WO2012052313A1 - Led module and illumination device - Google Patents

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WO2012052313A1
WO2012052313A1 PCT/EP2011/067635 EP2011067635W WO2012052313A1 WO 2012052313 A1 WO2012052313 A1 WO 2012052313A1 EP 2011067635 W EP2011067635 W EP 2011067635W WO 2012052313 A1 WO2012052313 A1 WO 2012052313A1
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WO
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module according
light
led
scattering
led module
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PCT/EP2011/067635
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Ralph Bertram
Stefan Lorenz
Simon Schwalenberg
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Osram Ag
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    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to an LED module with at least one semiconductor light source, hereinafter referred to as LED, and an illumination device designed with such an LED module.
  • Such an LED module is marketed for example by OSRAM GmbH under the name PrevaLED®.
  • This LED module has an LED array that is electrically contacted with a circuit board.
  • This arrangement is accommodated in a casing part overall, in the example, a Reflectors ⁇ tor can be applied for determining the light emission.
  • Such LED module can be used with suitable Re ⁇ reflectors, for example, spotlight oronulbe ⁇ illumination ( "downlight").
  • the object of the invention is to provide an LED module and a lighting device designed with such an LED module, which enables the light emission to be influenced with little outlay in terms of apparatus.
  • the LED module according to the invention has at least a half ⁇ conductor light source (LED), wherein in the region of an aperture of a LED array, the radiation of the determining LichtabstrahlSuperis is provided.
  • LED conductor light source
  • This ER it enables to influence the emission of light by entspre ⁇ -reaching interpretation of optical properties. Since the light emitting body is placed on the luminous aperture of the LED array, the Platzbe ⁇ may and the device complexity are minimal.
  • the light-emitting body projects beyond the aperture in the light emission direction, in particular by more than 1/10, preferably by more than 1/5 of the maximum linear extent (for example the diameter) of the aperture. In contrast to a flat, not substantially projecting beyond the aperture cover or lens in particular, the lateral emission of light is Wesent ⁇ Lich easier to accomplish.
  • the light emitting body is designed so that it allows a transmission of the light at least in sections in the radial and / or axial direction.
  • the transmittance can be between 50% to 90%, preferably between 70% to 90%.
  • the geometry of the light-emitting body is designed with respect to the desired light distribution curve.
  • the light-emitting body can be designed essentially as a cylinder, as a cone, as a truncated cone, as a cuboid, as an octahedron or with another polygonal base or as a convex dome (spherical, parabolic, conical, elliptical, hyperbolic, aspheric).
  • the light-emitting body can also be designed with a concave outer circumference (fitted) or with a convex outer circumference (built-in). Mixed forms of the aforementioned geometries are possible.
  • an end ⁇ side emitting surface of the Lichtabstrahl stresses flat form with rounded peripheral edges, crowned, with a forward-in-NEN conical surface (cone, pyramid) and / or with an outwardly facing cone surface (cone, pyramid).
  • the light emitter body tapers conically towards its emission surface.
  • a conical recess is provided on the front side.
  • the light intensity distribution can be particularly well steu ⁇ ren when face or lateral surface portions of the light ⁇ abstrahl stressess are made reflective, diffusely scattering or from ⁇ sorptive, so that the radiation circumferential side and the front side influenced accordingly.
  • the frontal and peripheral scattering, reflection or absorption is designed differently. It may be preferred, the to choose frontal scattering less than the circumferential scattering.
  • the light-emitting body can be designed as a hollow body or solid material. When using a hollow body, it is relatively easy to provide the inner surfaces with a coating or to edit such that the above-described scattering, absorption, reflection or transmission is set.
  • the geometry of the light-emitting body and the treatment of the light-emitting surfaces are chosen such that a predetermined light distribution curve (LVK), for example, sets a Batwing LVK.
  • LVK predetermined light distribution curve
  • the optical losses are minimal if the light emission on the LED side is optically connected to the LED aperture, preferably an adjustment of the Bre ⁇ index index occurs.
  • the length and diameter of the piston form a ratio H / D, which may be in the range of 1 to 5.
  • the diameter is in the range of 10 mm to 60 mm.
  • the circumference of the frontal emitting surface can be used as a first approximation as a diameter.
  • the light emitting body can be made of optically high-quality material, such as plastic, glass, silicone or the like.
  • Fig. 1 components of an LED module according to the invention
  • FIG. 2 shows the LED module according to FIG. 1 in a standing and suspended arrangement
  • FIG. 3 shows a light distribution curve of a ceremoniesnelemen ⁇ tes a Lichtabstrahl stressess
  • FIG. 5 shows an illuminance distribution curve of an LED module with a light emitting body
  • Fig. 8 light distribution curves of an LED module with a front side and circumferentially radiating Lichtab ⁇ beam body
  • FIG. 1 a shows, in a very simplified manner, a very compact LED light source 1, which can be implemented, for example, by an OSRAM PrevaLED® module.
  • a very compact LED light source 1 which can be implemented, for example, by an OSRAM PrevaLED® module.
  • OSRAM PrevaLED® module By combining several such LED light sources, for example, a street lighting or a decorative outdoor lighting or indoor lighting
  • the LED light sources are available with different lumen packages and in different light colors.
  • Such a LED light source 1 has a one or several re LEDs, for example, an LED array 2 having a plurality ⁇ plurality of LEDs 4, which are contacted with the circuit board 6 (not shown) is angesteu ⁇ ert an operating device ,
  • the LED array 2 with the circuit board 6 is accommodated in a housing part 8, which in the illustrated embodiment is designed approximately as a cylindrical disk.
  • a housing part 8 which in the illustrated embodiment is designed approximately as a cylindrical disk.
  • several such LED light sources can be arranged side by side on a support in order to illuminate the surroundings.
  • the LED light source 1 is a LichtabstrahlMech ordered to-10, which is formed zy ⁇ relieving shaped in the illustrated embodiment, the measured length in the axial direction with the reference numeral H and the diam ⁇ ser is marked with the reference D.
  • This LichtabstrahlMech 10 is executed at the dargestell- th in Figure 1 embodiment, as a hollow cylinder with a closed end face ge ⁇ 12th The emission of the emitted light can take place through the end face 12 and / or the lateral surface 14.
  • this Lichtabstrahl analysess 10 are so- ⁇ selected that a predetermined Lichtabstrahlkurve he ⁇ are when the Lichtabstrahlianu 10 (in the embodiment shown in Figure 2 example, an aperture A see Figure 1 ) is placed.
  • the diameter of this luminous aperture is, for example, between 8 mm to 30 mm.
  • the placement of the light-emitting body 10 on the aperture can be done so that when adjusting the refractive index direct coupling of the light without interfering light gap from the LEDs 4 takes place in the Lichtabstrahl endeavor 10.
  • the Lichtabstrahl- body 10 is placed on the housing 8.
  • the light-emitting body 10 can be made of plastic, for example PC, PMMA, COP, CPET, made of glass, for example quartz glass or silicate glass or silicone. In principle, other suitable materials can also be used which make it possible to influence the light emission with minimal optical losses.
  • the Lichtabstrahlenia 10 may also consist of solid material instead of the shown in Figure 1 on one side CLOSED ⁇ Senen hollow cylinder.
  • the inside and outside lying end and lateral surfaces of the light emitting body 10 may be optically smooth out ⁇ leads, so that the refraction of light takes place at the interfaces air-radiating.
  • it is also mög ⁇ Lich, perform statistical scattering with a certain surface roughness or diffusing coating (silicate), the inner and / or outer surfaces of the Lichtabstrahl stressess 10th
  • the incident light from the LEDs forth percentage is formsspal ⁇ th in a specular component S, a diffuse part D and an approximately Gaussian distributed share ⁇ G with the width.
  • D diffuse part
  • ⁇ G are set for different piston ⁇ surfaces.
  • a corresponding splitting tion is also possible for the transmitted or reflected light.
  • the surfaces of the Lichtabstrahl analysess 10 can also be made deterministic light scattering with predetermined surface textures, for example, microlenses, pyramids, linear structures, corrugated structures, truncated cones, said surfaces - as be ⁇ already mentioned above - on the inside and / or negligenceflä ⁇ chen be provided can.
  • the scattering, transmission, absorption and reflection of light determining characteristics of Lichtabstrahl analysess 10 can be changed chen moreover by a suitable loading ⁇ coating, for example a phosphor coating on the inner and outer circumferential surfaces and the Stirnflä-, said coating may be completely or partially ,
  • a coating can also be material, such as phosphors (fluorophores), or scattering particles in the material for manufacturing the light abstrahl stressess 10 are introduced, so that this Ma ⁇ TERIAL is uniformly distributed in the Lichtabstrahltechnik 10.
  • a partial application of the material is not or only with great effort to produce.
  • a coating inside, outside, partial can also be provided.
  • FIG. 2 a shows a variant of the LED module 16 composed of the LED light source 1 and the light emitting body 10, in which the mounting takes place standing, but according to FIG. 2 b, a suspended mounting is also possible.
  • the illustrated in Figure 2a LED module 16 is preferential ⁇ example hanging or illuminating mounted in the horizontal direction so that the light is radiated downwards.
  • the radiating body 10 is designed so that no stirnsei ⁇ term radiation takes place but essentially a radial radiation over the lateral surfaces 14.
  • suitable choice of doctorsnbe ⁇ creation of the radiation in the end portion of the light emitting body 10th ie prevented or influenced in the area adjacent to the end face 12.
  • the ratio H / D is in the range of 1 to 5, preferably in the range of 1 to 3.
  • the diameter will be in the range from 10 mm to 60 mm, preferably in the range from 20 mm to 25 mm - in general, therefore, much larger than the diameter of the individual LEDs 4.
  • the peripheral edges and corners may be present in over ⁇ transition region can be rounded from the front surface to coat the cylinder.
  • the dispersion of the shell and end surface portions of the light emitting body can be adjusted by appropriately designing the surface roughness or surface texture or surface coating.
  • the light distribution curve of the entire LED module 16 is then composed of the light distribution curves of the individual surface elements.
  • a comparatively narrow Ver ⁇ division should be a ⁇ between 5 ° and 15 °.
  • the degree of scattering ( ⁇ ) the Lichtver ⁇ distribution curve can be set at a fixed geometry of the Lichtabstrahl stressess 10th
  • the scattering at the end face 12 can be adjusted differently to the scattering along the lateral surfaces 14.
  • the scattering along the end face 12 is less than that along the lateral surfaces 14.
  • the production of the light-emitting body 10 is particularly effective when the roughening to produce the surface roughness in a hollow body takes place along the inner peripheral surfaces.
  • the transmission ratio is set to greater than 50%, preferably greater than 75%, of which the diffuse component D is less than 50%, the Gaussian component G greater than 50% a ⁇ between 5 ° to 30 °, in particular 5 ° to 10 ° be ⁇ contributes.
  • the transmission is in the range from 25% to 75%, in particular in the range from 30% to 60%, in which case the diffuse fraction D is greater than 50%, preferably more than 75%.
  • the Gaussian proportion G is less than 50% with a ⁇ of 5 ° to 30 °, in particular of 5 ° to 10 °.
  • the diffused portion D is more than 50%, preferably more than 75%.
  • the Gaussian proportion G should then be less than 50% at a ⁇ of 5 ° to 30 °, in particular from 5 ° to 10 °. In this way, a Batwing light intensity distribution can be adjusted, as shown in solid lines in Figure 4.
  • the Bauteilgeomet- RIE, and the previously described parameters, for example the transmission and reflectance of light radiating ⁇ body 10 define together with the radiation of the light source, the shape of the radiation pattern. In this case, by selecting the light emitting body 10, the emission characteristic can be changed without replacing the actual light source.
  • Figure 5 shows at a bat wing distribution (solid line in Figure 4) adjusting BL LEVEL ⁇ tung intensity distribution on a wall which is arranged for example at a distance of 5 m. It can be seen that the suitable design of the light-emitting body 10 allows very uniform illumination to be achieved over a wide range.
  • FIG. 6 shows a variant in which the radiation through the end face 12 and the lateral surfaces 14 is designed differently.
  • the light distribution curve which is established on the face side is formed in a plane of symmetry approximately like a Lambertian radiator.
  • the light distribution curve of the lateral surface arises in the same plane of symmetry, in principle, eight shaped Dop ⁇ pelkeule the light distribution curve of the whole LED module 16 then adds up as in Figure 6 shown to the right in the plane of symmetry of the individual light ⁇ distribution curves of the surface portions (end face, Man ⁇ tel configuration).
  • the light emitting body 10 is cylindrical in solid material or as a hollow body.
  • the configuration of the surface by patterning, assembly can be rough, a ⁇ are provided coating, choice of material, etc. to affect the transmission, reflection, absorption components.
  • Figure 7 shows an embodiment in which the light emitting body 10 is designed conical, wherein the circular base surface is placed on the aperture of the LED light source 1.
  • Figure 8 shows a variant of a Lichtabstrahl stressess 10, which is designed truncated cone-shaped, then the end face ge ⁇ Gurss the above criteria can be designed so 12 that the end face and radially, a different radiation pattern is set.
  • This reflective insert 18 reflects the light emitted from the LEDs 4 in the light toward the lateral surface 14, which in turn flekoms- in the terme ⁇ manner described with regard to the transmission, Re and absorption components is optimized, so that a radial radiation with the desired Lichtvertei ⁇ ment curve takes place.
  • Figure 10 shows a variant of the embodiment ge ⁇ Gurss Figure 9, wherein instead of a cone-shaped insert 18, the end face 12 with a reflective coating is provided 20th By this coating 20, a front-side outlet of the emitted light is prevented, so that can be adjusted in a concernedsbei ⁇ game according to Figure 9 corresponding light distribution curve.
  • the coating 20 can also be designed so that they absorbed the light frontally directed off, in which case, however, optical losses associated ⁇ .
  • a coating or an insert also caps or other optical elements can be placed on the light emitting body 10.
  • a section-wise coating 22 can be applied to the front side or shell side, which by fine adjustment of the transmission, reflection and / or absorption, fine-tunes the radiation behavior allows.
  • This coating 22 may be semipermeable or may also be replaced or supplemented by a surface structuring, so that the proportion of light radiated from the end side can be adjusted continuously.
  • another frontal geometry can also be used. In this case, for example, it is possible, according to FIG. 12, to set up a hemisphere 24 on the front side, by means of which a comparatively broad light distribution curve is set.
  • Figure 13 shows a variant in which the front side ⁇ a conical or pyramidal recess 26 is provided, which extends into the light emitting body 10 inside.
  • a conical section can also be arranged with its tip pointing outwards on the front side in order to influence the light distribution curve in the desired manner.
  • Figure 14 shows an embodiment in which a Man ⁇ tel (or end) surface portion 28 by surface treatment, coating, material storage or by an insert reflective or absorbent, while the other mantle (or front) zanab ⁇ section diffuse is diffused or clear, so that the light is emitted only in one direction.
  • the ⁇ like variants can be used, for example, in a street lighting that should omit certain areas, such as house walls or windows.
  • the LED module 16 by adapting the radiation characteristic of the light emitting body 10, the light direction to the side (radial) or forward (frontally) favor.
  • commercially available LED light sources with a half-value angle Zvi ⁇ rule 135 ° and 150 ° can be used, for example.
  • a street lighting with egg ⁇ ner variety of such LED modules 16 may be performed, which are held on a support housing of the street lighting.
  • Such an embodiment is characterized by an extremely simple structure with optimum light emission characteristic.
  • the LED module has one or more LEDs in the area an aperture of the LED array, a radiation mitbechiedder light emitting body is placed.

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Abstract

An LED module and an illumination device embodied with an LED module of this type are disclosed. The LED module has one or a plurality of LEDs, onto which a light emitting body concomitantly determining the emission is placed in the region of an aperture of the LED arrangement.

Description

Beschreibung  description
LED-Modul und Beleuchtungseinrichtung LED module and lighting device
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein LED-Modul mit zumindest einer Halbleiterlichtquelle, im Folgenden LED genannt, und eine mit einem derartigen LED-Modul ausgeführte Beleuchtungs- einrichtung. The invention relates to an LED module with at least one semiconductor light source, hereinafter referred to as LED, and an illumination device designed with such an LED module.
Stand der Technik State of the art
Ein derartiges LED-Modul wird beispielsweise von der OSRAM GmbH unter dem Begriff PrevaLED® vertrieben. Dieses LED-Modul hat ein LED-Array, das elektrisch mit einer Platine kontaktiert ist. Diese Anordnung ist in einem Ge- häuseteil aufgenommen, an das beispielsweise ein Reflek¬ tor zur Bestimmung der Lichtabstrahlung angesetzt werden kann. Ein derartiges LED-Modul kann mit geeigneten Re¬ flektoren beispielsweise für Spotlight oder Allgemeinbe¬ leuchtung („Downlight" ) eingesetzt werden. Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, bei kom¬ plexen Objekten eine Vielzahl von LEDs auf einem Profil oder auf Freiformflächen anzuordnen, wobei die Lichtabstrahlung dann jeweils nach außen hin erfolgt. Ein Problem bei derartigen Lichtquellen besteht darin, dass auf- grund der durch die Freiformflächen bedingten unterschiedlichen Ausstrahlungsrichtungen Abweichungen in der Farbkonsistenz auftreten können. Dieses Problem wird beim Austausch einzelner LED-Module weiter verstärkt. Ein weiterer Nachteil derartiger Lichtquellen ist darin zu se- hen, dass aufgrund der Freiformflächen einzelne LEDs aus bestimmten Blickwinkeln direkt sichtbar sind, so dass aufgrund der hohen Leuchtdichte eine Blendungsgefahr be¬ steht . Such an LED module is marketed for example by OSRAM GmbH under the name PrevaLED®. This LED module has an LED array that is electrically contacted with a circuit board. This arrangement is accommodated in a casing part overall, in the example, a Reflectors ¬ tor can be applied for determining the light emission. Such LED module can be used with suitable Re ¬ reflectors, for example, spotlight or Allgemeinbe ¬ illumination ( "downlight"). From the prior art it is also known, in kom ¬ plex objects, a plurality of LEDs on a profile or A problem with such light sources is that due to the different directions of emission caused by the free-form surfaces, discrepancies in the color consistency can occur, and this problem is further intensified when replacing individual LED modules A further disadvantage of such light sources can be seen in that due to the free-form surfaces, individual LEDs are off certain angles are directly visible, so that due to the high luminance is a risk of glare be ¬ .
Bekannt ist es auch, diese LED-Module mit zylinderförmi- gen Reflektoren zu versehen, wobei allerdings die Gefahr besteht, dass ein signifikanter Anteil des Lichtes am Re¬ flektor vorbei abgestrahlt wird, so dass die gewünschte Lichtverteilungskurve nicht oder nur näherungsweise er¬ halten wird. In der US 2009/0290345 AI ist ein LED-Modul offenbart, bei dem sich die LEDs durch Aperturen in einem auf eine LED-Platine aufgesetzten Aufsatz hindurch erstrecken. Eine derartige Anordnung weist die gleichen Nachteile wie der eingangs beschriebene Stand der Technik auf. In der DE 10 2004 008 823 AI ist ein LED-Modul offenbart, bei dem das LED-Array mit der LED-Platine in einem Gehäu¬ se aufgenommen und mittels einer durchsichtigen Abdeckung verschlossen ist. Eine derartige Anordnung lässt sich nur bei bestimmten Anwendungen realisieren, da der Platzbe- darf für das Gehäuse und die Abdeckung erheblich ist. It is also known to provide these LED modules with cylinder-shaped reflectors, although there is a risk that a significant portion of light at the Re ¬ Flektor past is radiated, so that the desired light distribution curve is not or only hold approximately he ¬ , US 2009/0290345 A1 discloses an LED module in which the LEDs extend through apertures in an attachment placed on an LED board. Such an arrangement has the same disadvantages as the prior art described above. In DE 10 2004 008 823 Al an LED module is disclosed, wherein the LED array is taken with the LED board in a Gehäu ¬ se and closed by a transparent cover. Such an arrangement can be realized only in certain applications, since the space required for the housing and the cover is considerable.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein LED-Modul und eine mit einem derartigen LED-Modul ausgeführte Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine Beeinflus- sung der Lichtabstrahlung ermöglicht. In contrast, the object of the invention is to provide an LED module and a lighting device designed with such an LED module, which enables the light emission to be influenced with little outlay in terms of apparatus.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das LED-Modul durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf die Beleuchtungseinrichtung durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruches 14 gelöst . This object is with regard to the LED module by the combination of features of claim 1 and in With regard to the lighting device by the combination of features of the independent claim 14 solved.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung fin- den sich in den abhängigen Ansprüchen. Particularly advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße LED-Modul hat zumindest eine Halb¬ leiterlichtquelle (LED) , wobei im Bereich einer Apertur der LED-Anordnung ein die Abstrahlcharakteristik mitbestimmender Lichtabstrahlkörper vorgesehen ist. Dieser er- möglicht es, die Abstrahlung des Lichtes durch entspre¬ chende Auslegung der optischen Eigenschaften zu beeinflussen. Da der Lichtabstrahlkörper auf die leuchtende Apertur des LED-Arrays aufgesetzt wird, sind der Platzbe¬ darf und der vorrichtungstechnische Aufwand minimal. Bevorzugt ragt der Lichtabstrahlkörper in Lichtabstrahlrichtung über die Apertur hinaus, insbesondere um mehr als 1/10, bevorzugt um mehr als 1/5 der maximalen linearen Ausdehnung (beispielsweise des Durchmessers) der Apertur. In Gegensatz zu einer flachen, nicht wesentlich über die Apertur hinausragenden Abdeckung oder Linse ist insbesondere die seitliche Abstrahlung von Licht wesent¬ lich einfacher zu bewerkstelligen. The LED module according to the invention has at least a half ¬ conductor light source (LED), wherein in the region of an aperture of a LED array, the radiation of the determining Lichtabstrahlkörper is provided. This ER it enables to influence the emission of light by entspre ¬-reaching interpretation of optical properties. Since the light emitting body is placed on the luminous aperture of the LED array, the Platzbe ¬ may and the device complexity are minimal. Preferably, the light-emitting body projects beyond the aperture in the light emission direction, in particular by more than 1/10, preferably by more than 1/5 of the maximum linear extent (for example the diameter) of the aperture. In contrast to a flat, not substantially projecting beyond the aperture cover or lens in particular, the lateral emission of light is Wesent ¬ Lich easier to accomplish.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Lichtabstrahlkörper so ausgelegt, dass er eine Transmis- sion des Lichtes zumindest abschnittsweise in radialer und/oder axialer Richtung zulässt. In one embodiment of the invention, the light emitting body is designed so that it allows a transmission of the light at least in sections in the radial and / or axial direction.
Dabei kann der Transmissionsgrad jeweils zwischen 50% bis 90%, vorzugsweise bis zwischen 70% bis 90% betragen. Die Geometrie des Lichtabstrahlkörpers wird im Hinblick auf die gewünschte Lichtverteilungskurve ausgelegt. So kann der Lichtabstrahlkörper im Wesentlichen als Zylinder, als Kegel, als Kegelstumpf, als Quader, als Oktaeder oder mit einer sonstigen Polygongrundfläche oder als konvexer Dom (sphärisch, parabolisch, konisch, elliptisch, hyperbolisch, asphärisch) ausgebildet sein. Der Lichtabstrahlkörper kann auch mit einem konkaven Aussenumfang (tailliert) oder mit einem konvexen Aussenumfang (bau- chig) ausgelegt sein. Auch Mischformen der vorgenannten Geometrien sind möglich. In this case, the transmittance can be between 50% to 90%, preferably between 70% to 90%. The geometry of the light-emitting body is designed with respect to the desired light distribution curve. Thus, the light-emitting body can be designed essentially as a cylinder, as a cone, as a truncated cone, as a cuboid, as an octahedron or with another polygonal base or as a convex dome (spherical, parabolic, conical, elliptical, hyperbolic, aspheric). The light-emitting body can also be designed with a concave outer circumference (fitted) or with a convex outer circumference (built-in). Mixed forms of the aforementioned geometries are possible.
Verschiedene Ausführungsbeispiele sehen vor, eine stirn¬ seitige Abstrahlfläche des Lichtabstrahlkörpers flach, mit verrundeten Umfangskanten, ballig, mit einer nach in- nen weisenden Konusfläche (Kegel, Pyramide) und/oder mit einer nach außen weisenden Konusfläche (Kegel, Pyramide) auszubilden. Im letztgenannten Fall verjüngt sich der Lichtabstrahlkörper konisch hin zu seiner Abstrahlfläche. Im zuvor genannten Fall ist stirnseitig eine konifizierte Ausnehmung vorgesehen. See Various embodiments before, an end ¬ side emitting surface of the Lichtabstrahlkörpers flat form with rounded peripheral edges, crowned, with a forward-in-NEN conical surface (cone, pyramid) and / or with an outwardly facing cone surface (cone, pyramid). In the latter case, the light emitter body tapers conically towards its emission surface. In the aforementioned case, a conical recess is provided on the front side.
Die Lichtstärkeverteilung lässt sich besonders gut steu¬ ern, wenn Stirn- oder Mantelflächenabschnitte des Licht¬ abstrahlkörpers reflektierend, diffus streuend oder ab¬ sorbierend ausgeführt sind, so dass die Abstrahlung um- fangsseitig und stirnseitig entsprechend beeinflusst wird . The light intensity distribution can be particularly well steu ¬ ren when face or lateral surface portions of the light ¬ abstrahlkörpers are made reflective, diffusely scattering or from ¬ sorptive, so that the radiation circumferential side and the front side influenced accordingly.
Bei einer Variante der Erfindung ist die stirnseitige und umfangsseitige Streuung, Reflexion oder Absorption unterschiedlich ausgelegt. Dabei kann es bevorzugt sein, die stirnseitige Streuung geringer als die umfangsseitige Streuung zu wählen. In a variant of the invention, the frontal and peripheral scattering, reflection or absorption is designed differently. It may be preferred, the to choose frontal scattering less than the circumferential scattering.
Der Lichtabstrahlkörper kann als Hohlkörper oder aus Vollmaterial ausgeführt sein. Bei der Verwendung eines Hohlkörpers ist es relativ einfach, auch die Innenflächen mit einer Beschichtung zu versehen oder derart zu bearbeiten, dass die vorbeschriebene Streuung, Absorption, Reflektion oder Transmission eingestellt wird. The light-emitting body can be designed as a hollow body or solid material. When using a hollow body, it is relatively easy to provide the inner surfaces with a coating or to edit such that the above-described scattering, absorption, reflection or transmission is set.
Die Geometrie des Lichtabstrahlkörpers und die Behandlung der Licht abstrahlenden Flächen (Stirnfläche, Mantelflä¬ che) sind derart gewählt, dass sich eine vorbestimmte Lichtverteilungskurve (LVK) , beispielsweise eine Batwing- LVK einstellt. The geometry of the light-emitting body and the treatment of the light-emitting surfaces (end face, Mantelflä ¬ che) are chosen such that a predetermined light distribution curve (LVK), for example, sets a Batwing LVK.
Die optischen Verluste sind minimal, wenn der Lichtab- Strahlkörper LED-seitig optisch an die LED-Apertur angebunden ist, wobei vorzugsweise eine Anpassung des Bre¬ chungsindexes erfolgt. The optical losses are minimal if the light emission on the LED side is optically connected to the LED aperture, preferably an adjustment of the Bre ¬ index index occurs.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden Länge und Durchmesser des Kolbens ein Verhältnis H/D, das im Bereich von 1 bis 5 liegen kann. Der Durchmesser liegt dabei im Bereich von 10 mm bis 60 mm. In dem Fall, in dem der Lichtabstrahlkörper konisch oder mit einer unregelmäßigen Grundfläche ausgeführt ist, kann in erster Näherung als Durchmesser der Umkreis der stirnsei- tigen Abstrahlfläche verwendet werden. In a preferred embodiment of the invention, the length and diameter of the piston form a ratio H / D, which may be in the range of 1 to 5. The diameter is in the range of 10 mm to 60 mm. In the case in which the light-emitting body is conical or has an irregular base surface, the circumference of the frontal emitting surface can be used as a first approximation as a diameter.
Der Lichtabstrahlkörper kann aus optisch hochwertigem Material, wie beispielsweise Kunststoff, Glas, Silikon oder dergleichen ausgeführt sein. Kurze Beschreibung der Zeichnungen The light emitting body can be made of optically high-quality material, such as plastic, glass, silicone or the like. Brief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in detail by means of execution ¬ examples. Show it:
Fig. 1 Bestandteile eines erfindungsgemäßen LED- Moduls; Fig. 1 components of an LED module according to the invention;
Fig. 2 das LED-Modul gemäß Figur 1 in stehender und in hängender Anordnung; FIG. 2 shows the LED module according to FIG. 1 in a standing and suspended arrangement; FIG.
Fig. 3 eine Lichtverteilungskurve eines Flächenelemen¬ tes eines Lichtabstrahlkörpers; FIG. 3 shows a light distribution curve of a Flächenelemen ¬ tes a Lichtabstrahlkörpers;
Fig. 4 Lichtverteilungskurven eines LED-Moduls mit unterschiedlichen Lichtabstrahlkörpern; 4 shows light distribution curves of an LED module with different Lichtabstrahlkörpern;
Fig. 5 eine Beleuchtungsstärkeverteilungskurve eines LED- Moduls mit Lichtabstrahlkörper; FIG. 5 shows an illuminance distribution curve of an LED module with a light emitting body; FIG.
Fig. 8 Lichtverteilungskurven eines LED-Moduls mit einem stirnseitig und umfangsseitig abstrahlenden Lichtab¬ strahlkörper und Fig. 8 light distribution curves of an LED module with a front side and circumferentially radiating Lichtab ¬ beam body and
Fig. 7 bis 14 Varianten von Lichtabstrahlkörpern für ein Fig. 7 to 14 variants of Lichtabstrahlkörpern for a
LED-Modul .  LED module.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Figur la zeigt in stark vereinfachter Weise eine sehr kompakt aufgebaute LED-Lichtquelle 1, die beispielsweise durch ein OSRAM PrevaLED®-Modul ausgeführt sein kann. Durch Kombination mehrerer derartiger LED-Lichtquellen lässt sich beispielsweise eine Straßenbeleuchtung oder auch eine dekorative Außenbeleuchtung oder Innenbeleuch- tung zusammenstellen, wobei die LED-Lichtquellen mit unterschiedlichen Lumenpaketen und in unterschiedlichen Lichtfarben verfügbar sind. FIG. 1 a shows, in a very simplified manner, a very compact LED light source 1, which can be implemented, for example, by an OSRAM PrevaLED® module. By combining several such LED light sources, for example, a street lighting or a decorative outdoor lighting or indoor lighting The LED light sources are available with different lumen packages and in different light colors.
Eine derartige LED-Lichtquelle 1 hat ein eine oder mehre- re LEDs, beispielsweise ein LED-Array 2 mit einer Viel¬ zahl von LEDs 4, die mit der Platine 6 kontaktiert sind, die über ein Betriebsgerät (nicht dargestellt) angesteu¬ ert wird. Das LED-Array 2 mit der Platine 6 ist in einem Gehäuseteil 8 aufgenommen, das beim dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel in etwa als Zylinderscheibe ausgeführt ist. Im Fall einer Straßenbeleuchtung lassen sich mehrere derartiger LED-Lichtquellen nebeneinander liegend an einem Träger anordnen, um das Umfeld auszuleuchten. Such a LED light source 1 has a one or several re LEDs, for example, an LED array 2 having a plurality ¬ plurality of LEDs 4, which are contacted with the circuit board 6 (not shown) is angesteu ¬ ert an operating device , The LED array 2 with the circuit board 6 is accommodated in a housing part 8, which in the illustrated embodiment is designed approximately as a cylindrical disk. In the case of street lighting, several such LED light sources can be arranged side by side on a support in order to illuminate the surroundings.
Der LED-Lichtquelle 1 ist ein Lichtabstrahlkörper 10 zu- geordnet, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel zy¬ linderförmig ausgebildet ist, wobei die in Axialrichtung gemessene Länge mit dem Bezugszeichen H und der Durchmes¬ ser mit dem Bezugszeichen D gekennzeichnet ist. Dieser Lichtabstrahlkörper 10 ist bei dem in Figur 1 dargestell- ten Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder mit einer ge¬ schlossenen Stirnfläche 12 ausgeführt. Die Abstrahlung des emittierten Lichtes kann durch die Stirnfläche 12 und/oder die Mantelfläche 14 hindurch erfolgen. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, sind die Geometrie und die Oberfläche dieses Lichtabstrahlkörpers 10 so ge¬ wählt, dass sich eine vorbestimmte Lichtabstrahlkurve er¬ gibt, wenn der Lichtabstrahlkörper 10 in der in Figur 2 dargestellten Weise auf eine Apertur A (siehe Figur 1) aufgesetzt wird. Der Durchmesser dieser leuchtenden Aper- tur beträgt beispielsweise zwischen 8 mm bis 30 mm. Das Aufsetzen des Lichtabstrahlkörpers 10 auf die Apertur kann so erfolgen, dass bei Anpassung des Brechungsindex eine direkte Einkopplung des Lichtes ohne störenden Lichtspalt von den LEDs 4 in den Lichtabstrahlkörper 10 erfolgt. Bei einfacheren Lösungen wird der Lichtabstrahl- körper 10 auf das Gehäuse 8 aufgesetzt. The LED light source 1 is a Lichtabstrahlkörper ordered to-10, which is formed zy ¬ relieving shaped in the illustrated embodiment, the measured length in the axial direction with the reference numeral H and the diam ¬ ser is marked with the reference D. This Lichtabstrahlkörper 10 is executed at the dargestell- th in Figure 1 embodiment, as a hollow cylinder with a closed end face ge ¬ 12th The emission of the emitted light can take place through the end face 12 and / or the lateral surface 14. As will be explained in more detail below, the geometry and the surface of this Lichtabstrahlkörpers 10 are so-¬ selected that a predetermined Lichtabstrahlkurve he ¬ are when the Lichtabstrahlkörper 10 (in the embodiment shown in Figure 2 example, an aperture A see Figure 1 ) is placed. The diameter of this luminous aperture is, for example, between 8 mm to 30 mm. The placement of the light-emitting body 10 on the aperture can be done so that when adjusting the refractive index direct coupling of the light without interfering light gap from the LEDs 4 takes place in the Lichtabstrahlkörper 10. For simpler solutions the Lichtabstrahl- body 10 is placed on the housing 8.
Der Lichtabstrahlkörper 10 kann aus Kunststoff, beispielsweise PC, PMMA, COP, CPET, aus Glas, beispielsweise Quarzglas oder Silikatglas oder Silikon gefertigt werden. Prinzipiell sind auch andere geeignete Materialien ein- setzbar, die eine Beeinflussung der Lichtabstrahlung mit minimalen optischen Verlusten ermöglichen. The light-emitting body 10 can be made of plastic, for example PC, PMMA, COP, CPET, made of glass, for example quartz glass or silicate glass or silicone. In principle, other suitable materials can also be used which make it possible to influence the light emission with minimal optical losses.
Anstelle des in Figur 1 dargestellten einseitig geschlos¬ senen Hohlzylinders kann der Lichtabstrahlkörper 10 auch aus Vollmaterial bestehen. The Lichtabstrahlkörper 10 may also consist of solid material instead of the shown in Figure 1 on one side CLOSED ¬ Senen hollow cylinder.
Die innen und außen liegenden Stirn- und Mantelflächen des Lichtabstrahlkörpers 10 können optisch glatt ausge¬ führt sein, so dass die Lichtbrechung an den Grenzflächen Luft-Abstrahlkörper erfolgt. Prinzipiell ist es auch mög¬ lich, die inneren und/oder äusseren Oberflächen des Lichtabstrahlkörpers 10 statistisch streuend mit einer gewissen Oberflächenrauhigkeit oder streuend beschichtet (Silikat) auszuführen. Durch diese Rauhigkeit wird das von den LEDs her einfallende Licht prozentual aufgespal¬ ten in einen spekularen Anteil S, einen diffusen Anteil D und einen annähernd Gauss verteilten Anteil G mit der Breite σ . Dabei kann durch geeignete Wahl der Oberflä¬ chenrauhigkeit eine gleiche oder unterschiedliche Auf¬ spaltung der Anteile S:D:G für unterschiedliche Kolben¬ flächen eingestellt werden. Eine entsprechende Aufspal- tung ist auch für das transmittierte oder reflektierte Licht möglich. The inside and outside lying end and lateral surfaces of the light emitting body 10 may be optically smooth out ¬ leads, so that the refraction of light takes place at the interfaces air-radiating. In principle, it is also mög ¬ Lich, perform statistical scattering with a certain surface roughness or diffusing coating (silicate), the inner and / or outer surfaces of the Lichtabstrahlkörpers 10th By this surface roughness, the incident light from the LEDs forth percentage is aufgespal ¬ th in a specular component S, a diffuse part D and an approximately Gaussian distributed share σ G with the width. In this case, by appropriately selecting the Oberflä ¬ roughness are identical or different on ¬ cleavage of the units S: D: G are set for different piston ¬ surfaces. A corresponding splitting tion is also possible for the transmitted or reflected light.
Alternativ können die Oberflächen des Lichtabstrahlkörpers 10 auch deterministisch streuend mit vorbestimmten Oberflächenstrukturen, beispielsweise Mikrolinsen, Pyramiden, linearen Strukturen, Wellenstrukturen, Kegelstümpfen ausgeführt sein, wobei diese Oberflächen - wie be¬ reits vorstehend erwähnt - an Innen- und/oder Außenflä¬ chen vorgesehen sein können. Die die Streuung, Transmission, Absorption und Reflektion von Licht bestimmenden Eigenschaften des Lichtabstrahlkörpers 10 können darüber hinaus durch eine geeignete Be¬ schichtung, beispielsweise eine Leuchtstoffbeschichtung der inneren und äußeren Mantelflächen und der Stirnflä- chen verändert werden, wobei diese Beschichtung vollständig oder partiell erfolgen kann. Alternatively, the surfaces of the Lichtabstrahlkörpers 10 can also be made deterministic light scattering with predetermined surface textures, for example, microlenses, pyramids, linear structures, corrugated structures, truncated cones, said surfaces - as be ¬ already mentioned above - on the inside and / or Außenflä ¬ chen be provided can. The scattering, transmission, absorption and reflection of light determining characteristics of Lichtabstrahlkörpers 10 can be changed chen moreover by a suitable loading ¬ coating, for example a phosphor coating on the inner and outer circumferential surfaces and the Stirnflä-, said coating may be completely or partially ,
Anstelle einer Beschichtung kann auch Material, beispielsweise Leuchtstoffe ( Fluorophore ) oder Streupartikel (z. B. AI2O3) in das Material zur Herstellung des Licht- abstrahlkörpers 10 eingebracht werden, so dass dieses Ma¬ terial gleichmäßig im Lichtabstrahlkörper 10 verteilt ist. Bei dieser Variante ist allerdings eine partielle Beaufschlagung mit dem Material nicht oder nur mit äußerst großem Aufwand herstellbar. Zusätzlich kann dabei auch eine Beschichtung (innen, aussen, partiell) vorgesehen sein. Instead of a coating (O 3 z. B. AI 2) can also be material, such as phosphors (fluorophores), or scattering particles in the material for manufacturing the light abstrahlkörpers 10 are introduced, so that this Ma ¬ TERIAL is uniformly distributed in the Lichtabstrahlkörper 10. In this variant, however, a partial application of the material is not or only with great effort to produce. In addition, a coating (inside, outside, partial) can also be provided.
Figur 2a zeigt eine Variante des aus der LED-Lichtquelle 1 und dem Lichtabstrahlkörper 10 zusammengesetzten LED- Moduls 16, bei dem die Montage stehend erfolgt, gemäß Fi- gur 2b ist jedoch auch eine hängende Montage möglich. Das in Figur 2a dargestellte LED-Modul 16 wird vorzugs¬ weise hängend oder in Horizontalrichtung abstrahlend montiert, so dass das Licht nach unten hin abgestrahlt wird. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstrahlkörper 10 so ausgeführt, dass keine stirnsei¬ tige Abstrahlung erfolgt sondern im Wesentlichen eine radiale Abstrahlung über die Mantelflächen 14. Dabei kann beispielsweise durch geeignete Wahl der Oberflächenbe¬ schaffenheit die Abstrahlung in den Endabschnitt des Lichtabstrahlkörpers 10, d.h. in den an die Stirnfläche 12 angrenzenden Bereich verhindert oder beeinflusst werden . FIG. 2 a shows a variant of the LED module 16 composed of the LED light source 1 and the light emitting body 10, in which the mounting takes place standing, but according to FIG. 2 b, a suspended mounting is also possible. The illustrated in Figure 2a LED module 16 is preferential ¬ example hanging or illuminating mounted in the horizontal direction so that the light is radiated downwards. In the embodiment shown in Figure 2, the radiating body 10 is designed so that no stirnsei ¬ term radiation takes place but essentially a radial radiation over the lateral surfaces 14. Here, for example, by suitable choice of Oberflächenbe ¬ creation of the radiation in the end portion of the light emitting body 10th , ie prevented or influenced in the area adjacent to the end face 12.
Bei Verwendung eines zylinderförmigen Lichtabstrahlkörpers 10 wird es bevorzugt, wenn das Verhältnis H/D im Be- reich von 1 bis 5, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 liegt. Dabei wird bei der verwendeten PrevaLED® der Durchmesser im Bereich von 10 mm bis 60 mm, vorzugsweise im Bereich von 20mm bis 25 mm liegen - im allgemeinen somit wesentlich grösser als der Durchmesser der einzel- nen LEDs 4 sein. Zur Optimierung der Abstrahlung können die Umfangskanten und eventuell vorhandene Ecken im Über¬ gangsbereich von der Stirnfläche zum Mantel des Zylinders verrundet sein. When using a cylindrical light-emitting body 10, it is preferred if the ratio H / D is in the range of 1 to 5, preferably in the range of 1 to 3. In the case of the PrevaLED® used, the diameter will be in the range from 10 mm to 60 mm, preferably in the range from 20 mm to 25 mm - in general, therefore, much larger than the diameter of the individual LEDs 4. To optimize the radiation, the peripheral edges and corners may be present in over ¬ transition region can be rounded from the front surface to coat the cylinder.
Wie vorstehend erläutert, kann die Streuung der Mantel- und Stirnflächenbereiche des Lichtabstrahlkörpers durch geeignete Ausgestaltung der Oberflächenrauhigkeit oder Oberflächenstruktur oder Oberflächenbeschichtung eingestellt werden. Die Lichtverteilungskurve des gesamten LED-Moduls 16 setzt sich dann zusammen aus den Lichtver- teilungskurven der einzelnen Oberflächenelemente. Gemäß Figur 3 wird es bevorzugt, wenn die Streuung eines derartigen Oberflächenelementes einer gaussförmigen Verteilung entspricht, wobei eine vergleichsweise enge Ver¬ teilung mit einem σ zwischen 5° und 15° liegen sollte. Dabei kann es bevorzugt sein, die Transmission des Licht¬ abstrahlkörpers 10 im Bereich von 50% bis 90% (entspre¬ chend einer Rückstreuung von 50% bis 10%), besonders bevorzugt in dem Bereich zwischen 70% bis 90% zu legen. Dadurch ergibt sich eine minimale Rückstreuung in Richtung der LEDs 4 und damit eine erheblich verbesserte Effi¬ zienz. Über den Grad der Streuung (σ) kann bei festgelegter Geometrie des Lichtabstrahlkörpers 10 die Lichtver¬ teilungskurve eingestellt werden. Wie bereits erwähnt, kann die Streuung an der Stirnfläche 12 unterschiedlich zur Streuung entlang der Mantelflächen 14 eingestellt werden. Bevorzugt ist die Streuung entlang der Stirnfläche 12 geringer als diejenige entlang der Mantelflächen 14. As explained above, the dispersion of the shell and end surface portions of the light emitting body can be adjusted by appropriately designing the surface roughness or surface texture or surface coating. The light distribution curve of the entire LED module 16 is then composed of the light distribution curves of the individual surface elements. According to Figure 3, it is preferred when the dispersion of such a surface element of a Gaussian distribution corresponds to, wherein a comparatively narrow Ver ¬ division should be a σ between 5 ° and 15 °. It may be preferred, the transmission of the light ¬ abstrahlkörpers 10 in the range of 50% to 90% (accordingly entspre ¬ a backscatter of 50% to 10%) to place, particularly preferably in the range between 70% to 90%. This results in a minimum backscatter in the direction of the LEDs 4 and thus a significantly improved effi ¬ ciency. The degree of scattering (σ) the Lichtver ¬ distribution curve can be set at a fixed geometry of the Lichtabstrahlkörpers 10th As already mentioned, the scattering at the end face 12 can be adjusted differently to the scattering along the lateral surfaces 14. Preferably, the scattering along the end face 12 is less than that along the lateral surfaces 14.
Die Herstellung des Lichtabstrahlkörpers 10 ist besonders effektiv, wenn die Aufrauhung zur Herstellung der Oberflächenrauhigkeit bei einem Hohlkörper entlang der Innen- umfangsflächen erfolgt. The production of the light-emitting body 10 is particularly effective when the roughening to produce the surface roughness in a hollow body takes place along the inner peripheral surfaces.
Die vorbeschriebenen Anteile S, D und G des einfallenden Lichtes werden in Abhängigkeit von den Anforderungen durch geeignete Materialwahl und Oberflächenstrukturie- rung unterschiedlich eingestellt. So wird bei der Anforderung an eine besonders effiziente Abstrahlung der Transmissionsanteil größer als 50%, vorzugsweise größer als 75% eingestellt, wobei davon der diffuse Anteil D ge- ringer als 50%, der Gausssche Anteil G größer als 50% mit einem σ zwischen 5° bis 30°, insbesondere 5° bis 10° be¬ trägt . The above-described proportions S, D and G of the incident light are set differently depending on the requirements by suitable choice of material and surface structuring. Thus, in the case of a requirement for particularly efficient radiation, the transmission ratio is set to greater than 50%, preferably greater than 75%, of which the diffuse component D is less than 50%, the Gaussian component G greater than 50% a σ between 5 ° to 30 °, in particular 5 ° to 10 ° be ¬ contributes.
Bei der Forderung einer besonders homogenen Abstrahlung wird die Transmission im Bereich von 25% bis 75%, insbe- sondere im Bereich von 30% bis 60% gelegt, wobei dann der diffuse Anteil D größer als 50%, vorzugsweise mehr als 75% beträgt. Der Gausssche Anteil G beträgt weniger als 50% mit einem σ von 5° bis 30°, insbesondere von 5° bis 10° . Bei der Forderung einer besonders homogene Beleuchtung im Fernfeld wird vorzugsweise eine Stirnfläche 12 mit einer partiell hohen Rückreflektion im Bereich von mehr als 75%, vorzugsweise mehr als 85% erfolgen. Dabei beträgt dann der diffuse Anteil D mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 75%. Der Gausssche Anteil G soll dann weniger als 50% bei einem σ von 5° bis 30°, insbesondere von 5° bis 10° erfolgen. Auf diese Weise lässt sich eine Batwing- Lichtstärkeverteilung einstellen, wie sie in durchgezogenen Linien in Figur 4 dargestellt ist. Die Bauteilgeomet- rie und die vorbeschriebenen Parameter, beispielsweise der Transmissions- und Reflektionsgrad des Lichtabstrahl¬ körpers 10 bestimmen gemeinsam mit der Abstrahlung der Lichtquelle die Form der Abstrahlcharakteristik. Dabei kann durch Wahl des Lichtabstrahlkörpers 10 die Abstrahl- Charakteristik verändert werden, ohne die eigentliche Lichtquelle auszuwechseln. In the case of a particularly homogeneous radiation requirement, the transmission is in the range from 25% to 75%, in particular in the range from 30% to 60%, in which case the diffuse fraction D is greater than 50%, preferably more than 75%. The Gaussian proportion G is less than 50% with a σ of 5 ° to 30 °, in particular of 5 ° to 10 °. In the case of a particularly homogeneous illumination in the far field, an end face 12 with a partially high back reflection in the range of more than 75%, preferably more than 85%, is preferably effected. In this case, then the diffused portion D is more than 50%, preferably more than 75%. The Gaussian proportion G should then be less than 50% at a σ of 5 ° to 30 °, in particular from 5 ° to 10 °. In this way, a Batwing light intensity distribution can be adjusted, as shown in solid lines in Figure 4. The Bauteilgeomet- RIE, and the previously described parameters, for example the transmission and reflectance of light radiating ¬ body 10 define together with the radiation of the light source, the shape of the radiation pattern. In this case, by selecting the light emitting body 10, the emission characteristic can be changed without replacing the actual light source.
Auf diese Weise lassen sich, wie in Figur 4 angedeutet, anstelle der ausgeprägten Batwing-Lichtverteilungskurve mit scharfer Kante auch weichere Lichtverteilungskurven mit einem gemäßigtem Batwing-Profil (gestrichelte Linie in Figur 4) oder eine vergleichsweise flache Lichtvertei¬ lungskurve mit einer über einen weiten Winkelbereich gleichmäßigen Lichtstärke ausbilden. In this way, as indicated in Figure 4, instead of the pronounced sharp-edge Batwing light distribution curve, softer light distribution curves with a moderate Batwing profile (dashed line 4) or a comparatively flat Lichtvertei ¬ ment curve with a uniform over a wide angular range of light intensity.
Figur 5 zeigt die sich bei einer Batwing-Verteilung (durchgezogene Linie in Figur 4) einstellende Beleuch¬ tungsstärkeverteilung auf einer Wand, die beispielsweise in einer Entfernung von 5 m angeordnet ist. Man erkennt, dass durch die geeignete Auslegung des Lichtabstrahlkörpers 10 sich eine sehr gleichmäßige Beleuchtung über ei- nen breiten Bereich erzielen lässt. Figure 5 shows at a bat wing distribution (solid line in Figure 4) adjusting BL LEVEL ¬ tung intensity distribution on a wall which is arranged for example at a distance of 5 m. It can be seen that the suitable design of the light-emitting body 10 allows very uniform illumination to be achieved over a wide range.
Figur 6 zeigt eine Variante, bei der die Abstrahlung durch die Stirnfläche 12 und die Mantelflächen 14 unterschiedlich ausgeführt ist. Dabei ist die sich stirnseitig einstellende Lichtverteilungskurve in einer Symmetrieebe- ne etwa etwa wie ein Lambertscher Strahler ausgebildet. Die Lichtverteilungskurve der Mantelfläche ergibt sich in derselben Symmetrieebene im Prinzip, als achtförmige Dop¬ pelkeule Die Lichtverteilungskurve des gesamten LED- Moduls 16 summiert sich dann wie in Figur 6 rechts abge- bildet in dieser Symmetrieebene aus den einzelnen Licht¬ verteilungskurven der Flächenabschnitte (Stirnseite, Man¬ telfläche) . FIG. 6 shows a variant in which the radiation through the end face 12 and the lateral surfaces 14 is designed differently. In this case, the light distribution curve which is established on the face side is formed in a plane of symmetry approximately like a Lambertian radiator. The light distribution curve of the lateral surface arises in the same plane of symmetry, in principle, eight shaped Dop ¬ pelkeule the light distribution curve of the whole LED module 16 then adds up as in Figure 6 shown to the right in the plane of symmetry of the individual light ¬ distribution curves of the surface portions (end face, Man ¬ telfläche).
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Lichtabstrahlkörper 10 zylinderförmig aus Vollmaterial oder als Hohlkörper ausgeführt. Wie erläutert, kann die Ausgestaltung der Oberfläche durch Strukturierung, Auf- rauen, Beschichtung, Materialwahl, etc. zur Beeinflussung der Transmissions-, Reflektions- , Absorptionsanteile ein¬ gestellt werden. Anstelle eines etwa zylinderförmigen Lichtabstrahlkörpers 10 können selbstverständlich auch andere Geometrien verwendet werden. So zeigt Figur 7 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Lichtabstrahlkörper 10 kegelförmig ausgeführt ist, wobei die kreisförmige Grundfläche auf die Apertur der LED-Lichtquelle 1 aufgesetzt wird. Figur 8 zeigt eine Variante eines Lichtabstrahlkörpers 10, der kegelstumpf- förmig ausgeführt ist, wobei dann die Stirnfläche 12 ge¬ mäß den oben genannten Kriterien so ausgelegt werden kann, dass stirnseitig und radial ein unterschiedliches Abstrahlverhalten eingestellt ist. In the embodiments described above, the light emitting body 10 is cylindrical in solid material or as a hollow body. As explained, the configuration of the surface by patterning, assembly can be rough, a ¬ are provided coating, choice of material, etc. to affect the transmission, reflection, absorption components. Of course, other geometries can be used instead of an approximately cylindrical light-emitting body 10. Thus, Figure 7 shows an embodiment in which the light emitting body 10 is designed conical, wherein the circular base surface is placed on the aperture of the LED light source 1. Figure 8 shows a variant of a Lichtabstrahlkörpers 10, which is designed truncated cone-shaped, then the end face ge ¬ Mäss the above criteria can be designed so 12 that the end face and radially, a different radiation pattern is set.
Selbstverständlich sind auch weitere Geometrien anwendbar; diesbezüglich wird beispielhaft auf die in der Be¬ schreibungseinleitung genannten Geometrien verwiesen, die jedoch keinesfalls als abschließende Aufzählung zu ver¬ stehen sind. Prinzipiell kann jedwede Form verwendet wer¬ den, die im Hinblick auf das Abstrahlverhalten sowohl in der Geometrie als auch in der Materialwahl und der Oberflächenbeschaffenheit ausgelegt wird. In dem Fall, in dem eine radiale Emission des Lichtes ge¬ wünscht ist, kann gemäß Figur 9 stirnseitig ein reflek¬ tierender Einsatz 18 in den Lichtabstrahlkörper 10 eingesetzt werden. Dieser reflektierende Einsatz 18 reflektiert das von den LEDs 4 emittierte Licht in Richtung auf die Mantelfläche 14, wobei diese wiederum in der vorbe¬ schriebenen Weise im Hinblick auf die Transmissions-, Re- flektions- und Absorptionsanteile optimiert ist, so dass eine radiale Abstrahlung mit der gewünschten Lichtvertei¬ lungskurve erfolgt. Figur 10 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels ge¬ mäß Figur 9, wobei anstelle eines konusförmigen Einsatzes 18 die Stirnfläche 12 mit einer reflektierenden Beschich- tung 20 versehen ist. Durch diese Beschichtung 20 wird ein stirnseitiger Austritt des emittierten Lichtes verhindert, so dass sich eine in etwa dem Ausführungsbei¬ spiel gemäß Figur 9 entsprechende Lichtverteilungskurve einstellen lässt. Die Beschichtung 20 kann auch so ausgeführt sein, dass sie das stirnseitig gerichtete Licht ab- sorbiert, wobei dann allerdings optische Verluste einher¬ gehen. Anstelle einer Beschichtung oder eines Einsatzes können auch Abdeckkappen oder sonstige optische Elemente auf den Lichtabstrahlkörper 10 aufgesetzt werden. Of course, other geometries are applicable; in this regard, for example, reference is made to the above loading in ¬ scription introduction geometries that are, however, not be an exhaustive list of changes to ¬. In principle, any shape can be used to ¬, which is designed with regard to the radiation both in geometry and in the choice of materials and surface finish. In the case in which a radial emission of light is ge ¬ wishes, according to Figure 9 is a Reflectors ¬ animal forming insert can be inserted into the Lichtabstrahlkörper 10 18 frontally. This reflective insert 18 reflects the light emitted from the LEDs 4 in the light toward the lateral surface 14, which in turn flektions- in the vorbe ¬ manner described with regard to the transmission, Re and absorption components is optimized, so that a radial radiation with the desired Lichtvertei ¬ ment curve takes place. Figure 10 shows a variant of the embodiment ge ¬ Mäss Figure 9, wherein instead of a cone-shaped insert 18, the end face 12 with a reflective coating is provided 20th By this coating 20, a front-side outlet of the emitted light is prevented, so that can be adjusted in a Ausführungsbei ¬ game according to Figure 9 corresponding light distribution curve. The coating 20 can also be designed so that they absorbed the light frontally directed off, in which case, however, optical losses associated ¬. Instead of a coating or an insert also caps or other optical elements can be placed on the light emitting body 10.
Für den Fall, dass eine bestimmte Lichtverteilungskurve mit einem vergleichsweise komplexen Profil (Batwing) eingestellt werden soll, kann gemäß Figur 11 stirnseitig oder mantelseitig eine abschnittsweise Beschichtung 22 aufgebracht werden, die durch abschnittsweise Variation der Transmission, Reflektion und/oder Absorption eine Feineinstellung des Abstrahlverhaltens ermöglicht. Diese Beschichtung 22 kann halbdurchlässig sein oder auch durch eine Oberflächenstrukturierung ersetzt oder ergänzt werden, so dass der Anteil des stirnseitig abgestrahlten Lichtes stufenlos eingestellt werden kann. Anstelle der bisher beschriebenen etwa ebenen Stirnfläche 12 kann auch eine andere stirnseitige Geometrie verwendet werden. Dabei ist es beispielweise möglich, gemäß Figur 12 stirnseitig eine Halbkugel 24 aufzusetzen, durch die eine vergleichsweise breite Lichtverteilungskurve einge- stellt wird. Figur 13 zeigt eine Variante, bei der stirn¬ seitig eine kegel- oder pyramidenförmige Ausnehmung 26 vorgesehen ist, die sich in den Lichtabstrahlkörper 10 hinein erstreckt. Alternativ kann ein derartiger konischer Abschnitt auch mit seiner Spitze nach außen weisend stirnseitig angeordnet werden, um die Lichtverteilungs- kurve in gewünschter Weise zu beeinflussen. In the event that a specific light distribution curve with a comparatively complex profile (Batwing) is to be set, according to FIG. 11, a section-wise coating 22 can be applied to the front side or shell side, which by fine adjustment of the transmission, reflection and / or absorption, fine-tunes the radiation behavior allows. This coating 22 may be semipermeable or may also be replaced or supplemented by a surface structuring, so that the proportion of light radiated from the end side can be adjusted continuously. Instead of the previously described approximately flat end face 12, another frontal geometry can also be used. In this case, for example, it is possible, according to FIG. 12, to set up a hemisphere 24 on the front side, by means of which a comparatively broad light distribution curve is set. Figure 13 shows a variant in which the front side ¬ a conical or pyramidal recess 26 is provided, which extends into the light emitting body 10 inside. Alternatively, such a conical section can also be arranged with its tip pointing outwards on the front side in order to influence the light distribution curve in the desired manner.
Figur 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Man¬ tel- (oder Stirn-) flächenabschnitt 28 durch Oberflächenbehandlung, Beschichtung, Materialeinlagerung oder durch einen Einsatz reflektierend oder absorbierend ausgeführt ist, während der andere Mantel- (oder Stirn-) flächenab¬ schnitt diffus streuend oder klar ausgebildet ist, so dass das Licht nur in einer Richtung emittiert wird. Der¬ artige Varianten können beispielsweise bei einer Straßenbeleuchtung eingesetzt werden, die bestimmte Bereiche, wie Häuserwände oder Fenster auslassen soll. Figure 14 shows an embodiment in which a Man ¬ tel (or end) surface portion 28 by surface treatment, coating, material storage or by an insert reflective or absorbent, while the other mantle (or front) flächenab ¬ section diffuse is diffused or clear, so that the light is emitted only in one direction. The ¬ like variants can be used, for example, in a street lighting that should omit certain areas, such as house walls or windows.
Im Prinzip kann das LED-Modul 16 durch Anpassung der Abstrahlcharakteristik des Lichtabstrahlkörpers 10 die Lichtrichtung zur Seite (radial) oder auch nach vorne (stirnseitig) begünstigen. Dabei können beispielsweise käufliche LED-Lichtquellen mit einem Halbwertswinkel zwi¬ schen 135° und 150° genutzt werden. In principle, the LED module 16 by adapting the radiation characteristic of the light emitting body 10, the light direction to the side (radial) or forward (frontally) favor. Here, commercially available LED light sources with a half-value angle Zvi ¬ rule 135 ° and 150 ° can be used, for example.
Wie bereits erwähnt, kann eine Straßenbeleuchtung mit ei¬ ner Vielzahl von derartigen LED-Modulen 16 ausgeführt sein, die an einem Traggehäuse der Straßenbeleuchtung gehalten sind. Eine derartige Ausführung zeichnet sich durch einen äußerst einfachen Aufbau mit optimaler Licht- abstrahlungscharakteristik aus. As already mentioned, a street lighting with egg ¬ ner variety of such LED modules 16 may be performed, which are held on a support housing of the street lighting. Such an embodiment is characterized by an extremely simple structure with optimum light emission characteristic.
Offenbart sind ein LED-Modul und eine mit einem derarti¬ gen LED-Modul ausgeführte Beleuchtungseinrichtung. Das LED-Modul hat eine oder mehrere LEDs, auf die im Bereich einer Apertur der LED-Anordnung ein die Abstrahlung mitbestimmender Lichtabstrahlkörper aufgesetzt ist. Disclosed are an LED module and a running with a derarti ¬ gen LED module lighting device. The LED module has one or more LEDs in the area an aperture of the LED array, a radiation mitbestimmender light emitting body is placed.

Claims

Ansprüche claims
1. LED-Modul mit einer oder mehreren, vorzugsweise plan angeordneten, LEDs (4), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Apertur (A) der LEDs (4) ein die Abstrah- lung mitbestimmender Lichtabstrahlkörper (10) angeordnet ist . 1. LED module with one or more, preferably planar arranged LEDs (4), characterized in that in the region of an aperture (A) of the LEDs (4) a radiation mitbestimmender determining light emitting body (10) is arranged.
2. Modul nach Patentanspruch 1, wobei der Lichtabstrahlkörper (10) eine Transmission des Lichtes zumindest abschnittsweise in radialer und/oder axialer Richtung zu- lässt . 2. Module according to claim 1, wherein the Lichtabstrahlkörper (10) permits a transmission of the light at least in sections in the radial and / or axial direction.
3. Modul nach Patentanspruch 2, wobei der Transmissionsgrad zwischen 50% bis 90%, vorzugsweise zwischen 70% bis 90% beträgt. 3. Module according to claim 2, wherein the transmittance between 50% to 90%, preferably between 70% to 90%.
4. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Lichtabstrahlkörper (10) im Wesentlichen als Zylinder, Kegel, Kegelstumpf, als Quader, als Oktaeder, mit einer sonstigen polygonen Grundfläche mit einer Taillierung, bauchig oder als konvexer Dom oder aus Kombination derartiger Geometrien ausgebildet ist. 4. Module according to one of the preceding claims, wherein the Lichtabstrahlkörper (10) substantially as a cylinder, cone, truncated cone, as cuboid, as octahedron, formed with another polygonal base with a sidecut, bulbous or convex dome or combination of such geometries is.
5. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Stirnfläche (12) flach mit verrundeten Umfangkanten, ballig, als nach innen weisende Konusfläche oder als nach außen weisende Konusfläche ausgeführt ist. 5. Module according to one of the preceding claims, wherein an end face (12) is flat with rounded peripheral edges, convex, designed as an inwardly facing conical surface or outwardly facing conical surface.
6. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Stirn- oder Mantelflächenabschnitte des Lichtab- strahlkörpers (10) reflektierend, streuend und/oder ab¬ sorbierend ausgeführt sind. 6. Module according to any one of the preceding claims, wherein face or lateral surface portions of the Lichtab- radiating body (10) are made reflective, scattering and / or from ¬ sorptive.
7. Modul nach Patentanspruch 6, wobei die Streuung, Reflexion und/oder Absorption, stirnseitig unterschiedlich zur Streuung, Reflexion bzw. Absorption durch die Mantelflächenabschnitte ist. 7. Module according to claim 6, wherein the scattering, reflection and / or absorption, the end face is different to the scattering, reflection or absorption by the lateral surface sections.
8. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Lichtabstrahlkörper (10) als Hohlkörper oder aus Vollmaterial ausgeführt ist. 8. Module according to one of the preceding claims, wherein the Lichtabstrahlkörper (10) is designed as a hollow body or of solid material.
9. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Flächenabschnitt des Lichtabstrahlkörpers (10) nach einer Gauß-Verteilung streuend mit einem σ zwischen 5° bis 15° ausgeführt ist. 9. Module according to one of the preceding claims, wherein at least one surface portion of the Lichtabstrahlkörpers (10) is carried out according to a Gaussian distribution scattering with a σ between 5 ° to 15 °.
10. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine LED-seitige Lichteintrittsfläche des Lichtab¬ strahlkörpers (10) optisch an das LED-Array (2) angekop- pelt ist. 10. Module according to one of the preceding claims, wherein an LED-side light entry surface of the Lichtab ¬ beam body (10) optically coupled to the LED array (2) pelt.
11. Modul nach Patentanspruch 4 oder einem der auf diesen zurückbezogenen Patentansprüche, wobei die Länge und der Durchmesser des Lichtabstrahlkörpers (10) ein Verhältnis H/D im Bereich von 1 bis 5 bilden, wobei der Durchmesser (D) im Bereich von 10 mm bis 60 mm liegt. A module according to claim 4 or any of the claims appended thereto, wherein the length and the diameter of the light-emitting body (10) form a ratio H / D in the range of 1 to 5, the diameter (D) being in the range of 10 mm 60 mm.
12. Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Lichtabstrahlkörper (10) aus Kunststoff, Glas, Silikon oder Keramik ausgeführt ist. 12. Module according to one of the preceding claims, wherein the Lichtabstrahlkörper (10) made of plastic, glass, silicone or ceramic is performed.
13. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser des Lichtabstrahlkörpers (10) wesentlich größer als derjenige eines LED (4) ist. 13. Module according to one of the preceding claims, wherein the diameter of the Lichtabstrahlkörpers (10) is substantially larger than that of an LED (4).
14. Beleuchtungseinrichtung mit zumindest einem LED- Modul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche. 14. Lighting device with at least one LED module according to one of the preceding claims.
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