WO2012013533A2 - Lighting unit - Google Patents

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WO2012013533A2
WO2012013533A2 PCT/EP2011/062285 EP2011062285W WO2012013533A2 WO 2012013533 A2 WO2012013533 A2 WO 2012013533A2 EP 2011062285 W EP2011062285 W EP 2011062285W WO 2012013533 A2 WO2012013533 A2 WO 2012013533A2
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light unit
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scattering
primary
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Julius Muschaweck
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
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    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material

Definitions

  • the invention relates to a light unit according to the preamble of claim 1. It is in particular reflector lamps or modules or so-called.
  • Light engines o.a. based on a primary light source, which consists of an LED or an array of light elements such as LEDs.
  • LED arrays are the primary source of light for a retrofit reflector lamp. This light source can also phosphors directly or remotely upstream.
  • the object of the present invention is to provide a light unit, in particular a reflector lamp, which is distinguished by high efficiency and / or high compactness.
  • Another object of the present invention is to provide an optical design for a reflector prone light unit, be it a lamp or luminaire ⁇ te, which is much more efficient and still allows a comparable light distribution, wherein the ge ⁇ demanded shielding angle are observed.
  • the light source is covered in the direction of the reflector exit side with a cap that fulfills two essential tasks: on the one hand, the light source is not di ⁇ rectly visible, so that the glare is reduced; On the other hand, a desired, usually closely bundled, Ab ⁇ beam characteristic or light distribution curve is ensured by the fact that the light that is forward, so unge ⁇ bundles, is emitted and therefore does not hit the reflector ⁇ tor, absorbed or -relativ diffuse is thrown back onto the reflector. Although this makes it possible to realize very good, even highly concentrated light distributions, the efficiency of this system leaves much to be desired.
  • the efficiency is only 50%, that is, about 50% of the lamp luminous flux is absorbed in the reflector system.
  • the problem of poor efficiency is solved by a completely novel approach. It does not orient itself to conventional light sources, and then transfers this concept more or less successfully to LED-afflicted light sources, as is the case with the cited prior art.
  • the new concept takes advantage of the unique properties of LED-loaded light sources to enable far greater efficiency.
  • one or more LEDs are used as the primary light source, which is preceded by a scattering optics, referred to below as scattering optics. Both together is the actual light ⁇ source of the light unit.
  • a reflector contour or other deflecting optics are assigned to a reflector lamp or luminaire.
  • the light unit advantageously has a light source and a reflector.
  • the light source has a primary light source whose radiation is directed via a scattering optics to an optical converter. There, a secondary radiation is radiated back, which is coupled out of the scattering ⁇ tik, which acts as a secondary light source.
  • Another optional element of the light unit is a phosphor layer, which is upstream from the primary light source ⁇ in the field of optical scattering the primary light source. This can be used to generate white light or colored light together with the primary light source, which then leaves the secondary light source to reach the reflector or the deflection optics.
  • the design of the new optical design element, in particular the prescribed for reflector lamps in a standard screening angle is maintained at least 30 ° re ⁇ tively to the reflector exit surface.
  • a light unit is presented with a concave reflector, which is equipped with an outlet opening, a neck and an axis, the reflector ⁇ tor in particular a longitudinally elongated in the axial direction secondary light source, in particular with a transversely arranged primary light source, an LED array , is equipped, surrounds.
  • the primary light source is an LED array of blue LEDs or even UV LEDs, possibly also multi-colored LED arrays.
  • the scattering optics is the primary light source pre- ⁇ switched that it collects the emitted light or Strah ⁇ ment as efficient as possible and forwards.
  • the scattering optics is tube-like and conical. This means that it extends from an inlet opening to an outlet opening, wherein the diameter DE of the inlet opening is at least three times as small as the diameter DA of the outlet opening.
  • the distance A of the primary light source from the input opening should be as small as possible, but given.
  • a be preferred distance A is 50 to 300 ⁇ .
  • the distance L between input port and output port is preferably at least twice, particularly before Trains t ⁇ at least four times as large as the outside diameter DA.
  • the cone along its expansion is a straight cone such as a truncated pyramid, or the contour is parabolic, hyperbolic, elliptical or shaped according to a known free surface. This depends on the application purpose.
  • the material of the cone is entwe ⁇ a transparent hollow body having partially reflective side walls. Preferably, it is but a Vollkör ⁇ per made of transparent material such as glass or plastic. The property of total reflection is of paramount importance here.
  • the exit opening is closed with an optical converter.
  • This can either have a purely scattering agent, for example TiO 2 layer. He can also be a converting agent, often one or several Other phosphors, as known per se, for the conversion, in whole or in part, of the radiation of the primary light source.
  • Essential is the property of the optical ⁇ rule converter to-back throw the light from the primary light source, where it changes the direction of the beam due to scattering or absorption and re-emission by. This secondary radiation can then leave the divergent lens through the side walls, which produces the secondary light source ⁇ in effect.
  • the light of the primary light source should be kept within the scattering optics, which succeeds with skillful choice of materials and geometrical relations by total reflection as far as possible.
  • the inventive system is particularly ⁇ some way before, when a is designed outside of the secondary light source to-secondary reflector extremely flat, in particular when the depth T of the reflector contour at most half as large as the diameter DO of the opening of the reflector.
  • a preferred shape of the contour of the reflectors ⁇ tors in a first portion near the Lichtquel- le, especially in the area of the first inner half of the radius of the reflector here is an involute. This design has the purpose of avoiding that light is reflected back to the light source.
  • the contour in a second portion preferably has a parabolic, elliptical or approximately ⁇ example parabolic shape. This forms the outgoing beam.
  • the scattering optics as an element for beam shaping is axially symmetrical above the primary light source in the reflector, facing the opening of the reflector, installed.
  • a typical volume of a radiating light source (concretely realized as a secondary light source) is 10 to 20 mm in axial length and 1 to 5 mm in maximum diameter.
  • the LED array may have a diameter of typically 2 mm in the case of a mini spot with typically 300 in the luminous flux up to a diameter of typically 15 mm in the case of a maxi spot with typically 10,000 lumens.
  • a typical divergent lens ⁇ an outer diameter of 6 to 50 mm, and the axial length is typi- pisch 12 to 100 mm.
  • the scattering optics can protrude beyond the opening of the reflector to the outside.
  • the dual task of the scattering optics namely the forwarding of the primary radiation towards the optical converter with almost 100% efficiency, and the decoupling of the radiation reflected back from the optical transducer with likewise highest efficiency of typically 80 to 98%, even of separate parts the scattering optics are perceived.
  • a particularly high value of the efficiency can be achieved in that the optical transducer is substantially greater than the primary light source, and if au ⁇ for putting in primary light source reflected well. Insbeson ⁇ particular this is achieved in the case of using blue LEDs as primary light source, the substrate of the array is coated in white, and in particular with Ti02.
  • Refrigeration elements can therefore be mounted without compulsion to minimize the area behind the optical transducer. It can be used per se known elements for cooling, such as cooling fins or water cooling or so-called. Heat pipes.
  • the major disadvantage of reflective concepts of conversion is optical: the primary emitting LED is in the way of secondary radiation. This problem is now elegantly circumvented by the extraction via the scattering optics. Typically, this decoupling is effected predominantly through the conical side walls of the Streuop ⁇ tik.
  • the scattering optical system usually a solid material cone, ⁇ example, of glass, is functionally equivalent to a type optical diode.
  • This uses the etendue mismatch between the surface of the primary light source and the surface of the optical transducer. Basically, all radiation from the LEDs (it can also be laser diodes or similar) is directed to the much larger optical converter. There are no significant losses, for example, in the transmission, because the forwarding uses the concept of total reflection. The angles of incidence on the optical transducer are almost vertical. The radiation is resolved there into a much larger etendue. Only a very small part of the secondary radiation is ultimately reflected back to the primary light source. The large remainder is channeled out of the cone, or more generally the scattering optics, mostly by refraction.
  • a particularly high efficiency is achieved by using silicone, usually as a gel, between the primary light source and scattering optics.
  • the scattering optics is preferably a cone whose effective contour can have an optimized shape, such as, for example, parabolic.
  • the divergent lens can also be intentionally notches in the axial direction have to break the rotational symmetry and thus improve the homogeneity of the se ⁇ kundär emitted radiation without compromising the forwarding of the primary radiation by total internal reflection.
  • the scattering optics can optionally be coated with an antireflection coating in order to improve the decoupling.
  • the scattering optics can also optionally be provided with a dichroic coating in the vicinity of the entrance opening, preferably at most over 10% of its length. This mini mized ⁇ the return transmission to the primary light source.
  • the average particle size of the phosphor used in the optical converter should be selected relatively small in a preferred embodiment, in particular d50 should be less than 5 ⁇ , especially less than 2 ⁇ selected.
  • the optical converter may also contain phosphors and scattering particles such as TiO 2 in particular at the same time. In this way, it allows the ratio between converted light and scattering to be reflected. Adjusted light, and thus set the color of the emitted radiation from the optical transducer.
  • the phosphors and scattering particles can be distributed inhomogeneously in a layer of the optical converter, in particular following the basic principle of a checkerboard arrangement or another tiling in the mathematical sense. In this case, individual fields can only be covered by one phosphor, only by scattering medium, or by another phosphor.
  • the cooling of the optical converter can also be done by means of heappipe.
  • a usual thickness of the layer in the optical transducer containing the phosphor (s) is 0.2 to 2 mm. If the layer is chosen to be very thin to reduce costs, then the substrate should reflect very well, in particular by using a layer of aluminum, silver or TiO 2. Thus, the efficiency is kept as high as possible, or it is thus even improved over a thicker layer. However, the color location can be dependent on the layer thickness.
  • the exact form of the scattering optics can be optimized by means of ray tracing. Important is basically the conical shape with sufficiently large Etendue ratio between primary ⁇ radiation and secondary radiation.
  • a suitable glass for the conical solid is, for example, B270 from Schott. In particular, a pressed glass is suitable. Such a glass can easily be shaped as a solid body and can therefore be adapted well to the desired contour.
  • the side walls of the cone should be preferably polished, on the other hand, the input opening and output opening of the cone should simply sawed and thus be quite rough, because this is ultimately advantageous for coupling and scattering.
  • the interfaces in the area of the inlet opening and outlet opening can be provided with silicone as a coupling layer. It is also possible to use another short-wave radiation-bearing medium.
  • a silicone encapsulation on the primary light source allows a very good coupling to the scattering optics with virtually no losses.
  • Typical areas of the primary light source are 10 mm 2
  • typical areas of the optical transducer are 100 mm 2
  • ⁇ at the expansion of the radiation should be about a factor of 5 to 20.
  • the concept of the optical diode makes it possible to bring nearly 100% of the primary radiation onto the optical transducer and in turn to couple it typically 90% over the scattering optics, such efficiency can not be achieved approximately by conventional concepts as described in the prior art ,
  • the contour of the reflective tertiary element may be para ⁇ bolisch, preferably it is an open space, or ei ⁇ ne area with a minimum in the vicinity of the primary light source. Very good values are provided by an involute. This is the smallest form of reflector that avoids back reflection back to the light source.
  • the contour of the side walls of the scattering optics is preferably chosen so that total reflection is frustrated.
  • the inlet opening should be at least 1.1 times the diameter of the primary light source.
  • the outlet opening should be at least 5 times the diameter of the inlet opening.
  • the cone may have a contour, in particular selected from the group parabolic, hyperbolic, elliptical, straight as a truncated cone and open-surface.
  • the primary light source may be an LED array of blue or even UV LEDs. Noteworthy here is the aspect that the primary radiation is in the case of using a blue LED coupled directly over the cone, but only after passing through the optical ⁇ rule converter.
  • the light unit may also contain only a pri ⁇ tales light source whose radiation over a purely diffusing optical converter and then the divergent lens is coupled.
  • the light unit may be used for the emission of white light or colored light, wherein ⁇ play, by means of full conversion.
  • the phosphor can be printed on a support of the optical converter. This means that individual preparation ⁇ che the surface of the optical transducer can easily print different, with different phosphors, for example, so that a mutual absorption is the vermie ⁇ . Any problem of color dispersion, as known from conventional conversion LEDs, is reliably avoided by the novel concept.
  • color-emitting light units for example in the region 550 to 50 nm peak emission, often is a blue primary radiation in the range 440-470 nm is used, can narrow-band phosphors used ⁇ the, with a FWHM of less than 40 nm ????
  • the distance A is preferably at least 100 ⁇ . This protects the LEDs and their bonding wires.
  • the primary light source is preferably mounted on a ceramic j ⁇ 's substrate or other submount having a base area for the primary light source, here the LED array, and a two-step edge.
  • the first inner stage serves as a stop for the scattering optics
  • the second outer and higher stage serves to position the scattering optics.
  • the gap between the primary light source and the inlet ⁇ opening may preferably be filled either with silicone or with air.
  • Light unit according to claim 1 characterized in that the primary light source is an LED or an LED array.
  • Light unit according to claim 1 characterized in that the scattering optics is shaped in the manner of a cone whose diameter of the input opening at leasthedra- nfmal is smaller than the diameter of the outlet opening.
  • Light unit characterized in that the scattering optics consists of solid glass, with side ⁇ walls and input side and output side front surface.
  • Light unit according to claim 1 characterized in that the optical transducer has a layer with at least one phosphor for the partial or full conversion of the primary radiation.
  • Light unit characterized in that the optical transducer with a cooling element is ver ⁇ see.
  • Light unit characterized in that the primary light source on a substrate mon ⁇ advantage is having an abutment for the inlet opening of the divergent lens, which is designed as a stage and a distance A between input port and the primary light source defined.
  • Light unit according to claim 8 characterized in that the substrate is partially covered with scattering medium be ⁇ . 10. Light unit according to claim 8, characterized in that the distance A is filled with silicone or with air.
  • Light unit according to claim 1 characterized in that the light unit further comprises a Reflektorkon ⁇ structure for the secondary light source.
  • Light unit according to claim 11 characterized in that the contour is parabolic or shaped as Involute. 13. Light unit according to claim 11, characterized in that the light unit forms a reflector lamp .
  • Light unit according to claim 1 characterized in that the one or more phosphors is or are distributed inhomogeneously on the optical wall 1er.
  • Fig. 1 is a primary light source
  • Fig. 2 the primary light source with vortexbineer
  • Scattering optics side (a) and in perspective (b); 3 shows the scattering optics with the optical converter arranged in front of it and showing the beam path of the primary radiation;
  • Fig. 4 is a representation of the beam path of the secondary
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a secondary light source
  • Fig. 7 is a light distribution curve of a secondary light source ⁇
  • Fig. 9 is a light unit with a reflector into two Ansich ⁇ , side, (a) and in perspective (b);
  • FIG. 11 is a light distribution curve of a secondary light source ⁇
  • FIG. 12 shows an intensity distribution of a light unit
  • FIG. FIG. 13 shows a luminaire with a secondary light source
  • an LED array 1 is shown, consisting of nine LEDs 2, which emit blue, peak emission is 460 nm.
  • the distance between the individual LEDs is typically 200 ⁇ , the area of each LED is typically 1 mm 2 .
  • the LED array is embedded in clear silicone, the slide of the primary light source has a total diameter of 6 mm.
  • the diffuse reflectivity of the primary light source is set as ⁇ with 70 to 80%.
  • Figure 2 shows a unit of primary light source and scattering optics.
  • the scattering optics has a distance A of 150 ⁇ to the primary light source. This distance is filled with silicone.
  • the primary light source seated on a ceramic j ⁇ rule substrate having a base surface for the LEDs, a first stage as a stop for the divergent lens and a second stage for positioning the divergent lens.
  • the length L is typically 20 mm.
  • the cone has an inlet opening with 7 mm diam ⁇ ser ??? And an exit opening with 20 mm diameter.
  • the side walls of the cone are polished but not coated. The front surfaces of the openings are preferably just sawn and thus rough.
  • FIG. 4 also shows the optical converter. He sits on the exit opening of the scattering optics and is preferably connected to this via a silicone layer.
  • the optical converter is, for example, a disk-like substrate, on which a layer which has a scattering or converging effect is applied. Often it is a 1 to 5 mm thick layer containing one to three phosphors. Preferably, a litter medium such as Ti02 is mixed.
  • the phosphor is preferably yellow and is emitting at ⁇ game as YAG: Ce on or other garnet, or a Si-, sialon or calsin oa Behind the substrate sits, a cooling element made of aluminum, whose diameter is 20 mm.
  • the phosphor has a diffuse scattering of 80%
  • the phosphor is in another embodiment, preferably a mixture of green and red, which cooperates with a blue LED as a primary light source.
  • the two phosphors are placed next to one another on the substrate in a checkerboard pattern, see FIG. 6.
  • Figure 4 also shows the coupling of the radiation from the scattering optics. This decoupling takes place via the side walls of the cone.
  • Figure 7 shows the light distribution curve of a secondary light source according to figure 5. It shows the typical Fleder ⁇ mouse wing shape, which is optimal for such light sources actually.
  • FIG. 8 shows the accumulated energy emitted by the secondary light source as a function of the angle. It turns out that virtually all energy is contained in an angular range of about 100 °.
  • Figure 9 shows a reflector lamp on the basis of innov ⁇ gen light source. It uses a contour for the reflector, which is parabolic. In the axis of the reflector sits the secondary light source.
  • FIG. 10 shows a reflector lamp on the basis of innov ⁇ gen light source using a contour which corresponds to a home volute. This has a minimum near the secondary light source.
  • FIG. 11 shows the intensity distribution of the reflector lamp according to FIG. 9, specifically the light distribution curve as a function of the angle.
  • Figure 12 shows the accumulated energy that is radiated from the Re ⁇ flektorlampe, as a function of the angle. It turns out that a distribution similar to a conventional 38 ° spotlight can be achieved. Feinhei ⁇ th of distribution can be easily optimized with a change of the reflector contour here. However, the total efficiency of the light unit, here reflector lamp, is at least 20 to 40% ?????? higher than conven tional ⁇ art.
  • Figure 13 shows the light unit comprises a lamp with conven ⁇ tionellem housing which has a reflective effect.
  • the light source is a secondary light source, as here beschrie ⁇ ben.

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Abstract

The invention relates to a lighting unit having a light source and a reflector. The light source has a primary light source, the radiance thereof being guided via a scattering optic (10) to an optical converter (20). There a secondary radiance is radiated back and output by the scattering optic acting as a secondary light source.

Description

Lichteinheit light unit
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung geht aus von einer Lichteinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Reflektorlampen oder Module oder sog. light engines o.a. auf Basis einer Primärlichtquelle, die aus einer LED oder auch aus einem Array von Lichtelementen wie beispielsweise LEDs besteht. The invention relates to a light unit according to the preamble of claim 1. It is in particular reflector lamps or modules or so-called. Light engines o.a. based on a primary light source, which consists of an LED or an array of light elements such as LEDs.
Stand der Technik State of the art
Aus der US 2010060130 ist eine LED-behaftete Lichteinheit bekannt. Dabei sind LED-Arrays die Primärlichtquelle für eine Retrofit-Reflektorlampe . Dieser Lichtquelle können auch Leuchtstoffe direkt oder entfernt vorgeschaltet sein. From US 2010060130 an LED-prone light unit is known. LED arrays are the primary source of light for a retrofit reflector lamp. This light source can also phosphors directly or remotely upstream.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichteinheit, insbesondere eine Reflektorlampe, anzugeben, die sich durch hohe Effizienz und/oder hohe Kompaktheit auszeichnet. The object of the present invention is to provide a light unit, in particular a reflector lamp, which is distinguished by high efficiency and / or high compactness.
Diese Aufgabe wird gelöst durch kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. This object is achieved by characterizing features of claim 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Bekannte Reflektorlampen mit relativ flacher Bauweise, bei der die Bautiefe des Reflektors kleiner als der Durchmesser des Reflektors ist, haben unbefriedigende Wirkungsgrade, obwohl der Reflektor selbst sehr effizient ist. Der Grund dafür liegt in den zusätzlichen Komponenten, die zur Entblendung und Strahlformung verwendet werden müssen. Dabei handelt es sich in der Regel um Abde- ckungen über den Lampen, die einen relativ großen Anteil des Lichtes absorbieren bzw. diffus in Richtung Lampenso¬ ckel reflektieren, wo dann ebenfalls vorwiegend Absorpti¬ on stattfindet. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims. Known reflector lamps with relatively flat design, in which the depth of the reflector is smaller than the diameter of the reflector, have unsatisfactory Efficiencies, although the reflector itself is very efficient. The reason for this lies in the additional components that must be used for glare reduction and beam forming. It is usually around Abde- ckungen across the lamps, which absorb a relatively large proportion of the light reflecting or diffusely in the direction of lamp base, which then also takes place predominantly Absorpti ¬ on.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen Designs für eine reflektorbehaftete Lichteinheit, sei es eine Lampe oder Leuch¬ te, das wesentlich effizienter ist und trotzdem eine vergleichbare Lichtverteilung ermöglicht, wobei auch die ge¬ forderten Abschirmungswinkel eingehalten werden. Bisher wird bei Reflektorlampen in flacher Bauweise die Lichtquelle in Richtung zur Reflektoraustrittsseite hin mit einer Kappe abgedeckt, die zwei wesentliche Aufgaben erfüllt: zum einen ist dadurch die Lichtquelle nicht di¬ rekt sichtbar, so dass die Blendung reduziert wird; zum anderen wird eine gewünschte, meist eng gebündelte, Ab¬ strahlcharakteristik oder Lichtverteilungskurve dadurch gewährleistet, dass das Licht, das nach vorne, also unge¬ bündelt, abgestrahlt wird und daher nicht auf den Reflek¬ tor trifft, absorbiert bzw. -relativ diffus- auf den Re- flektor zurückgeworfen wird. Damit lassen sich zwar sehr gute, auch stark gebündelte Lichtverteilungen realisieren, allerdings lässt die Effizienz dieses Systems zu wünschen übrig. Es ist typisch, dass der Wirkungsgrad bei lediglich 50% liegt, das heißt, ca. 50% des Lampenlicht- stroms werden im Reflektorsystem absorbiert. Erfindungsgemäß wird das Problem der schlechten Effizienz durch einen völlig neuartigen Ansatz gelöst. Er orientiert sich nicht an konventionellen Lichtquellen, und überträgt dann dieses Konzept mehr oder weniger erfolg- reich auf LED-behaftete Lichtquellen, wie dies beim eingangs zitierten Stand der Technik der Fall ist. Another object of the present invention is to provide an optical design for a reflector prone light unit, be it a lamp or luminaire ¬ te, which is much more efficient and still allows a comparable light distribution, wherein the ge ¬ demanded shielding angle are observed. So far, in reflector lamps in a flat design, the light source is covered in the direction of the reflector exit side with a cap that fulfills two essential tasks: on the one hand, the light source is not di ¬ rectly visible, so that the glare is reduced; On the other hand, a desired, usually closely bundled, Ab ¬ beam characteristic or light distribution curve is ensured by the fact that the light that is forward, so unge ¬ bundles, is emitted and therefore does not hit the reflector ¬ tor, absorbed or -relativ diffuse is thrown back onto the reflector. Although this makes it possible to realize very good, even highly concentrated light distributions, the efficiency of this system leaves much to be desired. It is typical that the efficiency is only 50%, that is, about 50% of the lamp luminous flux is absorbed in the reflector system. According to the invention, the problem of poor efficiency is solved by a completely novel approach. It does not orient itself to conventional light sources, and then transfers this concept more or less successfully to LED-afflicted light sources, as is the case with the cited prior art.
Vielmehr nutzt das neue Konzept die einzigartigen Eigenschaften von LED-behafteten Lichtquellen, um eine weit höhere Effizienz zu ermöglichen. Dazu werden eine oder mehrere LEDs als primäre Lichtquelle verwendet, der eine streuende Optik, im folgenden Streuoptik genannt, vorgeschaltet ist. Beides zusammen ist die eigentliche Licht¬ quelle der Lichteinheit. Rather, the new concept takes advantage of the unique properties of LED-loaded light sources to enable far greater efficiency. For this purpose, one or more LEDs are used as the primary light source, which is preceded by a scattering optics, referred to below as scattering optics. Both together is the actual light ¬ source of the light unit.
Weitere Bauteile der Lichteinheit sind eine Reflektorkon- tur oder sonstige umlenkende Optik, beispielsweise sind diese einer Reflektorlampe oder Leuchte zugeordnet. Further components of the light unit are a reflector contour or other deflecting optics, for example, these are assigned to a reflector lamp or luminaire.
Insgesamt besitzt die Lichteinheit vorteilhaft eine Lichtquelle und einen Reflektor. Die Lichtquelle hat eine primäre Lichtquelle, deren Strahlung über eine Streuoptik zu einem optischen Wandler geleitet wird. Dort wird eine sekundäre Strahlung zurückgestrahlt, die von der Streuop¬ tik, die als sekundäre Lichtquelle wirkt, ausgekoppelt wird . Overall, the light unit advantageously has a light source and a reflector. The light source has a primary light source whose radiation is directed via a scattering optics to an optical converter. There, a secondary radiation is radiated back, which is coupled out of the scattering ¬ tik, which acts as a secondary light source.
Ein weiteres optionales Element der Lichteinheit ist eine Leuchtstoffschicht , die entfernt von der primären Licht¬ quelle im Bereich der Streuoptik der primären Lichtquelle vorgelagert ist. Diese kann dazu dienen, zusammen mit der primären Lichtquelle weißes Licht oder farbiges Licht zu erzeugen, das dann die sekundäre Lichtquelle verlässt, um zum Reflektor oder der Umlenkoptik zu gelangen. Durch das Design des neuen optischen Gestaltungselements wird insbesondere der für Reflektorlampen in einer Norm vorgeschriebene Abschirmungswinkel von mindestens 30° re¬ lativ zur Reflektoraustrittsfläche eingehalten. Weitere Vorteile durch die erfindungsgemäßen Merkmale sind: deutlich höhere Effizienz des Lampensystems, sowie wesentliche Erhöhung der Achslichtstärke, und Möglichkeit einer engeren Lichtverteilung, sowie Möglichkeit der Farbmischung bei Verwendung von mehreren Lichtquellen mit verschiedenen Emissionsspektren (z.B. bei verschiedenfarbigen LEDs), und weniger thermische Probleme durch den Wärmestau, den konventionelle Techniken, insbesondere auch eine Kappe verursachen. Another optional element of the light unit is a phosphor layer, which is upstream from the primary light source ¬ in the field of optical scattering the primary light source. This can be used to generate white light or colored light together with the primary light source, which then leaves the secondary light source to reach the reflector or the deflection optics. The design of the new optical design element, in particular the prescribed for reflector lamps in a standard screening angle is maintained at least 30 ° re ¬ tively to the reflector exit surface. Further advantages of the features of the invention are: significantly higher efficiency of the lamp system, as well as substantial increase in Achslichtstärke, and possibility of narrower light distribution, and possibility of color mixing when using multiple light sources with different emission spectra (eg different colored LEDs), and less thermal problems by the accumulation of heat, the conventional techniques, in particular cause a cap.
Bei Reflektorlampen ist es wichtig, das sich der Lichtschwerpunkt des eingebauten Brenners bzw. der Lampe im Fokus des Reflektors befindet. Bei Abweichungen ändern sich Parameter wie z.B Ausstrahlwinkel,For reflector lamps, it is important that the center of gravity of the built-in burner or the lamp is in the focus of the reflector. In case of deviations, parameters such as beam angle,
Mittenstrahlstärke, gleichmäßige Ausleuchtung etc. Center beam intensity, uniform illumination etc.
Insbesondere wird eine Lichteinheit vorgestellt mit einem konkaven Reflektor, der mit einer Austrittsöffnung, einem Hals und einer Achse ausgestattet ist, wobei der Reflek¬ tor insbesondere eine in Achsrichtung längsgestreckte sekundäre Lichtquelle, die insbesondere mit einem quer dazu angeordneten primären Lichtquelle, einem LED-Array, ausgestattet ist, umgibt. In particular, a light unit is presented with a concave reflector, which is equipped with an outlet opening, a neck and an axis, the reflector ¬ tor in particular a longitudinally elongated in the axial direction secondary light source, in particular with a transversely arranged primary light source, an LED array , is equipped, surrounds.
Insbesondere ist die primäre Lichtquelle ein LED-Array von blauen LEDs oder auch UV-LEDs, ggf. auch mehrfarbigen LED-Arrays . Die Streuoptik ist der primären Lichtquelle so vorge¬ schaltet, dass sie das davon emittierte Licht bzw. Strah¬ lung möglichst effizient sammelt und weiterleitet. Die Streuoptik ist rohrartig und konusartig. Das bedeutet, dass sie sich von einer Eingangsöffnung zu einer Ausgangsöffnung erstreckt, wobei der Durchmesser DE der Eingangsöffnung mindestens dreimal so klein wie der Durchmesser DA der Ausgangsöffnung ist. In particular, the primary light source is an LED array of blue LEDs or even UV LEDs, possibly also multi-colored LED arrays. The scattering optics is the primary light source pre- ¬ switched that it collects the emitted light or Strah ¬ ment as efficient as possible and forwards. The scattering optics is tube-like and conical. This means that it extends from an inlet opening to an outlet opening, wherein the diameter DE of the inlet opening is at least three times as small as the diameter DA of the outlet opening.
Der Abstand A der primären Lichtquelle von der Eingangs Öffnung soll möglichst klein, aber gegeben sein. Ein be vorzugter Abstand A ist 50 bis 300 μπι. The distance A of the primary light source from the input opening should be as small as possible, but given. A be preferred distance A is 50 to 300 μπι.
Der Abstand L zwischen Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung ist bevorzugt mindestens zweimal, besonders bevor¬ zugt mindestens viermal, so groß wie der Außendurchmesser DA. The distance L between input port and output port is preferably at least twice, particularly before Trains t ¬ at least four times as large as the outside diameter DA.
Bevorzugt ist der Konus entlang seiner Aufweitung ein gerader Konus wie ein Pyramidenstumpf, oder aber die Kontur ist parabolisch, hyperbolisch, elliptisch oder gemäß einer an sich bekannten Freifläche geformt. Dies kommt auf den Anwendungs zweck an. Das Material des Konus ist entwe¬ der ein durchsichtiger Hohlkörper, der teilreflektierende Seitenwände aufweist. Bevorzugt ist es aber ein Vollkör¬ per aus durchsichtigem Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff. Dabei kommt der Eigenschaft der Totalreflexi- on herausragende Bedeutung zu. Preferably, the cone along its expansion is a straight cone such as a truncated pyramid, or the contour is parabolic, hyperbolic, elliptical or shaped according to a known free surface. This depends on the application purpose. The material of the cone is entwe ¬ a transparent hollow body having partially reflective side walls. Preferably, it is but a Vollkör ¬ per made of transparent material such as glass or plastic. The property of total reflection is of paramount importance here.
Die Ausgangsöffnung ist mit einem optischen Wandler verschlossen. Dieser kann entweder ein rein streuendes Mittel, beispielsweise Ti02-Schicht , aufweisen. Er kann auch ein konvertierendes Mittel, häufig ist das ein oder meh- rere Leuchtstoffe, wie sie an sich bekannt sind, für die Konversion, voll oder teilweise, der Strahlung der primären Lichtquelle. Wesentlich ist die Eigenschaft des opti¬ schen Wandlers, das Licht der primären Lichtquelle zu- rückzuwerfen, wobei es die Strahlrichtung durch Streuung oder durch Absorption und Reemission verändert. Diese sekundäre Strahlung kann dann die Streuoptik durch die Seitenwände verlassen, was im Endeffekt die sekundäre Licht¬ quelle erzeugt. Dagegen soll das Licht der primären Lichtquelle innerhalb der Streuoptik gehalten werden, was bei geschickter Wahl der Materialen und geometrischen Relationen durch Totalreflexion weitestgehend gelingt. The exit opening is closed with an optical converter. This can either have a purely scattering agent, for example TiO 2 layer. He can also be a converting agent, often one or several Other phosphors, as known per se, for the conversion, in whole or in part, of the radiation of the primary light source. Essential is the property of the optical ¬ rule converter to-back throw the light from the primary light source, where it changes the direction of the beam due to scattering or absorption and re-emission by. This secondary radiation can then leave the divergent lens through the side walls, which produces the secondary light source ¬ in effect. On the other hand, the light of the primary light source should be kept within the scattering optics, which succeeds with skillful choice of materials and geometrical relations by total reflection as far as possible.
Das erfindungsgemäße System ist insbesondere dann vor¬ teilhaft, wenn ein außen an der sekundäre Lichtquelle zu- geordneter Reflektor extrem flach konzipiert ist, insbesondere wenn die Tiefe T der Reflektorkontur höchstens halb so groß wie der Durchmesser DO der Öffnung des Reflektors ist. Eine bevorzugte Form der Kontur des Reflek¬ tors in einem ersten Abschnitt in der Nähe der Lichtquel- le, insbesondere im Bereich der ersten inneren Hälfte des Radius des Reflektors, ist hier eine Involute. Diese Formgebung hat den Zweck zu vermeiden, dass Licht auf die Lichtquelle zurückgeworfen wird. Weiter beabstandet von der Lichtquelle hat die Kontur in einem zweiten Abschnitt bevorzugt eine parabolische, elliptische oder näherungs¬ weise parabolische Gestalt. Damit wird der austretende Strahl geformt. The inventive system is particularly ¬ some way before, when a is designed outside of the secondary light source to-secondary reflector extremely flat, in particular when the depth T of the reflector contour at most half as large as the diameter DO of the opening of the reflector. A preferred shape of the contour of the reflectors ¬ tors in a first portion near the Lichtquel- le, especially in the area of the first inner half of the radius of the reflector here is an involute. This design has the purpose of avoiding that light is reflected back to the light source. Spaced further from the light source the contour in a second portion preferably has a parabolic, elliptical or approximately ¬ example parabolic shape. This forms the outgoing beam.
Die Streuoptik als Element zur Strahlformung ist axialsymmetrisch oberhalb der primären Lichtquelle im Reflektor, zur Öffnung des Reflektors hin zeigend, eingebaut. Ein typisches Volumen einer strahlenden Lichtquelle (konkret realisiert als sekundäre Lichtquelle) ist 10 bis 20 mm axiale Länge und 1 bis 5 mm maximaler Durchmesser. Das LED-Array kann einen Durchmesser von typisch 2 mm im Fal- le eines Mini-Spot mit typisch 300 Im Lichtstrom bis hin zu einem Durchmesser von typisch 15 mm im Falle eines Maxi-Spot mit typisch 10000 Im Lichtstrom aufweisen. The scattering optics as an element for beam shaping is axially symmetrical above the primary light source in the reflector, facing the opening of the reflector, installed. A typical volume of a radiating light source (concretely realized as a secondary light source) is 10 to 20 mm in axial length and 1 to 5 mm in maximum diameter. The LED array may have a diameter of typically 2 mm in the case of a mini spot with typically 300 in the luminous flux up to a diameter of typically 15 mm in the case of a maxi spot with typically 10,000 lumens.
Dementsprechend hat eine typische Streuoptik einen Außen¬ durchmesser von 6 bis 50 mm, und die axiale Länge ist ty- pisch 12 bis 100 mm. Accordingly, a typical divergent lens ¬ an outer diameter of 6 to 50 mm, and the axial length is typi- pisch 12 to 100 mm.
Dabei kann die Streuoptik über die Öffnung des Reflektors nach außen ragen. The scattering optics can protrude beyond the opening of the reflector to the outside.
Dabei kann die zweifache Aufgabe der Streuoptik, nämlich die Weiterleitung der primären Strahlung hin zum opti- sehen Wandler mit nahezu 100% Effizienz, und die Auskopplung der vom optischen Wandler zurückgestrahlten Strahlung mit ebenfalls höchster Effizienz von typisch 80 bis 98%, auch von separaten Teilen der Streuoptik wahrgenommen werden. Ein besonders hoher Wert der Effizienz kann dadurch erzielt werden, dass der optische Wandler erheblich größer als die primäre Lichtquelle ist, und wenn au¬ ßerdem die primäre Lichtquelle gut reflektiert. Insbeson¬ dere gelingt dies im Falle bei Verwendung blauer LEDs als primäre Lichtquelle, wobei der Untergrund des Array weiß beschichtet ist, insbesondere mit Ti02. The dual task of the scattering optics, namely the forwarding of the primary radiation towards the optical converter with almost 100% efficiency, and the decoupling of the radiation reflected back from the optical transducer with likewise highest efficiency of typically 80 to 98%, even of separate parts the scattering optics are perceived. A particularly high value of the efficiency can be achieved in that the optical transducer is substantially greater than the primary light source, and if au ¬ for putting in primary light source reflected well. Insbeson ¬ particular this is achieved in the case of using blue LEDs as primary light source, the substrate of the array is coated in white, and in particular with Ti02.
Es ist darauf hinzuweisen, dass sich diese beiden Aufga¬ ben scheinbar widersprechen. Dabei ist es der optische Wandler, der aus der gut weiterleitbaren primären Strahlung eine gut auskoppelbare sekundäre Strahlung macht. Grundsätzlich hat eine besonders bevorzugte Ausführungs- form der Erfindung, die entfernt von der primären Lichtquellen im optischen Wandler angebrachte Leuchtstoffe verwendet, erhebliche Vorteile gegenüber der bisher meist verwendeten transmissiven Konversion: bessere Homogenität der Farbverteilung über den Winkel, der Weißpunkt ist nahezu unabhängig von der Dicke der Schicht des Leuchtstoffs , wenn diese Schicht optisch dick gewählt wird, also min¬ destens so dick, dass kaum noch Strahlung hindurchtreten kann. It should be noted that these two Aufga ¬ ben contradict apparently. It is the optical converter that makes the well-dissipated primary radiation a well decoupled secondary radiation. In principle, a particularly preferred embodiment of the invention, which uses luminescent materials mounted remotely from the primary light sources in the optical converter, has considerable advantages over the previously used transmissive conversion: better homogeneity of the color distribution over the angle, the white point is almost independent of the thickness the layer of the phosphor, if this layer is selected optically thick, so min ¬ least so thick that hardly any radiation can pass.
Hinzu kommt die leichtere Kühlung im Bereich der Leucht- Stoffschicht . Dabei ist der besondere Witz dieser Ausfüh¬ rungsform, dass die Leuchtstoff-Schicht praktisch nicht den Weg der optisch emittierten Strahlung versperrt. Küh- lungselemente können daher ohne Zwang zur Minimierung der Fläche hinter dem optischen Wandler angebracht werden. Es können an sich bekannte Elemente zur Kühlung benutzt werden, wie beispielsweise Kühlrippen oder Wasserkühlung oder auch sog. Heat-Pipes. Der große Nachteil von reflektiven Konzepten der Konversion ist optischer Natur: die primär emittierende LED ist der sekundären Strahlung im Weg. Dieses Problem wird jetzt durch die Auskopplung über das Streuoptik elegant umgangen. Üblicherweise erfolgt diese Auskopplung weit überwiegend über die konischen Seitenwände der Streuop¬ tik. Bisher konnte man diesen Punkt nur dadurch in den Griff bekommen, dass man die Fläche der primären Lichtquelle möglichst klein wählte. Diese Einschränkung ist jetzt nicht mehr erforderlich. Die Streuoptik, meist ein Vollmaterial-Konus, beispiels¬ weise aus Glas, entspricht in ihrer Funktion einer Art optischen Diode. Diese nutzt den Etendue-Mismatch zwischen der Fläche der primären Lichtquelle und der Fläche des optischen Wandlers. Grundsätzlich alle Strahlung aus den LEDs (es können auch Laserdioden o.ä sein) wird zum wesentlich größeren optischen Wandler geleitet. Dabei gibt es keine nennenswerten Verluste, beispielsweise bei der Transmission, weil die Weiterleitung das Konzept der Totalreflexion ausnützt. Dabei sind die Einfallswinkel auf den optischen Wandler nahezu senkrecht. Die Strahlung wird dort in ein viel größeres Etendue aufgelöst. Nur ein sehr kleiner Teil der sekundären Strahlung wird letztlich wieder zur primären Lichtquelle zurückreflektiert. Der große Rest wird aus dem Konus, oder allgemeiner der Streuoptik, nach außen gelenkt, meist durch Brechung. Added to this is the easier cooling in the area of the luminous material layer. Here, the special wit this exporting ¬ approximate shape that the phosphor layer does not substantially obstruct the path of optical radiation emitted. Refrigeration elements can therefore be mounted without compulsion to minimize the area behind the optical transducer. It can be used per se known elements for cooling, such as cooling fins or water cooling or so-called. Heat pipes. The major disadvantage of reflective concepts of conversion is optical: the primary emitting LED is in the way of secondary radiation. This problem is now elegantly circumvented by the extraction via the scattering optics. Typically, this decoupling is effected predominantly through the conical side walls of the Streuop ¬ tik. So far, this point could only be got under control by choosing the area of the primary light source as small as possible. This restriction is no longer required. The scattering optical system, usually a solid material cone, ¬ example, of glass, is functionally equivalent to a type optical diode. This uses the etendue mismatch between the surface of the primary light source and the surface of the optical transducer. Basically, all radiation from the LEDs (it can also be laser diodes or similar) is directed to the much larger optical converter. There are no significant losses, for example, in the transmission, because the forwarding uses the concept of total reflection. The angles of incidence on the optical transducer are almost vertical. The radiation is resolved there into a much larger etendue. Only a very small part of the secondary radiation is ultimately reflected back to the primary light source. The large remainder is channeled out of the cone, or more generally the scattering optics, mostly by refraction.
Eine besonders hohe Effizienz wird durch Verwendung von Silikon, meist als Gel, zwischen primären Lichtquelle und Streuoptik erreicht. Dabei wird der Brechungsindex beider Materialien möglichst nahe zueinander gewählt. Übliche Werte liegen bei n=l,4 bis 1,5, maximal 1,6, wobei eine Differenz von 10 bis 20% kaum ins Gewicht fällt. A particularly high efficiency is achieved by using silicone, usually as a gel, between the primary light source and scattering optics. The refractive index of both materials is chosen as close as possible to each other. Usual values are n = 1, 4 to 1.5, maximum 1.6, with a difference of 10 to 20% hardly significant.
Mit Freiformflächen sind besonders breite Abstrahlcharakteristiken möglich. Auch ist es möglich, damit bei Ver- wendung mehrerer Lichtquellen, die insbesondere in verschiedenen Farben emittieren, insbesondere LEDs mit der Farbpalette RGB, die verschiedenen Farben optimal zu mischen . Totalreflexion sichert eine volle Transmission von blauer Strahlung im Bereich des optischen Wandlers, der mit konvertierenden Leuchtstoffen bestückt ist. With free-form surfaces particularly broad radiation characteristics are possible. It is also possible to optimally mix the different colors when using a plurality of light sources, which emit in particular in different colors, in particular LEDs with the RGB color palette. Total reflection ensures a full transmission of blue radiation in the area of the optical transducer, which is equipped with converting phosphors.
Verwendung von streuenden Materialen wie Ti02 im Bereich von Leerflächen der primären Lichtquelle sichert eine hohe Reflektivität für auf die primären Lichtquelle zurück¬ geworfene Reststrahlung. Use of scattering materials such as Ti02 at superficial surfaces of the primary light source ensures a high reflectivity for the primary light source reflected back ¬ residual radiation.
Die Streuoptik ist bevorzugt ein Konus, dessen wirksame Kontur eine optimierte Form wie beispielsweise parabo- lisch aufweisen kann. Die Streuoptik kann auch absichtlich Kerben in axialer Richtung aufweisen um die Rotationssymmetrie zu brechen und damit die Homogenität der se¬ kundär emittierten Strahlung zu verbessern, ohne die Weiterleitung der primären Strahlung durch Totalreflexion zu gefährden. The scattering optics is preferably a cone whose effective contour can have an optimized shape, such as, for example, parabolic. The divergent lens can also be intentionally notches in the axial direction have to break the rotational symmetry and thus improve the homogeneity of the se ¬ kundär emitted radiation without compromising the forwarding of the primary radiation by total internal reflection.
Die Streuoptik kann optional mit einem Antireflex-Coating beschichtet sein, um die Auskopplung zu verbessern. The scattering optics can optionally be coated with an antireflection coating in order to improve the decoupling.
Die Streuoptik kann außerdem optional mit einem dichroi- tischen Coating in der Nähe der Eingangsöffnung versehen sein, bevorzugt maximal über 10% ihrer Länge. Dies mini¬ miert die Rücktransmission zur primären Lichtquelle. The scattering optics can also optionally be provided with a dichroic coating in the vicinity of the entrance opening, preferably at most over 10% of its length. This mini mized ¬ the return transmission to the primary light source.
Die mittlere Partikelgröße des verwendeten Leuchtstoffs beim optischen Wandler sollte in einer bevorzugten Ausführungsform relativ klein gewählt sein, insbesondere sollte d50 kleiner als 5 μπι, insbesondere kleiner als 2 μπι, gewählt werden. Der optische Wandler kann auch insbesondere gleichzeitig Leuchtstoffe und Streupartikel wie Ti02 enthalten. Auf diese Weise lässt sie das Verhältnis zwischen konvertiertem Licht und durch Streuung reflek- tiertem Licht einstellen, und damit der Farbort der vom optischen Wandler abgegebenen Strahlung festlegen. The average particle size of the phosphor used in the optical converter should be selected relatively small in a preferred embodiment, in particular d50 should be less than 5 μπι, especially less than 2 μπι selected. The optical converter may also contain phosphors and scattering particles such as TiO 2 in particular at the same time. In this way, it allows the ratio between converted light and scattering to be reflected. Adjusted light, and thus set the color of the emitted radiation from the optical transducer.
Die Leuchtstoffe und Streupartikel können in einer Schicht des optischen Wandlers inhomogen verteilt sein, insbeson- dere dem Grundprinzip einer Schachbrett-Anordnung oder einer anderen Parkettierung im mathematischen Sinne folgend. Dabei können einzeln Felder nur von einem Leuchtstoff, nur von Streumedium, oder von einem weiteren Leuchtstoff bedeckt sein. Die Kühlung des optischen Wandlers kann auch mittels Hea- tpipe erfolgen. The phosphors and scattering particles can be distributed inhomogeneously in a layer of the optical converter, in particular following the basic principle of a checkerboard arrangement or another tiling in the mathematical sense. In this case, individual fields can only be covered by one phosphor, only by scattering medium, or by another phosphor. The cooling of the optical converter can also be done by means of heappipe.
Eine übliche Dicke der Schicht im optischen Wandler, die den oder die Leuchtstoffe enthält ist 0,2 bis 2 mm. Wenn die Schicht zur Kostensenkung sehr dünn gewählt wird, dann sollte der Untergrund sehr gut reflektieren, insbesondere durch Verwendung einer Schicht aus Aluminium, Silber oder Ti02. damit wird die Effizienz möglichst hoch gehalten, oder sie wird damit sogar verbessert gegenüber einer dickeren Schicht. Allerdings kann dabei der Farbort abhängig von der Schichtdicke werden. A usual thickness of the layer in the optical transducer containing the phosphor (s) is 0.2 to 2 mm. If the layer is chosen to be very thin to reduce costs, then the substrate should reflect very well, in particular by using a layer of aluminum, silver or TiO 2. Thus, the efficiency is kept as high as possible, or it is thus even improved over a thicker layer. However, the color location can be dependent on the layer thickness.
Die genaue Form der Streuoptik ist mittels ray tracing optimierbar. Wichtig ist im Grunde die konische Form mit ausreichend großem Etendue-Verhältnis zwischen Primär¬ strahlung und Sekundärstrahlung. Ein geeignetes Glas für den konischen Vollkörper ist beispielsweise B270 von Schott. Geeignet ist insbesondere ein Pressglas. Ein derartiges Glas ist als Vollkörper gut formbar und kann daher der gewünschten Kontur gut ange- passt werden. Die Seitenwände des Konus sollten dabei be- vorzugt poliert sein, dagegen sollten die Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung des Konus einfach gesägt und damit durchaus rauh sein, weil dies letztlich vorteilhaft für Einkopplung und Streuung ist. Die Grenzflächen im Bereich Eingangsöffnung und Ausgangsöffnung können mit Silikon als Ankoppelschicht versehen sein. Es kann auch ein anderes kurzwellige Strahlung ertragendes Medium benutzt werden. Ein Silikonverguss auf der primären Lichtquelle ermöglicht eine sehr gute An- kopplung an die Streuoptik praktisch ohne Verluste. The exact form of the scattering optics can be optimized by means of ray tracing. Important is basically the conical shape with sufficiently large Etendue ratio between primary ¬ radiation and secondary radiation. A suitable glass for the conical solid is, for example, B270 from Schott. In particular, a pressed glass is suitable. Such a glass can easily be shaped as a solid body and can therefore be adapted well to the desired contour. The side walls of the cone should be preferably polished, on the other hand, the input opening and output opening of the cone should simply sawed and thus be quite rough, because this is ultimately advantageous for coupling and scattering. The interfaces in the area of the inlet opening and outlet opening can be provided with silicone as a coupling layer. It is also possible to use another short-wave radiation-bearing medium. A silicone encapsulation on the primary light source allows a very good coupling to the scattering optics with virtually no losses.
Typische Flächen der primären Lichtquelle sind 10 mm2, typische Flächen des optischen Wandlers sind 100 mm2, wo¬ bei die Aufweitung der Strahlung ca. einen Faktor 5 bis 20 betragen sollte. Das Konzept der optischen Diode ermöglicht es, nahezu 100% der primären Strahlung auf den optischen Wandler u bringen und davon wiederum typisch 90% über die Streuoptik auszukoppeln, eine derartige Effizienz kann von konventionellen Konzepten wie im Stand der Technik beschrie- ben nicht annähernd erreicht werden. Typical areas of the primary light source are 10 mm 2 , typical areas of the optical transducer are 100 mm 2 , where ¬ at the expansion of the radiation should be about a factor of 5 to 20. The concept of the optical diode makes it possible to bring nearly 100% of the primary radiation onto the optical transducer and in turn to couple it typically 90% over the scattering optics, such efficiency can not be achieved approximately by conventional concepts as described in the prior art ,
Die Kontur des reflektierenden Tertiärelements kann para¬ bolisch sein, bevorzugt ist sie eine Freifläche, oder ei¬ ne Fläche mit einem Minimum in der Nähe der primären Lichtquelle. Sehr gute Werte liefert eine Involute. Diese ist die kleinste Form eines Reflektors, der Rückreflexion zurück auf die Lichtquelle vermeidet. The contour of the reflective tertiary element may be para ¬ bolisch, preferably it is an open space, or ei ¬ ne area with a minimum in the vicinity of the primary light source. Very good values are provided by an involute. This is the smallest form of reflector that avoids back reflection back to the light source.
Die Kontur der Seitenwände des Streuoptik wird bevorzugt so gewählt, dass Totalreflexion frustriert wird. dabei sollte die Eingangsöffnung wenigstens 1,1- fach dem Durchmesser der primären Lichtquelle entsprechen. Die Ausgangsöffnung sollte mindestens dem 5-fachen des Durchmessers der Eingangsöffnung entsprechen. Der Konus kann eine Kontur insbesondere ausgewählt aus der Gruppe parabolisch, hyperbolisch, elliptisch, geradlinig als Kegelstumpf und Freiflächenartig aufweisen. The contour of the side walls of the scattering optics is preferably chosen so that total reflection is frustrated. The inlet opening should be at least 1.1 times the diameter of the primary light source. The outlet opening should be at least 5 times the diameter of the inlet opening. The cone may have a contour, in particular selected from the group parabolic, hyperbolic, elliptical, straight as a truncated cone and open-surface.
Im Falle der Verwendung mindestens eines Konvertermaterials kann ein Konzept der Erzeugung von weiß mittels Mi- schung von blau-gelb oder auch RGB bevorzugt verwendet werden. Dabei kann die primären Lichtquelle ein LED-Array von blauen oder auch UV- LEDs sein. Beachtenswert ist dabei der Aspekt, dass die primäre Strahlung im Falle der Verwendung einer blauen LED nicht direkt über den Konus ausgekoppelt wird, sondern erst nach passieren des opti¬ schen Wandlers. In the case of using at least one converter material, a concept of the production of white by means of mixing of blue-yellow or even RGB can be used with preference. The primary light source may be an LED array of blue or even UV LEDs. Noteworthy here is the aspect that the primary radiation is in the case of using a blue LED coupled directly over the cone, but only after passing through the optical ¬ rule converter.
Dementsprechend kann die Lichteinheit auch nur eine pri¬ mären Lichtquelle enthalten, deren Strahlung über einen rein streuenden optischen Wandler und dann die Streuoptik ausgekoppelt wird. Accordingly, the light unit may also contain only a pri ¬ tales light source whose radiation over a purely diffusing optical converter and then the divergent lens is coupled.
Die Lichteinheit kann für die Abstrahlung von weißem Licht oder auch farbigem Licht verwendet werden, bei¬ spielsweise mittels Vollkonversion. The light unit may be used for the emission of white light or colored light, wherein ¬ play, by means of full conversion.
Der Leuchtstoff kann auf einen Trägers des optischen Wand- lers aufgedruckt sein. Damit lassen sich einzelne Berei¬ che der Fläche des optischen Wandlers sehr einfach unterschiedlich bedrucken, mit verschiedenen Leuchtstoffen beispielsweise, so dass eine gegenseitige Absorption vermie¬ den wird. Jegliches Problem der Farbstreuung, wie es von üblichen Konversions-LEDs her bekannt ist, wird durch das neuarti- ge Konzept zuverlässig vermieden. The phosphor can be printed on a support of the optical converter. This means that individual preparation ¬ che the surface of the optical transducer can easily print different, with different phosphors, for example, so that a mutual absorption is the vermie ¬. Any problem of color dispersion, as known from conventional conversion LEDs, is reliably avoided by the novel concept.
Bei farbig emittierenden Lichteinheiten, beispielsweise im Bereich 550 bis 50 nm Peakemission, häufig ist dabei eine blaue primäre Strahlung im Bereich 440 bis 470 nm verwendet, können schmalbandige Leuchtstoffe verwendet wer¬ den, mit einer FWHM von weniger als 40 nm ???? In color-emitting light units, for example in the region 550 to 50 nm peak emission, often is a blue primary radiation in the range 440-470 nm is used, can narrow-band phosphors used ¬ the, with a FWHM of less than 40 nm ????
Der Abstand A ist bevorzugt mindestens 100 μπι. Damit wer- den die LEDs und deren Bonddrähte geschützt. The distance A is preferably at least 100 μπι. This protects the LEDs and their bonding wires.
Die primären Lichtquelle ist bevorzugt auf einem kerami¬ schen Substrat oder sonstigen Submount montiert, das eine Grundfläche für die primären Lichtquelle, hier dem LED- Array, und einen zweistufigen Rand aufweist. Die erste innere Stufe dient als Anschlag für die Streuoptik, die zweite äußere und höhere Stufe dient der Positionierung der Streuoptik. The primary light source is preferably mounted on a ceramic j ¬'s substrate or other submount having a base area for the primary light source, here the LED array, and a two-step edge. The first inner stage serves as a stop for the scattering optics, the second outer and higher stage serves to position the scattering optics.
Der Spalt zwischen primären Lichtquelle und der Eingangs¬ öffnung kann bevorzugt entweder mit Silikon oder mit Luft gefüllt sein. The gap between the primary light source and the inlet ¬ opening may preferably be filled either with silicone or with air.
Die Verwendung von Silikon ist gut für eine möglichst ho¬ he Effizienz, da praktisch keine Verluste durch Reflexion auftreten. Eine Brechung der in die Streuoptik eintretenden Strahlung trifft praktisch nicht auf. Eine Alternative ist die Verwendung von Luft. Hier ist gerade die Brechung wegen des Mismatch der Brechungsindi- ces (n=l,0 gegen n=l,4 bis 1,5) absichtlich sehr groß gewählt. Dieser Brechungsindexunterschied wirkt erleich- ternd als Faktor für die Etendue. Mit anderen Worten kann der relative Größenunterschied zwischen der Fläche der primären Lichtquelle und der Fläche des optischen Wand¬ lers entsprechend reduziert werden. Eine derartige Anord¬ nung ist daher für Anwendungen gut geeignet, bei denen eine enge Kollimation oder eine große Spotwirkung gewünscht ist. The use of silicone is good for as high as possible efficiency, since there are virtually no losses due to reflection. A refraction of the radiation entering the scattering optics practically does not occur. An alternative is the use of air. Here the refraction because of the mismatch of the refractive indices (n = 1, 0 against n = 1, 4 to 1.5) is intentionally very large. This difference in refractive indices has a ternd as a factor for the etendue. In other words, the relative difference in size between the surface of the primary light source and the surface of the optical transducer ¬ can be reduced accordingly. Such Anord ¬ voltage is therefore well suited for applications where a narrow collimation or a large spot effect is desired.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume¬ rierten Aufzählung sind: Essential features of the invention in the form of a nume ¬ tured list are:
1. Lichteinheit mit einer primären Lichtquelle, die pri¬ märe Strahlung emittiert, einer davorgeschalteten Streuoptik die eine Längsachse definiert, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Streuoptik die primäre Strah¬ lung zu einem optischen Wandler weiterleitet, wobei die Streuoptik die primäre Strahlung mittels einer Eingangsöffnung aufnimmt, wobei die Streuoptik die primäre Strahlung an den optischen Wandler mittels einer Ausgangsöffnung weitergibt, wobei der optische Wandler sekundäre Strahlung in Gegenrichtung der Längsachse zurückstrahlt, wobei die sekundäre Strah¬ lung vom Streuoptik nach außen abgestrahlt wird, wodurch eine sekundäre Lichtquelle gebildet ist. 1. Light unit with a primary light source that emits pri ¬ mary radiation, a preceding scattering optics which defines a longitudinal axis, characterized ge ¬ indicates that the scattering optical system ¬ the primary radiation ¬ ment to an optical converter passes, the scattering optics, the primary radiation by means of a receiving input port, wherein the divergent lens passes the primary radiation to the optical converter by means of an exit port, wherein the optical transducer radiates back secondary radiation in the opposite direction of the longitudinal axis, said secondary Strah ¬ lung radiated from the divergent lens to the outside, whereby a secondary light source is formed.
2. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Lichtquelle eine LED oder ein LED- Array ist. 2. Light unit according to claim 1, characterized in that the primary light source is an LED or an LED array.
3. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik nach Art eines Konus geformt ist, dessen Durchmesser der Eingangsöffnung mindestens fü- nfmal kleiner als der Durchmesser der Ausgangsöffnung ist . 3. Light unit according to claim 1, characterized in that the scattering optics is shaped in the manner of a cone whose diameter of the input opening at least fü- nfmal is smaller than the diameter of the outlet opening.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik aus Vollglas besteht, mit Seiten¬ wänden und eingangsseitiger und ausgangsseitiger Frontfläche . Light unit according to claim 1, characterized in that the scattering optics consists of solid glass, with side ¬ walls and input side and output side front surface.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler eine Schicht mit mindestens einem Leuchtstoff zur teilweisen oder vollen Konversion der primären Strahlung besitzt. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler ein als Streumedium wirkendes Material aufweist. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical transducer has a layer with at least one phosphor for the partial or full conversion of the primary radiation. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical transducer has a material acting as a scattering medium.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler mit einem Kühlelement ver¬ sehen ist. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical transducer with a cooling element is ver ¬ see.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Lichtquelle auf einem Substrat mon¬ tiert ist, das einen Anschlag für die Eingangsöffnung der Streuoptik besitzt, der als Stufe gestaltet ist und einen Abstand A zwischen Eingangsöffnung und primären Lichtquelle definiert. Light unit according to claim 1, characterized in that the primary light source on a substrate mon ¬ advantage is having an abutment for the inlet opening of the divergent lens, which is designed as a stage and a distance A between input port and the primary light source defined.
Lichteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat teilweise mit streuendem Medium be¬ deckt ist. 10. Lichteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A mit Silikon oder mit Luft gefüllt ist . Light unit according to claim 8, characterized in that the substrate is partially covered with scattering medium be ¬ . 10. Light unit according to claim 8, characterized in that the distance A is filled with silicone or with air.
11. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit des weiteren eine Reflektorkon¬ tur für die sekundäre Lichtquelle umfasst. 11. Light unit according to claim 1, characterized in that the light unit further comprises a Reflektorkon ¬ structure for the secondary light source.
12. Lichteinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur parabelartig oder als Involute geformt ist. 13. Lichteinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit eine Reflektorlampe bil¬ det . 12. Light unit according to claim 11, characterized in that the contour is parabolic or shaped as Involute. 13. Light unit according to claim 11, characterized in that the light unit forms a reflector lamp .
14. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Leuchtstoffe auf dem optischen Wand- 1er inhomogen verteilt ist oder sind. 14. Light unit according to claim 1, characterized in that the one or more phosphors is or are distributed inhomogeneously on the optical wall 1er.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zei¬ gen : In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. In the figures ¬ gen:
Fig. 1 eine primäre Lichtquelle; Fig. 2 die primären Lichtquelle mit davorgesetzter Fig. 1 is a primary light source; Fig. 2, the primary light source with vorgesetzgesetzter
Streuoptik, seitlich (a) und in Perspektive (b) ; Fig. 3 die Streuoptik mit davorgesetzten optischen Wandler und Darstellung des Strahlengang der primären Strahlung; Scattering optics, side (a) and in perspective (b); 3 shows the scattering optics with the optical converter arranged in front of it and showing the beam path of the primary radiation;
Fig. 4 eine Darstellung des Strahlengangs der sekundären Fig. 4 is a representation of the beam path of the secondary
Strahlung;  Radiation;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer sekundären Lichtquelle; Fig. 5 is a schematic diagram of a secondary light source;
Fig. 6 ein Detail eines optischen Wandlers; 6 shows a detail of an optical converter;
Fig. 7 eine Lichtverteilungskurve einer sekundäre Licht¬ quelle; Fig. 7 is a light distribution curve of a secondary light source ¬;
Fig. 8 eine Intensitätsverteilung der sekundäre Lichtquelle; 8 shows an intensity distribution of the secondary light source;
Fig. 9 eine Lichteinheit mit Reflektor in zwei Ansich¬ ten, seitlich (a) und in Perspektive (b) ; Fig. 9 is a light unit with a reflector into two Ansich ¬, side, (a) and in perspective (b);
Fig. 10 eine Reflektorlampe mit Involute; 10 shows a reflector lamp with involute;
Fig. 11 eine Lichtverteilungskurve einer sekundäre Licht¬ quelle; FIG. 11 is a light distribution curve of a secondary light source ¬;
Fig. 12 eine Intensitätsverteilung einer Lichteinheit; Fig. 13 eine Leuchte mit sekundärer Lichtquelle; FIG. 12 shows an intensity distribution of a light unit; FIG. FIG. 13 shows a luminaire with a secondary light source; FIG.
Bevorzugte Aus führungs form der Erfindung Preferred embodiment of the invention
In Fig. 1 ist ein LED-Array 1 gezeigt, bestehend aus neun LEDs 2, die blau emittieren, Peakemission ist 460 nm. Der Abstand zwischen den einzelnen LEDs ist typisch 200 μπι, die Fläche jeder LED ist typisch 1 mm2. Das LED-Array ist in klarem Silikon eingebettet, die Schiebe der primären Lichtquelle hat insgesamt einen Durchmesser von 6 mm. Der Brechungsindex von Silikon beträgt n= 1,41. der freie Raum der primären Lichtquelle in den Zwischenräumen und and den Rändern ist mit Ti02 ausgefüllt. In Fig. 1, an LED array 1 is shown, consisting of nine LEDs 2, which emit blue, peak emission is 460 nm. The distance between the individual LEDs is typically 200 μπι, the area of each LED is typically 1 mm 2 . The LED array is embedded in clear silicone, the slide of the primary light source has a total diameter of 6 mm. The refractive index of silicone is n = 1.41. the free space of the primary light source in the gaps and at the edges is filled with TiO 2.
Die diffuse Reflexivität der primären Lichtquelle ist da¬ mit auf 70 bis 80% eingestellt. The diffuse reflectivity of the primary light source is set as ¬ with 70 to 80%.
Figur 2 zeigt eine Einheit aus primären Lichtquelle und Streuoptik. Die Streuoptik hat einen Abstand A von 150 μπι zur primären Lichtquelle. Dieser Abstand ist mit Silikon gefüllt. Die primären Lichtquelle sitzt auf einem kerami¬ schen Substrat, das eine Basisfläche für die LEDs, eine erste Stufe als Anschlag für die Streuoptik und eine zweite Stufe zur Positionierung der Streuoptik aufweist. Die Streuoptik ist ein Konus aus Vollglas, dessen Bre¬ chungsindex ist n= 1,52. die Länge L ist typisch 20 mm. Der Konus hat eine Eingangsöffnung mit 7 mm Durchmes¬ ser??? Und eine Ausgangsöffnung mit 20 mm Durchmesser. Die Seitenwände des Konus sind poliert, aber nicht be- schichtet. Die Frontflächen der Öffnungen sind bevorzugt einfach nur gesägt und damit rauh. Figure 2 shows a unit of primary light source and scattering optics. The scattering optics has a distance A of 150 μπι to the primary light source. This distance is filled with silicone. The primary light source seated on a ceramic j ¬ rule substrate having a base surface for the LEDs, a first stage as a stop for the divergent lens and a second stage for positioning the divergent lens. The divergent lens is a cone made of solid glass whose Bre ¬ deviation index is n = 1.52. the length L is typically 20 mm. The cone has an inlet opening with 7 mm diam ¬ ser ??? And an exit opening with 20 mm diameter. The side walls of the cone are polished but not coated. The front surfaces of the openings are preferably just sawn and thus rough.
Eine Alternative ist in Figur 5 gezeigt, hier ist der Zwischenraum zwischen LED-Array und Eingangsöffnung nur mit Luft gefüllt.  An alternative is shown in Figure 5, here is the space between the LED array and input port filled only with air.
In Figur 4 ist auch der optische Wandler gezeigt. Er sitzt auf der Ausgangsöffnung der Streuoptik und ist mit dieser bevorzugt über eine Silikonschicht verbunden. Der optische Wandler ist beispielsweise ein scheibenartiges Substrat, auf dem eine Schicht, die streuend oder konver- tierend wirkt, aufgebracht ist. Oft ist es eine 1 bis 5 mm dicke Schicht, die ein bis drei Leuchtstoffe enthält. Bevorzugt ist auch ein Streu-Medium wie Ti02 beigemischt. Der Leuchtstoff ist bevorzugt gelb emittierend und ist bei¬ spielsweise YAG:Ce oder ein anderer Granat, oder ein Si- on, Sialon oder Calsin o.a. Hinter dem Substrat sitzt ein Kühlelement aus Aluminium, dessen Durchmesser 20 mm beträgt. Der Leuchtstoff hat eine diffuse Streuung von 80% FIG. 4 also shows the optical converter. He sits on the exit opening of the scattering optics and is preferably connected to this via a silicone layer. The optical converter is, for example, a disk-like substrate, on which a layer which has a scattering or converging effect is applied. Often it is a 1 to 5 mm thick layer containing one to three phosphors. Preferably, a litter medium such as Ti02 is mixed. The phosphor is preferably yellow and is emitting at ¬ game as YAG: Ce on or other garnet, or a Si-, sialon or calsin oa Behind the substrate sits, a cooling element made of aluminum, whose diameter is 20 mm. The phosphor has a diffuse scattering of 80%
Der Leuchtstoff ist in einem anderen Ausführungsbeispiel bevorzugt eine Mischung grün, rot, die mit einer blauen LED als primären Lichtquelle zusammenwirkt. Dabei sind die beiden Leuchtstoffe auf dem Substrat schachbrettartig nebeneinander gesetzt, siehe Figur 6. The phosphor is in another embodiment, preferably a mixture of green and red, which cooperates with a blue LED as a primary light source. The two phosphors are placed next to one another on the substrate in a checkerboard pattern, see FIG. 6.
Figur 4 zeigt zudem die Auskopplung der Strahlung aus der Streuoptik. Diese Auskopplung erfolgt über die Seitenwände des Konus.  Figure 4 also shows the coupling of the radiation from the scattering optics. This decoupling takes place via the side walls of the cone.
Figur 7 zeigt die Lichtverteilungskurve einer sekundären Lichtquelle gemäß Figur 5. Sie zeigt die typische Fleder¬ mausflügel-Form, die für derartige Lichtquellen eigentlich optimal ist. Figure 7 shows the light distribution curve of a secondary light source according to figure 5. It shows the typical Fleder ¬ mouse wing shape, which is optimal for such light sources actually.
Figur 8 zeigt die aufsummierte Energie, die von der se- kundären Lichtquelle abgestrahlt wird, als Funktion des Winkels. Es zeigt sich, dass in einem Winkelbereich von etwa 100° praktisch alle Energie enthalten ist.  FIG. 8 shows the accumulated energy emitted by the secondary light source as a function of the angle. It turns out that virtually all energy is contained in an angular range of about 100 °.
Figur 9 zeigt eine Reflektorlampe auf Basis der neuarti¬ gen Lichtquelle. Sie verwendet eine Kontur für den Re- flektor, die parabolisch ist. Inder Achse des Reflektors sitzt die sekundäre Lichtquelle. Figure 9 shows a reflector lamp on the basis of innov ¬ gen light source. It uses a contour for the reflector, which is parabolic. In the axis of the reflector sits the secondary light source.
Figur 10 zeigt eine Reflektorlampe auf Basis der neuarti¬ gen Lichtquelle, die eine Kontur verwendet, die einer In- volute entspricht. Diese hat nahe der sekundäre Licht- quelle ein Minimum. Figur 11 zeigt die Intensitätsverteilung der Reflektorlampe gemäß Figur 9, und zwar die Lichtverteilungskurve als Funktion des Winkels. Figure 10 shows a reflector lamp on the basis of innov ¬ gen light source using a contour which corresponds to a home volute. This has a minimum near the secondary light source. FIG. 11 shows the intensity distribution of the reflector lamp according to FIG. 9, specifically the light distribution curve as a function of the angle.
Figur 12 zeigt die aufsummierte Energie, die von der Re¬ flektorlampe abgestrahlt wird, als Funktion des Winkels. Es zeigt sich, dass eine Verteilung erreicht werden kann, die einem konventionellen 38° Spotlicht ähnelt. Feinhei¬ ten der Verteilung können hier leicht mit einer Änderung der Reflektorkontur optimiert werden. Dabei ist aber die gesamte Effizienz der Lichteinheit, hier Reflektorlampe , um mindestens 20 bis 40%?????? höher als bei konventio¬ neller Technik. Figure 12 shows the accumulated energy that is radiated from the Re ¬ flektorlampe, as a function of the angle. It turns out that a distribution similar to a conventional 38 ° spotlight can be achieved. Feinhei ¬ th of distribution can be easily optimized with a change of the reflector contour here. However, the total efficiency of the light unit, here reflector lamp, is at least 20 to 40% ?????? higher than conven tional ¬ art.
Figur 13 zeigt als Lichteinheit eine Leuchte mit konven¬ tionellem Gehäuse, das reflektierend wirkt. Dabei ist die Lichtquelle eine sekundäre Lichtquelle wie hier beschrie¬ ben . Figure 13 shows the light unit comprises a lamp with conven ¬ tionellem housing which has a reflective effect. The light source is a secondary light source, as here beschrie ¬ ben.

Claims

Ansprüche claims
Lichteinheit mit einer primären Lichtquelle, die pri¬ märe Strahlung emittiert, einer davorgeschalteten Streuoptik die eine Längsachse definiert, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Streuoptik die primäre Strah¬ lung zu einem optischen Wandler weiterleitet, wobei die Streuoptik die primäre Strahlung mittels einer Eingangsöffnung aufnimmt, wobei die Streuoptik die primäre Strahlung an den optischen Wandler mittels einer Ausgangsöffnung weitergibt, wobei der optische Wandler sekundäre Strahlung im wesentlichen in Gegenrichtung zurückstrahlt, wobei zumindest die sekundäre Strahlung von der Streuoptik nach außen abgestrahlt wird, wodurch eine sekundäre Lichtquelle gebildet ist . Light unit with a primary light source that emits pri ¬ mary radiation, a preceding scattered optics which defines a longitudinal axis, characterized ge ¬ indicates that the scattering optics forward the primary radiation ¬ tion to an optical converter, the scattering optics receives the primary radiation by means of an input port wherein the scattering optics propagate the primary radiation to the optical transducer by means of an exit aperture, the optical transducer substantially radiating secondary radiation in opposite directions, wherein at least the secondary radiation is radiated outward from the scattering optic, thereby forming a secondary light source.
2. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Lichtquelle eine LED oder ein LED- Array ist. 2. Light unit according to claim 1, characterized in that the primary light source is an LED or an LED array.
3. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik nach Art eines Konus geformt ist, dessen Durchmesser der Eingangsöffnung mindestens fünfmal kleiner als der Durchmesser der Ausgangsöffnung ist. 3. Light unit according to claim 1, characterized in that the scattering optics is shaped in the manner of a cone whose diameter of the input opening is at least five times smaller than the diameter of the outlet opening.
4. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuoptik aus Vollglas besteht, mit Seiten- wänden und wobei der Eingangsöffnung und d er Ausgangsöffnung eine eingangsseitige und ausgangsseitige Frontfläche zugeordnet ist. 4. Light unit according to claim 1, characterized in that the scattering optics consists of solid glass, with side walls and wherein the input opening and the outlet opening is associated with an input-side and output-side front surface.
5. Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler eine Schicht mit mindestens einem Leuchtstoff zur teilweisen oder vollen Konversion der primären Strahlung besitzt. 5. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical converter has a layer with at least one phosphor for the partial or full conversion of the primary radiation.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler ein als Streumedium wirkendes Material aufweist. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical transducer has a material acting as a scattering medium.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wandler mit einem Kühlelement ver¬ sehen ist. Light unit according to claim 1, characterized in that the optical transducer with a cooling element is ver ¬ see.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Lichtquelle auf einem Substrat mon¬ tiert ist, das einen Anschlag für die Eingangsöffnung der Streuoptik besitzt, der als Stufe gestaltet ist und einen Abstand A zwischen Eingangsöffnung und primärer Lichtquelle definiert, wobei insbesondere eine zweite Stufe zur Positionierung der Streuoptik vorgesehen ist. Light unit according to claim 1, characterized in that the primary light source on a substrate mon ¬ advantage is having an abutment for the inlet opening of the divergent lens, which is designed as a stage and a distance A between input port and the primary light source defined, wherein in particular a second Stage is provided for positioning the scattering optics.
Lichteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat teilweise mit einem streuenden Me¬ dium bedeckt ist. Light unit according to claim 8, characterized in that the substrate is partially covered with a scattering Me ¬ dium.
Lichteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zumindest teilweise mit Silikon oder mit Luft gefüllt ist. Light unit according to claim 8, characterized in that the distance A is at least partially filled with silicone or with air.
Lichteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit des weiteren eine Reflektorkon¬ tur für die sekundäre Lichtquelle umfasst, wobei die¬ se Kontur insbesondere die sekundäre Lichtquelle zumin¬ dest teilweise umgibt. Light unit according to claim 1, characterized in that the light unit further comprises a reflector con ¬ tur for the secondary light source, said ¬ se contour at least partially surrounds the secondary light source at least ¬ .
Lichteinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur parabelartig oder als Involute geformt ist. Light unit according to claim 11, characterized in that the contour is parabolic or shaped as an involute.
Lichteinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinheit eine Reflektorlampe oder einen Teil davon bildet. Light unit according to claim 11, characterized in that the light unit forms a reflector lamp or a part thereof.
14. Lichteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Leuchtstoffe auf dem optischen Wand¬ ler inhomogen verteilt ist oder sind. 14. Light unit according to claim 5, characterized in that the one or more phosphors on the optical wall ¬ ler is distributed inhomogeneous or are.
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