (beispielsweise LED-Chips) angeordnet ist. Um die Helligkeit mittels Lichtsensoren (29) zu bestimmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass Lichtleiter (27) verwendet werden, deren Lichtaufnahmeflächen (28) in den Strahlengang der Lichtquelle (13) hineinragen. Diese führen das ausgekoppelte Licht dann zu Lichtsensoren (29), die außerhalb des Strahlenganges der Lichtquelle (13) liegen und daher die Lichtintensität des ausgestrahlten Lichtfeldes vorteilhaft nur wenig verringern. Bevorzugt werden die Lichtaufnahmeflächen (28) als Teil einer Reflektorfläche (17) für das ausgestrahlte Licht ausgeführt.

Description

Beschreibung
Beleuchtungssystem mit regelbarer Lichtquelle und in deren Strahlengang angeordnetem Lichtsensor
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit einer in einem Gehäuse angeordneten, regelbaren Lichtquelle und einem Lichtsensor, der eine Lichtaufnahmefläche aufweist, die im innerhalb des Gehäuses verlaufenden Strahlengang der Licht- quelle liegt.
Ein Beleuchtungssystem der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus der WO 2008/123413 AI bekannt. Dieses Be¬ leuchtungssystem dient zur Hintergrundbeleuchtung eines Dis- plays, wobei dieses jeweils am Rand Zeilen von LEDs aufweist, die parallel zur Displayfläche strahlen und wobei eine Umlen- kung des Lichtes zum Display durch einen geeigneten Reflektor realisiert ist. Auf der Reflektorfläche dieses Reflektors sitzt ein optischer Sensor, der den Hohlraum des Reflektors als Einbauraum nutzt und mit dem sich die Strahlung überprü¬ fen lässt. Der Flächenabschnitt, auf dem der Sensor sitzt, steht zur Reflektion des von den Leuchtdioden ausgesandten Lichtes nicht zur Verfügung. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Beleuchtungssys¬ tem derart zu verbessern, dass sich die Lichtintensität der Lichtquelle innerhalb des Gehäuses, in dem diese verbaut ist, messen lässt und dabei den Strahlengang der Lichtquelle mög¬ lichst wenig stört.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs aufgeführten Beleuch¬ tungssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Licht¬ aufnahmefläche durch das erste Ende eines Lichtleiters ausge¬ bildet ist und das zweite Ende des Lichtleiters mit der Sen- sorflache des Sensors optisch gekoppelt ist. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, den Lichtsensor außerhalb des Reflektors zu verbauen, so dass die Reflektorfläche bzw. der Strah¬ lengang der Lichtquelle vorteilhaft nur wenig abgeschattet wird. Daher kann der Strahlengang der Lichtquelle ungehindert durch das Gehäuse und aus dem Gehäuse hinaus strahlen, weswe¬ gen sich vorteilhaft ein homogenes Lichtfeld erzeugen lässt. Als einzige Störung des Strahlengangs ist die Lichtaufnahme¬ fläche des Lichtleiters zu berücksichtigen, die wesentlich kleiner ausfallen kann, als wenn der komplette Lichtsensor im Strahlengang der Lichtquelle angeordnet wird. Auch muss mit¬ tels des Lichtleiters nur eine vergleichsweise geringe Menge an von der Lichtquelle ausgestrahlten Licht entnommen werden, da ein außerhalb des Strahlengangs angeordneter Lichtsensor eine größere Baugröße haben darf und daher auch vergleichs¬ weise lichtempfindlich ausgeführt sein kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse eine den Strahlengang der Lichtquelle bestim- mende Reflektorfläche vorgesehen ist, und der Lichtleiter in einer Öffnung in der Reflektorfläche liegt. Reflektoren werden insbesondere bei LEDs als Lichtquelle bevorzugt einge¬ setzt, um die vergleichsweise weitwinklige Abstrahlungscha- rakteristik von LEDs dahingehend zu beeinflussen, dass das abgestrahlte Licht gesammelt wird. Hierdurch lässt sich ein
Lichtfeld höherer Konzentration und Lichtintensität erzeugen. Wird ein solcher Reflektor vorgesehen, so lässt sich der Lichtleiter vorteilhaft auf einfache Weise in den Strahlen¬ gang der Lichtquelle bringen, indem in der Reflektorfläche eine Öffnung vorgesehen ist. Durch diese kann der Lichtleiter geschoben werden und wahlweise ein Stück in den durch die Reflektorfläche definierten Raum hineinragen oder mit der Reflektorfläche abschließen. In beiden Fällen wird der Strahlengang der Lichtquelle vorteilhaft nur wenig gestört und es lässt sich eine gewisse Menge an Licht auskoppeln, um diese über den Lichtleiter dem Lichtsensor zuzuführen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lichtleiter zumindest an seinem ersten Ende, welches in den Strahlengang der Lichtquelle hineinragt, ungekapselt ist. Dies hat den Vorteil, dass das abgezweigte Messlicht nicht nur über die Stirnseite des Lichtleiters am ersten Ende, sondern auch über dessen Mantelflächen ausgekoppelt werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Reflektorfläche vergleichsweise steil in Bezug auf die Oberfläche, auf der die Lichtquelle (vor¬ zugsweise LED-Chips) montiert ist, vorliegt. In diesem Fall wird ein parallel zur Oberfläche verlaufender Lichtleiter, der in den Reflektor hineinragt, hauptsächlich an den Seiten- flächen bestrahlt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Lichtleiter stabförmig ausgebildet ist. Hiermit ist gemeint, dass dieser verhältnis¬ mäßig biegesteif ist und daher freitragend verbaut werden kann. Insbesondere kann dieser dann auf einfache Weise durch eine Bohrung im Reflektor gesteckt werden und freitragend in der bereits beschriebenen Weise in den Strahlengang im Inneren des Reflektors eingebracht werden. Eine andere Möglich¬ keit besteht darin, den Durchgang in dem Reflektor mit einem optischen Kunststoff auszugießen.
Vorteilhaft ist der Lichtsensor spektral auslösend ausgebil¬ det. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass nicht nur die Lichtintensität durch den Lichtsensor geprüft werden kann, sondern auch die Farbgebung des ausgesendeten Lichtes. Werden beispielsweise mehrere LED-Chips unterschiedlicher Farbe auf der Oberfläche kombiniert, so lässt sich die Farbe des ausgesendeten Lichtes durch die Einstellung unterschiedlicher Leuchtleistungen der LED-Chips beeinflussen. Hierbei ist es besonders wichtig, dass alterungsbedingten Farbände¬ rungen der einzelnen LED-Chips Rechnung getragen wird, um das gewünschte Lichtspektrum zu erzeugen. Hierzu kann der
spektral auflösende Lichtsensor verwendet werden.
Außerdem ist es sehr vorteilhaft, wenn mehrere Lichtleiter vorgesehen sind, deren erste Enden an unterschiedlichen Stellen des Strahlenganges liegen. Hierdurch können Aussagen hinsichtlich der Homogenität des Lichtfeldes getroffen werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn ein homogenes Lichtfeld gefordert wird, welches aufgrund der Intensität von mehreren LED-Chips erzeugt werden muss. Da diese unterschied¬ lich schnell altern können, kann es sein, dass das Lichtfeld dadurch inhomogen wird, dass die verbauten LED-Chips unter- schiedliche Leuchtintensitäten aufweisen. Dies kann mittels der genannten Anordnung mehrerer Lichtleiter überprüft werden. Die ortsaufgelöste Messung der Lichtintensität oder des Farbspektrums im ausgesendeten Strahlengang ermöglicht selbstverständlich bei geeigneter Ansteuerung auch eine ortsaufgelöste, d. h. chipindividuelle Nachregelung der
Leuchtkraft der LED-Chips. Um eine individuelle Auswertung des in den mehreren Lichtleitern geführten Lichtes zu ermöglichen, muss jeder Lichtleiter oder mehrere Gruppen von
Lichtleitern optisch an jeweils einen Lichtsensor gekoppelt sein.
Eine weiterführende Ausgestaltung der Erfindung wird erhal¬ ten, wenn der Lichtleiter rohrförmig ausgeführt ist. Hierdurch ist vorteilhaft auch eine Belüftung des durch den Re- flektor gebildeten Innenraumes möglich, der zu Kühlzwecken dienen kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der durch den rohrförmigen Lichtleiter ausgebildeten Kanal am zweiten Ende mit einem Gebläse verbunden ist. Hierdurch kann die Kühlluft (oder ein anderes gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium) schneller zirkulieren, wodurch eine bessere Kühlleistung erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der durch den rohrförmigen Lichtleiter gebildete Kanal in Richtung der Lichtquelle ausgerichtet ist. Hierdurch kann das Kühlmedium in Richtung der Lichtquelle (bevorzugt der LED-Chips) be¬ schleunigt werden und sorgt beim Auftreffen für eine erhöhte Kühlleistung. Die auf diesem Wege erwärmten Luft- oder Flüssigkeitsmoleküle werden dann von nachfolgenden, kühleren Molekülen verdrängt und transportieren die Wärme zuverlässig ab, die fakultativ auch über einen Wärmetauscher abgegeben werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente in den einzelnen Figuren sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems schematisch im Querschnitt,
Figur 2 ein Blockschaltbild für eine Regelung der Funktion der Lichtquelle und
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Lichtquelle in schematischer Schnittdarstel¬ lung .
Ein Beleuchtungssystem gemäß Figur 1 weist ein Gehäuse 11 auf, welches mittels eines transparenten Deckels 12 ver¬ schlossen ist. Im Inneren des Gehäuses sind als Bauelemente LED-Chips auf einer keramischen Leiterplatte 14 (Verwendung einer Wärmeleitkeramik) angeordnet, wobei die Leiterplatte 14 in einen ersten Kühlkörper 15 und einem zweiten Kühlkörper 16 eingeschlossen ist. An die Leiterplatte 14 aus Wärmeleitkera¬ mik und den ersten Kühlkörper 15 sowie den zweiten Kühlkörper 16, die beispielsweise aus Aluminium bestehen können, kann die in den LED-Chips 13 entstehende Verlustwärme gut abge¬ führt werden.
Der erste Kühlkörper 15 bildet außerdem einen Reflektor mit einer Reflektorfläche 17 aus. Über diesen wird nicht nur das durch die LED-Chips erzeugte Licht, sondern auch ein gewisser Teil der durch die LED-Chips erzeugten Wärmestrahlung abgegeben. Zusätzlich ragen aus der Reflektorfläche 17 zwei Rohre 18 heraus, wobei an deren ersten Enden Düsenöffnungen 20 realisiert sind, die zu durch die Rohre 18 ausgebildeten Düsen 20 gehören. Über die Düsenöffnungen 19 kann entsprechend der angedeuteten Pfeile Kühlluft als gasförmiges Kühlmedium auf die LED-Chips 13 geleitet werden, wobei diese aufgrund der Ausrichtung der Düsen 20 in einem Winkel φ < 80° zu einem Lot auf der durch die Leiterplatte 14 gebildeten Oberfläche 21 auftrifft.
Weiterhin ist in dem zweiten Kühlkörper 16 ein Kühlkanal 22 ausgebildet, durch den die Kühlluft entsprechend der angedeu¬ teten Pfeile an die Rückseite der Trägerplatte 14 herange- führt werden kann. Die Umwälzung der Kühlluft in dem Gehäuse wird durch die angedeuteten Pfeile deutlich, die eine Vorstellung von dem Kühlkreislauf vermitteln. Als Antrieb für den Kühlkreislauf sind mehrere kleine Lüftereinheiten als Fördereinrichtung 24 für die Kühlluft vorgesehen. Die erfor- derliche Kühlleistung der Fördereinrichtungen 24 wird über eine erste Steuereinheit 25 bewerkstelligt, die zu diesem Zweck das Signal eines Temperatursensors 26 auswertet. Die LED-Chips 13, die erste Steuereinheit 25, der Temperatursen¬ sor 26 sowie die Fördereinrichtungen 24 sind alle als SMT- Bauelemente auf der Trägerplatte 14 montiert, wobei die elektrisch leitfähigen Verbindungen der genannten Bauteile über nicht dargestellte Leiterbahnen und Durchkontaktierungen in der Trägerplatte 14 realisiert sind.
Die Wände des Rohres 18 dienen gleichzeitig als Lichtleiter 27, wobei das von den LED-Chips 13 abgestrahlte Licht voran- gig über die Stirnseite am ersten Ende des Rohres als Licht¬ aufnahmefläche 28 und im geringen Maße auch über die inner- halb der Reflektorfläche 17 freiliegenden Außenwände des Roh¬ res 18 in den Lichtleiter 28 eintreten. Gegenüber der Stirnseite am jeweils anderen Ende der Rohre 18 sind Lichtsensoren angeordnet, wobei diese jeweils eine Sensorfläche 30 aufwei¬ sen, mit der das durch die Lichtleiter 27 geleitete Licht aufgefangen und in ein Messsignal umgewandelt werden kann.
In Figur 2 ist schematisch ein Schaltungsaufbau als Blockschaltbild dargestellt, der für einen zuverlässigen Betrieb des LED-Chips 13 verwendet kann. In Figur 2 ist eine Variante dargestellt, bei der die Düse 12 und der Lichtleiter 27 als getrennte Bauteile ausgeführt sind. Die Düse 20 kann sich zur Düsenöffnung 19 verjüngen, um eine bessere Beschleunigung des gasförmigen Kühlmediums zu bewirken. Der Lichtleiter 27 kann mit seinem einen Ende in den durch die Reflektorfläche 17 de- finierten Raum hineinragen. Als Lichtaufnahmefläche dient dann nicht nur die Stirnseite selbst, sondern, wenn der
Lichtleiter 27 nicht ummantelt ist, auch die Mantelfläche, die in den Raum der Reflektorfläche 17 hineinragt. Die Steue¬ rung der Kühlleistung wird in der bereits beschriebenen Weise durch Auswertung des Signals des Temperatursensors 26 durch die erste Steuereinheit 25 und entsprechende Ansteuerung der Fördereinheit 24 geregelt. Außerdem ist eine zweite Steuer¬ einheit 31 vorgesehen, welche die Leistung des LED-Chips 13 steuern kann. Hierzu wird zum einen das Signal des Lichtsen- sors 29 ausgewertet. Hierdurch kann beispielsweise ein alte¬ rungsbedingtes Nachlassen der Leuchtkraft des LED-Chips kom¬ pensiert werden, indem dieser so ausgelegt ist, dass er bei Inbetriebnahme beispielsweise nur mit einer Leistung von 80 % der maximal nötigen Leistung betrieben werden muss. Lässt die Leuchtkraft mit der Zeit nach, kann die Leistung dann bis zu einem Wert von 100% gesteigert werden, um die geforderte Leuchtleistung des LED-Chips zu erbringen. Um eine Überhit¬ zung des LED-Chips zu vermeiden, ist zusätzlich vorgesehen, dass die zweite Steuereinheit 31 das Signal des Temperatur¬ sensors 26 auswertet. Die Schwelle für ein Herunterregeln der Leistung am LED-Chip 13 sollte jedoch höher sein als der Temperaturwert, mit dem die Fördereinheit 24 mit maximaler Leis¬ tung betrieben wird. Erst wenn diese Kühlleistung nicht mehr ausreicht, kann dann mit einer Begrenzung der Leistungsauf¬ nahme am LED-Chip 13 reagiert werden. Selbstverständlich können die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit bau¬ lich auch mit einem Microcontroller realisiert sein, wobei die Funktionalitäten in der beschriebenen Weise umgesetzt werden müssen.
Bei dem Beleuchtungssystem gemäß Figur 3 sind mehrere Licht¬ leiter 27 in dem ersten Kühlkörper 15 vorgesehen, von denen zwei als Schnitt zu erkennen sind. Die weiteren Lichtleiter selbst sind nicht zu erkennen, jedoch sieht man die jeweili¬ gen Lichtaufnahmeflächen 28 derjenigen Lichtleiter, die hinter der Zeichenebene gemäß Figur 3 dargestellt sind. Diese sind regelmäßig am Umfang und in verschiedener Höhe bezüglich der Oberfläche 21 der Trägerplatte 14 angeordnet, so dass durch Vergleich der Gesamtheit der einzeln ausgewerteten
Messwerte ein Rückschluss über die Homogenität des durch die LED-Chips 13 ausgesendeten Lichtfeldes möglich wird. Zur Auswertung sind außen am ersten Kühlkörper 15 Lichtsensoren 29 angebracht, von denen zwei zu erkennen sind. Diese so¬ wie die nicht dargestellten weiteren Lichtsensoren sind mit einer zweiten Steuereinheit 31 verbunden, die nach einer Aus- wertung der Messsignale einer Ansteuerung der LED-Chips 13 einzeln erlaubt. Die LED-Chips 13 leuchten in unterschiedli¬ cher Farbe und ermöglichen dadurch, dass das Beleuchtungssys¬ tem wahlweise in unterschiedlichen Farben leuchten kann.
Hierzu kann mittels eines externen Rechners 34 eine Sollfarbe vorgegeben werden.
In Figur 3 ist auch zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Lichtaufnahmeflächen 28 genau mit der Reflektorfläche 17 abschließen. Hierdurch wird die geringst mögliche Störung des durch die LED-Chips 13 abgestrahlten Lichtfeldes erreicht, wobei die geringe Menge an ausgekoppeltem Licht auch die Intensität des Lichtfeldes nur wenig verringert. Die Lichtsensoren 29 werden in einer geeigneten Empfindlichkeit ausgelegt, damit diese mit den durch die Lichtleiter 27 aus- gekoppelten Lichtintensitäten arbeiten können.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungssystem mit einer in einem Gehäuse (11) angeordneten, regelbaren Lichtquelle (13) und einem Lichtsensor (29), der eine Lichtaufnahmefläche (28) aufweist, die im in¬ nerhalb des Gehäuses (11) verlaufenden Strahlengang der
Lichtquelle (13) liegt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Lichtaufnahmefläche (28) durch das erste Ende eines Lichtleiters (27) ausgebildet ist und das zweite Ende des
Lichtleiters (27) mit der Sensorfläche (30) des Lichtsensors optisch gekoppelt ist.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass in dem Gehäuse eine den Strahlengang der Lichtquelle (13) bestimmende Reflektorfläche (17) vorgesehen ist und der Lichtleiter (27) in einer Öffnung in der Reflektorfläche liegt .
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die durch das erste Ende des Lichtleiters (27) gebildete Stirnseite die Lichtaufnahmefläche bildet mit der Reflektor- fläche (17) abschließt.
4. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Lichtleiter zumindest an seinem ersten Ende ungekap- selt ist.
5. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Lichtquelle aus einer LED oder mehreren unabhängig voneinander regelbaren LED besteht.
6. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Lichtleiter stabförmig ausgebildet ist.
7. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Lichtsensor (29) spektral auflösend ist.
8. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass mehrere Lichtleiter (27) vorgesehen sind, deren erste
Enden an unterschiedlichen Stellen des Strahlenganges liegen.
9. Beleuchtungssystem nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass jeder Lichtleiter (27) oder mehrere Gruppen von Lichtleitern (27) optisch an jeweils einen Lichtsensor (29) gekop- pelt sind.
10. Beleuchtungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Lichtleiter (27) rohrförmig ausgeführt ist.
11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die durch den rohrförmigen Lichtleiter (27) ausgebildete Düse (20) am zweiten Ende mit einem Gebläse (24) verbunden ist .
12. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der durch den rohrförmigen Lichtleiter gebildete Kanal (20) in Richtung der Lichtquelle (13) ausgerichtet ist.
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