WO2014049040A2 - Leuchtmittel - Google Patents

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    • G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre

Definitions

  • the invention relates to a luminous means and in particular to a luminous means with optoelectronic semiconductor components.
  • the shape of the incandescent lamp in turn requires the shape or the design of lamp holders, lights and the like.
  • the classic light bulb in the form of a transparent or milky glass flask with arranged therein tungsten glowing wire various disadvantages.
  • the efficiency of such a light bulb is compared, for example, lamps is based on optoelectronic ⁇ 's semiconductor devices significantly lower, because a large part of the supplied energy is converted into heat.
  • the high heat conversion of conventional light bulbs increases the risk of fire, so that their use is possible only in non-fire hazardous areas.
  • incandescent bulbs (as well as fluorescent lamps) usually emit their light evenly in all directions. Since ⁇ against wise equipped with LEDs retrofit almost always a radiation in a directed away from the base away
  • Preferred direction ie the light intensity is greater in the preferred ⁇ direction than, for example, in a direction perpendicular thereto.
  • retrofit lamps emit almost no light in the direction of the base (that is, opposite to the preferred direction). Therefore, the radiation characteristics of retrofit lamps and thus their appearance differs very much from those of conventional incandescent lamps.
  • One solution is to align the light emitting diodes used in different planes so that they have different angles of inclination with respect to the base. This has the disadvantage that the design required for this purpose is complicated and expensive. In addition, the production is made difficult by the fact that the LED chips can not be mounted in a plane on a common substrate.
  • a further solution is achieved in that blue light generated by a light-emitting diode is applied to a light source which is intended by the light-emitting diode.
  • directed conversion element is directed (so-called re- mote phosphorus), whereby although white light is generated in different spatial directions, however, an overall yellow He ⁇ appearance of the light source is to be lamented.
  • At least one object of the invention is to provide a luminous means which can be used as a retrofit lamp whose luminous intensity is as uniform as possible for a large solid angle range.
  • the invention proposes a luminous means which comprises a bulb with an at least partially transparent material.
  • This piston can be for example a transpar ⁇ renter glass bulb in the form of the previously known light bulbs.
  • the piston may be bulbous or teardrop shaped.
  • the light-emitting device furthermore has a lamp base for fastening the light-emitting means in a socket. Electrical energy for a Be ⁇ driving of the light source also is supplied via the lamp base. Furthermore, is arranged in the Kol ⁇ ben luminous element is provided, which is carried to a waste radiation of light.
  • the luminous body is at least partially arranged in a (excellentio ⁇ tional) separating plane which half-space and a space remote from the lamp cap a first a two-th divided the lamp base half-space facing.
  • Dividing plane defines by its normal vector a preferential ⁇ direction, which runs perpendicular to the parting plane to the first half-space.
  • the luminous element is designed to emit light in front of ⁇ predominantly into the first half-space, preferably predominantly along the preferred direction.
  • In the first half-space at least one deflecting angeord ⁇ net.
  • the deflection element is adapted in such a manner at least partially divert from the luminous body ⁇ emitted and the deflecting light incident, at least a portion of the deflected light passes through the piston and is radiated in the second half-space.
  • the deflector does not have to deflect all the incident light.
  • the deflecting element can also be designed to transmit a first part of the incident light and to deflect a second part. Furthermore, learn the deflected by the deflecting light more Umlenkpro ⁇ processes before the piston of the lamp pas ⁇ Siert, for example by further optical elements.
  • the deflection element may be formed as a scattering element, in particular as a diffusely scattering optical element, whereby a very uniform emission characteristic can be achieved.
  • the deflector may be made of a transparent matrix, which in particular PMMA (polymethylmethacrylate), PC (polycarbonate), ent ⁇ holds silicone or glass or is made of one of these materials, with a scattering filler, which for at least one wavelength in the range 400 800 nm has a higher refractive index than the matrix material exist.
  • the refractive index difference causes a scattering effect.
  • the filler may for example consist of scattering particles of Si0 2 , T1O 2 or Al 2 O 3 (for example having a size of 400 nm to 40 ym, preferably 1 ym to 10 ym).
  • the usage of T1O 2 is particularly advantageous due to the low absorption and scattering behavior gleichför ⁇ -shaped.
  • the degree of scattering behavior of the scattering element formed in this way can be adjusted by the concentration of the scattering particles and the thickness of the scattering element.
  • the deflection element may be formed as a reflective (in particular specularly reflective) element.
  • the deflecting element may be a metal body or a metal layer, preferably of silver or aluminum.
  • the deflecting element may be formed as a layer sequence of at least two transparent materials with a suitable refractive index difference arranged one above the other.
  • the deflecting element can be formed by material selection and suitable geometry with respect to the luminous body as a total reflecting element in which radiated from the luminous body and striking the deflecting light undergoes a total reflection (TIR, total internal reflection).
  • TIR total reflection
  • the lighting means is formed substantially rotationally symmetrical.
  • the piston and the lamp base are formed substantially rotationally symmetrical.
  • the rotational symmetry axis preferably runs parallel to the preferential direction defined above and thus perpendicular to the parting plane.
  • a maximum difference of the light intensity of the light emitted by the light in a solid angle range which is defined by directions which form each with the preferred ⁇ direction each angle less than 135 °, less than 20% , This means that the light intensity riiert within less than the said solid angle range less than 20%.
  • a solid angle range which is defined by directions which with the preferred direction in each case an angle between 135 ° and 180 ° bil ⁇ , This means that a minimum amount of light is radiated from the illuminant in a direction towards the base, essentially in the direction opposite to the preferred direction, that is, as seen from the luminous element.
  • the filament has at least a light-emitting semiconducting ⁇ terbauelement or a light-emitting organic Bauele ment.
  • the luminous body has a multiplicity of light-emitting semiconductor components or of light-emitting organic components.
  • the multiplicity of light-emitting semiconductor components or light-emitting organic components are arranged in one plane. These are preferably on a flat Substrate mounted. However, they can also be arranged in each case on individual ⁇ nen substrates, which in turn are arranged on a common secondary substrate, whereby a cluster is formed.
  • An illuminant having an array of light-emitting devices in a plane is easier and less expensive to manufacture than an arrangement known from prior art retrofit lamps in which the light-emitting devices are non-planarly disposed at different positions within the envelope to provide omnidirection - To cause nale radiation.
  • An arrangement of the light emitting devices in a plane makes it possible to mount it di ⁇ rectly on a flat, common heat sink.
  • the luminous element in the preferred direction, a lens element and the lens element in the preferred direction is arranged downstream of the deflecting element.
  • a part of the deflected by the deflecting light meet on a side edge of the lens element and from there pass through the piston and are emitted into the second half-space.
  • the lens element preferably contains PMMA, PC, silicone or glass or consists of one of these materials.
  • the deflecting element is preferably formed in the said arrangement as a scattering element. This leads to a uniform deflection of the light in different directions, whereby an inaccurate positioning of the scattering element with respect to the lens element to no wesentli ⁇ chen change in the emission of the light source leads.
  • the deflection element is arranged immediacy ⁇ bar on the lens element. From the Umlenkele ⁇ ment deflected light can thereby hit out of the interior of the lens element out on the side edge and the lot of the side edge away in a direction with the preferred direction ei ⁇ nen larger angle forming direction are broken.
  • a facing away from the illuminant surface of Linsenele ⁇ ment is formed in a central region of plane and in a lateral region (ie on one side edge) convex.
  • the lens element is thus substantially shaped pedestal-like from ⁇ . This ensures that light emitted by the luminous element in the preferred direction while avoiding reflection. and the light deflected by the deflection deflected light in a lateral region of the solder of the surface and can be radiated in this way in the second half-space substantially perpendicular to the surface facing away from the luminous body of the lens element.
  • the light-emitting element in the preferred direction a light guide element and the light guide element is arranged downstream of the deflecting element in the preferred direction. Due to the effect of the light ⁇ conductor element, in which radiated light emitted from the luminous element, the deflecting element can be advantageously arranged in a central region of the piston, while the luminous body from the central region spaced in greater proximity to the base, for example on one on the base On ⁇ ordered heat sink, can be positioned.
  • the light guide element is preferably cylindrical in shape and is arranged such that its cylinder axis runs parallel to the preferred direction.
  • the light guide element is part of an optical element, further comprises a light guide element in the preferential direction ⁇ downstream outcoupling structure, which is formed convex in a lateral region.
  • the optical element is formed in one piece and mushroom-shaped or T-shaped.
  • the optical element preferably contains PMMA, PC, silicone or glass or consists of one of these materials.
  • Luminaire facing away from the surface is flat.
  • the deflecting element is arranged directly on the central region of the surface of the optical element facing away from the luminous element. According to at least one embodiment, it is provided that the optical element in a central region of the
  • Luminaire body facing away from the surface is formed such that light emitted from the luminous element and coupled into the Lichtlei ⁇ terelement light at the central region at least partially reflected or totally reflected.
  • the said area thus acts as a deflection element, ie the deflection element is itself part of the optical element. In this case, eliminates the need to nachordnen the optical element in the preferred direction, the deflection.
  • the piston comprises at least one deflector which is arranged in the first half-space and adapted emitted from the luminous body and the deflector mecanic- of the light in such a way at least partially divert that Wenig ⁇ least a portion of the deflected Light passes the piston and is emitted into the second half space.
  • the Umlenkele ⁇ ment acting deflecting layer is thus part of the piston.
  • the turning film in particular ⁇ sondere specularly reflective
  • the piston may comprise a glass-made or plastic bulb-shaped body on whose surface is partially reflective or a fully reflectors ⁇ animal layer, preferably applied from a metal such as aluminum or silver, vapor-deposited, for example.
  • the deflecting layer can also be formed diffusely scattering and act as a scattering element, which may contain or consist of the abovementioned mate ⁇ rials.
  • the deflecting layer viewed from the luminous element, is arranged in a solid angle range which is defined by directions which each form an angle of less than 60 °, preferably less than 40 °, with the preferred direction.
  • the deflection layer is arranged in a contiguous region of the piston.
  • a plurality of (spaced apart) deflecting layers is provided, wherein the piston is adapted to transmit in Ab ⁇ cut between each adjacent deflecting the light emitted by the luminous body light.
  • the deflector is designed such that the deflected by the deflector light is emitted uniformly in all spatial directions to the second half ⁇ compartment.
  • an inclination direction of a surface of the deflecting layer facing the filament which is defined by its normal vector directed toward the second half space, forms an angle of more than 135 ° with the preferred direction.
  • the deflecting layer is formed such that all inclination directions of the filament facing surface of the deflecting substantially uniformly cover a Jardinwinkelbe rich, which is defined by directions which with the preferred direction in each case an angle of more than 135 ° form.
  • the length of a distance vector between a center of the luminous element and a point on the the filament fed ⁇ facing surface of the turning film comprising Be ⁇ realm of the piston is smaller when the angle between the direction of the distance vector and the Preferred direction is smaller.
  • the deflected light passes through the piston on the same side of the Kol ⁇ bens on which the point is located.
  • the said property of the distance vector is valid only for a portion of the deflector-containing region of the Col. ⁇ bens.
  • a piston is provided, which is formed essentially heart or mushroom-shaped.
  • the length of a distance vector between a center of the luminous element and a point on the surface of the luminous body facing the surface of a deflecting layer comprises becomes larger as the angle between the direction of the distance vector and the preferred direction becomes smaller.
  • the deflected light passes through the piston on the side opposite to the position of the point of the piston.
  • the ge ⁇ called property of the distance vector for the entire deflection layer containing the area of the piston applies. In this way, a piston is provided, which is formed substantially candle-shaped.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a first embodiment of the luminous means
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1,
  • FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the luminous means
  • FIG. 4 is a sectional view of a third embodiment of the luminous means
  • FIGS. 5 and 6 are sectional views of a fourth embodiment of the luminous means
  • FIG. 7 shows an enlarged detail from FIG. 5,
  • FIG. 8 is a sectional view of a fifth embodiment of the lighting means
  • FIG. 9 is a sectional view of a sixth embodiment of the luminous means.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first embodiment of a total of 100 designated light source.
  • the lighting means 100 includes a piston 2, for example made of glass, a lamp base 4 and at least one arranged in the piston 2 filament 8.
  • the filament 8 is at least partially in a parting plane 16 is arranged, which ei ⁇ NEN first half-space the lamp cap 4 facing away 10 and a second half space 12 facing lamp base 4 is defined.
  • the normal vector of the parting plane 16 defines a preferred direction 18 which extends to the first half-space 10.
  • the luminous element 8 preferably radiates white light into the first half-space 10 during operation.
  • a deflector 14 is angeord ⁇ net, which emitted from the luminous body 8 light wel ⁇ ches incident on the deflecting element 14 deflects, so that we ⁇ ilias a part of the deflected light Siert the piston 2 PAS and in the second half-space 12 is emitted.
  • the luminous element 8 is arranged in the center of the rotationally symmetrical piston 2 on a cooling body 9, wherein in the heat sink 9 further electronic components such as sensors and logic modules are integrated.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the Figure 1.
  • the luminous body comprises a plurality of LED chips 8, which are arranged to preferably emit white light ⁇ SLI in operation, and which are arranged on a common module carrier. 7
  • the LED chips 8 which are arranged to preferably emit white light ⁇ SLI in operation, and which are arranged on a common module carrier. 7
  • LED chips 8 are each adapted to emit during operation blue, green or red light, which mixes to white light.
  • the LED chips 8 converter elements may be arranged downstream, by which white light is generated.
  • the light-emitting diode chips 8 are followed by a lens element 20 whose surface facing away from the light-emitting diode chips 8 has a convex shape in a central region 24 and in a lateral region 26 which forms a side flank.
  • the surface is a body of revolution of a portion of a first (or third) order curve, with the axis of rotation defined by the endpoints of the segment.
  • the resulting surface can in particular the rotation axis also be non-differentiable.
  • the curvature of the surface disappears in the central region 24.
  • the lens element 20 in the preferred direction 18 downstream of a scattering element 14 is arranged, which may for example consist of materials as described in the general part.
  • a second portion 13 of the light emitted by the LED chip 8, however, radiation is incident on the scattering member 14 and scattered by this in meh ⁇ eral directions.
  • the incident on the diffusing element 14 light is at least partially so deflected ⁇ that a portion 15 of the deflected light is incident on the Be ⁇ tenflanke 26 of the lens element 20 and is refracted away from the perpendicular of the surface.
  • the thus diffracted light rays pass through it, ⁇ the piston 2 and enter the second half-space 12th
  • FIG. 3 shows a sectional view of a second embodiment of the luminous means according to the invention.
  • the optical element 30, the deflecting element 14 is arranged downstream in the preferred direction 18, which may be formed as a scattering element as in the first embodiment.
  • the order ⁇ steering element 14 may be formed reflective and example, ⁇ consist of silver or aluminum.
  • the deflecting element 14 can be arranged directly on the optical element 30.
  • the deflection element 14 may be arranged with pre ⁇ part in a central area of the piston 2, characterized while the LED chips 8 can be positioned in closer proximity to the So ⁇ ckel 4 on a heat sink.
  • the coupling-out structure 32 is convexly formed in a lateral region 35.
  • the optical element 30 is integrally formed and mushroom-shaped and preferably contains
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polymethyl methacrylate
  • silicone polymethyl methacrylate
  • FIG. 4 shows a sectional view of a third embodiment of the illuminant according to the invention.
  • ⁇ execution form a separate deflection element is provided, which is arranged downstream of the optical element 30th Rather, the opti ⁇ cal element 30 in a central region 36 of the light-emitting diode chip 8 facing away from the surface is formed such that the coupled into the light guide element 28 light at the central region 36 is at least partially reflected or totally reflected.
  • the region 36 thus acts as a deflection element itself.
  • the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 can be mixed or combined.
  • FIGS. 5 and 6 show sectional views of a fourth embodiment of the luminous means according to the invention.
  • the bulb 2 of the luminous means 100 comprises a plurality of deflecting layers 24, which are reflective (in particular diffuse or specularly reflective).
  • the piston 2 consists of a kol ⁇ benförmigen body made of glass or plastic such as PMMA o PC, on the surface of which reflective layers of a metal such as aluminum or silver are applied.
  • Adjacent to the deflecting layers 24 are sections 42, through which the light emitted by the light-emitting diode chips 8 is transmitted. Overall, the change between deflecting layers 24 and sections 42 be provided by recesses or suitable surface structuring.
  • the deflecting layers 24 may also be formed diffusely scattering and consist of a material, as described in all ⁇ common part, for example, a clear material with scattering particles of T1O 2 or Al 2 O 3 .
  • the deflecting layer 24 may also be formed totally reflecting and, for example, two transparent
  • a first portion 11 of the radiation emitted by the light-emitting diode chips 8 strikes portions 42 and is emitted into the first half-space 10.
  • a second portion 13 of the light emitted from the LED chips 8 radiation hits since ⁇ against the Umlenk harshen 24 and is at least partially so deflected that a portion 15 of the deflected light passes through the piston 2 and is emitted to the second half-space 12th
  • the deflecting layers 24 are arranged exclusively in a solid angle region 40 which is defined by directions which each form an angle of less than 60 °, preferably less than 40 °, with the preferred direction 18, as shown in FIG 6 is darge ⁇ represents, in which the boundaries of the solid angle range 40 are shown by dashed lines 41.
  • the piston 2 shown in FIGS. 5 and 6 is substantially heart-shaped or mushroom-shaped. This form is produced in that the length of the distance vector 50 Zvi ⁇ rule a central region of the LED chips 8 and a point 52 on the LED chip 8 facing surface of the Umlenk harshen 24 comprehensive range of the piston 2 is small when the angle between the
  • Direction of the distance vector 50 and the preferred direction 18 is smaller.
  • the surface of the piston 2 a Rotationskör- by a portion of a first curve (or maximum drit ⁇ th) order, where the axis of rotation through the end points of the segment is determined.
  • the thus generated FLAE ⁇ che may be non-differentiable at the rotational axis and in particular.
  • the heart or mushroom-shaped form results from the fact that an angle between the rotation axis and the first (or maximum third) order curve is greater than 90 degrees (measured in the interior of the piston 2).
  • Individual light-emitting elements 43 can each be arranged above the light-emitting diode chips 8, as shown in FIG. However, it is also possible to provide a single lens similar to that shown in FIG. 2, which in particular has a surface which is provided as a rotational body of a section of a first (or third) order curve.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a fifth embodiment of the luminous means according to the invention.
  • a contiguous deflection layer 24 is seen ⁇ seen, which is arranged in a contiguous region of the piston 2.
  • the deflection is ⁇ layer 24 only partially reflective, or only partially formed springy, so that a part of the impinging on them radiation transmitted and transmitted in the first half-space 10th
  • FIG. 9 shows a sectional view of a sixth embodiment of the luminous means according to the invention.
  • the piston 2 is substantially candle-shaped. This shape is produced by the fact that the length of a distance vector 50 between a central region of the LED chips 8 and a point 52 on the surface of the deflecting layers 24 comprehensive area of the piston 2 facing the Leuchtdio ⁇ denchips 8 becomes larger when the angle between the direction of the distance vector 50 and the preferential direction 18 becomes smaller.
  • the surface of the piston 2 is a body of revolution of a portion of a curve of first (or maximum third) order, the axis of rotation being determined by the end points of the segment.
  • the resulting surface may also be non-differentiable, in particular on the axis of rotation.
  • the candle-shaped form results from the fact that an angle between the rotation ⁇ axis and the curve of first (or maximum third) order is less than 90 degrees (measured in the interior of the piston 2).

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Description

Beschreibung Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel und insbesondere ein Leuchtmittel mit optoelektronischen Halbleiterbauelementen.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012109188.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Heutige Glühlampen sind weit verbreitet und haben bei dem Verbraucher hinsichtlich ihrer Form und einfachen Handhabe einen hohen Wiedererkennungswert erhalten. Insbesondere die Form der Glühlampe bedingt wiederum die Form beziehungsweise das Design von Lampenhaltern, Leuchten und ähnlichen.
Gleichzeitig besitzt die klassische Glühbirne in Form eines transparenten oder milchigen Glaskolbens mit darin angeordnetem Wolframglühdraht verschiedene Nachteile. Beispielsweise ist der Wirkungsgrad einer derartigen Glühbirne verglichen beispielsweise mit Leuchtmitteln basierend auf optoelektroni¬ schen Halbleiterbauelementen deutlich geringer, da ein großer Teil der zugeführten Energie in Wärme umgesetzt wird. Somit steigt durch die hohe Wärmeumsetzung herkömmlicher Glühlampen die Brandgefahr, sodass ihr Einsatz lediglich in nicht feuergefährdeten Bereichen möglich ist.
Im Zuge zunehmenden Umweltbewusstseins und dem Wunsch nach geringerem Stromverbrauch besteht das Bedürfnis, nun Leucht¬ mittel vorzusehen, die einerseits das vertraute Handling so¬ wie die Robustheit der bislang herkömmlichen Glühbirnen aufweisen und andererseits deren Nachteile vermeiden. Hierzu werden in sogenannten Retrofitlampen optoelektronische Halbleiterbauelemente, insbesondere Leuchtdioden, in Leucht¬ mitteln eingesetzt, welche vom Design ansonsten herkömmlichen Glühbirnen entsprechen, da sie unter anderem äquivalente Kol- ben und Sockel aufweisen.
Allerdings strahlen Glühbirnen (ebenso wie Fluoreszenzlampen) im Regelfall ihr Licht gleichmäßig in alle Richtungen ab. Da¬ gegen weisen mit Leuchtdioden bestückte Retrofitlampen fast immer eine Abstrahlung in einer vom Sockel weg gerichteten
Vorzugsrichtung auf, d.h. die Lichtstärke ist in der Vorzugs¬ richtung größer als beispielsweise in einer dazu senkrechten Richtung. Außerdem strahlen solche Retrofitlampen fast kein Licht in Richtung des Sockels (also entgegen der Vorzugsrich- tung) ab. Daher unterscheidet sich die Abstrahlcharakteristik von Retrofitlampen und somit ihr Erscheinungsbild sehr stark von denen herkömmlicher Glühlampen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, welche gewährleisten sollen, dass die Lichtstärke des von ei¬ ner Retrofitlampe abgestrahlten Lichts für alle Raumrichtungen möglichst gleichmäßig ist.
Eine Lösung besteht darin, die verwendeten Leuchtdioden in unterschiedliche Ebenen auszurichten, so dass sie in Bezug zum Sockel verschiedene Neigungswinkel aufweisen. Dies hat den Nachteil, dass das hierfür erforderliche Design aufwändig und kostenintensiv ist. Außerdem wird die Herstellung dadurch erschwert, dass die Leuchtdiodenchips nicht in einer Ebene auf einem gemeinsamen Substrat montiert werden können.
Eine weitere Lösung wird dadurch erreicht, dass von einer Leuchtdiode erzeugtes blaues Licht auf ein von dieser beab- standetes Konversionselement gerichtet wird (sogenannter re- mote phosphor) , wodurch zwar weißes Licht in verschiedenen Raumrichtungen erzeugt wird, jedoch ein insgesamt gelbes Er¬ scheinungsbild des Leuchtmittels zu beklagen ist.
Zumindest eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leuchtmittel bereitzustellen, das als Retrofitlampe verwendet werden kann, deren Lichtstärke für einen großen Raumwinkelbereich möglichst gleichmäßig ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen An¬ spruchs gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung schlägt ein Leuchtmittel vor, welches einen Kolben mit einem zumindest teilweise lichtdurchlässigen Material umfasst. Dieser Kolben kann beispielsweise ein transpa¬ renter Glaskolben in Form der bislang bekannten Glühbirnen sein. Beispielsweise kann der Kolben birnen- oder tropfenförmig sein. Das Leuchtmittel weist ferner einen Lampensockel zum Befestigen des Leuchtmittels in einer Fassung auf. Über den Lampensockel wird zudem elektrische Energie für einen Be¬ trieb des Leuchtmittels zugeführt. Weiterhin ist ein im Kol¬ ben angeordneter Leuchtkörper vorgesehen, der zu einer Ab- strahlung von Licht ausgeführt ist.
Der Leuchtkörper ist zumindest teilweise in einer (konzeptio¬ nellen) Trennebene angeordnet, welche einen Raum in einen ersten dem Lampensockel abgewandten Halbraum und einen zwei- ten dem Lampensockel zugewandten Halbraum unterteilt. Die
Trennebene definiert durch ihren Normalenvektor eine Vorzugs¬ richtung, welche senkrecht zur Trennebene zum ersten Halbraum hin verläuft. Der Leuchtkörper ist dazu ausgebildet, im Betrieb Licht vor¬ wiegend in den ersten Halbraum abzustrahlen, bevorzugt vorwiegend entlang der Vorzugsrichtung. Im ersten Halbraum ist mindestens ein Umlenkelement angeord¬ net. Das Umlenkelement ist dazu ausgebildet, von dem Leucht¬ körper abgestrahltes und auf das Umlenkelement treffendes Licht derart zumindest teilweise umzulenken, dass wenigstens ein Teil des umgelenkten Lichts den Kolben passiert und in den zweiten Halbraum abgestrahlt wird.
Das Umlenkelement muss nicht das gesamte auftreffende Licht umlenken. Das Umlenkelement kann auch dazu ausgebildet sein, einen ersten Teil des auftreffenden Lichts zu transmittieren und einen zweiten Teil umzulenken. Des Weiteren kann das durch das Umlenkelement umgelenkte Licht weitere Umlenkpro¬ zesse erfahren, bevor es den Kolben des Leuchtmittels pas¬ siert, beispielsweise durch weitere optische Elemente. Das Umlenkelement kann als Streuelement, insbesondere als ein diffus streuendes optisches Element, ausgebildet sein, wodurch eine sehr gleichmäßige Abstrahlcharakteristik erreicht werden kann. Beispielsweise kann das Umlenkelement aus einer transparenten Matrix, welche insbesondere PMMA (Polyme- thylmethacrylat ) , PC (Polycarbonat) , Silikon oder Glas ent¬ hält oder aus einem dieser Materialien besteht, mit einem streuenden Füllstoff, welcher für mindestens eine Wellenlänge im Bereich 400-800 nm einen höheren Brechungsindex aufweist als das Matrixmaterial, bestehen. Durch den Brechungsindexun- terschied wird eine streuende Wirkung hervorgerufen. Der Füllstoff kann beispielsweise aus Streupartikeln aus Si02, T1O2 oder AI2O3 (beispielsweise mit einer Größe von 400 nm bis 40 ym, bevorzugt 1 ym bis 10 ym) bestehen. Die Verwendung von T1O2 ist aufgrund der geringen Absorption und des gleichför¬ migen Streuverhaltens besonders vorteilhaft. Der Grad des Streuverhaltens des derart ausgebildeten Streuelements kann hierbei durch die Konzentration der Streupartikel und die Di- cke des Streuelements eingestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Umlenkelement als reflektierendes (insbesondere spekular reflektierendes) Element ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Umlenkelement ein Metallkörper oder eine Metallschicht, vorzugsweise aus Silber oder Aluminium, sein. Des Weiteren kann das Umlenkelement als Schichtenfolge von mindestens zwei übereinander angeordneten transparenten Materialien mit geeignetem Brechungsindexunterschied ausgebildet sein.
Insbesondere kann das Umlenkelement durch Materialwahl und geeignete Geometrie in Bezug auf den Leuchtkörper auch als ein totalreflektierendes Element ausgebildet sein, in welchem von dem Leuchtkörper abgestrahltes und auf das Umlenkelement treffendes Licht eine Totalreflektion (TIR, total internal reflection) erfährt.
Möglich ist es auch, die oben genannten Alternativen zu kombinieren oder Zwischenformen davon vorzusehen, beispielsweise durch die Verwendung eines mattierten Spiegelelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Leuchtmittel im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Kolben und der Lampensockel im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Bevorzugt verläuft die Rotationssymmetrieachse hierbei parallel zu der oben definierten Vorzugsrichtung und somit senkrecht zur Trennebene. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein maximaler Unterschied der Lichtstärke des von dem Leucht mittel abgestrahlten Lichts in einem Raumwinkelbereich, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugs¬ richtung jeweils einen Winkel kleiner als 135° bilden, weniger als 20 % beträgt. Dies bedeutet, dass die Lichtstärke in nerhalb des genannten Raumwinkelbereichs weniger als 20 % va riiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehr als 5 % des Lichtstroms des von dem Leuchtmittel abge¬ strahlten Lichts in einen Raumwinkelbereich abgestrahlt wird, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugsrichtung jeweils einen Winkel zwischen 135° und 180° bil¬ den. Dies bedeutet, dass ein Mindestmaß an Licht von dem Leuchtmittel im Wesentlichen entgegen der Vorzugsrichtung, also von dem Leuchtkörper aus gesehen in einer Richtung zum Sockel hin abgestrahlt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leuchtkörper mindestens ein lichtemittierendes Halblei¬ terbauelement oder ein lichtemittierendes organisches Bauele ment aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leuchtkörper eine Vielzahl von lichtemittierenden Halb- leiterbauelementen oder von Iichtemittierenden organischen Bauelementen aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vielzahl von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen oder lichtemittierenden organischen Bauelementen in einer Ebene angeordnet sind. Bevorzugt sind diese auf einem ebenen Substrat montiert. Sie können jedoch auch jeweils auf einzel¬ nen Substraten angeordnet sein, welche ihrerseits auf einem gemeinsamen Sekundärsubstrat angeordnet sind, wodurch ein Cluster entsteht.
Ein Leuchtmittel mit einer Anordnung der lichtemittierenden Bauelemente in einer Ebene ist leichter und kostengünstiger zu fertigen als mit einer bei Retrofitlampen aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung, in welcher die lichtemittierenden Bauelemente an verschiedenen Positionen innerhalb des Kolbens nicht-planar angeordnet werden, um eine omnidirektio- nale Abstrahlcharakteristik zu bewirken. Zudem ist es bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung oftmals erforderlich, die lichtemittierenden Bauelemente über einzelne, ihnen jeweils zugeordnete Wärmeleiter mit einem gemeinsamen Kühlkörper zu verbinden, was zu einer wenig optimalen thermischen Anbindung führt. Eine Anordnung der lichtemittierenden Bauelemente in einer Ebene ermöglicht es dagegen, diese di¬ rekt auf einem ebenen, gemeinsamen Kühlkörper zu montieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem Leuchtkörper in der Vorzugsrichtung ein Linsenelement und dem Linsenelement in der Vorzugsrichtung das Umlenkelement nachgeordnet ist. In dieser Anordnung kann ein Teil des von dem Umlenkelement umgelenkten Lichts auf eine Seitenflanke des Linsenelements treffen und von dort den Kolben passieren und in den zweiten Halbraum abgestrahlt werden.
Das Linsenelement enthält bevorzugt PMMA, PC, Silikon oder Glas oder besteht aus einem dieser Materialien.
Das Umlenkelement ist in der genannten Anordnung bevorzugt als Streuelement ausgebildet. Hierdurch kommt es zu einer gleichförmigen Ablenkung des Lichts in verschiedene Raumrichtungen, wodurch auch eine ungenaue Positionierung des Streuelements in Bezug auf das Linsenelement zu keiner wesentli¬ chen Änderung der Abstrahlcharakteristik des Leuchtmittels führt .
Des Weiteren ist bevorzugt, dass das Umlenkelement unmittel¬ bar auf dem Linsenelement angeordnet ist. Von dem Umlenkele¬ ment umgelenktes Licht kann hierdurch aus dem Inneren des Linsenelements heraus auf dessen Seitenflanke treffen und vom Lot der Seitenflanke weg in eine mit der Vorzugsrichtung ei¬ nen größeren Winkel bildenden Richtung hinein gebrochen werden .
Insgesamt sind bei der genannten Kombination von Linsenele¬ ment und Umlenkelement geringere Anforderungen an den latera¬ len Versatz (d.h. in einer Richtung senkrecht zur Vorzugsrichtung) zwischen Leuchtkörper und Linsenelement zu stellen als bei Lösungen aus dem Stand der Technik, bei denen eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik durch den Einsatz von totalreflektierenden, jeweils einzelnen lichtemittierenden Bauelementen zugeordneten Einzellinsen erreicht werden soll, da diese sehr präzise zueinander ausgerichtet werden müssen, um eine reproduzierbare Ablenkung des Lichts zu gewährleis¬ ten .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine dem Leuchtkörper abgewandte Oberfläche des Linsenele¬ ments in einem zentralen Bereich eben und in einem seitlichen Bereich (also an einer Seitenflanke) konvex ausgeformt ist. Das Linsenelement ist somit im Wesentlichen sockelartig aus¬ geformt. Hierdurch wird erreicht, dass vom Leuchtkörper in Vorzugsrichtung abgestrahltes Licht unter Vermeidung von Re- flektion im Wesentlichen senkrecht auf die dem Leuchtkörper abgewandte Oberfläche des Linsenelements trifft und von dem Umlenkelement umgelenktes Licht in einem seitlichen Bereich vom Lot der Oberfläche weg gebrochen und auf diese Weise in den zweiten Halbraum abgestrahlt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem Leuchtkörper in der Vorzugsrichtung ein Lichtleiterelement und dem Lichtleiterelement in der Vorzugsrichtung das Umlenkelement nachgeordnet ist. Durch die Wirkung des Licht¬ leiterelements, in welches von dem Leuchtkörper abgestrahltes Licht einkoppelt, kann das Umlenkelement mit Vorteil in einem zentralen Bereich des Kolbens angeordnet werden, während der Leuchtkörper vom zentralen Bereich beabstandet in größerer Nähe zum Sockel, beispielsweise auf einem auf dem Sockel an¬ geordneten Kühlkörper, positioniert sein kann.
Das Lichtleiterelement ist bevorzugt zylindrisch ausgeformt und ist derart angeordnet, dass seine Zylinderachse parallel zur Vorzugsrichtung verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Lichtleiterelement Teil eines optischen Elements ist, welches außerdem eine dem Lichtleiterelement in der Vorzugs¬ richtung nachgeordnete Auskoppelstruktur umfasst, welche in einem seitlichen Bereich konvex ausgeformt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Element einstückig und pilzförmig oder T-förmig ausgebildet ist. Das optische Element enthält bevorzugt PMMA, PC, Silikon oder Glas oder besteht aus einem dieser Materialien . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Element in einem zentralen Bereich der dem
Leuchtkörper abgewandten Oberfläche eben ausgeformt ist.
Hierdurch wird erreicht, dass vom Leuchtkörper abgestrahltes und in das Lichtleiterelement eingekoppeltes Licht unter Ver¬ meidung von Reflektion im Wesentlichen senkrecht auf die dem Leuchtkörper abgewandte Oberfläche des optischen Elements und sodann auf das nachgeordnete Umlenkelement trifft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umlenkelement unmittelbar auf dem zentralen Bereich der dem Leuchtkörper abgewandten Oberfläche des optischen Elements angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optische Element in einem zentralen Bereich der dem
Leuchtkörper abgewandten Oberfläche derart ausgeformt ist, dass vom Leuchtkörper abgestrahltes und in das Lichtlei¬ terelement eingekoppeltes Licht an dem zentralen Bereich zu- mindest teilweise reflektiert oder totalreflektiert wird. Der genannte Bereich wirkt somit selbst als Umlenkelement, d.h. das Umlenkelement ist selbst Teil des optischen Elements. In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit, dem optischen Element in Vorzugsrichtung das Umlenkelement nachzuordnen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kolben mindestens eine Umlenkschicht umfasst, welche im ersten Halbraum angeordnet und dazu ausgebildet ist, von dem Leuchtkörper abgestrahltes und auf die Umlenkschicht treffen- des Licht derart zumindest teilweise umzulenken, dass wenigs¬ tens ein Teil des umgelenkten Lichts den Kolben passiert und in den zweiten Halbraum abgestrahlt wird. Die als Umlenkele¬ ment wirkende Umlenkschicht ist somit Teil des Kolbens. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkschicht zumindest teilweise reflektierend (insbe¬ sondere spekular reflektierend) ausgebildet ist. Beispiels¬ weise kann der Kolben einen aus Glas oder Plastik bestehenden kolbenförmigen Grundkörper umfassen, auf dessen Oberfläche eine teilweise reflektierende oder eine vollständig reflek¬ tierende Schicht, bevorzugt aus einem Metall wie Aluminium oder Silber, aufgebracht, zum Beispiel aufgedampft ist. Die Umlenkschicht kann aber auch diffus streuend ausgebildet sein und als Streuelement wirken, welches die oben genannten Mate¬ rialien enthalten oder aus ihnen bestehen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkschicht von dem Leuchtkörper aus gesehen in einem Raumwinkelbereich angeordnet ist, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugsrichtung jeweils einen Winkel kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 40°, bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkschicht in einem zusammenhängenden Bereich des Kolbens angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Vielzahl von (voneinander beabstandeten) Umlenkschichten vorgesehen ist, wobei der Kolben dazu ausgebildet ist, in Ab¬ schnitten zwischen jeweils benachbarten Umlenkschichten das vom Leuchtkörper abgestrahlte Licht zu transmittieren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkschicht derart ausgebildet ist, dass das durch die Umlenkschicht umgelenkte Licht gleichmäßig in sämtliche Raum¬ richtungen zum zweiten Halbraum hin abgestrahlt wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Neigungsrichtung einer dem Leuchtkörper zugewandten Oberfläche der Umlenkschicht, welche durch deren zum zweiten Halbraum hin gerichteten Normalenvektor definiert ist, mit der Vorzugsrichtung einen Winkel von mehr als 135° bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umlenkschicht derart ausgebildet ist, dass alle Neigungs richtungen der dem Leuchtkörper zugewandten Oberfläche der Umlenkschicht im Wesentlichen gleichmäßig einen Raumwinkelbe reich abdecken, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugsrichtung jeweils einen Winkel von mehr al 135° bilden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Länge eines Abstandsvektors zwischen einem Zentrum des Leuchtkörpers und einem Punkt auf der dem Leuchtkörper zuge¬ wandten Oberfläche eines die Umlenkschicht umfassenden Be¬ reichs des Kolbens kleiner wird, wenn der Winkel zwischen der Richtung des Abstandsvektors und der Vorzugsrichtung kleiner wird. Trifft nun vom Leuchtkörper abgestrahltes Licht an ei¬ nem bestimmten Punkt auf die Umlenkschicht, so passiert das umgelenkte Licht den Kolben auf der gleichen Seite des Kol¬ bens, auf welcher der Punkt angeordnet ist. Bevorzugt gilt die genannte Eigenschaft des Abstandsvektors nur für einen Teil des die Umlenkschicht beinhaltenden Bereichs des Kol¬ bens. Auf diese Weise wird ein Kolben bereitgestellt, welcher im Wesentlichen herz- oder pilzförmig ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Länge eines Abstandsvektors zwischen einem Zentrum des Leuchtkörpers und einem Punkt auf der dem Leuchtkörper zuge wandten Oberfläche eines die Umlenkschicht umfassenden Be- reichs des Kolbens größer wird, wenn der Winkel zwischen der Richtung des Abstandsvektors und der Vorzugsrichtung kleiner wird. Trifft nun vom Leuchtkörper abgestrahltes Licht an ei¬ nem bestimmten Punkt auf die Umlenkschicht, so passiert das umgelenkte Licht den Kolben auf der der Position des Punktes entgegengesetzten Seite des Kolbens. Bevorzugt gilt die ge¬ nannte Eigenschaft des Abstandsvektors für den gesamten die Umlenkschicht beinhaltenden Bereich des Kolbens. Auf diese Weise wird ein Kolben bereitgestellt, welcher im Wesentlichen kerzenförmig ausgebildet ist.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail nä¬ her erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Leuchtmittels,
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 1,
Figur 3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Leuchtmittels,
Figur 4 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des Leuchtmittels,
Figuren 5 und 6 Schnittdarstellungen einer vierten Ausführungsform des Leuchtmittels,
Figur 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 5,
Figur 8 eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform des Leuchtmittels, und Figur 9 eine Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform des Leuchtmittels.
In den folgenden Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren und die Größenverhältnisse, insbesondere auch die Größenverhältnisse einzelner Teilbereiche und Elemente untereinander, sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht zu betrachten. Vielmehr dienen sie zur Verdeutlichung einzelner Aspekte der Erfindung. Zum besseren Verständnis oder besseren Darstellbarkeit können diese übertrieben groß bzw. dick dargestellt sein. Die Erfindung ist auch nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungs¬ beispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfin- dung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder die¬ se Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen bzw. den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines insgesamt mit 100 bezeichneten Leuchtmittels.
Das Leuchtmittel 100 umfasst einen Kolben 2, beispielsweise aus Glas, einen Lampensockel 4 und mindestens einen im Kolben 2 angeordneten Leuchtkörper 8. Der Leuchtkörper 8 ist zumindest teilweise in einer Trennebene 16 angeordnet, welche ei¬ nen ersten dem Lampensockel 4 abgewandten Halbraum 10 und einen zweiten dem Lampensockel 4 zugewandten Halbraum 12 defi- niert. Der Normalenvektor der Trennebene 16 definiert eine Vorzugsrichtung 18, welche zum ersten Halbraum 10 hin verläuft. Der Leuchtkörper 8 strahlt im Betrieb vorzugsweise weißes Licht in den ersten Halbraum 10 ab. In dem ersten Halbraum 10 ist ein Umlenkelement 14 angeord¬ net, welches von dem Leuchtkörper 8 abgestrahltes Licht, wel¬ ches auf das Umlenkelement 14 trifft, umlenkt, so dass we¬ nigstens ein Teil des umgelenkten Lichts den Kolben 2 pas- siert und in den zweiten Halbraum 12 abgestrahlt wird.
Der Leuchtkörper 8 ist im Zentrum des rotationssymmetrisch ausgebildeten Kolbens 2 auf einem Kühlkörper 9 angeordnet, wobei in den Kühlkörper 9 weitere elektronische Komponenten wie beispielsweise Sensoren und Logikbausteine integriert sind .
Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 1. Der Leuchtkörper umfasst eine Vielzahl von Leuchtdiodenchips 8, welche dazu ausgebildet sind, im Betrieb vorzugsweise wei¬ ßes Licht zu emittieren, und welche auf einem gemeinsamen Modulträger 7 angeordnet sind. Beispielsweise können die
Leuchtdiodenchips 8 jeweils dazu ausgebildet sein, im Betrieb blaues, grünes oder rotes Licht abzustrahlen, welches sich zu weißem Licht mischt. Alternativ können den Leuchtdiodenchips 8 Konverterelemente nachgeordnet sein, durch welche weißes Licht erzeugt wird.
Den Leuchtdiodenchips 8 ist in der Vorzugsrichtung 18 ein Linsenelement 20 nachgeordnet, deren den Leuchtdiodenchips 8 abgewandte Oberfläche in einem zentralen Bereich 24 eben und in einem seitlichen Bereich 26, welcher eine Seitenflanke bildet, konvex ausgeformt ist. Allgemein ist die Oberfläche ein Rotationskörper eines Abschnitts einer Kurve erster (oder dritter) Ordnung, wobei die Rotationsachse durch die Endpunkte des Segments festgelegt wird. Die hierdurch entstehende Fläche kann insbesondere an der Rotationsachse auch nicht-differenzierbar sein. Bevorzugt verschwindet die Krümmung der Oberfläche im zentralen Bereich 24. Unmittelbar auf dem zentralen Bereich 24 und somit insgesamt dem Linsenelement 20 in Vorzugsrichtung 18 nachgeordnet ist ein Streuelement 14 angeordnet, welches beispielsweise aus Materialien wie im allgemeinen Teil beschrieben bestehen kann .
Ein erster Anteil 11 der von den Leuchtdiodenchips 8 emit¬ tierten Strahlung trifft auf die den Leuchtdiodenchips 8 ab¬ gewandte Oberfläche des Linsenelements 20 in einem Bereich, welcher nicht an das Streuelement 14 angrenzt und wird in den ersten Halbraum 10 abgestrahlt, teilweise nach Brechung an der Oberfläche des Linsenelements 20. Ein zweiter Anteil 13 der von den Leuchtdiodenchips 8 emittierten Strahlung trifft dagegen auf das Streuelement 14 und wird durch dieses in meh¬ rere Richtungen gestreut. Auf diese Weise wird das auf das Streuelement 14 treffende Licht zumindest teilweise so umge¬ lenkt, dass ein Anteil 15 des umgelenkten Lichts auf die Sei¬ tenflanke 26 des Linsenelements 20 trifft und vom Lot der Oberfläche weg gebrochen wird. Die derart gebrochenen Licht¬ strahlen passieren darauf den Kolben 2 und gelangen in den zweiten Halbraum 12.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels. In dieser Ausführungsform ist den Leuchtdiodenchips 8 und dem Linsenelement 20 in der Vorzugsrichtung 18 ein rotationssymmetrisch ausgeformtes optisches Element 30 nachgeordnet, wel¬ ches ein zylindrisch ausgeformtes Lichtleiterelement 28 sowie eine dem Lichtleiterelement 28 in der Vorzugsrichtung 18 nachgeordnete Auskoppelstruktur 32 umfasst. Dem optischen Element 30 ist in der Vorzugsrichtung 18 das Umlenkelement 14 nachgeordnet, welches wie bei der ersten Ausführungsform als Streuelement ausgebildet sein kann. Alternativ kann das Um¬ lenkelement 14 reflektierend ausgebildet sein und beispiels¬ weise aus Silber oder Aluminium bestehen. Das Umlenkelement 14 kann dabei unmittelbar auf dem optischen Element 30 angeordnet sein.
Das von den Leuchtdiodenchips 8 abgestrahlte Licht koppelt in das Lichtleiterelement 28 ein und wird so auf das Umlenkele¬ ment 14 geleitet. Das Umlenkelement 14 kann dadurch mit Vor¬ teil in einem zentralen Bereich des Kolbens 2 angeordnet wer- den, während die Leuchtdiodenchips 8 in größerer Nähe zum So¬ ckel 4 auf einem Kühlkörper 9 positioniert werden können.
Die Auskoppelstruktur 32 ist in einem seitlichen Bereich 35 konvex ausgeformt. Insgesamt ist das optische Element 30 ein- stückig und pilzförmig ausgebildet und enthält bevorzugt
PMMA, PC, Silikon oder Glas oder besteht aus einem dieser Materialien .
Ein erster Anteil 11 der von den Leuchtdiodenchips 8 emit- tierten Strahlung trifft auf die den Leuchtdiodenchips 8 ab¬ gewandte Oberfläche des optischen Elements 30 in einem Be¬ reich, welcher nicht an das Umlenkelement 14 angrenzt und wird in den ersten Halbraum 10 abgestrahlt, teilweise nach Brechung an der Oberfläche des optischen Elements 30. Ein zweiter Anteil 13 der von den Leuchtdiodenchips 8 emittierten Strahlung trifft dagegen auf das Umlenkelement 14 und wird zumindest teilweise so umgelenkt, dass ein Anteil 15 des um¬ gelenkten Lichts auf den seitlichen Bereich 35 der Oberfläche der Auskoppelstruktur 32 trifft und vom Lot weg gebrochen wird. Die derart gebrochenen Lichtstrahlen passieren darauf den Kolben 2 und gelangen in den zweiten Halbraum 12. Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels.
Im Unterschied zu der in der Figur 3 gezeigten Ausführungs¬ form ist kein separates Umlenkelement vorgesehen, welches dem optischen Element 30 nachgeordnet ist. Vielmehr ist das opti¬ sche Element 30 in einem zentralen Bereich 36 der den Leuchtdiodenchips 8 abgewandten Oberfläche derart ausgeformt, dass das in das Lichtleiterelement 28 eingekoppelte Licht an dem zentralen Bereich 36 zumindest teilweise reflektiert oder to- talreflektiert wird. Der Bereich 36 wirkt somit selbst als Umlenkelement. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen können gemischt oder kombiniert werden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen Schnittdarstellungen einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels.
In dieser Ausführungsform umfasst der Kolben 2 des Leuchtmittels 100 eine Vielzahl von Umlenkschichten 24, welche reflektierend (insbesondere diffus oder spekular reflektierend) ausgebildet sind. Hierbei besteht der Kolben 2 aus einem kol¬ benförmigen Grundkörper aus Glas oder Kunststoff wie PMMA o- der PC, auf dessen Oberfläche reflektierende Schichten aus einem Metall wie Aluminium oder Silber aufgebracht sind. Angrenzend an die Umlenkschichten 24 befinden sich jeweils Ab- schnitte 42, durch welche hindurch das von den Leuchtdiodenchips 8 abgestrahlte Licht transmittiert wird. Insgesamt kann der Wechsel zwischen Umlenkschichten 24 und Abschnitten 42 durch Aussparungen oder geeignete Oberflächenstrukturierung bereitgestellt sein.
Alternativ können die Umlenkschichten 24 auch diffus streuend ausgebildet sein und aus einem Material bestehen, wie im all¬ gemeinen Teil beschrieben, beispielsweise aus einem klaren Material mit Streupartikeln aus T1O2 oder AI2O3.
Alternativ können die Umlenkschicht 24 auch totalreflektie- rend ausgebildet sein und beispielsweise zwei transparente
Materialien mit einem ausreichenden Unterschied in deren Brechungsindizes enthalten.
Genauer trifft ein erster Anteil 11 der von den Leuchtdioden- chips 8 emittierten Strahlung auf Abschnitte 42 und wird in den ersten Halbraum 10 abgestrahlt. Ein zweiter Anteil 13 der von den Leuchtdiodenchips 8 emittierten Strahlung trifft da¬ gegen auf die Umlenkschichten 24 und wird zumindest teilweise so umgelenkt, dass ein Anteil 15 des umgelenkten Lichts den Kolben 2 passiert und in den zweiten Halbraum 12 abgestrahlt wird .
Die Umlenkschichten 24 sind von den Leuchtdiodenchips 8 aus gesehen ausschließlich in einem Raumwinkelbereich 40 angeord- net, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugsrichtung 18 jeweils einen Winkel kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 40°, bilden, wie dies in Figur 6 darge¬ stellt ist, in welcher die Grenzen des Raumwinkelbereichs 40 durch gestrichelte Linien 41 dargestellt sind. Eine Neigungs- richtung 46 einer den Leuchtdiodenchips 8 zugewandten Oberfläche der Umlenkschichten 24, welche durch deren zum zweiten Halbraum 12 hin gerichteten Normalenvektor definiert ist, bildet außerdem mit der Vorzugsrichtung 18 einen Winkel von mehr als 135 ° .
Der in den Figuren 5 und 6 dargestellte Kolben 2 ist im We- sentlichen herz- oder pilzförmig ausgebildet. Diese Form wird dadurch erzeugt, dass die Länge eines Abstandsvektors 50 zwi¬ schen einem zentralen Bereich der Leuchtdiodenchips 8 und einem Punkt 52 auf der den Leuchtdiodenchips 8 zugewandten Oberfläche des die Umlenkschichten 24 umfassenden Bereichs des Kolbens 2 kleiner wird, wenn der Winkel zwischen der
Richtung des Abstandsvektors 50 und der Vorzugsrichtung 18 kleiner wird.
Allgemein ist die Oberfläche des Kolbens 2 ein Rotationskör- per eines Abschnitts einer Kurve erster (oder maximal drit¬ ter) Ordnung, wobei die Rotationsachse durch die Endpunkte des Segments festgelegt wird. Die hierdurch entstehende Flä¬ che kann insbesondere an der Rotationsachse auch nicht- differenzierbar sein. Die herz- oder pilzförmige Form ergibt sich dadurch, dass ein Winkel zwischen der Rotationsachse und der Kurve erster (oder maximal dritter) Ordnung größer als 90 Grad beträgt (gemessen im Inneren des Kolbens 2) .
Über den Leuchtdiodenchips 8 können jeweils einzelne Linsen- elemente 43 angeordnet sein, wie in Figur 7 dargestellt. Es kann aber auch eine einzige Linse ähnlich wie in Figur 2 dargestellt vorgesehen sein, welche insbesondere eine Oberfläche aufweist, welche als Rotationskörper eines Abschnitts einer Kurve erster (oder dritter) Ordnung vorgesehen ist.
Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels. Im Unterschied zu der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Ausführungsform ist eine zusammenhängende Umlenkschicht 24 vor¬ gesehen, welche in einem zusammenhängenden Bereich des Kolbens 2 angeordnet ist. Um auch zum ersten Halbraum 10 hin ei- ne ausreichende Lichtintensität zu erreichen, ist die Umlenk¬ schicht 24 nur teilweise reflektierend oder nur teilweise streuend ausgebildet, so dass ein Teil der auf sie treffenden Strahlung transmittiert und in den ersten Halbraum 10 durchgelassen wird.
Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels.
Im Unterschied zu der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Aus- führungsform ist der Kolben 2 im Wesentlichen kerzenförmig ausgebildet. Diese Form wird dadurch erzeugt, dass die Länge eines Abstandsvektors 50 zwischen einem zentralen Bereich der Leuchtdiodenchips 8 und einem Punkt 52 auf der den Leuchtdio¬ denchips 8 zugewandten Oberfläche des die Umlenkschichten 24 umfassenden Bereichs des Kolbens 2 größer wird, wenn der Winkel zwischen der Richtung des Abstandsvektors 50 und der Vorzugsrichtung 18 kleiner wird.
Auch in dieser Ausführungsform ist die Oberfläche des Kolbens 2 ein Rotationskörper eines Abschnitts einer Kurve erster (o- der maximal dritter) Ordnung, wobei die Rotationsachse durch die Endpunkte des Segments festgelegt wird. Die hierdurch entstehende Fläche kann insbesondere an der Rotationsachse auch nicht-differenzierbar sein. Die kerzenförmige Form ergibt sich dadurch, dass ein Winkel zwischen der Rotations¬ achse und der Kurve erster (oder maximal dritter) Ordnung kleiner als 90 Grad beträgt (gemessen im Inneren des Kolbens 2) .

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtmittel (100) umfassend
einen Kolben (2) umfassend ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Material;
einen Lampensockel (4) zum Befestigen des Leuchtmittels an eine Fassung und zum Zuführen elektrischer Energie;
mindestens einen im Kolben (2) angeordneten Leuchtkörper (8), wobei der Leuchtkörper (8) in einer Trennebene (16) an- geordnet ist, welche einen Raum in einen ersten dem Lampenso¬ ckel (4) abgewandten Halbraum (10) und einen zweiten dem Lampensockel (4) zugewandten Halbraum (12) unterteilt und welche eine Vorzugsrichtung (18) definiert, welche senkrecht zur Trennebene (16) zum ersten Halbraum (10) hin verläuft, wobei der Leuchtkörper (8) dazu ausgebildet ist, im Betrieb Licht vorwiegend in den ersten Halbraum (10) abzustrahlen; und
mindestens ein Umlenkelement (14, 24), welches im ersten Halbraum (10) angeordnet und dazu ausgebildet ist, von dem Leuchtkörper (8) abgestrahltes und auf das Umlenkelement (14, 24) treffendes Licht derart zumindest teilweise umzulenken, dass wenigstens ein Teil des umgelenkten Lichts den Kolben (2) passiert und in den zweiten Halbraum (12) abgestrahlt wird .
2. Leuchtmittel (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Umlenkelement (14, 24) ein Streuelement, ein reflektie¬ rendes Element oder ein totalreflektierendes Element ist.
3. Leuchtmittel (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leuchtkörper eine Vielzahl von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen (8) oder von Licht emittierenden organischen Bauelementen aufweist, welche in einer Ebene angeord¬ net sind.
4. Leuchtmittel (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Leuchtkörper (8) in der Vorzugsrichtung (18) ein Linsenelement (20) und dem Linsenelement (20) in der Vorzugs¬ richtung (18) das Umlenkelement (14) nachgeordnet ist.
5. Leuchtmittel (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei eine dem Leuchtkörper (8) abgewandte Oberfläche des Linsen¬ elements (20) in einem zentralen Bereich (24) eben und in einem seitlichen Bereich (26) konvex ausgeformt ist.
6. Leuchtmittel (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Leuchtkörper (8) in der Vorzugsrichtung (18) ein Lichtleiterelement (28) und dem Lichtleiterelement (28) in der Vorzugsrichtung (18) das Umlenkelement (14) nachgeordnet ist.
7. Leuchtmittel (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Lichtleiterelement (28) Teil eines optischen Elements (30) ist, welches außerdem eine dem Lichtleiterelement (28) in der Vorzugsrichtung (18) nachgeordnete Auskoppelstruktur (32) umfasst, welche in einem seitlichen Bereich (35) konvex ausgeformt ist.
8. Leuchtmittel (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das optische Element (30) in einem zentralen Bereich (36) der dem Leuchtkörper abgewandten Oberfläche derart ausgeformt ist, dass vom Leuchtkörper (8) abgestrahltes und in das
Lichtleiterelement (28) eingekoppeltes Licht an dem zentralen Bereich (36) zumindest teilweise reflektiert oder totalre- flektiert wird.
9. Leuchtmittel (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2) mindestens eine Umlenkschicht (24) um- fasst, welche im ersten Halbraum (10) angeordnet und dazu ausgebildet ist, von dem Leuchtkörper (8) abgestrahltes und auf die Umlenkschicht (24) treffendes Licht derart zumindest teilweise umzulenken, dass wenigstens ein Teil des umgelenk- ten Lichts den Kolben (2) passiert und in den zweiten Halbraum (12) abgestrahlt wird.
10. Leuchtmittel (100) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Umlenkschicht (24) von dem Leuchtkörper (8) aus gesehen in einem Raumwinkelbereich (40) angeordnet ist, welcher durch Richtungen definiert ist, welche mit der Vorzugsrichtung (18) jeweils einen Winkel kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 40°, bilden.
11. Leuchtmittel (100) nach einem der beiden vorangehenden
Ansprüche, wobei die Umlenkschicht (24) in einem zusammenhän¬ genden Bereich des Kolbens (2) angeordnet ist.
12. Leuchtmittel (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Vielzahl von Umlenkschichten (24) vorgesehen ist und der Kolben (2) dazu ausgebildet ist, in Abschnitten (42) zwischen jeweils benachbarten Umlenkschichten (24) das vom Leuchtkörper (8) abgestrahlte Licht zu transmittieren .
13. Leuchtmittel (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wo¬ bei eine Neigungsrichtung (46) einer dem Leuchtkörper (8) zugewandten Oberfläche der Umlenkschicht (24), welche durch de¬ ren zum zweiten Halbraum hin (12) gerichteten Normalenvektor definiert ist, mit der Vorzugsrichtung (18) einen Winkel von mehr als 135° bildet.
14. Leuchtmittel (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wo¬ bei die Länge eines Abstandsvektors (50) zwischen einem Zent- rum des Leuchtkörpers (8) und einem Punkt (52) auf der dem Leuchtkörper (8) zugewandten Oberfläche eines die Umlenkschicht (24) umfassenden Bereichs des Kolbens (2) kleiner wird, wenn der Winkel zwischen der Richtung des Abstandsvek- tors (50) und der Vorzugsrichtung (18) kleiner wird.
15. Leuchtmittel (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wo¬ bei die Länge eines Abstandsvektors (50) zwischen einem Zent¬ rum des Leuchtkörpers (8) und einem Punkt (52) auf der dem Leuchtkörper (8) zugewandten Oberfläche eines die Umlenkschicht (24) umfassenden Bereichs des Kolbens (2) größer wird, wenn der Winkel zwischen der Richtung des Abstandsvektors (50) und der Vorzugsrichtung (18) kleiner wird.
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