WO2013056928A1 - Halbleiter-leuchtvorrichtung mit einer linse mit lichtablenkungsstruktur - Google Patents

Halbleiter-leuchtvorrichtung mit einer linse mit lichtablenkungsstruktur Download PDF

Info

Publication number
WO2013056928A1
WO2013056928A1 PCT/EP2012/068161 EP2012068161W WO2013056928A1 WO 2013056928 A1 WO2013056928 A1 WO 2013056928A1 EP 2012068161 W EP2012068161 W EP 2012068161W WO 2013056928 A1 WO2013056928 A1 WO 2013056928A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
lens
semiconductor light
emitting device
semiconductor
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/068161
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henrike STREPPEL
Timon RUPP
Original Assignee
Osram Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Priority to CN201280050247.3A priority Critical patent/CN103874880A/zh
Priority to US14/351,884 priority patent/US9466773B2/en
Publication of WO2013056928A1 publication Critical patent/WO2013056928A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F21V5/045—Refractors for light sources of lens shape the lens having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/002—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages with provision for interchangeability, i.e. component parts being especially adapted to be replaced by another part with the same or a different function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/04—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages the fastening being onto or by the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/10—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
    • F21V17/12—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening by screwing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/10—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
    • F21V17/16—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening by deformation of parts; Snap action mounting
    • F21V17/164—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening by deformation of parts; Snap action mounting the parts being subjected to bending, e.g. snap joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor light-emitting device having at least one semiconductor light source and a lens, wherein the lens is a lower-side, the at least one
  • the invention also relates to a set of such a semiconductor light-emitting device and with at least one removable lens.
  • the invention is particularly advantageous applicable to LED retrofit lamps for combined
  • At least one LED downstream lens usually have a fixed beam angle of them
  • Beam angle between 10 ° and 60 °. The chosen one
  • halogen lamp retrofit lamp (Bulbrite LED MR-16 Multibeam) with a beam angle adjustable in steps of 15 °, 20 °, 25 °, 30 °, 35 °, and 40 °.
  • LED set to one of the LED downstream lens.
  • a disadvantage of this concept is the use of a classic lens with a small diameter, which prevents large Kollimationsplann in a compact design.
  • Light exit surface is deflected.
  • a semiconductor light-emitting device having at least one semiconductor light source and a lens, wherein the lens is a lower-side, the at least one semiconductor light source facing
  • the light entry surface has a Lichtablenkungs Concept in the form of a TIR structure at which incoming light is deflected by total internal reflection in the direction of the light exit surface and the lens detachably attached to the semiconductor light-emitting device
  • the at least one semiconductor lighting device is thus configured and arranged in particular such that light beams emanating from them, which strike the TIR structure, at least substantially by total internal reflection to or in the direction of
  • the lens is removably attached to the semiconductor light-emitting device, the lens against another lens ("interchangeable lens") / in particular also of the type described above, but in particular with a
  • TIR structure (Alternating lens system), which provides a flexible, material-saving and inexpensive way to adapt the semiconductor lighting device to different types of lighting (room lighting, object lighting, etc.). It is an embodiment that the TIR structure is the
  • Light entrance surface at least substantially completely covered. This allows a particularly high
  • the TIR structure has a
  • TIR structure (typical with respect to its longitudinal axis, which usually also represents an axis of symmetry) outer, annular region of the light entry surface covered.
  • a TIR structure has the highest effect, since it can deflect strongly extending from the longitudinal axis angled extending light beams effectively in the direction of the longitudinal axis.
  • an inner region surrounded by the TIR structure which typically comprises the longitudinal axis and its Light entrance surface of light rays is irradiated with a comparatively small angle to the longitudinal axis
  • a TIR structure only a small improvement in an increased modeling and production costs
  • refractive light-deflecting area may in particular
  • lens-shaped for example, convex
  • Lenticular region can be designed, for example, analogously to a lens or to a plurality of lenses (in particular lens array).
  • the lenticular region can also have one or more pillow-like structures ("pillows x" ) and / or Fresnel structures (eg Fresnel rings).
  • an inner region of the light entry surface surrounded by the TIR structure is an optically ineffective region.
  • Such an optically inactive region is particularly easy to configure, e.g. by means of a flat surface. It is exploited that an incident in the optically ineffective area
  • the TIR structure is formed in cross section through at least one row of (in particular tooth-like) projections.
  • Beams of light which otherwise produce a wide beam of light or a large beam angle. Due to the plurality of projections, a particularly flat design can be achieved.
  • the row of projections may correspond to a group of ring-like projections which in particular do not overlap (that is, they are arranged in a nested arrangement). This gives the advantage that a high
  • the ring-like projections may be concentric with each other (e.g., to a longitudinal axis of the lens).
  • the ring-like projections may e.g. have a circular basic shape, which is a rotationally symmetric
  • Light emission allows, or a square, e.g.
  • the shape of the cross-sectionally tooth-like projections is in particular triangular, which allows a high collimation strength in a simple production.
  • a TIR structure can be produced without undercut and thus used e.g. by means of a potting process (e.g., by means of an injection molding process, e.g., plastic or glass).
  • the two free sides of a triangular projection (which is connected to its third side with the rest of the lens) can basically be arbitrarily shaped.
  • one or both free sides (in cross-section) can be rectilinear and / or curved, with a rectilinear form on both sides being particularly easy to model and produce.
  • the protrusions of the series of protrusions may have the same basic shape and size.
  • At least two of the projections may have rectilinear free sides, which, however, enclose a different angle with each other, ie are narrower or wider.
  • At least some of the projections are offset in height from each other and / or have a different height. It is a continuing education that at least some of
  • Projections from the inside to the outside are set lower and / or lower. It is an alternative or additional development that at least some of the protrusions from outside to inside
  • a high solid angle range can cover with the TIR structure, In particular, an area with a high angle of incident light with respect to an axis of symmetry Semiconductor light source. This applies analogously for a growing from the inside out height or length of the projections.
  • Projections are set lower than to the outside projections), can be a strong deflection even at an inner region of the TIR structure (especially in the vicinity of the longitudinal axis) realize. This applies analogously for a growing from outside to inside height or length of
  • microlens array has, e.g. at least one lenticular region, for example a field of several lenses, in particular microscopically small lenses ("microlens array").
  • the at least one semiconductor lighting device may comprise one or more semiconductor light sources.
  • Semiconductor light source at least one light emitting diode.
  • a color may be monochrome (e.g., red, green, blue, etc.) or multichrome (e.g., white). This can also be done by the at least one
  • LED emitted light is an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED).
  • Light emitting diodes can produce a mixed light; e.g. a white mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor
  • the phosphor may alternatively or additionally be arranged away from the light-emitting diode
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate (“submount”).
  • the at least one light-emitting diode can with at least be equipped with its own and / or common optics for beam guidance, eg at least one Fresnel lens,
  • organic LEDs can generally also be used.
  • the at least one semiconductor light source may be e.g. have at least one diode laser.
  • Semiconductor light source and the lens are arranged at least substantially concentric with each other, which is a
  • the semiconductor light-emitting device is a retrofit lamp.
  • a semiconductor retrofit lamp is in particular a lamp with
  • Heatsink to dissipate their waste heat needed and thus allows only a very limited space for a lens, which in turn keeps a light deflection low.
  • a semiconductor retrofit lamp can achieve a high degree of collimation with simple means and with a small installation space for the lens.
  • the retrofit lamp may be an incandescent retrofit lamp or a halogen lamp retrofit lamp.
  • the object is also achieved by a set of such a semiconductor lighting device, in particular lamp, in which a lens is detachable on the lighting device
  • Lighting device attachable lenses) functionally substantially by generating a different
  • the semiconductor light-emitting device on
  • the sentence may be present as a co-product or separately-available product.
  • a lens may already be mounted on the lighting device and be accompanied by a changing lens, or all lenses are included as lenses still to be attached.
  • the semiconductor light-emitting device is a semiconductor light-emitting device as described above and in particular at least one,
  • Fig.l shows a sectional view in side view a
  • FIG. 3 shows a sectional view in side view of a
  • Fig. 4 is a sectional side view of another lens for a semiconductor retrofit lamp, e.g. according to the first embodiment.
  • Fig.l shows a sectional side view of a semiconductor retrofit lamp 11 according to a first
  • the semiconductor retrofit lamp 11 has a housing body 12, which is configured simultaneously as a heat sink and has a receiving space 13 for receiving a driver (o.Fig.).
  • the semiconductor retrofit lamp 11 also has a substrate 14 (for example a printed circuit board) with a semiconductor light source arranged in the front in the form of one or more light-emitting diodes, of which only one light-emitting diode 15 is shown here purely by way of example.
  • the light-emitting diode 15 radiates light forward (into an upper half space) and is thereby covered by a transparent lens 16 (as a simplified name for a general optical element).
  • the housing body 12 On its rear side 17, the housing body 12 has a
  • Socket 18 for connection to a conventional socket (o.Fig.), Wherein the base 18 is electrically connected to the driver and the driver drives the LED 15.
  • the lens 16 is interchangeably attached to the semiconductor retrofit lamp 11, in particular to the housing body 12 by being attached thereto with a releasable latching connection in the form of a snap ring 19. By detachment the snap ring 19, the lens 16 can be exposed and
  • the lens 16 one of the light emitting diode 15 facing, underside
  • the light entry surface 20 has a TIR structure 22 on which one of the
  • Light emitting diode 15 emitted light beam P (as in the
  • the TIR structure 22 comprises a plurality (eight here) about a longitudinal axis L of the lens 16 concentrically arranged rings Rl to R8. Thereby, the TIR structure 22 in cross section on each side of the longitudinal axis L corresponding to a row of the rings Rl to R8
  • the longitudinal axis L also represents an axis of symmetry and optical axis of the lens 16 and also corresponds to one
  • the rings or projections Rl to R8 are each in
  • Cross-section triangular and have two free straight sides 23, 24.
  • the directed to the longitudinal axis L, inner free side 23 is substantially perpendicular, or parallel to the longitudinal axis L, preferably with a low Entformschräge, while the longitudinal axis L facing away, outer free side 24 is inclined.
  • This TIR structure 22 has no undercut and can therefore be produced by means of a simple mold, for example by means of a casting process, in particular an injection molding process.
  • the protrusions R2 to R8 protrude deeper with increasing distance from the longitudinal axis L (against the direction of the longitudinal axis L, since they are set accordingly lower and / or have a greater height) and can thus a wide Cover the solid angle range with a high angle to the longitudinal axis L without shading each other.
  • the protrusion R1 which is closer to the longitudinal axis L than the other protrusions R2 to R8, has a higher height than the next succeeding protrusion R2 and further protrudes downward than the protrusion R2. This ensures that even a ray of light that is at a low angle to the
  • TIR structure 22 Longitudinal axis L is irradiated to the TIR structure 22, is deflected by the total internal reflection. Consequently, the TIR structure 22 is designed in such a way that a predominantly predominant part of the light rays strikes an inner free side 23 and the light rays are thereby deflected so that they also strike the totally reflecting outer free side 24.
  • the mode of action of the total internal reflection is shown in FIG. 2 on the basis of the light beam P.
  • the light beam P impinges from the outside on the inner free side 23 of the ring or projection R2 and runs from there under a smaller (refractive)
  • the angle of the oblique side 24 is designed so that the current inside the projection R2 light beam P is totally reflected when hitting the oblique side 24, namely, the light beam P is deflected more in the direction of the longitudinal axis , As a result, an emission angle (with respect to the longitudinal axis L) is reduced, by means of a very compact, in particular very flat, lens 16.
  • the lens 16 may in particular be rotationally symmetrical about the longitudinal axis, in particular with a
  • the TIR structure 22 has an outer, annular (in particular annular)
  • Area 25 of the light entry surface 20 is covered, so may in particular mean that an inner, the longitudinal axis L comprehensive region 26 has no TIR structure.
  • the inner region 26 of the lens 16 at the light entry surface 20 has rather a refractive light deflecting, convex
  • the radiation angle can be accurately adjusted, e.g. at 30 ° or 60 °.
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a semiconductor retrofit lamp 31 according to a second
  • the semiconductor retrofit lamp 31 is constructed similar to the semiconductor retrofit lamp 11, but now has a different lens 36 and a different releasable latching connection in the form of a screw 39.
  • the lens 36 has a kugelkalottenartig curved
  • Light entrance surface 40 also has a TIR structure 42 and a convex inner portion 26, but the
  • Projections R of the TIR structure 42 are more offset in height relative to each other, so that the TIR structure 42 is higher than the TIR structure 22nd
  • the screw ring 39 preferably holds the lens 36 in the housing body 32 in an interference fit.
  • the screw ring 39 can be screwed to an outside of the housing body 32 and unscrewed therefrom to allow a change of the lens, for example for replacement with the lens 16.
  • 4 shows a sectional side view of another lens 56 for a semiconductor retrofit lamp, for example for a semiconductor retrofit lamp 11 or 31.
  • the lens 56 is similar to the lens 16 constructed, except that now the inner portion 66 of the lens 56 no has a dedicated optical effect, but is designed as a planar area. This allows a particularly simple production and makes use of the fact that an inner region 66 of the light entry surface 50, which is small enough, does not increase the emission angle.
  • the lens can be made of plastic, glass or plastic
  • the light exit surface 21 can be optically effective
  • optically active structure such as another TIR structure, Fresnel structure, microlenses, etc.

Abstract

Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11) ist mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (15) und einer Linse (16) ausgerüstet, wobei die Linse (16) eine unterseitige, der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (15) zugewandte Lichteintrittsfläche (20) und eine oberseitige Lichtaustrittsfläche (21) aufweist, die Lichteintrittsfläche (20) eine Lichtablenkungsstruktur in Form einer TIR-Struktur (22) aufweist, an welcher eintretendes Licht (P) mittels innerer Totalreflexion in Richtung der Lichtaustrittsfläche (21) ablenkbar ist und die Linse (16) abnehmbar an der Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11, 31) angebracht ist. Ein Satz besteht aus einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11, 31) und mindestens einer Wechsellinse (16, 36, 56) auf, wobei die Linsen (16, 36, 56) sich funktional im Wesentlichen durch ein Erzeugen eines unterschiedlichen Abstrahlwinkels unterscheiden.

Description

Beschreibung
Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer Linse mit
Lichtablenkungsstruktur
Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle und einer Linse, wobei die Linse eine unterseitige, der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche und eine oberseitige Lichtaustrittsfläche aufweist und die die Lichteintrittsfläche eine Lichtablenkungsstruktur
aufweist. Die Erfindung betrifft zudem einen Satz aus einer solchen Halbleiter-Leuchtvorrichtung und mit mindestens einer Wechsellinse. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar für LED-Retrofitlampen zur kombinierten
Raumbeleuchtung und Objektbeleuchtung.
Bisher existierende gerichtete LED-Lampen mit einer
mindestens einer Leuchtdiode nachgeschalteten Linse weisen in der Regel einen festen Abstrahlwinkel des von ihnen
ausgestrahlten Lichtbündels auf. Üblich sind dabei
Abstrahlwinkel zwischen 10° und 60°. Der gewählte
Abstrahlwinkel richtet sich typischerweise nach der
Anwendung. So ist z.B. für eine Raumbeleuchtung oft eine breite Abstrahlung gewünscht, zur Beleuchtung von Objekten ist dagegen meist eine schmalere Abstrahlung gewünscht.
Es existiert eine Halogenlampen-Retrofit-Lampe (Bulbrite LED MR-16 Multibeam) mit einem in Stufen von 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, und 40° einstellbaren Abstrahlwinkel. Dabei wird über eine Mechanik ein Abstand der als Lichtquelle dienenden
Leuchtdiode (LED) zu einer der LED nachgeschalteten Linse eingestellt. Nachteilig an diesem Konzept ist die Nutzung einer klassischen Linse mit einem geringen Durchmesser, was große Kollimationsstärken bei kompakter Bauform verhindert.
Es ist eine Glühlampen-Retrofit-Lampe (LUMITRONIX XR20 LED Spot) bekannt, welche wahlweise mit einer diffusen oder einer klaren Linse bestückt werden kann. Dies führt zu einem weicheren oder scharf begrenzten Lichtfleck oder Spot, aber nicht zu einer wesentlichen Änderung des Abstrahlwinkels. Es sind Fresnel-Linsen bekannt, welche an ihrer
Lichteintrittsfläche als Lichtablenkungsstruktur Fresnelringe aufweisen, an denen eintretendes Licht mittels einer
einfachen Lichtbrechung (refraktiv) in Richtung der
Lichtaustrittsfläche ablenkbar ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine baulich kompakte Möglichkeit zur einfachen Änderung einer
Beleuchtungsart einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung
bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiter- Leuchtvorrichtung mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle und einer Linse, wobei die Linse eine unterseitige, der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugewandte
Lichteintrittsfläche und eine oberseitige
Lichtaustrittsfläche aufweist, die Lichteintrittsfläche eine Lichtablenkungsstruktur in Form einer TIR-Struktur aufweist, an welcher eintretendes Licht mittels innerer Totalreflexion in Richtung der Lichtaustrittsfläche ablenkbar ist und die Linse abnehmbar an der Halbleiter-Leuchtvorrichtung
angebracht ist.
Die TIR-Struktur und damit einhergehende innere
Totalreflexion ermöglicht eine besonders starke
Lichtablenkung auf geringem Raum, insbesondere eine stärkere Lichtablenkung, als sie mit einer rein refraktiven
Lichtablenkungsstruktur (z.B. beruhend auf Fresnelringen oder mit einer einfachen Linsenform) erreichbar ist. Dadurch kann eine besonders kompakte, insbesondere flache, Linse bereitgestellt werden, welche einen weiten Bereich von
Abstrahlwinkeln erzeugen kann und insbesondere eine hohe Kollimationsstärke erreichen kann. Dies wiederum ermöglicht einen Einsatz sowohl bei einer Raumbeleuchtung (mit größeren Abstrahlwinkeln) als auch bei einer Objektbeleuchtung (mit geringeren Abstrahlwinkeln) , und zwar auch bei besonders beengten Raumverhältnissen wie sie z.B. bei Retrofitlampen vorliegen. Die mindestens eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung ist also insbesondere so ausgestaltet und angeordnet, dass von ihnen ausgehende Lichtstrahlen, welche auf die TIR- Struktur treffen, zumindest im Wesentlichen durch innere Totalreflexion zu der bzw. in Richtung der
Lichtaustrittsfläche abgelenkt werden. Dadurch, dass die Linse abnehmbar an der Halbleiter- Leuchtvorrichtung angebracht ist, kann die Linse gegen eine andere Linse ("Wechsellinse")/ insbesondere ebenfalls der oben beschriebenen Art, aber insbesondere mit einem
unterschiedlichen Abstrahlwinkel, ausgetauscht werden
(Wechsellinsen-System) , was eine flexible, materialsparende und preiswerte Möglichkeit ergibt, die Halbleiter- Leuchtvorrichtung an unterschiedliche Beleuchtungsarten (Raumbeleuchtung, Objektbeleuchtung usw.) anzupassen. Es ist eine Ausgestaltung, dass die TIR-Struktur die
Lichteintrittsfläche zumindest im Wesentlichen vollständig bedeckt. Dies ermöglicht eine besonders hohe
Kollimationsstärke . Es ist eine Ausgestaltung, dass die TIR-Struktur einen
(typischerweise in Bezug auf ihre Längsachse, welche meist auch eine Symmetrieachse darstellt) äußeren, ringförmigen Bereich der Lichteintrittsfläche bedeckt. Dort weist eine TIR-Struktur die höchste Wirkung auf, da sie stark von der Längsachse abgewinkelt verlaufende Lichtstrahlen effektiv in Richtung der Längsachse umlenken kann. Hingegen wird in einem von der TIR-Struktur umgebenen inneren Bereich (welcher typischerweise die Längsachse umfasst und dessen Lichteintrittsfläche von Lichtstrahlen mit einem vergleichsweise geringen Winkel zur Längsachse bestrahlt wird) eine TIR-Struktur eine nur geringe Verbesserung bei einem erhöhten Modellierungs- und Herstellungsaufwand
ermöglichen und in den meisten Fällen auch nicht benötigt werden, da eine Lichtablenkung zur Lichtkollimation dort zumeist nicht groß zu sein braucht oder sogar nicht benötigt wird . Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der von der TIR-Struktur umgebene, innere Bereich der Lichteintrittsfläche ein
refraktiv lichtablenkender Bereich ist. Dieser ist einfach herzustellen und in den meisten Fällen zur Ermöglichung einer benötigten (geringen) Lichtablenkung ausreichend. Der
refraktiv lichtablenkende Bereich kann insbesondere
linsenförmig (z.B. konvex) ausgebildet sein. Der
linsenförmige Bereich kann beispielsweise analog zu einer Linse oder zu mehreren Linsen (insbesondere Linsenarray) ausgestaltet sein. Der linsenförmige Bereich kann auch ein oder mehrere kissenartige Strukturen (,pillowsx) und/oder Fresnel-Strukturen (z.B. Fresnel-Ringe) aufweisen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass ein von der TIR- Struktur umgebener, innerer Bereich der Lichteintrittsfläche ein optisch nicht wirksamer Bereich ist. Ein solcher optisch nicht wirksamer Bereich ist besonders einfach ausgestaltbar, z.B. mittels einer ebenen Fläche. Dabei wird ausgenutzt, dass ein in den optisch nicht wirksamen Bereich einfallendes
Lichtbündel bei seinem Durchgang durch die
Lichteintrittsfläche typsicherweise nur unwesentlich
abgelenkt zu werden braucht und dennoch den Abstrahlwinkel nicht oder nicht wesentlich erhöht.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die TIR-Struktur im Querschnitt durch mindestens eine Reihe von (insbesondere zahnartigen) Vorsprüngen gebildet wird. Diese weisen den Vorteil auf, dass sie auf engem Raum insbesondere stark schräg oder angewinkelt zu einer Längsachse der Linse abgestrahlte Lichtstrahlen einer Lichtquelle besonders effektiv ablenken können, also insbesondere solche
Lichtstrahlen, welche ansonsten einen breiten Lichtkegel bzw. einen großen Abstrahlwinkel erzeugen. Durch die mehreren Vorsprünge kann eine besonders flache Bauform erreicht werden .
Die Reihe von Vorsprüngen kann insbesondere einer Gruppe von ringartigen Vorsprüngen entsprechen, welche sich insbesondere nicht überschneiden (also ineinander verschachtelt angeordnet sind) . Dies ergibt den Vorteil, dass eine hohe
Kollimationsstärke über die gesamte Umfangsrichtung des abgestrahlten Lichtbündels aufrechterhalten werden kann. Die ringartigen Vorsprünge können insbesondere konzentrisch (z.B. zu einer Längsachse der Linse) zueinander angeordnet sein.
Die ringartigen Vorsprünge können z.B. eine kreisringartige Grundform aufweisen, was eine rotationssymmetrische
Lichtabstrahlung ermöglicht, oder eine eckige, z.B.
quadratische, Grundform aufweisen, was immer noch eine zumindest drehsymmetrische Lichtabstrahlung unter bestimmten Symmetriewinkeln ermöglicht.
Die Form der im Querschnitt zahnartigen Vorsprünge ist insbesondere dreieckig, was eine hohe Kollimationsstärke bei einer einfachen Herstellung ermöglicht. So lässt sich eine solche TIR-Struktur ohne Hinterschnitt erzeugen und damit z.B. mittels einer Vergussverfahrens (z.B. mittels eines Spritzgussverfahrens, z.B. aus Kunststoff oder Glas) einfach herstellen.
Die zwei freien Seiten eines dreieckigen Vorsprungs (welcher mit seiner dritten Seite mit der restlichen Linse verbunden ist) können grundsätzlich beliebig geformt sein. So können eine oder beide freie Seiten (im Querschnitt) geradlinige und/oder gekrümmt sein, wobei eine beidseitig geradlinige Form besonders einfach modellierbar und herstellbar ist. Die Vorsprünge der Reihe von Vorsprüngen können eine gleiche Grundform und Größe aufweisen. Alternativ können zumindest zwei der Vorsprünge, insbesondere alle Vorsprünge, eine zueinander unterschiedliche Grundform und/oder Größe
aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders gut definierte und effektive Lichtablenkung. Beispielsweise können zumindest zwei der Vorsprünge geradlinige freie Seiten aufweisen, welche jedoch einen unterschiedlichen Winkel miteinander einschließen, also schmaler bzw. breiter sind.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass zumindest einige der Vorsprünge zueinander höhenversetzt sind und/oder eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest einige der
Vorsprünge von innen nach außen (insbesondere in Bezug auf einen radialen Abstand von der Längsachse) tiefer angesetzt sind und/oder tiefer ragen. Es ist eine alternative oder zusätzliche Weiterbildung, dass zumindest einige der Vorsprünge von außen nach innen
(insbesondere in Bezug auf einen radialen Abstand von der Längsachse) tiefer angesetzt sind und/oder tiefer ragen. Durch den Höhenversatz und/oder die längere Ausdehnung bzw. tiefere Endung der Vorsprünge wird auf eine kompakte Weise eine effektive Kollimation von in einem großen
Raumwinkelbereich auf die Lichteintrittsfläche einfallendem Licht ermöglicht.
Dadurch, dass zumindest einige der Vorsprünge von innen
(insbesondere näher an der Längsachse angeordnet) nach außen (insbesondere weiter von der Längsachse entfernt angeordnet) tiefer angesetzt sind (also weiter außen liegende Vorsprünge tiefer angesetzt sind als dazu innen liegende Vorsprünge) , lässt sich ein hoher Raumwinkelbereich mit der TIR-Struktur abdecken, insbesondere ein Bereich mit einem hohen Winkel des einfallenden Lichts gegenüber einer Symmetrieachse der Halbleiterlichtquelle. Dies gilt analog für eine von innen nach außen wachsende Höhe oder Länge der Vorsprünge.
Dadurch, dass zumindest einige der Vorsprünge von außen nach innen tiefer angesetzt sind (also weiter innen liegende
Vorsprünge tiefer angesetzt sind als dazu außen liegende Vorsprünge) , lässt sich eine starke Ablenkung auch an einem inneren Bereich der TIR-Struktur (insbesondere auch in der Nähe der Längsachse) realisieren. Dies gilt analog für eine von außen nach innen wachsende Höhe oder Länge der
Vorsprünge .
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichtaustrittsfläche eine oder mehrere optische bzw. optisch wirksame Bereiche
aufweist, z.B. mindestens einen linsenartigen Bereich, beispielsweise ein Feld aus mehreren Linsen, insbesondere mikroskopisch kleinen Linsen („Mikrolinsen-Array" ) .
Die mindestens eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung kann eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen aufweisen.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei
Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen
Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere
Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten
(Konversions-LED) . Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein
("remote phosphor") . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse,
Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen .
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle und die Linse zumindest im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind, was eine
symmetrische Lichtabstrahlung, insbesondere um eine
Längsachse der Linse und damit auch der
Halbleiterlichtquelle (n) ermöglicht.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiter- Leuchtvorrichtung eine Retrofitlampe ist. Eine Halbleiter- Retrofitlampe ist insbesondere eine Lampe mit
Halbleiterlichtquellen, welche zum Ersatz einer herkömmlichen Lampe (Glühlampe, Halogenlampe usw.) vorgesehen und
eingerichtet ist. Insbesondere bei einer Halbleiter- Retrofitlampe ist die damit zusammenhängende Einhaltung der äußeren Kontur der zu ersetzenden Lampe ein Problem, da eine Halbleiter-Retrofitlampe typischerweise einen großen
Kühlkörper zur Abführung ihrer Abwärme benötigt und folglich einen nur sehr eingeschränkten Raum für eine Linse erlaubt, was wiederum eine Lichtablenkung gering hält. Insbesondere mit der oben beschriebenen Linse kann eine Halbleiter- Retrofitlampe mit einfachen Mitteln und mit einem geringen Bauraum für die Linse einen hohen Kollimationsgrad erreichen.
Die Retrofitlampe kann insbesondere eine Glühlampen- Retrofitlampe sein oder eine Halogenlampen-Retrofitlampe sein . Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Satz aus einer solchen Halbleiter-Leuchtvorrichtung, insbesondere Lampe, bei welcher eine Linse abnehmbar an der Leuchtvorrichtung
angebracht ist, und aus mindestens einer weiteren Linse
("Wechsellinse")/ wobei die Linsen (d.h., die an der
Leuchtvorrichtung anbringbaren Linsen) sich funktional im Wesentlichen durch ein Erzeugen eines unterschiedlichen
Abstrahlwinkels unterscheiden. Auch hierdurch wird eine flexible, materialsparende und preiswerte Möglichkeit
bereitgestellt, die Halbleiter-Leuchtvorrichtung an
unterschiedliche Beleuchtungsarten (Raumbeleuchtung,
Objektbeleuchtung usw.) anzupassen, und zwar zunächst
unabhängig von dem konkreten Aufbau der verwendeten Linse. Der Satz kann beispielsweise als gemeinsam oder getrennt verfügbares Produkt vorliegen. Bei dem Produkt kann eine solche Linse bereits an der Leuchtvorrichtung montiert sein und eine Wechsellinse beiliegen, oder alle Linsen liegen als noch anzubringende Linsen bei.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Halbleiter- Leuchtvorrichtung eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung wie oben beschrieben ist und insbesondere mindestens eine,
insbesondere mindestens zwei, wie oben beschriebene Linsen mit unterschiedlichem Abstrahlwinkel, insbesondere von ca.
30° und ca. 60°, umfasst. Dadurch kann auch ein Endnutzer auf einfache Weise die Art der Beleuchtung, insbesondere den Abstrahlwinkel, anpassen. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Halbleiter-Retrofitlampe gemäß einer ersten
Ausführungsform;
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Linse der Halbleiter-Retrofitlampe gemäß der ersten
Ausführungsform;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Halbleiter-Retrofitlampe gemäß einer zweiten
Ausführungsform; und
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine weitere Linse für eine Halbleiter-Retrofitlampe, z.B. gemäß der ersten Ausführungsform.
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Halbleiter-Retrofitlampe 11 gemäß einer ersten
Ausführungsform. Die Halbleiter-Retrofitlampe 11 besitzt einen Gehäusekörper 12, der gleichzeitig als ein Kühlkörper ausgestaltet ist und einen Aufnahmeraum 13 zur Aufnahme eines Treibers (o.Abb.) aufweist. Die Halbleiter-Retrofitlampe 11 weist ferner ein Substrat 14 (z.B. eine Leiterplatte) mit einer vorderseitig angeordneten Halbleiterlichtquelle in Form einer oder mehrerer Leuchtdioden auf, von denen hier rein beispielhaft nur einer Leuchtdiode 15 eingezeichnet ist. Die Leuchtdiode 15 strahlt Licht nach vorne (in einen oberen Halbraum) ab und wird dabei von einer transparenten Linse 16 (als vereinfachte Bezeichnung für ein allgemeines optisches Element) überdeckt.
An seiner Rückseite 17 weist der Gehäusekörper 12 einen
Sockel 18 zum Anschluss an eine herkömmliche Fassung (o.Abb.) auf, wobei der Sockel 18 elektrisch mit dem Treiber verbunden ist und der Treiber die Leuchtdiode 15 ansteuert.
Die Linse 16 ist auswechselbar an der Halbleiter- Retrofitlampe 11, insbesondere an dem Gehäusekörper 12 befestigt, indem sie mit einer lösbaren Rastverbindung in Form eines Schnapprings 19 daran befestigt ist. Durch Ablösen des Schnapprings 19 kann die Linse 16 freigelegt und
ausgewechselt werden.
Wie auch genauer in Fig.2 gezeigt, weist die Linse 16 eine der Leuchtdiode 15 zugewandte, unterseitige
Lichteintrittsfläche 20 und eine oberseitige
Lichtaustrittsfläche 21 auf. Die Lichteintrittsfläche 20 weist eine TIR-Struktur 22 auf, an der ein von der
Leuchtdiode 15 ausgestrahlter Lichtstrahl P (als in die
Lichteintrittsfläche 20 eintretendes Licht) mittels einer inneren Totalreflexion in Richtung der Lichtaustrittsfläche 21 abgelenkt wird. Dazu umfasst die TIR-Struktur 22 mehrere (hier acht) um eine Längsachse L der Linse 16 konzentrisch angeordnete Ringe Rl bis R8 auf. Dadurch weist die TIR- Struktur 22 im Querschnitt auf jeder Seite der Längsachse L eine Reihe von den Ringen Rl bis R8 entsprechenden
zahnartigen Vorsprüngen Rl bis R8 auf.
Die Längsachse L stellt auch eine Symmetrieachse und optische Achse der Linse 16 dar und entspricht zudem einer
Symmetrieachse als auch einer Hauptausstrahlrichtung der Leuchtdiode 15.
Die Ringe bzw. Vorsprünge Rl bis R8 sind jeweils im
Querschnitt dreieckig ausgebildet und weisen zwei freie gerade Seiten 23, 24 auf. Die zur Längsachse L gerichtete, innere freie Seite 23 steht im Wesentlichen senkrecht, bzw. parallel zu der Längsachse L, bevorzugt mit einer geringen Entformschräge, während die der Längsachse L abgewandte, äußere freie Seite 24 schräg steht. Diese TIR-Struktur 22 weist keinen Hinterschnitt auf und kann also mittels einer einfachen Form hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Gussverfahrens, insbesondere Spritzgussverfahrens. Die Vorsprünge R2 bis R8 ragen mit steigender Entfernung von der Längsachse L tiefer nach unten (gegen die Richtung der Längsachse L, da sie entsprechend tiefer angesetzt und/oder eine größere Höhe aufweisen) und können so einen breiten Raumwinkelbereich mit einem hohen Winkel zu der Längsachse L abdecken, ohne sich gegenseitig abzuschatten.
Der Vorsprung Rl, der näher an der Längsachse L liegt als die anderen Vorsprünge R2 bis R8, weist eine höhere Höhe auf als der nächstfolgende Vorsprung R2 und ragt weiter nach unten als der Vorsprung R2. Dadurch wird sichergestellt, dass auch ein Lichtstrahl, der unter einem geringen Winkel zur
Längsachse L auf die TIR-Struktur 22 gestrahlt wird, mittels der inneren Totalreflexion abgelenkt wird. Folglich ist die TIR-Struktur 22 so gestaltet, dass ein weitaus überwiegender Teil der Lichtstrahlen auf eine innere freie Seite 23 trifft und die Lichtstrahlen dabei so abgelenkt werden, dass sie dann auch auf die totalreflektierende äußere freie Seite 24 treffen.
Die Wirkweise der inneren Totalreflexion wird in Fig.2 anhand des Lichtstrahls P gezeigt. Hier beispielhaft ausgehend von einem Punkt auf der Längsachse L trifft der Lichtstrahl P von außen auf die innere freie Seite 23 des Rings bzw. Vorsprungs R2 und läuft von dort aus unter geringer (refraktive)
Brechung auf die schräge äußere freie Seite 24. Der Winkel der schrägen Seite 24 ist so ausgelegt, dass der innerhalb des Vorsprungs R2 laufende Lichtstrahl P bei Auftreffen auf die schräge Seite 24 totalreflektiert wird, und zwar wird der Lichtstrahl P stärker in Richtung der Längsachse abgelenkt. Dadurch wird ein Abstrahlwinkel (in Bezug auf die Längsachse L) verkleinert, und zwar mittels einer sehr kompakten, insbesondere sehr flachen, Linse 16.
Die Linse 16 kann insbesondere rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildet sein, insbesondere mit einer
kreisförmigen Grundform, oder drehsymmetrisch mit einer
Symmetrie um bestimmte Drehwinkel, z.B. quadratisch,
sechseckig oder achteckig usw. Dass die TIR-Struktur 22 einen äußeren, ringförmigen (insbesondere kreisringförmigen)
Bereich 25 der Lichteintrittsfläche 20 bedeckt, kann also insbesondere bedeuten, dass ein innerer, die Längsachse L umfassender Bereich 26 keine TIR-Struktur aufweist. Der innere Bereich 26 der Linse 16 an der Lichteintrittsfläche 20 weist vielmehr eine refraktiv lichtablenkende, konvexe
Linsenform auf, welche ausreicht, die auf ihn einfallenden Lichtstrahlen der Leuchtdiode 15, welche dort einen
vergleichsweise geringen Abstrahlwinkel zeigen bzw. nur vergleichsweise gering gegen die Längsachse L angewinkelt sind, ausreichend in Richtung der Längsachse L abzulenken. Durch eine Variation der Linse 16, beispielsweise in Bezug auf eine Schräge der freien Seiten 24, eine Zahl, Abstand, Form und/oder Höhe der Ringe bzw. Vorsprünge Rl bis R8 usw. kann der Abstrahlwinkel genau eingestellt werden, z.B. auf 30° oder 60°.
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Halbleiter-Retrofitlampe 31 gemäß einer zweiten
Ausführungsform. Die Halbleiter-Retrofitlampe 31 ist ähnlich zu der Halbleiter-Retrofitlampe 11 aufgebaut, weist aber nun eine unterschiedliche Linse 36 und eine unterschiedliche lösbare Rastverbindung in Form eines Schraubrings 39 auf.
Die Linse 36 weist eine kugelkalottenartig gekrümmte
Grundform auf, so dass deren Lichtaustrittsfläche 41
ebenfalls kugelkalottenartig gekrümmt ist. Die
Lichteintrittsfläche 40 weist ebenfalls eine TIR-Struktur 42 und einen konvexen inneren Bereich 26 auf, aber die
Vorsprünge R der TIR-Struktur 42 sind zueinander stärker höhenversetzt, so dass auch die TIR-Struktur 42 höher ist als die TIR-Struktur 22.
Der Schraubring 39 hält die Linse 36 in dem Gehäusekörper 32 vorzugsweise in einer Presspassung. Der Schraubring 39 kann an eine Außenseite des Gehäusekörpers 32 angeschraubt und wieder davon abgeschraubt werden, um ein Wechseln der Linse zu ermöglichen, z.B. zum Austausch mit der Linse 16. Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine weitere Linse 56 für eine Halbleiter-Retrofitlampe, z.B. für eine Halbleiter-Retrofitlampe 11 oder 31. Die Linse 56 ist ähnlich zu der Linse 16 aufgebaut, außer dass nun der innere Bereich 66 der Linse 56 keine dedizierte optische Wirkung aufweist, sondern als ein ebener Bereich ausgestaltet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung und nutzt die Tatsache, dass ein innerer Bereich 66 der Lichteintrittsfläche 50, welcher klein genug ist, den Abstrahlwinkel nicht vergrößert.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Die Linse kann beispielsweise aus Kunststoff, Glas oder
Keramik bestehen.
Auch kann die Lichtaustrittsfläche 21 optisch wirksam
ausgebildet sein, z.B. zumindest bereichsweise konvex oder konkav linsenförmig geformt und/oder mit mindestens einer optisch wirksamen Struktur, z.B. einer weiteren TIR-Struktur, Fresnel-Struktur, Mikrolinsen usw. versehen sein.
, n
15
Bezugs zeichenliste
11 Halbleiter-Retrofitlampe
12 Gehausekörper
13 Aufnähmeräum
14 Substrat
15 Leuchtdiode
16 Linse
17 Rückseite
18 Sockel
19 Schnappring
20 unterseitige Lichtaustrittsfläche
21 oberseitige Lichtaustrittsfläche
22 TIR-Struktur
23 gerade Seite
24 schräge Seite
25 ringförmiger Bereich
26 innerer Bereich
31 Halbleiter-Retrofitlampe
32 Gehäusekörper
36 Linse
39 Schraubring
41 Lichtaustrittsfläche
42 TIR-Struktur
50 Lichteintrittsfläche
56 Linse
66 innerer Bereich
L Längsachse
P Lichtstrahl
Rl Ring/Vorsprung
R2 Ring/Vorsprung
R3 Ring/Vorsprung
R4 Ring/Vorsprung
R5 Ring/Vorsprung , ,
1 b
Ring/Vorsprung
Ring/Vorsprung
Ring/Vorsprung

Claims

Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (15) und einer Linse (16; 36; 56) , wobei
- die Linse (16; 36; 56) eine unterseitige, der
mindestens einen Halbleiterlichtquelle (15) zugewandte Lichteintrittsfläche (20; 50) und eine oberseitige Lichtaustrittsfläche (21) aufweist,
- die Lichteintrittsfläche (20; 50) eine
Lichtablenkungsstruktur in Form einer TIR-Struktur (22; 42) aufweist, an welcher eintretendes Licht (P) mittels innerer Totalreflexion in Richtung der Lichtaustrittsfläche (21) ablenkbar ist und
- die Linse (16; 36; 56) abnehmbar an der Halbleiter- Leuchtvorrichtung (11, 31) angebracht ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die TIR-Struktur (22; 42) die Lichteintrittsfläche (20; 50) zumindest im Wesentlichen vollständig bedeckt.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 1, wobei die TIR-Struktur (22; 42) einen äußeren,
ringförmigen Bereich (25) der Lichteintrittsfläche (20; 50) bedeckt.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 3, wobei ein von der TIR-Struktur (22; 42) umgebener, innerer Bereich (26) der Lichteintrittsfläche (20) ein refraktiv lichtablenkender Bereich ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 3, wobei ein von der TIR-Struktur (22) umgebener, innerer Bereich (66) der Lichteintrittsfläche (50) ein optisch nicht wirksamer Bereich ist.
6. Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die TIR-Struktur (22; 42) im Querschnitt durch mindestens eine Reihe von zahnartigen Vorsprüngen (R1-R8; R) gebildet wird.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 6, wobei zumindest einige der Vorsprünge (R1-R8; R)
zueinander höhenversetzt sind und/oder eine
unterschiedliche Höhe aufweisen.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach Anspruch 7, wobei zumindest einige der Vorsprünge (R2-R8) von innen nach außen tiefer angesetzt sind und/oder tiefer ragen.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei zumindest einige der
Vorsprünge (Rl) von außen nach innen tiefer angesetzt sind und/oder tiefer ragen.
10. Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiter- Leuchtvorrichtung (11, 31) eine Lampe, insbesondere Retrofitlampe ist.
11. Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtaustrittsfläche
(21) einen oder mehrere optisch wirksame Bereiche aufweist .
12. Satz aus der Halbleiter-Leuchtvorrichtung (11; 31), nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens einer
Wechsellinse (16; 36; 56), wobei die Linsen (16; 36; 56) sich funktional im Wesentlichen durch ein Erzeugen eines unterschiedlichen Abstrahlwinkels unterscheiden. 13. Satz nach Anspruch 12, wobei eine der Linsen (16; 36;
56) einen Abstrahlwinkel von ca. 30° und eine andere der Linsen (16; 36; 56) einen Abstrahlwinkel von ca. 60° aufweist .
PCT/EP2012/068161 2011-10-20 2012-09-14 Halbleiter-leuchtvorrichtung mit einer linse mit lichtablenkungsstruktur WO2013056928A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280050247.3A CN103874880A (zh) 2011-10-20 2012-09-14 具有带光偏转结构的透镜的半导体发光装置
US14/351,884 US9466773B2 (en) 2011-10-20 2012-09-14 Semiconductor light device including a lens having a light deflection structure

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011084881A DE102011084881A1 (de) 2011-10-20 2011-10-20 Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer Linse mit Lichtablenkungsstruktur
DE102011084881.9 2011-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013056928A1 true WO2013056928A1 (de) 2013-04-25

Family

ID=47046533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/068161 WO2013056928A1 (de) 2011-10-20 2012-09-14 Halbleiter-leuchtvorrichtung mit einer linse mit lichtablenkungsstruktur

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9466773B2 (de)
CN (1) CN103874880A (de)
DE (1) DE102011084881A1 (de)
WO (1) WO2013056928A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103968328A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 帝欧(上海)光电科技有限公司 一种变焦透镜
US9946055B2 (en) 2014-03-04 2018-04-17 Philips Lighting Holding B.V. Beam shaping system and an illumination system using the same
US10180248B2 (en) 2015-09-02 2019-01-15 ProPhotonix Limited LED lamp with sensing capabilities

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013204476B4 (de) * 2013-03-14 2022-07-07 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optisches Element und optoelektronisches Bauelement mit optischem Element
US10208923B2 (en) * 2013-03-15 2019-02-19 Cree, Inc. Optical components for luminaire
CN105264288B (zh) * 2013-06-07 2019-07-19 飞利浦照明控股有限公司 透镜和照明设备
WO2014195876A1 (en) * 2013-06-07 2014-12-11 Koninklijke Philips N.V. Lens and lighting device
CN104279508A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 欧司朗有限公司 一种用于光源的透镜
CN105276522B (zh) * 2014-06-30 2019-04-30 欧普照明股份有限公司 一种用于led灯具的偏光透镜及具有该偏光透镜的led灯具
CN104132306A (zh) * 2014-07-30 2014-11-05 深圳市众明半导体照明有限公司 光学透镜及采用该光学透镜的灯具
CN104373896A (zh) * 2014-11-05 2015-02-25 深圳市众明半导体照明有限公司 光学透镜及采用该光学透镜的灯具
DE102015100329A1 (de) * 2015-01-12 2016-07-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
CN104930461B (zh) * 2015-06-29 2017-10-20 福建鸿博光电科技有限公司 一种可变配光的透镜及led灯具
DE102015216111B4 (de) 2015-08-24 2023-02-16 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung
TWI621810B (zh) * 2015-08-25 2018-04-21 鴻海精密工業股份有限公司 透鏡及具有該透鏡的發光裝置
US9746689B2 (en) 2015-09-24 2017-08-29 Intel Corporation Magnetic fluid optical image stabilization
US9816687B2 (en) * 2015-09-24 2017-11-14 Intel Corporation MEMS LED zoom
JP6618074B2 (ja) * 2015-10-13 2019-12-11 株式会社エンプラス 発光装置
CN105276524B (zh) * 2015-11-23 2019-04-16 惠州市西顿工业发展有限公司 一种可变焦的光学透镜
US10655815B2 (en) * 2016-01-22 2020-05-19 Nanoco Technologies Ltd. Quantum dot-based lighting devices for animal husbandry and aquariums
EP3452754B1 (de) * 2016-05-02 2020-06-24 Signify Holding B.V. Leuchtvorrichtung
CN105927933A (zh) * 2016-06-28 2016-09-07 横店集团得邦照明股份有限公司 一种可调换透镜的par灯及其实现方法
DE102016114643A1 (de) * 2016-08-08 2018-02-08 Ledvance Gmbh Leuchtvorrichtung mit linse
JP7128823B2 (ja) 2017-01-13 2022-08-31 ルミレッズ ホールディング ベーフェー 発光ダイオードと可変レンズを有するアレイ
US20180323354A1 (en) * 2017-05-07 2018-11-08 Yang Wang Light emitting device and method for manufacturing light emitting device
WO2018234086A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 Philips Lighting Holding B.V. LED OUTPUT LENSES AND METHOD OF FORMING AN OUTPUT LENS
DE102017116885B4 (de) * 2017-07-26 2023-04-06 Ledvance Gmbh Leuchtmittel und Linse für ein Leuchtmittel
DE202017104481U1 (de) 2017-07-27 2018-08-28 Martin Wallroth Halbleiterleuchtmittel-Leuchte
CN109489000B (zh) * 2017-09-08 2021-04-20 法雷奥照明公司 光图案化装置、包括该光图案化装置的车灯及机动车辆
CN108253381A (zh) * 2018-03-13 2018-07-06 深圳市百康光电有限公司 一种透镜及包括该透镜的发光装置
US10520161B1 (en) * 2019-01-08 2019-12-31 Jute Industrial Co., Ltd. Automobile lamp
CN115059899A (zh) * 2022-06-29 2022-09-16 赛尔富电子有限公司 一种透镜和光源模组

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050024746A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Citizen Electronics Co., Ltd. Fresnel lens and an illuminating device provided with the fresnel lens
DE202007009297U1 (de) * 2007-07-03 2007-11-08 Camera Dynamics Gmbh Leuchte insbesondere Kameraleuchte
US20100284194A1 (en) * 2009-05-09 2010-11-11 Citizen Electronics Co., Ltd. Lens member and optical unit using said lens member

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5613769A (en) * 1992-04-16 1997-03-25 Tir Technologies, Inc. Tir lens apparatus having non-circular configuration about an optical axis
US5676453A (en) * 1992-04-16 1997-10-14 Tir Technologies, Inc. Collimating TIR lens devices employing fluorescent light sources
US5404869A (en) * 1992-04-16 1995-04-11 Tir Technologies, Inc. Faceted totally internally reflecting lens with individually curved faces on facets
US6896381B2 (en) * 2002-10-11 2005-05-24 Light Prescriptions Innovators, Llc Compact folded-optics illumination lens
US6924943B2 (en) * 2002-12-02 2005-08-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Asymmetric TIR lenses producing off-axis beams
CN200965195Y (zh) * 2006-10-26 2007-10-24 林志泽 Led模块结构
CN200965194Y (zh) * 2006-10-26 2007-10-24 林志泽 Led室内灯具结构改良
JP4998111B2 (ja) * 2007-06-26 2012-08-15 パナソニック株式会社 光受信器
CN201218466Y (zh) * 2008-05-29 2009-04-08 傅小星 大功率led照明灯
CN102128380A (zh) * 2011-04-06 2011-07-20 巨尔(上海)光电照明有限公司 具有可替换光学模块的led灯照明模组

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050024746A1 (en) * 2003-07-29 2005-02-03 Citizen Electronics Co., Ltd. Fresnel lens and an illuminating device provided with the fresnel lens
DE202007009297U1 (de) * 2007-07-03 2007-11-08 Camera Dynamics Gmbh Leuchte insbesondere Kameraleuchte
US20100284194A1 (en) * 2009-05-09 2010-11-11 Citizen Electronics Co., Ltd. Lens member and optical unit using said lens member

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9946055B2 (en) 2014-03-04 2018-04-17 Philips Lighting Holding B.V. Beam shaping system and an illumination system using the same
CN103968328A (zh) * 2014-04-25 2014-08-06 帝欧(上海)光电科技有限公司 一种变焦透镜
US10180248B2 (en) 2015-09-02 2019-01-15 ProPhotonix Limited LED lamp with sensing capabilities

Also Published As

Publication number Publication date
US20140239336A1 (en) 2014-08-28
CN103874880A (zh) 2014-06-18
US9466773B2 (en) 2016-10-11
DE102011084881A1 (de) 2013-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013056928A1 (de) Halbleiter-leuchtvorrichtung mit einer linse mit lichtablenkungsstruktur
EP2491301B1 (de) Leuchtvorrichtung und aufsatzelement zur befestigung an der leuchtvorrichtung
AT505107B1 (de) Mikrolinsenarray, optisches modul und scheinwerfer
DE102009047487A1 (de) Leuchtmodul
DE102013202334B4 (de) Beleuchtungsvorrichtung zum Bereitstellen von Licht
EP2556292A1 (de) Leuchte mit optischer platte
DE102014200369A1 (de) Flächenleuchtvorrichtung mit flächigem Lichtleiter
EP2534003B1 (de) Leseleuchte für kraftfahrzeuge
DE102011080313A1 (de) Rasterleuchte mit mehreren halbleiterstrahlern
DE102010062454A1 (de) Anordnung zur Lichtabgabe
DE102011006643A1 (de) Optisches Element und Leuchtvorrichtung
DE102011003988A1 (de) Leuchtvorrichtung
DE102011007214B4 (de) Kolben für Halbleiter - Leuchtvorrichtung sowie Halbleiter - Leuchtvorrichtung
DE102012223860A1 (de) Leuchtvorrichtung
DE102009047481A1 (de) Leuchtmodul
DE112012002975T5 (de) Zoomeinheit, Lichtmaschine mit Zoomeinheit und Beleuchtungsvorrichtung
DE102012203941B4 (de) LED-Leuchtvorrichtung mit Entblendungsoptik
EP2954258B1 (de) Rasterleuchte mit reflektorzellen und halbleiterlichtquellen
EP2529148B1 (de) Leuchtmodul für eine leuchte, leuchte und verfahren zum montieren eines leuchtmoduls an einer leuchte
DE102011003300B4 (de) Leuchtvorrichtung
DE202011108791U1 (de) Optik für eine Halbleiterleuchtvorrichtung
EP3244128B1 (de) Leuchte
DE102012212504A1 (de) Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit Hohlreflektor mit mehreren Reflektorsementen
DE102014214764A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit Integratorstab
DE102015218009A1 (de) Halbleiterlampe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12775160

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14351884

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12775160

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1