WO2019056032A1 - Leuchtmodul zur abstrahlung von parallel gerichtetem licht - Google Patents

Leuchtmodul zur abstrahlung von parallel gerichtetem licht Download PDF

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WO2019056032A1
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led light
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lighting
connecting web
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Michael TSCHAGER
Thomas Welz
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Litestudio Og
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a luminous module for emitting (preferably exclusively) collimated light in a main emission direction, comprising a reflector with a focal point located at its front, at least one LED light source arranged substantially at the focal point of the reflector for irradiating light into the reflector, and a heat sink disposed at the rear of the reflector.
  • the invention relates to a lighting device, in particular a film headlight, for the emission of collimated light, comprising a number of lighting modules according to the invention.
  • LED light source has low spatial dimensions compared to a gas discharge lamp.
  • the light exit surface of an LED light source is comparatively small and can be arranged well within a reflector.
  • the emission by an LED light source is generally inhomogeneous, i. the emission takes place in the form of a typically nonlinear diverging light distribution and the light intensity varies as a function of the emission angle.
  • the known from the prior art lighting modules have a lot of space and / or are not suitable to realize the most accurate parallel light emission.
  • the LED light source is oriented counter to the main emission direction, wherein the reflector is arranged to direct the light irradiated into the reflector by the at least one LED light source in parallel and to radiate in the direction of the main emission direction, wherein the at least one LED light source is held by at least one of the heat sink to the LED light source extending connecting web, wherein the at least one connecting web is arranged for heat conduction from the at least one LED light source to the heat sink, and the at least one connecting web, preferably at least partially made of metal consists, the at least one LED light source and the heat sink thermally contacted, wherein the at least one connecting web also comprises means for electrically contacting the at least one LED light source.
  • the LED light source according to the invention By aligning the LED light source according to the invention counter to the main emission direction, it is possible to compensate the emission characteristic of an LED light source by the reflector such that the light emitted by the light module can be emitted only as collimated light.
  • the expression "arranged substantially at the focal point" takes into account that the at least one LED light source - due to the spatial extent of its light exit surface - can never be completely exclusively in the focal point, however, the LED light source is sought after for the purpose of emitting parallel-directed light to arrange as precisely as possible in this focal point or to arrange a center of gravity of the light exit surface in this focal point.
  • a compact luminous device for emitting light directed in parallel is created, which basically can be dimensioned as desired over a large area by juxtaposing further luminous modules.
  • the light module according to the invention is for use by lighting, gaffer, photographer, Production companies, lighting and camera rental, sales of lighting equipment and in connection with event technology particularly suitable.
  • the at least one connecting web is formed as a metal tube with recorded within the metal tube cooling liquid.
  • the lighting module has at least two connecting webs, preferably exactly three connecting webs, which extend through the reflector towards at least one LED light source, wherein the angle, the adjacent connecting webs within a normal to the main emission direction imaginary plane to each other , is the same for all connecting bridges.
  • two connecting webs are provided, they enclose an angle of 180 ° to one another; in the case of three connecting webs, these are arranged at an angle of 120 ° to each other, etc.
  • the means for electrically contacting the at least one LED light source by the connecting web itself is formed by at least one metallic electrical line along the connecting web is formed as part of the connecting web.
  • the means for electrically contacting the at least one LED light source is formed by at least one guided along the web separate electrical line.
  • the heat sink, the reflector, the at least one connecting web and the at least one LED light source form a structural unit.
  • the front of the reflector is covered by a transparent protective glass, wherein the at least one LED light source between reflector and protective glass is included.
  • the reflector is limited by parallel to the main emission direction oriented side surfaces (which may be formed as part of the reflector and / or part of a housing) is limited and the protective glass extends to the side surfaces, wherein the side surfaces also the geometric dimensions of the light module set normal to Hauptabstrahlraum.
  • the protective glass and the reflector are sealed to each other, and the at least one connecting web and the reflector are sealed to each other.
  • the light module itself is sealed and thus protected against the entry of dust or water.
  • the at least one LED light source can be rigidly connected to the heat sink by means of the at least one connecting web, the reflector being guided along an inward direction Main emission direction oriented portion of the at least one connecting web with respect to the at least one LED light source (or vice versa) is displaceable.
  • the LED can be moved out of the ideal focus.
  • the ratio of maximum LED light exit surfaces diagonal to maximum reflector diagonal is at most 1:20, preferably at most 1:40. This makes it possible to achieve a particularly reliable bundling of the light beams.
  • the maximum diagonal corresponds to the circle diameter.
  • the lighting module it is possible to realize particularly powerful parallel radiators.
  • the reflector surface and luminous flux of the LED are chosen such that the illuminance between 50,000 and 150,000 lx is in the vicinity of the front of the reflector in a normal plane to the main emission.
  • short range is meant a distance in the order of one to five times the diameter of the reflector.
  • a primary optics in particular a lens and / or a mixing rod or a reflector, to be attached to the at least one LED light source, by means of which the at least one LED light source radiated light distribution is changed.
  • a primary optics in particular a lens and / or a mixing rod or a reflector
  • the geometric shape of the light module is chosen such that by flat side and / or superimposing individual light modules of the same geometric shape an expandable form-fitting surface-filling arrangement of light modules within a plane can be achieved.
  • the term "superimposition” is understood to mean an arrangement in which the lighting modules are arranged above or below each other within a normal plane formed relative to the main emission direction.
  • a plurality of LED light sources is provided, which are formed to a common remote phosphor light source by the LED light sources downstream of a common remote phosphor element, which is for converting the LED Light sources radiated light is set up, the LED light sources are arranged to emit light into the remote phosphor element.
  • the term "plurality” is understood to mean a number greater than or equal to 3.
  • a plurality of LEDs may be arranged in a matrix, which may, for example, be LEDs that emit blue light emitted by the remote phosphor element (FIG. the term "remote phosphor" is used as a synonym for a converter in the general sense), for example, can be converted to white light.
  • the LED light sources are arranged on a first carrier, wherein the remote phosphor element is arranged on a second carrier, and wherein retaining means are provided, which are for releasable connection of the first and second carriers are established.
  • the LED light sources can be connected to different remote phosphor elements, which are set up, for example, for radiation in different light distributions and color temperatures.
  • the primary optics 9 is firmly connected to the second carrier 14.
  • the primary optics 9 can be exchanged in a simple manner, including the associated remote phosphor elements.
  • the invention relates to a lighting device, in particular film headlights, for emitting light directed in parallel, comprising a number of lighting modules according to the invention, wherein adjacent lighting modules adjoin one another in a form-fitting manner.
  • a number of in the context of this disclosure, unless otherwise stated, means a number which may be, for example, one, two, three, four or more, in particular six, eight, ten, fifteen, twenty or more.
  • the person skilled in the art is able to select the number of lighting modules corresponding to the desired light exit surface of the lighting device.
  • the lighting modules are arranged in the form of a matrix, wherein the matrix has at least n rows and at least m columns, where n and m are natural numbers and at least 1, 2, 3, 4, 5, or at least 10 ,
  • all lighting modules are arranged flat within a plane, wherein the main emission of the individual lighting modules matches.
  • the luminous module or the lighting device according to the invention By means of the luminous module or the lighting device according to the invention, a property which is very important for film application, namely a relatively large and homogeneous beam cross-section, is already realized shortly after emerging from the luminaire system.
  • the diameter of the module (circumference) 1 to 40 (real dimensions preferably 3mm to 120mm)
  • white LEDs are used with the light color warm white, neutral white or cold white, with exactly one LED per reflector can be provided.
  • an array of small single LEDs may be provided.
  • a variant may be provided with a multi-chip LED.
  • the LEDs may have different light colors, eg warm white and cool white and / or red, green or blue.
  • the modularity of the lighting modules is of particular advantage.
  • it is also conceivable to use the lighting modules individually. So could e.g. a single high power module with a LED (LES 19mm) with 500W and a reflector with a diameter of 500mm to 700mm be provided.
  • the connecting webs may e.g. In principle, any other, thermally well-conductive material is also conceivable.With more powerful modules, liquid cooling could also be considered.
  • connecting webs are provided.
  • two connecting webs are provided.
  • three connecting webs for example, 1x common cathode and 2x an anode.
  • the reflector preferably has a parabolic contour and consists, for example, of injection molding, which is vapor-deposited with a reflective layer, or of metal (for example formed of aluminum sheet).
  • a primary optic could e.g. be designed as a primary lens.
  • the light distribution of the LED ie how much light hits where and how strongly on the reflector
  • the light distribution of the module is also affected.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an embodiment of a lighting module according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the lighting module according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows an exploded view of the lighting module according to FIGS. 2 to 3
  • FIG. 5 a sectional representation of a further embodiment of a lighting module according to the invention.
  • FIGS. 6a to f show a schematic sectional illustration of further embodiments of a lighting module according to the invention
  • FIG. 7 a shows a lighting device according to the invention comprising a number of lighting modules according to the invention
  • FIG. 7b shows a shadow image produced by a lighting device according to FIG. 7a
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of the visual impression that a viewer receives from an operating lighting device as a function of its position
  • FIG. 9a shows a lighting device according to the prior art
  • FIG. 9b shows a shadow image produced by the illumination device according to FIG. 9a
  • FIG. 10a and Fig. 10b another embodiment of a section of a lighting module according to the invention, in which the light source is designed as a remote phosphor light source, and
  • Fig. IIa and Fig. IIb sectional views of the lighting module according to Figures 10a and 10b.
  • like reference numerals designate like features.
  • Figures la and b) each show a schematic representation of the radiation characteristic of a reflector assembly according to the prior art, in which a light source, for example in the form of an LED, is arranged in the center of the reflector and emits light in a main emission. It can be seen that a portion of the light of the light source is reflected by the reflector on the one hand and aligned with it, on the other hand, however, a remaining portion leaves the reflector unreflective at an exit angle of up to 40 °. Such arrangements are therefore hardly suitable for the imaging of exclusively collimated light.
  • a light source for example in the form of an LED
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of an embodiment of a lighting module 1 according to the invention.
  • the lighting module 1 is designed to emit light directed in parallel into a main emission direction x, and has a reflector 2 with a focal point F at its front, at least one focal point F of the light source Reflector arranged LED light source 3 for the irradiation of light in the reflector 2, and arranged on the back of the reflector 2 heat sink 4.
  • the LED light source 3 is oriented counter to the main emission direction x (which in turn is oriented parallel to the optical axis of the reflector), wherein the reflector 2 is adapted to direct the incident of the at least one LED light source 3 in the reflector 2 in parallel and to radiate x in the direction of the main emission direction x.
  • the at least one LED light source 3 is held by means of at least one of the heat sink 4 toward the LED light source 3 extending connecting web 5 - in the present embodiment, three connecting webs 5 are provided.
  • the at least one connecting web 5 is designed for heat conduction from the at least one LED light source 3 to the heat sink 4 and is preferably at least partially made of metal.
  • Each connecting web 5 is thermally connected to the at least one LED light source and the heat sink, wherein the connecting web 5 also comprises means for electrically contacting the at least one LED light source 3.
  • These may be separate electrical lines, for example insulated electrical strands guided along the bridge 5, or lines integrated in the bridge 5 (the bridge 5 may itself be electrically conductive for this purpose).
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of the lighting module 1 according to FIG. 2. It can be seen that the front side of the reflector 2 is covered by a transparent protective glass 6, the at least one LED light source 3 being enclosed between the reflector 2 and the protective glass 6.
  • the at least one LED light source 3 is rigidly connected to the heat sink 4 by means of the at least one connecting web 5, the reflector 2 being displaceable along a section of the connecting webs 5 oriented in the main emission direction with respect to the at least one LED light source 3.
  • the reflector 2 engages by means of an adjusting screw 7 on the heat sink 4, wherein the reflector 2 by rotation of the adjusting screw 7 in the main radiation x is displaceable with respect to the light emitting diode 3.
  • FIG. 4 shows an exploded view of the lighting module 1 according to FIGS. 2 to 3. It can be seen that the protective glass 6 engages a housing 8, that the side walls 2 a of the reflector 2 surrounds flush and extends up to the protective glass 6.
  • FIG. 5 shows a sectional view of a further embodiment of a lighting module 1 according to the invention.
  • a primary optic 9 in the present case in the form of a primary lens, is attached to the at least one LED light source 3, by means of which the light distribution emitted by the at least one LED light source is changed is.
  • FIGS. 6a to f show schematic sectional views of further embodiments of a luminous module 1 according to the invention, wherein the variant according to FIG. 6a has no primary optics, in the variant according to FIG. 6b the primary optics 9 as a lens, in FIG. 6c as a reflector, in FIG Mixing rod (for mixing different light colors, which are irradiated for example by different light emission surfaces of a corresponding light source or corresponding light sources in the mixing rod), in Fig. 6e as a combination of mixing rod and primary lens and in Figure 6f as a mixing rod with integrated exit optics at the light exit surface of the light rod is trained.
  • the primary optics 9 as a lens
  • FIG. 6c as a reflector
  • FIG Mixing rod for mixing different light colors, which are irradiated for example by different light emission surfaces of a corresponding light source or corresponding light sources in the mixing rod
  • Fig. 6e as a combination of mixing rod and primary lens
  • in Figure 6f as a mixing rod with
  • FIG. 7 a shows a lighting device 10 according to the invention comprising a number of lighting modules 1 according to the invention, which are arranged in a form-fitting manner next to one another and one above the other in a single plane.
  • FIG. 7b shows a shadow image produced by an illumination device 10 according to FIG. 7a. It can be seen that the shadow of the window shown in it is sharply outlined due to the parallel light emission and corresponds to a normal projection of the window on the shadow plane.
  • FIGS. 9a and 9b show, by comparison, a lighting device according to the prior art, as well as a shadow image produced therewith. In it a blurred image of the shadow and the expansion of the shadow elements is clearly visible.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of the visual impression that a viewer receives from an operating lighting device 10 as a function of its position.
  • the radiation of the light emitted by the illumination device 10 is directed to a large extent in parallel, so that only those areas that are directly in the main emission direction x in front of the eye are perceived as light-emitting for a viewer.
  • FIGS. 10a to 11b show a further embodiment of a section of a luminous module 1 according to the invention.
  • the lighting module 1 comprises therein a plurality of LED light sources 3, which are formed to a common remote phosphor light source 12 by the LED light sources 3 is a common remote phosphor element 11 (see Fig. IIa) downstream, the is arranged to convert the light emitted by the LED light sources 3, the LED light sources 3 being arranged to emit light into the remote phosphor element 11.
  • the LED light sources 3 and the downstream remote phosphor element 11 are spatially separated from each other or spaced from each other.
  • the LED light sources 3 are arranged on a first carrier 13.
  • the remote phosphor element 11 is arranged on a second carrier 14, wherein holding means 15 are provided, which are arranged for releasably connecting the first 13 and second carrier 14.
  • the second carrier 14 has on its circumference a groove into which holding means 15, which in the present example are designed as clamps, can engage in the fastened state.
  • the attached state can be seen in FIGS. 10b and 11b.
  • the primary optics 9 is firmly connected to the second carrier 14.
  • the second carrier 14 may be formed as a separately manufactured body or as a manufactured with the lens 9 in one piece element. The use of such a remote phosphor light source 12 provides the following advantages:
  • the conversation layer is separated from the LED chip and thus from the main heat source, dimensions and shape of the respective components can be chosen almost freely,
  • the remote phosphor element 11 is spaced from the LED light sources 3, the LED light sources 3 being enclosed laterally by side walls 16 which extend in the assembled state of the remote light source to the remote phosphor element 11. These side walls 16 are highly reflective so that the light emitted by the light sources 3 impinges on the remote phosphor element 11 with as little loss as possible.
  • the primary optics 9, which is typically designed as a lens, has a free-form lens contour, which is adapted to the geometric shape of the light module 1 such that the light emission of the light module 1 is as homogeneous as possible and the emitted light cone largely with the geometrical shape of the light module 1 - measured as normal projection on the Lichtabstrahlutter - coincides, the geometric shape is limited by the side walls 2a and the radiation as homogeneous as possible to the side walls 2a extends and ends after these, so when superimposed adjacent light modules seamless homogeneous transition of the individual light modules associated light distributions can be done. That is, the lens is preferably formed such that its outer shape follows the reflector trimming: A square reflector requires a lens in which Repeat contour elements four times, with a hexagonal reflector the contour elements repeat six times etc.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul (1) zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht in eine Hauptabstrahlrichtung (x), aufweisend einen Reflektor (2) mit einem an seiner Vorderseite liegenden Brennpunkt (F), zumindest eine im Wesentlichen im Brennpunkt (F) des Reflektors (2) angeordnete LED-Lichtquelle (3) zur Einstrahlung von Licht in den Reflektor (2), und einen an der Rückseite des Reflektors (2) angeordneten Kühlkörper, wobei die LED-Lichtquelle (3) entgegen der Hauptabstrahlrichtung (x) orientiert ist, wobei der Reflektor (2) dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in den Reflektor (2) eingestrahlte Licht parallel zu richten und in Richtung der Hauptabstrahlrichtung (x) abzustrahlen, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) mittels zumindest einem von dem Kühlkörper (4) hin zu der LED-Lichtquelle (3) erstreckenden Verbindungssteg (5) gehalten ist.

Description

LEUCHTMODUL ZUR ABSTRAHLUNG VON PARALLEL GERICHTETEM LICHT
Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul zur Abstrahlung von (vorzugsweise ausschließlich) parallel gerichtetem Licht in eine Hauptabstrahlrichtung, aufweisend einen Reflektor mit einem an seiner Vorderseite liegenden Brennpunkt, zumindest eine im Wesentlichen im Brennpunkt des Reflektors angeordnete LED-Lichtquelle zur Einstrahlung von Licht in den Reflektor, und einen an der Rückseite des Reflektors angeordneten Kühlkörper.
Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einen Filmscheinwerfer, zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht, aufweisend eine Anzahl an erfindungsgemäßen Leuchtmodulen.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Leuchtmodule zur Abstrahlung von parallel gerichteten Licht bekannt geworden. Herkömmliche Bühnenscheinwerfer zur Abstrahlung von parallel gerichteten Licht weisen z.B. Gasentladungslampen auf, die im Bereich eines Brennpunktes eines Reflektors angeordnet sind. Durch die räumliche Ausdehnung der Gasentladungslampen ist es allerdings nicht möglich, eine solche Lichtquelle ausschließlich im Brennpunkt des Reflektors anzuordnen. Herkömmliche Scheinwerfer dieser Art weisen eine nicht zu vernachlässigende Divergenz sowie beträchtliche räumliche Abmessungen auf, die der Herstellung einer kompakten flächigen Leuchte im Wege stehen.
Alternativ dazu wurden bereits Leuchtmodule mit LED-Lichtquellen vorgesehen. Die LED- Lichtquelle weist im Vergleich zu einer Gasentladungslampe geringe räumliche Abmessungen auf. Die Lichtaustrittsfläche einer LED-Lichtquelle ist vergleichsweise klein und lässt sich gut innerhalb eines Reflektors anordnen. Die Abstrahlung durch eine LED- Lichtquelle erfolgt im Allgemeinen inhomogen, d.h. die Abstrahlung erfolgt in Form einer typischerweise nichtlinearen divergierenden Lichtverteilung und die Lichtstärke variiert in Abhängigkeit von dem Abstrahlwinkel.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Leuchtmodule weisen einen hohen Platzbedarf auf und/ oder sind nicht geeignet, eine möglichst exakte parallele Lichtabstrahlung zu realisieren.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird durch ein Leuchtmodul der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß die LED-Lichtquelle entgegen der Hauptabstrahlrichtung orientiert ist, wobei der Reflektor dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen LED-Lichtquelle in den Reflektor eingestrahlte Licht parallel zu richten und in Richtung der Hauptabstrahlrichtung abzustrahlen, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle mittels zumindest einem von dem Kühlkörper hin zu der LED-Lichtquelle erstreckenden Verbindungssteg gehalten ist, wobei der zumindest eine Verbindungssteg zur Wärmeleitung von der zumindest einen LED-Lichtquelle hin zu dem Kühlkörper eingerichtet ist, und der zumindest eine Verbindungssteg, der vorzugsweise zumindest teilweise aus Metall besteht, die zumindest eine LED-Lichtquelle sowie den Kühlkörper thermisch kontaktiert, wobei der zumindest eine Verbindungssteg zudem Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der LED-Lichtquelle entgegen der Hauptabstrahlrichtung ist es möglich, die Abstrahlcharakteristik einer LED-Lichtquelle durch den Reflektor dahingehend auszugleichen, dass das durch das Leuchtmodul abgestrahlte Licht ausschließlich als parallel gerichtetes Licht abstrahlbar ist. Der Ausdruck „im Wesentlichen im Brennpunkt angeordnet" berücksichtigt dabei, dass die zumindest eine LED- Lichtquelle - aufgrund der räumlichen Ausdehnung ihrer Lichtaustrittsfläche - nie vollständig ausschließlich im Brennpunkt liegen kann. Allerdings wird zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht danach getrachtet, die LED-Lichtquelle möglichst genau in diesem Brennpunkt anzuordnen bzw. einen Schwerpunkt der Lichtaustrittsfläche in diesem Brennpunkt anzuordnen.
Durch das erfindungsgemäße Leuchtmodul ist eine kompakte Leuchtvorrichtung zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht geschaffen, die sich durch Aneinanderreihung weiterer Leuchtmodule grundsätzlich beliebig großflächig dimensionieren lässt.
Sie kann insbesondere in folgenden technischen Gebieten bzw. Produkten bzw. für folgende Zwecke eingesetzt werden: Film und Fotografie, Nachbildung von Sonnenlicht ohne die Makel anderer Ansätze (Stufenscheinwerfer, Arri M-Serie, PAR Scheinwerfer, Brut- Scheinwerfer), Light Tubes (Fotografie von Automobilen und großflächigen glänzenden Oberflächen, Softes Licht mit weichen Schatten). Insbesondere ist das erfindungsgemäße Leuchtmodul für den Einsatz durch Beleuchter, Oberbeleuchter, Fotografen, Produktionsfirmen, Licht- und Kamera-Verleihe, Vertriebe von Lichtequipment sowie im Zusammenhang mit Veranstaltungstechnik besonders geeignet.
Durch das erfindungsgemäße Leuchtmodul lassen sich extrem enge Lichtbeams über große Distanzen realisieren. Auch sind Einzelpixel-Lösungen und RGB-Spezialeffekte bei Konzerten, in Theatern oder für Anwendungen im Bereich der Beleuchtung von Gebäuden denkbar. Ebenso lassen sich dadurch künstliche Sonnen (= Lichtflecken mit hohen Beleuchtungsstärken im Vergleich zur Umgebung in Gebäuden die Sonneneinstrahlung imitieren sollen), Flutlichtanlagen (Sport, Flughäfen, große Anlagen) oder engbündelnde Strahler (Fassadenbeleuchtung, Beleuchtung von Gebäuden und Brücken, Beleuchtung über große Distanzen) oder Suchscheinwerfer realisieren.
Um eine besonders gut wärmeleitende stabile Verbindung der LED-Lichtquelle mit dem Kühlköper zu ermöglichen kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Verbindungssteg als Metallrohr mit innerhalb des Metallrohres aufgenommener Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Leuchtmodul zumindest zwei Verbindungsstege, bevorzugt genau drei Verbindungsstege, aufweist, die sich durch den Reflektor hindurch hin zur zumindest einen LED-Lichtquelle erstrecken, wobei der Winkel, den benachbarte Verbindungsstege innerhalb einer normal zur Hauptabstrahlrichtung gedachten Ebene zueinander einschließen, für alle Verbindungsstege gleich ist. Dadurch lässt sich eine besonders stabile Anordnung erzielen, mittels der die elektrische und thermische Kontaktierung der LED-Lichtquelle erleichtert werden kann. Sind zwei Verbindungsstege vorgesehen, so schließen diese einen Winkel von 180° zueinander ein; im Falle von drei Verbindungsstegen, sind diese in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet, etc.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle durch den Verbindungsstegs selbst (der Verbindungssteg kann also elektrisch leitend ausgeführt sein) ausgebildet ist, indem zumindest eine metallische elektrische Leitung entlang des Verbindungssteges als Teil des Verbindungssteges ausgebildet ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle durch zumindest eine entlang dem Steg geführte separate elektrische Leitung ausgebildet ist.
Um ein besonders kompaktes und robustes Leuchtmodul zu schaffen, kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper, der Reflektor, der zumindest eine Verbindungssteg und die zumindest eine LED-Lichtquelle eine bauliche Einheit ausbilden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Vorderseite des Reflektors von einem transparenten Schutzglas abgedeckt ist, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle zwischen Reflektor und Schutzglas eingeschlossen ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Reflektor durch parallel zur Hauptabstrahlrichtung orientierte Seitenflächen (die als Teil des Reflektors und/ oder als Teil eines Gehäuses ausgebildet sein können) begrenzt ist und das Schutzglas sich bis zu den Seitenflächen erstreckt, wobei die Seitenflächen zudem die geometrischen Abmessungen des Leuchtmoduls normal zur Hauptabstrahlrichtung festlegen. Durch Erstreckung des transparenten Schutzglases bis zum Rand des Reflektors und die Vermeidung von über den Rand hinausstehender Elemente wird ermöglicht, dass die Leuchtmodule nahezu nahtlos aneinandergereiht werden können, sodass ein homogener Lichtübergang zwischen unmittelbar nebeneinander angeordneten Leuchtmodulen möglich ist. Der Reflektor erstreckt sich dabei durchgängig bis hin zu sämtichen Seitenflächen, wodurch eine möglichst homogene gleichmäßige Abstrahlung sichergestellt ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Schutzglas sowie der Reflektor zueinander abgedichtet sind, und der zumindest eine Verbindungssteg sowie der Reflektor zueinander abgedichtet sind. Damit ist das Leuchtmodul selbst abgedichtet und somit gegenüber den Eintritt von Staub oder Wasser geschützt.
Um die LED-Lichtquelle zur Optimierung der Fokussierung manuell genau im Brennpunkt anzuordnen - oder zum Zwecke einer geringfügigen Defokussierung aus diesem herauszurücken, kann die zumindest eine LED-Lichtquelle mittels dem zumindest einen Verbindungssteg starr mit dem Kühlkörper verbunden sein, wobei der Reflektor entlang eines in Hauptabstrahlrichtung orientierten Abschnitts des zumindest einen Verbindungsstegs in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle (bzw. umgekehrt) verschiebbar ist. Als besonders zweckmäßige Ausführungsform kann zu diesem Zweck vorgesehen sein, dass zur Verschiebung des Reflektors in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle der Reflektor mittels einer Justierschraube an dem Kühlkörper angreift, mittels derer der Reflektor in Hauptabstrahlrichtung verschiebbar ist. Zum Verändern der Lichtcharakteristik kann die LED aus dem idealen Brennpunkt heraus bewegt werden. Dies kann für spezielle Anwendungen vorteilhaft sein, wenn je nach Zielentfernung mehr oder weniger Licht auf eine bestimmte Fläche gelenkt werden soll. In diesem Zusammenhang sind auch andere Arten der Fokussierung bzw. Defokussierung denkbar: 1.) Fokussierung zur Justage der Module untereinander, jedes Modul wird also einzeln verstellt. 2.) Fokussierung, wobei alle Module gekoppelt sein können. Diese Variante kann z.B. unter Zuhilfenahme eines Stellmotors umgesetzt werden.
Zur Begrenzung etwaiger Divergenz auf ein minimales Maß, kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis von maximaler LED-Lichtaustrittsflächendiagonale zu maximaler Reflektordiagonale maximal 1:20, vorzugweise maximal 1:40, beträgt. Damit lässt sich eine besonders zuverlässige Bündelung der Lichtstrahlen erreichen. Im Falle von Kreisformen entspricht die maximale Diagonale dem Kreisdurchmesser.
Mittels dem erfindungsgemäßen Leuchtmodul lassen sich besonders leistungsstarke Parallelstrahler realisieren. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Reflektorfläche und Lichtstrom der LED dergestalt gewählt sind, dass im Nahbereich der Vorderseite des Reflektors in eine Normalebene zur Hauptabstrahlrichtung die Beleuchtungsstärke zwischen 50 000 und 150 OOOlx beträgt. Unter dem Ausdruck Nahbereich wird ein Abstand in der Größenordnung des ein bis fünffachen Durchmessers des Reflektors verstanden.
Zur Optimierung der durch die LED-Lichtquelle abgestrahlten Lichtverteilung kann vorgesehen sein, dass an der zumindest einen LED-Lichtquelle eine Primäroptik, insbesondere eine Linse und/ oder ein Mischstab oder ein Reflektor, angebracht ist, mittels der die durch die zumindest eine LED-Lichtquelle abstrahlte Lichtverteilung verändert ist. Auf diese Weise wird eine weitere Möglichkeit zur Optimierung geschaffen, die z.B. flachere Reflektorbauformen oder die Reduktion von Inhomogenitäten innerhalb der durch das Leuchtmodul abgestrahlten Lichtverteilung zulässt.
Um im Falle der Verwendung mehrerer Leuchtmodule einen möglichst homogenen Übergang zwischen den Leuchtmodulen erzielen zu können, kann vorgesehen sein, dass die geometrische Form des Leuchtmoduls dergestalt gewählt ist, dass durch flächige Neben- und/ oder Übereinanderreihung einzelner Leuchtmodule derselben geometrischen Form eine beliebig erweiterbare formschlüssige flächenfüllende Anordnung von Leuchtmodulen innerhalb einer Ebene erzielbar ist. Unter dem Ausdruck„Übereinanderreihung" wird eine Anordnung verstanden, in der die Leuchtmodule innerhalb einer zur Hauptabstrahlrichtung gebildeten Normalebene oberhalb oder unterhalb zueinander angeordnet sind.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl an LED-Lichtquellen vorgesehen ist, die zu einer gemeinsamen Remote-Phosphor-Lichtquelle ausgebildet sind, indem den LED- Lichtquellen ein gemeinsames Remote-Phosphor-Element nachgelagert ist, das zur Wandlung des von den LED-Lichtquellen abgestrahlten Lichts eingerichtet ist, wobei die LED- Lichtquellen zur Abstrahlung von Licht in das Remote-Phosphor-Element eingerichtet sind. Unter dem Ausdruck„Mehrzahl" wird eine Anzahl größer oder gleich drei verstanden. Vorzugsweise kann eine Vielzahl an LEDs in einer Matrix angeordnet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um LEDs handeln, die blaues Licht abstrahlen, das durch das Remote- Phosphor-Element (der Ausdruck„Remote-Phosphor" wird als Synonym für einen Konverter im allgemeinen Sinn verwendet) beispielsweise in weißes Licht konvertiert werden kann. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine besonders hohe Leistungsdichte der Lichtabstrahlung zu erzielen und dennoch eine zufriedenstellende Kühlung der Lichtquelle zu gewährleisten, da die Wärmequellen„LEDs" und„Konverter" zueinander beabstandet sind, sodass die Wärmeabgabe verbessert ist und Temperaturspitzen reduziert werden können.
Um beispielsweise das Abstrahlverhalten der Lichtquelle verändern zu können, kann vorgesehen sein, dass die LED-Lichtquellen auf einem ersten Träger angeordnet sind, wobei das Remote-Phosphor-Element auf einem zweiten Träger angeordnet ist, und wobei Haltemittel vorgesehen sind, die zur lösbaren Verbindung des ersten und zweiten Trägers eingerichtet sind. Dadurch können die LED-Lichtquellen mit unterschiedlichen Remote- Phosphor-Elementen verbunden werden, die beispielsweise zur Abstrahlung in unterschiedlichen Lichtverteilungen und Farbtemperaturen eingerichtet sind.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Primäroptik 9 mit dem zweiten Träger 14 fest verbunden ist. Dadurch lassen sich die Primäroptiken 9 auf einfache Weise inklusive der zugehörigen Remote-Phosphor-Elemente austauschen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Filmscheinwerfer, zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht, aufweisend eine Anzahl an erfindungsgemäßen Leuchtmodulen, wobei benachbarte Leuchtmodule formschlüssig aneinander angrenzen.
Unter dem Ausdruck„eine Anzahl von" wird im Rahmen dieser Offenbarung - sofern nicht anders angegeben - eine Anzahl verstanden, die beispielsweise eins, zwei, drei, vier oder mehr, insbesondere sechs, acht, zehn, fünfzehn, zwanzig oder mehr betragen kann. Der Fachmann ist in der Lage, die Anzahl der Leuchtmodule entsprechend der erwünschten Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungsvorrichtung zu wählen.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Leuchtmodule in Form einer Matrix angeordnet sind, wobei die Matrix zumindest n Zeilen und zumindest m Spalten aufweist, wobei n und m natürliche Zahlen sind und zumindest 1, 2, 3, 4, 5, oder zumindest 10 betragen.
Um eine gleichgerichtete Abstrahlung mittels sämtlicher Leuchtmodule zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass sämtliche Leuchtmodule flächig innerhalb einer Ebene angeordnet sind, wobei die Hauptabstrahlrichtung der einzelnen Leuchtmodule übereinstimmt.
Bevor im Folgenden auf eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung näher eingegangen wird, folgen nun einige allgemeine Informationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung.
Durch das erfindungsgemäße Leuchtmodul bzw. die Beleuchtungsvorrichtung ist eine für Filmanwendung sehr wichtige Eigenschaft, nämlich ein relativ großer und homogener Strahlquerschnitt bereits kurz nach dem Austritt aus dem Leuchtensystem verwirklicht.
Bei einem Verhältnis des Durchmessers der LED (LES [= Light Emitting Surface = Lichtaustrittsfläche]) zum Durchmesser des Moduls (Umkreis) von 1 zu 40 (reale Abmessungen vorzugsweise 3mm zu 120mm) lassen sich sehr engbündelnde Systeme bauen, die nahezu sonnenähnliche Lichteigenschaften aufweisen. Bevorzugt werden weiße LEDs mit der Lichtfarbe warmweiß, neutralweiß oder kaltweiß eingesetzt, wobei genau eine LED pro Reflektor vorgesehen sein kann. Alternativ dazu kann ein Array aus kleinen Einzel-LEDs vorgesehen sein. Auch kann eine Variante mit einer Mehrchip-LED vorgesehen sein. Die LEDs können unterschiedliche Lichtfarben, z.B. warmweiß und kaltweiß und/ oder rot, grün oder blau aufweisen. Indem die LEDs gezielt einzeln angesteuert werden können, lässt sich sowohl die Leuchtintensität als auch die Lichtfarbe gezielt variieren.
Einerseits ist die Modularität der Leuchtmodule von besonderem Vorteil. Andererseits ist es auch denkbar, die Leuchtmodule einzeln zu verwenden. So könnte z.B. ein einzelnes Hochleistungsmodul mit einer LED (LES=19mm) mit 500W und einem Reflektor mit einem Durchmesser von 500mm bis 700mm vorgesehen sein. Die Verbindungsstege können z.B. bei den kleinen Modulen handelsübliche„Heatpipes" aus flüssigkeitsgefüllten Metallrohren sein. Grundsätzlich ist auch jeder andere, thermisch gut leitbare Werkstoff denkbar. Bei leistungsstärkeren Modulen könnte auch eine Flüssigkeitskühlung angedacht werden.
Sofern die Stromversorgung direkt über die Verbindungsstege als Leiter realisiert ist, sind vorzugsweise zwei Verbindungsstege vorgesehen. Sollte auch noch eine Farbtemperaturveränderung vorgesehen sein, ist die Anspeisung über drei Verbindungsstege vorteilhaft (z.B.lx gemeinsame Kathode und 2x eine Anode).
Der Reflektor weist vorzugsweise eine parabelförmige Kontur auf und besteht beispielsweise aus Spritzguss, der mit einer reflektierenden Schicht bedampft wird, oder aus Metall (z.B. aus Alublech geformt).
Eine Primäroptik könnte z.B. als Primär linse ausgebildet sein. Durch Veränderung der Lichtverteilung der LED (also wie viel Licht trifft wo und wie stark auf den Reflektor) wird auch die Lichtverteilung des Moduls beeinflusst. Damit kann man eine optimale Überlagerung der Einzelmodule erreichen.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand beispielhafter und nicht einschränkender Ausführungsformen näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht sind. Darin zeigt Figur la und b) jeweils eine schematische Darstellung der Abstrahlcharakteristik einer Reflektoranordnung gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des Leuchtmoduls gemäß Figur 2,
Figur 4 eine Explosionsdarstellung des Leuchtmoduls gemäß Figuren 2 bis 3,
Figur 5 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls,
Figuren 6a bis f schematische Schnittdarstellung weiterer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls,
Figur 7a eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfassend eine Anzahl an erfindungsgemäßen Leuchtmodulen,
Figur 7b ein durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 7a erzeugtes Schattenbild,
Figur 8 eine schematische Abbildung des optischen Eindrucks, den ein Betrachter von einer in Betrieb befindlichen Beleuchtungsvorrichtung in Abhängigkeit seiner Position erhält, und
Figur 9a eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
Figur 9b ein durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Figur 9a erzeugtes Schattenbild,
Fig. 10a und Fig. 10b eine weitere Ausführungsform eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls, bei der die Lichtquelle als Remote-Phosphor-Lichtquelle ausgebildet ist, und
Fig. IIa und Fig. IIb Schnittdarstellungen des Leuchtmoduls gemäß den Figuren 10a und 10b. In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
Figur la und b) zeigen jeweils eine schematische Darstellung der Abstrahlcharakteristik einer Reflektoranordnung gemäß dem Stand der Technik, bei der eine Lichtquelle, beispielsweise in Form einer LED, im Zentrum des Reflektors angeordnet ist und Licht in eine Hauptabstrahlrichtung abstrahlt. Darin ist erkennbar, dass ein Anteil des Lichts der Lichtquelle einerseits durch den Reflektor reflektiert und damit ausgerichtet wird, andererseits aber auch ein verbleibender Anteil den Reflektor unreflektiert unter einem Austrittswinkel von bis zu 40° verlässt. Solche Anordnungen sind daher für die Abbildung von ausschließlich parallel gerichtetem Licht kaum geeignet.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1. Das Leuchtmodul 1 ist zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht in eine Hauptabstrahlrichtung x eingerichtet, und weist hierzu einen Reflektor 2 mit einem an seiner Vorderseite liegenden Brennpunkt F, zumindest eine im Brennpunkt F des Reflektors angeordnete LED-Lichtquelle 3 zur Einstrahlung von Licht in den Reflektor 2, und einen an der Rückseite des Reflektors 2 angeordneten Kühlkörper 4 auf.
Die LED-Lichtquelle 3 ist entgegen der Hauptabstrahlrichtung x (die wiederum parallel zur optischen Achse des Reflektors orientiert ist) orientiert, wobei der Reflektor 2 dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen LED-Lichtquelle 3 in den Reflektor 2 eingestrahlte Licht parallel zu richten und in Richtung der Hauptabstrahlrichtung x abzustrahlen. Die zumindest eine LED-Lichtquelle 3 ist mittels zumindest einem von dem Kühlkörper 4 hin zu der LED-Lichtquelle 3 erstreckenden Verbindungssteg 5 gehalten - in der vorliegenden Ausführungsform sind drei Verbindungsstege 5 vorgesehen. Der zumindest eine Verbindungssteg 5 ist zur Wärmeleitung von der zumindest einen LED-Lichtquelle 3 hin zu dem Kühlkörper 4 eingerichtet und besteht vorzugsweise zumindest teilweise aus Metall. Jeder Verbindungssteg 5 ist thermisch mit der zumindest einen LED-Lichtquelle sowie dem Kühlkörper verbunden, wobei der Verbindungssteg 5 zudem Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle 3 aufweist. Dabei kann es sich um separate elektrische Leitungen, beispielsweise um entlang des Steges 5 geführte isolierte elektrische Litzen, oder aber um in den Steg 5 integrierte Leitungen (der Steg 5 kann hierzu selbst elektrisch leitend ausgeführt sein), handeln. Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Leuchtmoduls 1 gemäß Figur 2. Darin ist erkennbar, dass die Vorderseite des Reflektors 2 von einem transparenten Schutzglas 6 abgedeckt ist, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle 3 zwischen Reflektor 2 und dem Schutzglas 6 eingeschlossen ist. Die zumindest eine LED-Lichtquelle 3 ist mittels dem zumindest einen Verbindungssteg 5 starr mit dem Kühlkörper 4 verbunden, wobei der Reflektor 2 entlang eines in Hauptabstrahlrichtung x orientierten Abschnitts der Verbindungsstege 5 in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle 3 verschiebbar ist. Zur Verschiebung des Reflektors 2 in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle 3 greift der Reflektor 2 mittels einer Justierschraube 7 an dem Kühlkörper 4 an, wobei der Reflektor 2 durch Drehung der Justierschraube 7 in Hauptabstrahlrichtung x in Bezug auf die Leuchtdiode 3 verschiebbar ist.
Figur 4 zeigt eine Explosionsdarstellung des Leuchtmoduls 1 gemäß Figuren 2 bis 3. Darin ist erkennbar, dass das Schutzglas 6 an einem Gehäuse 8 angreift, dass die Seitenwände 2a des Reflektors 2 bündig umschließt und bis zu dem Schutzglas 6 verlängert.
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1. Darin ist an der zumindest einen LED-Lichtquelle 3 eine Primäroptik 9, im vorliegenden Fall in Form einer Primärlinse, angebracht, mittels der die durch die zumindest eine LED-Lichtquelle abstrahlte Lichtverteilung verändert ist.
Figuren 6a bis f zeigen schematische Schnittdarstellung weiterer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1, wobei die Variante gemäß Fig. 6a keine Primäroptik aufweist, bei der Variante gemäß Fig. 6b die Primäroptik 9 als Linse, in Fig. 6c als Reflektor, in Fig. 6d als Mischstab (zur Mischung von unterschiedlichen Lichtfarben, die beispielsweise durch unterschiedliche Lichtaustrittsflächen einer entsprechenden Lichtquelle oder entsprechender Lichtquellen in den Mischstab eingestrahlt werden), in Fig. 6e als Kombination aus Mischstab und Primärlinse und in Figur 6f als Mischstab mit integrierter Austrittsoptik an der Lichtaustrittsfläche des Lichtstabes ausgebildet ist.
Figur 7a zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 10 umfassend eine Anzahl an erfindungsgemäßen Leuchtmodulen 1, die formschlüssig nebeneinander und übereinander gereiht innerhalb einer Ebene angeordnet sind. Figur 7b zeigt ein durch eine Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß Fig. 7a erzeugtes Schattenbild. Darin ist erkennbar, dass der Schatten des darin dargestellten Fensters aufgrund der parallelen Lichtabstrahlung scharf umrissen ist und einer Normalprojektion des Fensters auf die Schattenebene entspricht.
Figur 9a und 9b zeigen im Vergleich dazu eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, sowie ein damit erzeugtes Schattenbild. Darin ist eine unscharfe Abbildung des Schattens und die Aufweitung der Schattenelemente deutlich erkennbar.
Figur 8 zeigt eine schematische Abbildung des optischen Eindrucks, den ein Betrachter von einer in Betrieb befindlichen Beleuchtungsvorrichtung 10 in Abhängigkeit seiner Position erhält. Die Abstrahlung des durch die Beleuchtungsvorrichtung 10 abgestrahlten Lichts ist in einem hohem Maß parallel gerichtet, sodass für einen Betrachter nur jene Bereiche als lichtemittierend wahrgenommen werden, die direkt in Hauptabstrahlrichtung x vor dem Auge liegen.
Figuren 10a bis IIb zeigen eine weitere Ausführungsform eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1. Zur besseren Übersicht wurden Bezugszeichen lediglich in den Figuren 10a und IIa eingefügt. Das Leuchtmodul 1 umfasst darin eine Mehrzahl an LED-Lichtquellen 3, die zu einer gemeinsamen Remote-Phosphor-Lichtquelle 12 ausgebildet sind, indem den LED-Lichtquellen 3 ein gemeinsames Remote-Phosphor-Element 11 (siehe Fig. IIa) nachgelagert ist, das zur Wandlung des von den LED-Lichtquellen 3 abgestrahlten Lichts eingerichtet ist, wobei die LED-Lichtquellen 3 zur Abstrahlung von Licht in das Remote-Phosphor-Element 11 eingerichtet sind. Die LED-Lichtquellen 3 und das nachgelagerte Remote-Phosphor-Element 11 sind dabei räumlich voneinander getrennt bzw. zueinander beabstandet.
Die LED-Lichtquellen 3 sind auf einem ersten Träger 13 angeordnet. Das Remote-Phosphor- Element 11 ist auf einem zweiten Träger 14 angeordnet, wobei Haltemittel 15 vorgesehen sind, die zur lösbaren Verbindung des ersten 13 und zweiten Trägers 14 eingerichtet sind. Wie in Figuren IIa und IIb deutlich zu erkennen ist, weist der zweite Träger 14 an seinem Umfang eine Nut auf, in die Haltemittel 15, die im vorliegenden Beispiel als Klemmen ausgebildet sind, im befestigten Zustand eingreifen können. Der befestigte Zustand ist in den Figuren 10b und IIb erkennbar. Dabei ist die Primäroptik 9 mit dem zweiten Träger 14 fest verbunden. Der zweite Träger 14 kann als separat hergestellter Körper oder auch als mit der Linse 9 in einem Guss hergestelltes Element ausgebildet sein. Durch die Verwendung einer solchen Remote-Phosphor-Lichtquelle 12 ergeben sich die folgenden Vorteile:
-Homogen beaufschlagte Lichtaustrittsfläche,
-Ausfall einer Einzel-LED wird wahrscheinlich nicht wahrgenommen,
-„ Fliegengitter abbildung" bei bestimmten Fokusstellungen wird verhindert (Anmerkung: bei bestimmten Fokusstellungen bilden sich die Einzelchips von Multichip-LEDs (oder LEDArrays) in der Zielebene ab - die Abbildung ähnelt dabei einem Hell-Dunkel-Raster, vor allem wenn sehr viele Einzel-Chips zu einer flächigen Anordnung verschalten werden,
- die Konversationsschicht ist vom LED-Chip und damit von der Hauptwärmequelle getrennt, -Abmessungen und Form der betreffenden Komponenten können beinahe frei gewählt werden,
- leichte spektrale Anpassung des Lichtes auch bei geringeren Stückzahlen (wodurch die Entwicklung einer serienfähigen COB-LED nicht erforderlich ist).
Das Remote-Phosphor-Element 11 ist zu den LED-Lichtquellen 3 beabstandet, wobei die LED- Lichtquellen 3 seitlich durch Seitenwände 16 eingeschlossen sind, die sich im zusammengebauten Zustand der Remote-Lichtquelle bis hin zu dem Remote-Phosphor- Element 11 erstrecken. Diese Seitenwände 16 sind hochreflektierend, sodass das von den Lichtquellen 3 abstrahlte Licht möglichst verlustfrei auf das Remote-Phosphor-Element 11 auftrifft.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Primäroptik 9, die typischerweise als Linse ausgebildet ist, eine Freiform-Linsenkontur aufweist, die dergestalt an die geometrische Form des Leuchtmoduls 1 angepasst ist, dass die Lichtabstrahlung des Leuchtmoduls 1 möglichst homogen erfolgt und der abgestrahlte Lichtkegel weitgehend mit der geometrischen Form des Leuchtmoduls 1 - gemessen als Normalprojektion auf die Lichtabstrahlrichtung - zusammenfällt, wobei die geometrische Form durch die Seitenwände 2a begrenzt ist und sich die Abstrahlung möglichst homogen bis hin zu den Seitenwänden 2a erstreckt und nach diesen endet, sodass bei Überlagerung benachbarter Lichtmodule an nahtloser homogener Übergang der einzelnen den Lichtmodulen zugeordneten Lichtverteilungen erfolgen kann. D.h. die Linse ist vorzugsweise dergestalt ausgebildet, dass Ihre äußere Form der Reflektorbeschneidung folgt: Ein quadratischer Reflektor bedingt eine Linse, bei der sich Konturelemente viermal wiederholen, bei einem hexagonalen Reflektor wiederholen sich die Konturelemente sechsmal etc.
In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsform aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Leuchtmodul (1) zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht in eine Hauptabstrahlrichtung (x), aufweisend
- einen Reflektor (2) mit einem an seiner Vorderseite liegenden Brennpunkt (F),
- zumindest eine im Wesentlichen im Brennpunkt (F) des Reflektors (2) angeordnete LED- Lichtquelle (3) zur Einstrahlung von Licht in den Reflektor (2),
- und einen an der Rückseite des Reflektors (2) angeordneten Kühlkörper (4), dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquelle (3) entgegen der Hauptabstrahlrichtung (x) orientiert ist, wobei der Reflektor (2) dazu eingerichtet ist, das von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) in den Reflektor (2) eingestrahlte Licht parallel zu richten und in Richtung der Hauptabstrahlrichtung (x) abzustrahlen, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) mittels zumindest einem von dem Kühlkörper (4) hin zu der LED-Lichtquelle (3) erstreckenden Verbindungssteg (5) gehalten ist, wobei der zumindest eine Verbindungssteg (5) zur Wärmeleitung von der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) hin zu dem Kühlkörper (4) eingerichtet ist, und der zumindest eine Verbindungssteg (5), der vorzugsweise zumindest teilweise aus Metall besteht, die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) sowie den Kühlkörper (4) thermisch kontaktiert, wobei der zumindest eine Verbindungssteg (5) zudem Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED- Lichtquelle (3) aufweist, wobei die Vorderseite des Reflektors (2) von einem transparenten Schutzglas (6) umschlossen ist, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) zwischen Reflektor (2) und Schutzglas (6) eingeschlossen ist, wobei der Reflektor (2) durch parallel zur Hauptabstrahlrichtung (x) orientierte Seitenflächen (2a) begrenzt ist und das Schutzglas (6) sich bis zu den Seitenflächen (2a) erstreckt, wobei die Seitenflächen (2a) zudem die geometrischen Abmessungen des Leuchtmoduls normal zur Hauptabstrahlrichtung (x) festlegen, wobei die geometrische Form des Leuchtmoduls (1) dergestalt gewählt ist, dass durch flächige Neben- und/ oder Übereinanderreihung einzelner Leuchtmodule (1) derselben geometrischen Form eine beliebig erweiterbare formschlüssige flächenfüllende Anordnung von Leuchtmodulen (1) innerhalb einer Ebene erzielbar ist.
2. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Verbindungssteg (5) als Metallrohr mit innerhalb des Metallrohres aufgenommener Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.
3. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Leuchtmodul (1) zumindest zwei Verbindungsstege, bevorzugt genau drei Verbindungsstege, aufweist, die sich durch den Reflektor (2) hindurch hin zur zumindest einen LED-Lichtquelle (3) erstrecken, wobei der Winkel, den benachbarte Verbindungsstege innerhalb einer normal zur Hauptabstrahlrichtung (x) gedachten Ebene zueinander einschließen, für alle Verbindungsstege (5) gleich ist.
4. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) durch den Verbindungssteg (5) selbst ausgebildet ist, indem zumindest eine metallische elektrische Leitung entlang des Verbindungssteges (5) als Teil des Verbindungssteges (5) ausgebildet ist.
5. Leuchtmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) durch zumindest eine entlang dem Verbindungssteg (5) geführte separate elektrische Leitung ausgebildet ist.
6. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper, der Reflektor (2), der zumindest eine Verbindungssteg (5) und die zumindest eine LED- Lichtquelle (3) eine bauliche Einheit ausbilden.
7. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schutzglas (6) sowie der Reflektor (2) zueinander abgedichtet sind, und der zumindest eine Verbindungssteg (5) sowie der Reflektor (2) zueinander abgedichtet sind.
8. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) mittels dem zumindest einen Verbindungssteg (5) starr mit dem Kühlkörper (4) verbunden ist, wobei der Reflektor (2) entlang eines in Hauptabstrahlrichtung (x) orientierten Abschnitts des Verbindungsstegs (5) in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) verschiebbar ist.
9. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 8, wobei zur Verschiebung des Reflektors (2) in Bezug auf die zumindest eine LED-Lichtquelle (3) der Reflektor (2) mittels einer Justierschraube (7) an dem Kühlkörper (4) angreift, mittels derer der Reflektor (2) in Hauptabstrahlrichtung (x) verschiebbar ist.
10. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis von maximaler LED-Lichtaustrittsflächendiagonale zu maximaler Reflektordiagonale maximal 1:20, vorzugweise maximal 1:40, beträgt.
11. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektorfläche und Lichtstrom der LED dergestalt gewählt sind, dass im Nahbereich der Vorderseite des Reflektors (2) in eine Normalebene zur Hauptabstrahlrichtung (x) die Beleuchtungsstärke zwischen 50 000 und 150 000 lx beträgt.
12. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der zumindest einen LED-Lichtquelle (3) eine Primäroptik (9), insbesondere eine Linse und/ oder ein Mischstab oder ein Reflektor (2), angebracht ist, mittels der die durch die zumindest eine LED- Lichtquelle (3) abstrahlte Lichtverteilung verändert ist.
13. Leuchtmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl an LED-Lichtquellen (3) vorgesehen ist, die zu einer gemeinsamen Remote-Phosphor-Lichtquelle (12) ausgebildet sind, indem den LED-Lichtquellen (3) ein gemeinsames Remote-Phosphor- Element (11) nachgelagert ist, das zur Wandlung des von den LED-Lichtquellen (3) abgestrahlten Lichts eingerichtet ist, wobei die LED-Lichtquellen (3) zur Abstrahlung von Licht in das Remote-Phosphor-Element (11) eingerichtet sind.
14. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 13, wobei die LED-Lichtquellen (3) auf einem ersten Träger (13) angeordnet sind, und wobei das Remote-Phosphor-Element (11) auf einem zweiten Träger (14) angeordnet ist, und wobei Haltemittel (15) vorgesehen sind, die zur lösbaren Verbindung des ersten (13) und zweiten Trägers (14) eingerichtet sind.
15. Leuchtmodul (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Primäroptik (9) mit dem zweiten Träger (14) fest verbunden ist.
16. Beleuchtungsvorrichtung (10), insbesondere Filmscheinwerfer, zur Abstrahlung von parallel gerichtetem Licht, aufweisend eine Anzahl an Leuchtmodulen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbarte Leuchtmodule (1) formschlüssig aneinander angrenzen.
17. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 16, wobei die Leuchtmodule (1) in Form einer Matrix angeordnet sind, wobei die Matrix zumindest n Zeilen und zumindest m Spalten aufweist, wobei n und m natürliche Zahlen sind und zumindest 1, 2, 3, 4, 5, oder zumindest 10 betragen.
18. Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 16 oder 17, wobei sämtliche Leuchtmodule (1) flächig innerhalb einer Ebene angeordnet sind, wobei die Hauptabstrahlrichtung (x) der einzelnen Leuchtmodule (1) übereinstimmt.
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