[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen LED-Leuchteneinsatz zum nachträglichen Einbau
in Leuchten, insbesondere für Außenleuchten.
[0002] Die fortschreitende Entwicklung im Bereich der LED-Technologie ermöglicht eine zunehmende
Verbreitung von LEDs als Leuchtmittel in verschiedenen Bereichen der Beleuchtungstechnik.
Insbesondere ermöglichen lichtstarke LEDs auch einen Einsatz im Bereich der Auβenbeleuchtung,
wie z.B. der Verkehrswegebeleuchtung. Diese Bereiche wurden bisher von Natriumdampf-Hochdrucklampen
und Quecksilberdampf-Hochdrucklampen dominiert. Diese sind jedoch oft teilweise umweltschädlich
und weisen nur einen geringen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der elektrischen Energie
in Licht auf. Weiterhin sind für diese Lampen häufig aufwändige zusätzliche Optiken
oder Reflektoren notwendig, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Zudem
sind derartige Lampen in der Regel nicht dimmbar, und die verwendeten elektrischen
Vorschaltgeräte weisen einen niedrigen Wirkungsgrad auf.
[0003] Es ist daher wünschenswert, eine Beleuchtungseinheit bereitzustellen, welches eine
effiziente Nutzung der elektrischen Energie ermöglicht und auf die Verwendung umweltschädlicher
Materialien weitgehend verzichtet. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die verwendeten
Leuchtmittel dimmbar sind und das erzeugte Licht mit einfachen Mitteln in einfacher
Weise lenkbar ist, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erreichen. Obgleich alternative
Beleuchtungseinrichtungen auf LED-Basis bereits bekannt sind, ist es auch aus wirtschaftlichen
Gesichtspunkten häufig nicht sinnvoll, bestehende Beleuchtungsanlagen, wie z.B. Straßenbeleuchtungen,
vollständig zu demontieren, um sie durch neue Beleuchtungseinrichtungen zu ersetzen.
[0004] US 2009/0097241 A1 offenbart eine LED-Leuchte mit einem Kühlkörperaufbau. Auf einem zylindrischen Trägerelement
sind entlang des Umfangs spaltenförmig LED-Platinen angeordnet. Der Aufbau, welcher
zur Wärmeableitung bestimmt ist, ist auf einer Seite mit einem Kühlkörper verbunden
und auf der anderen Seite mit einem Trägerelement verbunden.
[0005] WO 2008/070519 A2 offenbart ein System und ein Verfahren zur thermischen Steuerung von LED-Lichtquellen.
Auf einem säulenförmigen, im Querschnitt dreieckigen thermischen Aufbau, in dessen
Inneren eine Heatpipe läuft, ist auf zwei Seiten LED-Module und auf der dritten Seite
ein LED-Treiber angebracht.
[0006] US 6,621,222 B1 offenbart eine Energiesparlampe. Eine LED-Anordnung ist mittels einer Klammer auf
einem Gewindesockel montiert. Ferner ist eine elektrische Schaltung zur Umspannung
auf die zur Versorgung der LEDs notwendigen Spannung integriert.
[0007] US 5 921 660 offenbart eine elektrische Lampe mit einem aus zwei Schalen bestehenden Lampenkörper,
entlang deren Verbindungsnaht am Umfang der Lampe LEDs angeordnet sind. Die Lampe
verfügt über einen Drehgewindeanschluss, dessen eine Seite mit dem Lampenkopf fest
verbunden ist und dessen andere Seite drehbar gelagert ist.
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher mit möglichst geringem Aufwand vorhandene
Leuchten, wie sie insbesondere im Bereich der Außenbeleuchtung anzutreffen sind, im
Hinblick auf die effizientere Nutzung von Energie zu verbessern.
[0009] Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Leuchteneinsatz nach Anspruch 1.
[0010] Auf dem wenigstens einen Schaltungsträger sind LEDs, worunter auch OLEDs zu verstehen
sind, angeordnet. Ferner können auf den Schaltungsträgern ein oder mehrere weitere
elektrische Bauelemente angeordnet sein. Insbesondere können in einer Ausführungsform
die Schaltungsträger einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor, beispielsweise
einen temperaturabhängigen Widerstand aufweisen. Des Weiteren kann der Schaltungsträger
in einer Ausfiihrungsform eine Schaltung zur Stromregelung aufweisen. Ferner können
auf den Schaltungsträgern Leiterbahnen angeordnet sein, welche die LEDs und/oder elektrischen
Bauelemente kontaktieren.
[0011] In einer Ausführungsform kann der Schaltungsträger eine zylindrische Form aufweisen,
auf deren äußerer Oberfläche die LEDs angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich
eine Anordnung erzielen, bei der die LEDs in unterschiedliche Raumrichtungen abstrahlen
können. Die Anordnung der LEDs beeinflusst dabei die Gesamtlichtverteilung der Leuchte.
[0012] In einer weiteren Ausführungsform können Schaltungsträger verwendet werden, welche
eine im Wesentlichen ebene Oberfläche besitzen. Dabei können mehrere Schaltungsträger
so zusammengesetzt sein, dass jeweils benachbarte Schaltungsträger an einer Kante
ausgerichtet sind. Bei Verwendung von n Schaltungsträgern kann sich insbesondere im
Querschnitt der Anordnung ein n-Eck ergeben, wobei die LEDs auf der Außenseite des
n-Ecks angeordnet sind. Eine solche ebene Ausführung der Schaltungsträger bietet den
Vorteil, dass die LEDs mit Hilfe von Verfahren, wie sie bei der Bereitstellung von
ebenen LED-Modulen bekannt sind, angebracht werden können. Gemäß einer Ausführungsform
bildet die Anordnung aus Schaltungsträgern ein gleichmäßiges n-Eck, z.B. ein gleichmäßiges
Sechseck. Bei einem Mehreck von wenigstens fünf Ecken kann eine verhältnismäßig gleichmäßige
Lichtverteilung um 360° des Leuchteneinsatzes erzielt werden. Auch die Aufbringung
von Leiterbahnen und die Bestückung mit weiteren elektrischen Bauelementen z.B. Sensoren,
wird durch die Verwendung von Schaltungsträgern mit ebener Oberfläche erleichtert.
Um eine Lichtverteilung bereitzustellen, wie sie insbesondere im Bereich der Verkehrswegebeleuchtung
zweckdienlich ist, und um andererseits die Anzahl der Schaltungsträger in wirtschaftlichen
Grenzen zu halten, bietet sich insbesondere die Verwendung von fünf oder sechs Schaltungsträgern
an. Eine höhere Anzahl kann insbesondere eine feinere Winkelverteilung des abgestrahlten
Lichts ermöglichen, bedingt aber andererseits einen höheren Montageaufwand.
[0013] Der Schaltungsträger kann insbesondere als Printed Circuit Board (PCB) ausgeführt
sein. Ferner kann er zur Verbesserung der Wärmeableitung als Leiterplatte mit Metallkern
(MCPCB) ausgeführt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schaltungsträger
einen metallischen Kern aufweisen, welcher auf seiner Oberfläche mit einem Dielektrium
versehen ist. Insbesondere können auf dem Dielektrikum Leiterbahnen angeordnet sein.
Bevorzugt ist hierbei die Verwendung eines metallischen Kerns aus Aluminium.
[0014] Alternativ können Oberflächenabschnitte des Trägerelements selbst als Schaltungsträger
ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform sind metallische Leiterbahnen auf der
Oberfläche des Trägerelements oder einer elektrischen Isolierschicht der Oberfläche
des Trägerelements angebracht.
[0015] Der Schaltungsträger kann eine Matrix aus Spalten und Zeilen aufweisen, in welcher
die LEDs positioniert sind. Insbesondere kann die Matrix gleichmäßig sein z.B. in
vertikaler und/oder horizontaler Richtung gleiche Abstände aufweisen. Um bei gegebener
Matrix die Verteilungsdichte der LEDs variieren zu können, ist es in einer Ausführungsform
möglich, die LED an einer Position der Matrix mit einer elektrischen Brücke zu aktivieren
oder zu deaktivieren. Der Schaltungsträger kann in dieser Ausführungsform eine gleichmäßige
Anordnung von Spalten und Reihen möglicher LED-Anschluss-Positionen aufweisen, während
die LEDs gleichmäßig oder ungleichmäßig darauf verteilt sein können. In einer Ausführungsform
können auch mögliche LED-Anschluss-Positionen, die nicht mit LEDs besetzt sind, mit
einer elektrischen Brücke kurzgeschlossen werden, weil eine Reihenschaltung der LEDs
bzw. der LED-Positionen vorgesehen ist.
[0016] In einer Ausführungsform können die LEDs so angeordnet sein, dass sie einzeln von
außen kontaktierbar sind und individuell angesteuert werden können. Ferner kann in
einigen Ausführungsformen der Schaltungsträger äußere Anschlüsse aufweisen, die insbesondere
zur Versorgung mit elektrischer Energie dienen. Bevorzugt können diese als Steckverbindung
ausgeführt sein. Insbesondere ist bei der Verwendung mehrerer Schaltungsträger in
einem Leuchteneinsatz eine Anordnung der Stecker vorteilhaft, bei welcher eine Parallel-
oder Serienschaltung der einzelnen Schaltungsträger möglich ist, bei welcher sich
die Mittel zur Verbindung nicht überkreuzen. Ferner kann in einer Ausführungsform
der Schaltungsträger mit einer Schutzbeschichtung versehen sein, welche dem Schutz
vor Feuchtigkeit dient. Die Beschichtung kann dabei als transparente Lackierung oder
Beschichtung ausgeführt sein.
[0017] In einer Ausführungsform kann das Trägerelement im Querschnitt senkrecht zu seiner
Längsachse ein äußeres Profil aufweisen, welches dem Querschnitt der Anordnung der
Schaltungsträger entspricht oder wenigstens ähnelt. Insbesondere kann das Trägerelement
einen
n-eckigen Querschnitt aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Trägerelement ein
röhrenförmiges, hohles Element sein, auf dessen äußerer Oberfläche die Schaltungsträger
angeordnet sind. In dieser Ausführungsform kann das Trägerelement insbesondere Kanäle
aufweisen, um die Schaltungsträger beispielsweise mittels Schrauben zu befestigen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Trägerelement massiv ausgeführt sein. Da
die Wärme, welche beim Betreiben der LEDs entsteht, im Wesentlichen von den LEDs über
den Schaltungsträger zum Trägerelement fließt, und von diesem ein Wärmefluss zum Strukturelement
stattfindet, ist eine Verwendung eines Materials für das Trägerelement vorteilhaft,
welches eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Insbesondere kann das Trägerelement
Aluminium umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann das Trägerelement Eisen oder
Kupfer umfassen.
[0018] Gemäß einer Ausführungsform kann wenigstens ein Schaltungsträger mittels einer Schrauboder
Klemmeinrichtung oder mittels eines Klebeverfahrens auf dem Trägerelement befestigt
sein. Zur Erzeugung eines guten thermischen Kontaktes kann ein sich bildender Hohlraum
zwischen dem Schaltungsträger und dem Trägerelement mit einem thermisch leitfähigen
Material (z.B. einer Wärmeleitpaste) ausgefüllt sein.
[0019] Die Erfindung sieht weiterhin ein Strukturelement vor. Dieses dient der mechanischen
Stabilität und der Befestigung anderer Komponenten des Leuchteneinsatzes, insbesondere
des Trägerelements, in dem Leuchtengehäuse. Bevorzugt ist hierbei die Verwendung eines
metallischen Materials. In einer Ausführungsform kann dabei das Strukturelement aus
Aluminium gefertigt sein. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium wird hierdurch
eine effiziente Ableitung der in den LEDs entstehenden Wärme ermöglicht. Ferner kann
das Strukturelement mit Außenflächen versehen sein, über welche die Wärmeenergie an
die Luft abgegeben werden kann. Weiterhin ist Aluminium ein Material mit relativ geringer
Dichte, wodurch das Gesamtgewicht des Aufbaus minimiert wird. Das Strukturelement
kann ferner ein Gussteil sein oder eine Konstruktion aus Blechen aufweisen.
[0020] Zum einfachen nachträglichen Einbau des Leuchteneinsatzes ist das Strukturelement
ferner mit einem Befestigungsmittel versehen, um den Leuchteneinsatz an der Leuchte
zu befestigen. Insbesondere kann das Strukturelement ein Gewinde aufweisen. In weiteren
Ausführungsformen können andere Befestigungsmittel, wie insbesondere Mittel für eine
Rastverbindung vorgesehen sein.
[0021] In einigen Ausführungsformen kann auch das Trägerelement ferner Befestigungsmittel
für ein Bauteil der zu sanierenden Leuchte, z.B. für einen Leuchtenschirm oder Leuchtendeckel
aufweisen. Insbesondere kann für die Verwendung in Pilzleuchten ein Befestigungsmittel,
wie ein Gewindezapfen, am Trägerelement vorgesehen sein, um ein Dachelement des Leuchtengehäuses
zu befestigen.
[0022] Ferner kann der Leuchteneinsatz ein oder mehrere Abdeckelemente aufweisen. Diese
dienen insbesondere dazu, Teilbereiche des Leuchteneinsatzes abzudecken, welche nicht
mit LEDs oder Reflektoren versehen sind. Die Abdeckelemente können aus einem metallischen
Material, insbesondere Aluminium gefertigt sein. Neben einem dekorativen Nutzen können
die Abdeckelemente auch zur Kühlung der Leuchte beitragen. Insbesondere können Öffnungen
zur Belüftung vorgesehen sein. Ferner können die Abdeckelemente-Oberflächenbereiche
aufweisen, welche zur Abgabe von Verlustwärme an die umgebende Luft beitragen. In
einer weiteren Ausführungsform kann das Abdeckelement einstückig am Strukturelement
gebildet sein. Ferner kann das Abdeckelement eine Öffnung oder Aussparung aufweisen,
durch welche ein elektrischer Anschluss der Leuchte erfolgt. Die Öffnung bzw. Aussparung
kann darüber hinaus einen Deckel aufweisen, welcher am Abdeckelement befestigt ist.
[0023] Das wenigstens eine Betriebsgerät des Leuchteneinsatzes dient zur elektrischen Versorgung
der LEDs. Das Betriebsgerät kann dabei neben leistungselektronischen Komponenten auch
eine Logik enthalten. Insbesondere kann das Betriebsgerät auch ein Steuermodul (z.B.
einen Siteco Light Control (SLC) Baustein) aufweisen. Hierdurch ergibt sich insbesondere
der Vorteil, alle LEDs gemeinsam oder einzelne LEDs individuell zu regeln und ein
Beleuchtungsszenario bedarfsgerecht programmieren zu können. Auf diese Weise kann
z.B. eine Überbeleuchtung vermieden werden und ein Energieverbrauch reduziert werden.
Insbesondere ergibt sich durch die Verwendung eines Steuermoduls die Möglichkeit,
das Beleuchtungsniveau den tatsächlichen Erfordernissen anzupassen. Dies bietet insbesondere
im Hinblick auf die Verwendung des Leuchteneinsatzes in der Verkehrswegebeleuchtung
Vorteile. Beispielsweise kann durch eine bedarfsgerechte Regelung der Straßenbeleuchtung
das Beleuchtungsniveau an Unfallstellen oder bei ungünstigen Witterungsbedingungen
erhöht werden, wodurch eine Unfallgefahr reduziert werden kann.
[0024] Ferner kann in einer Ausführungsform das Betriebsgerät einen elektrischen Wandler
umfassen. Dieser dient zur Wandlung der von außen bereitgestellten elektrischen Energie
in eine Spannung, welche zum Betrieb der LEDs benötigt wird. Insbesondere kann der
elektrische Wandler als Abwärtswandler ausgeführt sein, welcher eine von außen bereitgestellte
höhere Spannung in eine zum Betrieb der LEDs geeignete niedrigere Spannung umwandelt.
[0025] Erfindungsgemäß weist der Leuchteneinsatz weiterhin Lichtlenkelemente auf, welche
vor den LEDs in deren Abstrahlrichtung angeordnet sind. Die Lichtlenkelemente können
ferner insbesondere einen transparenten oder opalen Kunststoff, z.B. PMMA, aufweisen.
Möglich ist insbesondere die Verwendung von Kunststoffspritzgussteilen.
[0026] Ferner können die Lichtlenkelemente eine reflektierende oder teilreflektierende Oberflächenbeschichtung
aufweisen. Die Beschichtung kann dabei insbesondere die Materialien Aluminium, Silber
oder Gold umfassen. Möglich ist hierbei insbesondere ein Aufbringen des Materials
mit Hilfe eines Vakuummetallisierungsverfahrens. In einer Ausführungsform kann ein
beschichteter Teilbereich der Oberfläche glatt oder mattiert ausgeführt sein. Ferner
kann ein beschichteter Teilbereich der Oberfläche mit Facetten versehen sein. Zur
Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung kann das Lichtlenkelement darüber hinaus
weitere eingeformte oder einsetzbare lichtbrechende oder lichtstreuende Elemente aufweisen,
wie z.B. eine Fresnell-Linse, ein Prisma, einen Diffusor oder eine Kombination dieser
Elemente.
[0027] In einer Ausführungsform ist das Lichtlenkelement in mehreren Segmenten ausgeführt,
welche jeweils Mittel zur mechanischen Verbindung der Segmente untereinander aufweisen.
Die Mittel können dabei einstückig aus dem Material der Lichtlenkeinheit gebildet
sein oder als separate Elemente an diesen angebracht sein. Die Verbindungselemente
können dabei so gebildet sein, dass einzelne Segmente sowohl in horizontaler als auch
in vertikaler Richtung miteinander verbunden werden können. Durch eine Anordnung unterschiedlicher
Segmente in vertikaler Richtung, d.h. einer Stapelung der Segmente übereinander, kann
dabei insbesondere die Lichtverteilung in radialer Richtung relativ zur Leuchte beeinflusst
werden. Durch eine Verbindung verschiedener Segmente in horizontaler Richtung kann
ferner die Lichtverteilung in ringförmigen Bereichen, welche konzentrisch um die Leuchte
herum verlaufen, beeinflusst werden. Um die Lichtverteilung für einen gewünschten
Anwendungszweck zu optimieren, können die einzelnen Segmente unterschiedlich ausgeführt
sein. Insbesondere können verschiedene Segmente unterschiedliche Abmessungen in horizontaler
und vertikaler Richtung aufweisen.
[0028] In einer Ausführungsform können die Lichtlenkelemente Reflektoren sein, um das von
den LEDs ausgesandte Licht reflektieren. Durch eine optimierte Anordnung bzw. Ausrichtung
der Reflektoren lässt sich hierbei die gewünschte Lichtverteilung einstellen. Insbesondere
können Teilbereiche der Reflektoren Licht von einer LED-Gruppe, die z.B. in einer
Reihe angeordnet, in einem leuchtennahen Bereich (in einem Umkreis von 10 m zur Leuchte)
lenken, während andere Teilbereiche der Reflektoren das Licht der gleichen LED oder
LED-Gruppe in einem leuchtenentfernteren Bereich lenken. Insbesondere können jeweils
zwei Teilbereiche der Reflektoren, die Licht in den Nah- bzw. Fembereich der Leuchte
lenken, übereinander liegen, z.B. innerhalb eines Segmentes des Lichtlenkelements.
[0029] In einer weiteren Ausführungsform können Teile des Lichtlenkelements mit Hilfe einer
Tragstruktur miteinander verbunden sein. Die Verwendung einer separaten Tragstruktur
kann insbesondere die mechanische Stabilität des Aufbaus erhöhen. Ferner wird hierdurch
die Verwendung verschiedener Teile des Lichtlenkelements erleichtert, beispielsweise
für eine Kombination von Segmenten mit verschiedenen Abmessungen. Die Tragstruktur
selbst kann dabei aus einem transparenten, opalen Material ausgeführt sein. Insbesondere
kann die Tragstruktur aus Kunststoff gefertigt sein. Alternativ oder zusätzlich kann
die Tragstruktur auch metallische Elemente aufweisen.
[0030] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Tragstruktur von außen sichtbar sein.
Insbesondere kann in einer Ausführungsform ein Teilbereich der Tragstruktur als Lichtleiter
ausgebildet sein, wodurch sich das Erscheinungsbild der Leuchte gezielt beeinflussen
lässt. Insbesondere kann die Tragstruktur weiterhin mit fluoreszierenden oder lichtstreuenden
Partikeln versehen sein, welche Teilbereiche der Tragstruktur als leuchtendes Rahmenwerk
erscheinen lassen.
[0031] Die Lichtverteilung der Leuchte wird in einer Ausführungsform insbesondere durch
die Anordnung der einzelnen LEDs auf dem Schaltungsträger, der Anordnung der Schaltungsträger
in der Leuchte, sowie die Anordnung und Gestaltung der Lichtlenkelemente beeinflusst.
Beispielsweise lässt sich durch eine erhöhte Bestückungsdichte mit LEDs in einem Winkelbereich
des LED-Moduls eine Beleuchtungsstärke intensivieren. Eine solche Ausgestaltung kann
vorteilhaft sein, um in einer Anwendung zur Straßenbeleuchtung Teilbereiche der Straße
gezielt stärker zu beleuchten, und andererseits Teilbereiche, welche abseits der Straße
gelegen sind, weniger stark zu beleuchten.
[0032] Der erfindungsgemäße Leuchteneinsatz kann im Bereich der Innenraum- und Außenbeleuchtung
verwendet werden. Vorteilhaft ist insbesondere die Verwendung im Bereich der Außenbeleuchtung,
z.B. im Bereich der Verkehrswegebeleuchtung oder zur Beleuchtung von Parkanlagen oder
Plätzen. Durch die Austauschbarkeit des Leuchteneinsatzes kann dieser in verschiedenen
Leuchtenfamilien eingesetzt werden. Möglich ist eine Verwendung z.B. in Pilzleuchten,
Mastleuchten, Laternen oder Glockenleuchten. Der Leuchteneinsatz kann dabei so gestaltet
sein, dass er den mechanischen Anforderungen der einzelnen Leuchtenfamilien gerecht
wird. Beispielsweise kann der Leuchteneinsatz für die Verwendung in einer Glockenleuchte
so gestaltet sein, dass er in einer hängenden Position montiert werden kann.
[0033] Gemäß einer Ausführungsform können die LEDs auf den Schaltungsträgern so angeordnet
sein, dass die Lichtverteilung im Wesentlichen in zwei Richtungen konzentriert ist.
Hierzu sind die LEDs so ausgerichtet, dass ihre Abstrahlrichtung eine horizontale
Projektion aufweist, welche einen Winkel von etwa 90° bis etwa 180°, insbesondere
etwa 100° bis etwa 160°, z.B. etwa 120° einschließt. Eine solche Lichtverteilung ist
insbesondere vorteilhaft für die Anwendung als Anliegerstraßenbeleuchtung, weil das
Licht der Leuchte, die am Rand der Straße angeordnet ist, entlang der Straße oder
des Gehweges neben der Straße abgegeben wird, jedoch nicht in Richtung zur Häuserfassade.
[0034] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lichtverteilung in einer horizontalen
Ebene annähernd isotrop sein. Dies kann insbesondere durch eine Anordnung der LEDs
und der Lichtlenkelemente erfolgen, welche in einer horizontalen Schnittebene annähernd
radialsymmetrisch ist. Insbesondere können die in einer Ausführungsform verwendeten
Schaltungsträger gleiche Abmessungen und gleiche LED-Verteilungen aufweisen, und zueinander
auf eine Weise angeordnet sein, so dass sie in einem horizontalen Querschnitt ein
regelmäßiges
n-Eck bilden. Vorteilhaft ist eine derartige Lichtverteilung insbesondere für eine
Platzbeleuchtung.
[0035] Gemäß einer Ausführungsform können zur Bestückung der Schaltungsträger LEDs mit unterschiedlicher
Lichtfarbe verwendet werden. Insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung eines
Steuermoduls können bei dieser Ausführungsform auch LEDs mit unterschiedlicher Lichtfarbe
gezielt angesteuert werden. Auf diese Weise kann die Lichtfarbe der Leuchte eingestellt
werden. Insbesondere können bei der Verwendung mehrerer Schaltungsträger in einem
Leuchteneinsatz die Schaltungsträger unterschiedliche Verteilungen der LEDs aufweisen,
so dass beispielsweise auf einem der verwendeten Schaltungsträger LEDs einer bestimmten
Farbe dominieren, während ein anderer Schaltungsträger mehr LEDs einer anderen Farbe
aufweist.
[0036] Gemäß einer Ausführungsform kann das Beleuchtungsniveau, welches durch die Leuchte
bereitgestellt wird, durch ein Dimmen einzelner LEDs bzw. LED-Gruppen erfolgen. In
einer weiteren Ausführungsform kann das Beleuchtungsniveau über ein Zu- oder Abschalten
einzelner LEDs oder LED-Gruppen gezielt beeinflusst werden.
[0037] Zur gezielten Einstellung einer bestimmten Lichtverteilung kann in einer Ausführungsform
die Anzahl der LEDs, welche in einen bestimmten Raumwinkelbereich abstrahlen, variieren.
Hierbei ist die Gesamtanzahl der LEDs sowie ihre maximale Leistungsabgabe maßgeblich
für die Dimensionierung des Betriebsgerätes. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere
die Verwendung von etwa 5 bis etwa 200 LEDs, insbesondere 10 bis 100 LEDs, insbesondere
20 bis 50 LEDs. Die Verteilung der LEDs auf dem Schaltungsträger bzw. den Schaltungsträgern
kann dabei insbesondere inhomogen sein. Hieraus ergibt sich eine Lichtverteilung der
Leuchte, welche in unterschiedlichen Raumbereichen unterschiedliche Intensität zeigt.
[0038] Gemäß einer Ausführungsform können die LEDs auf dem Schaltungsträger in Reihen angeordnet
sein. Diese Reihen können z.B. vertikal oder horizontal verlaufen. In einer horizontalen
Reihe können beispielsweise 1 bis 5 LEDs nebeneinander angeordnet sein. Eine ähnliche
Dimensionierung ist auch für vertikale Reihen möglich. Zur Erzielung einer besonderen
Lichtverteilung ist auch eine inhomogene Verteilung möglich.
[0039] Die einzelnen LEDs auf einem Schaltungsträger können gemäß einer Ausführungsform
mit Hilfe von Leiterbahnen kontaktiert sein. Auch eine Kontaktierung mittels einer
separaten Verkabelung ist möglich.
[0040] Gemäß einer Ausfizhrungsform sind die LEDs auf dem Schaltungsträger aufgelötet. Möglich
ist auch eine Befestigung mit Hilfe eines Bondingverfahrens. Diese Verfahren gewährleisten
auch einen effizienten Wärmeabfluss von den LEDs in den Schaltungsträger. Ferner ist
auch eine Befestigung mit Hilfe eines Klebeverfahrens möglich.
[0041] Zur Einstellung einer optimalen Lichtverteilung kann eine Ausführungsform der Erfindung
vorsehen, dass einer LED oder einer horizontalen oder vertikalen Reihe von LEDs ein
Lichtlenkelement oder ein Sektor eines Lichtlenkelements zugeordnet ist.
[0042] Um eine effiziente Kühlung der LEDs zu ermöglichen, ist es in einer Ausführungsform
vorteilhaft, wenn, für den Wärmefluss wichtige Komponenten des LED-Moduls, wie das
Strukturelement, das Trägerelement und das Abdeckelement ein thermisch gut leitfähiges
Material, wie z.B. Aluminium aufweisen. Ferner können das Trägerelement und/oder das
Strukturelement so gefertigt sein, dass im Inneren des LED-Moduls ein Hohlraum ausgebildet
ist, durch welchen Luft strömen kann. Insbesondere ist in einer Ausführungsform im
Inneren des LED-Moduls ein Hohlraum ausgebildet.
[0043] Ferner kann in einer Ausführungsform der Leuchteneinsatz weiterhin einen Ventilator
aufweisen, welcher zur Kühlung beiträgt. Die durch den Ventilator erzeugte Luftströmung
erleichtert eine thermische Konvektion, durch welche Wärme von den Komponenten der
Leuchte an die Luft abgegeben werden kann. In einer Ausführungsform kann das LED-Modul
ferner eine steuerbare Wärmequelle im oberen Bereich aufweisen, durch welche eine
Konvektion zusätzlich stimuliert wird. Möglich ist insbesondere auch die Verwendung
einer VenturiDüse.
[0044] Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen des Leuchteneinsatzes einige Komponenten,
wie z.B. das Strukturelement oder das Trägerelement, sowie das Abdeckelement zusätzliche,
oberflächenvergrößernde Merkmale aufweisen. Insbesondere können in einigen Ausführungsformen
die oberflächenvergrößernden Merkmale als rippenförmig oder linsenförmig ausgebildete
Oberflächenprofile vorhanden sein.
[0045] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand einer bevorzugten
Ausführungsform im Zusammenhang mit den nachfolgenden Zeichnungen erläutert, die Folgendes
darstellen:
- Figur 1
- zeigt schematisch verschiedene Komponenten des Leuchteneinsatzes in Explosionsdarstellung.
- Figur 2
- zeigt die Anordnung der Lichtlenkeinheit an dem Leuchteneinsatz teilweise in Explosionsansicht.
- Figur 3
- zeigt eine Lichtlenkeinheit ohne Linsenelemente, wobei zwei Elemente der Lichtlenkeinheit
separat dargestellt sind.
- Figuren 4a und b
- zeigen Elemente einer Lichtlenkeinheit.
- Figuren 5a und b
- zeigen einen Ausschnitt der Lichtlenkeinheit (in Figur 5b ohne Linsenelemente) in
einem vertikalen und einem horizontalen Schnitt.
- Figuren 6a bis g
- zeigen Anordnungen von LEDs auf jeweils einem Schaltungsträger.
- Figur 7
- zeigt eine Pilzleuchte mit dem Leuchteneinsatz.
- Figuren 8a und b
- zeigen eine alternative Ausführungsform eines Entblendungselements in Aufsicht und
von der Seite.
- Figuren 9a und b
- zeigen eine weitere alternative Ausführungsform eines Entblendungselements in Aufsicht
und von der Seite.
- Figur 10
- zeigt einen Querschnitt durch die Lichtlenkeinheit mit den Entblendungselementen nach
Figuren 9a und b.
- Figur 11
- zeigt eine alternative Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in Explosionsansicht.
- Figur 12
- zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in
Explosionsansicht.
- Figur 13
- zeigt eine weitere Ausführungsform des Leuchteneinsatzes teilweise in Explosionsansicht.
[0046] In Figur 1 ist eine Explosionsansicht eines Leuchteneinsatzes dargestellt. In dem
oberen Teilbereich des Leuchteneinsatzes befindet sich ein Trägerelement 20, welches
eine längliche Form hat und auf der Umfangsfläche um die Längsachse Oberflächenabschnitte
21 definiert. Die Oberflächenabschnitte 21 des Trägerelements 20 sind jeweils etwa
eben ausgebildet und definieren in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse des
Trägerelements ein regelmäßiges Sechseck.
[0047] In jedem Oberflächenabschnitt 21 ist ferner eine Nut 22 in Längsrichtung des Trägerelements
20 vorgesehen, welche dazu geeignet ist, dass Schrauben und Führungselemente in beliebiger
Höhe längs der Nut 22 eingreifen können. Auf jedem Oberflächenabschnitt 21 des Trägerelements
20 ist jeweils ein Schaltungsträger 30 mittels Schrauben 31 durch Löcher 32 angebracht
(siehe Figur 2, welche einen Schaltungsträger 30 in Abstand von dem Trägerelement
20 darstellt) auf dem Schaltungsträger sind LEDs 35 angeordnet.
[0048] Das Trägerelement 20 ist aus Aluminium ausgebildet, um für eine gute Wärmeleitung
zu sorgen. Es schließt nach unten ein Strukturelement 10 an, welches in dem vorliegenden
Beispiel aus mehreren abgewinkelten Elementen, ebenfalls aus Aluminium, gebildet ist.
Auf der dem Trägerelement 20 abgewandten Seite des Strukturelements 10 sind Abwinklungen
11 vorgesehen, mit deren Hilfe der Leuchteneinsatz in einem Gehäuse einer Leuchte
in aufrechter Position befestigt werden kann. Das Strukturelement 10 ist ferner auf
der Außenseite mit Abdeckungen 60 verkleidet. Diese Abdeckungen 60 sind ebenfalls
aus Aluminium gebildet und Unterstützen die Kühlung des Leuchteneinsatzes durch Umgebungsluft.
Innerhalb des Strukturelements 10 ist ein Betriebsgerät 50 angeordnet. Das Betriebsgerät
50 ist mittels einer elektrische Anschlussklemme 51 auf dem Strukturelement 10 an
die elektrischen Zuleitungen angeschlossen. Das Betriebsgerät 50 verfügt über einen
Spannungswandler, um die Spannung der Netzversorgung auf die erforderlichen Spannungen
zum Betrieb der LEDs umzuwandeln. Das Betriebsgerät 50 versorgt über Kabel (in den
Figuren nicht gezeigt) die Schaltungsträger 30 mit der notwendigen Versorgungsspannung
der LEDs 35, die auf dem Schaltungsträger 30 angeordnet sind.
[0049] Optional ist noch ein Steuermodul 55 mit dem Betriebsgerät 50 verbunden. Das Steuermodul
55 ermöglicht es, die LEDs 35 auf den Schaltungsträger 30 aufgrund von vorgegebenen
Steuerungsparametern, wie z.B. der Tageszeit oder aufgrund von Messsensoren an dem
Leuchteneinsatz, zu schalten und zu dimmen. Insbesondere können auch einzelne Gruppen
von LEDs 35 auf den Schaltungsträgern 30 unterschiedlich geschaltet oder gedimmt werden.
[0050] In Figur 7 ist der Leuchteneinsatz in einer Straßenleuchte, einer so genannten Pilzleuchte,
dargestellt. Durch eine transparente Gehäuseabdeckung 82 ist der Leuchteneinsatz in
aufrechter Position zu sehen. Im Bereich des Strukturelements 10 sind nach außen nur
die Abdeckungen 60 zu erkennen.
[0051] Auf der Oberseite des Trägerelements 20 ist ferner ein Gewindezapfen 27 vorgesehen.
Dieser dient dazu, wie in Figur 7 gezeigt, ein Gehäusedach 80 an dem oberen Ende des
Trägerelements 20 zu befestigen. Das Strukturelement 10 ist mit den Winkelansätzen
11 in einen Leuchtengehäusesockel 83 auf dem Ende eines Leuchtenmasts 81 befestigt
(in Figur 7 von einem Sockel 83 verdeckt). Das Strukturelement 10 und das Trägerelement
20 sind so stabil konstruiert, dass sie das Leuchtengehäuse aus dem Sockel 83 der
Abdeckung 82 und dem Gehäusedach 80 auch stützen können.
[0052] Um den Umfang des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger 30 ist ferner ein Lichtlenkelement
40 angeordnet, welches in dem gezeigten Beispiel aus mehreren übereinander gestapelten
Segmenten 41 gebildet ist. Die Figuren 4a und 4b zeigen jeweils ein einzelnes Segment
41 als Einzelteil. Zwei Segmente 41 aneinander angeschlossen ergeben eine etwa ringförmige,
genauer eine sechseckige Struktur, welche um das Trägerelement 20 bzw. die Schaltungsträger
30 angeordnet werden kann. Auf der Innenseite der Segmente 41 des Lichtleitelements
40 sind Rastnasen 45 und Vorsprünge 46 vorgesehen, mit welchen die Segmente 41 an
den Schaltungsträgern 30 in entsprechenden Vertiefungen angebracht werden können.
[0053] Wie in der Figur 3 zu sehen ist, werden mehrere Segmente 41 übereinander gestapelt
bis zu einer Höhe, die etwa der Längserstreckung des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger
30 entspricht. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann der Aufbau des Lichtlenkelements
40 aus den Einzelteilen um den Umfang des Trägerelements 20 bzw. der Schaltungsträger
30 angebracht werden.
[0054] Bezug nehmend auf Figur 2 ist zu erkennen, dass jeweils eine Reihe von LEDs 35, die
sich quer zur Längsrichtung des Trägerelements 20 erstrecken, einem Sektor 41 des
Lichtlenkelements 40 zugeordnet ist.
[0055] Die lichttechnische Funktion der einzelnen Segmente 41 des Lichtlenkelements 40 ist
in den Figuren 5a und 5b dargestellt.
[0056] Die Segmente 41 weisen in horizontaler Richtung übereinander geneigte Reflexionsflächen
401 und 402 auf. Die Reflektorfläche 402 sorgt aufgrund ihrer Anordnung oberhalb der
LED 35, dass Licht gemäß dem Strahlengang 1001 nach unten reflektiert wird. Diese
Strahlung trägt zur Beleuchtung im leuchtennahen Bereich (z.B. im Umfang von etwa
10 m um die Leuchte) bei. Die Strahlung 1002, welche die LED 35 ohne Reflexion an
dem Lichtlenkelement 40 verlässt sowie die Strahlung 1003 und 1004, welche an der
nach oben weisenden Reflexionsflächen 401 reflektiert werden, verlassen demgegenüber
die Leuchte um eine horizontale Richtung. Die Lichtstrahlung trägt dadurch zur Beleuchtung
der leuchtenentfernteren Bereiche bei.
[0057] Die Lichtlenkung innerhalb einer horizontalen Ebene ist in Figur 5b dargestellt.
Seitliche Reflektorflächen 404 sorgen dafür, dass die Lichtverteilung, welche von
jeweils einer LED 35 erzeugt wird, in seitlicher Richtung begrenzt wird. Dadurch tragen
die Reflektorflächen 404 dazu bei, dass die Lichtverteilung der Leuchte auf die Radiale
der Längsachse des Trägerelements, mittig der beiden Reflektorflächen 404 stärker
gebündelt ist.
[0058] In Ergänzung zu den vorher genannten Reflektorflächen 401, 402 und 404 des Lichtlenkelements
40 weist dieses noch optische Entblendungselemente 420 in Form von lichtstreuenden
transparenten Platten 420 auf, die sich jeweils zwischen zwei Segmenten 41 etwa parallel
und in geringem Abstand zu den Schaltungsträgern 30 erstrecken. Das Entblendungselement
420 wird mittels Positionierungslöchern 403 zwischen jeweils zwei Segmenten 41 gehalten.
[0059] Die Figuren 8a und b bzw. 9a und b zeigen zwei alternative Ausführungsformen des
Entblendungselements 420' bzw. 420". Wie in den Figuren 8a und 8b dargestellt, besitzt
das Entblendungselement in mehreren Reihen 421' auf einer Seite des Entblendungselements
angeordnete linsenförmige Erhebungen 422' mit einem Krümmungsradius R. Diese optische
Struktur ist so ausgewählt, dass das Licht der LEDs nach unten gebündelt abgelenkt
wird. Die mittlere Reihe der Linsen liegt dabei mit der dicksten Stelle unterhalb
einer Hauptachse von LEDs, wodurch die Ablenkung nach unten hervorgerufen wird. Die
Form der linsenförmigen Erhebungen 422' ist so ausgewählt, dass das Licht in vertikaler
Richtung stärker fokussiert wird als in horizontaler Richtung. In der gezeigten Ausführungsform
bilden die linsenförmigen Erhebungen keilförmig geschnittene Teilzylinder mit einem
Krümmungsradius R. Damit wird eine gleichmäßige Beleuchtung der Nutzfläche erreicht.
Die Höhe H der Reihen und die Breite A der linsenförmigen Erhebungen 422' sind vorzugsweise
so gewählt, dass eine Verschiebung der LEDs gegenüber dem Entblendungselement 420'
bei einer Vielzahl von LEDs ohne optische Wirkung bleibt. Dadurch bleibt die erzeugte
Lichtverteilung auch bei Ungenauigkeiten bei der Positionierung des Entblendungselements
420' erhalten. Die linsenförmigen Erhebungen sind in den Reihen aneinander angrenzend
angeordnet. In anderen Ausführungsformen können noch Abstände dazwischen vorgesehen
sein.
[0060] Gemäß der alternativen Ausführungsform nach Figur 9a und 9b sind nur im oberen Bereich
der Oberflächenstruktur des Entblendungselements 420" Reihen 421 " mit linsenförmigen
Erhebungen 422", in dem gezeigten Beispiel drei Reihen 421", vorgesehen. Im unteren
Bereich des Entblendungselements 420" ist das Entblendungselement mattiert oder klar
ausgeführt.
[0061] Die Figur 10 zeigt im Querschnitt die Entblendungselemente 420" im eingebauten Zustand.
Der Positionierungsstift 423" greift in die Positionierungslöcher (in der Figur 10
nicht zu sehen) der Segmente des Lichtlenkelements ein. Dadurch wird das Entblendungselement
420" in einer definierten Lage gegenüber den LEDs 35 gehalten. Die Entblendungselemente
420 und 420' werden in der gleichen Weise wie in Figur 10 für das Entblendungselement
420" dargestellt positioniert.
[0062] Alternativ kann an der Stelle des Entblendungselements 420 auch eine lichtbrechende
Einrichtung, wie z.B. eine Linse, vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform sind
bevorzugt jeweils zwei gegenüberstehende Reflektorflächen 401 und 402 und die zwei
dazwischenliegenden seitlichen Reflektorflächen 404 einstückig in einem Segment 41
des Lichtlenkelements vorgesehen.
[0063] Die übereinander gestapelten Segmente 41 des Lichtlenkelements 40 bilden daher durch
ihre Reflexionsflächen 401, 402 und 404 jeweils ein Fach, welches eine LED oder eine
Reihe von LEDs auf dem Schaltungsträger zugeordnet ist. Die Lichtlenkung kann durch
Wahl der Winkel der Reflektorflächen 401, 402 und 404 präzise den Erfordernissen angepasst
werden, weil die LED 35 als nahezu punktförmiger Strahler mit einem definierten Streuwinkel
Licht abgibt. Im Unterschied zu einer flächig strahlenden Lichtquelle, wie beispielsweise
einer Leuchtstoffröhre, die über den gesamten Umfang Licht abgibt, kann daher das
Lichtlenkelement 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sehr viel präziser auf
die Anordnung der Lichtquellen abgestimmt werden.
[0064] Die Anordnung von LEDs auf den Schaltungsträgern 30 ist in für verschiedene Ausführungsformen
in den Figuren 6a bis 6g dargestellt. Es ist dabei zu verstehen, dass unterschiedliche
Schaltungsträger auf verschiedenen Seiten des Trägerelements 20 eines Leuchteneinsatzes
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein können.
[0065] Die prinzipielle Struktur der Anordnung der LEDs auf einem Schaltungsträger 30 ist
in Figur 6a dargestellt. Der Schaltungsträger 30 besitzt einen elektrischen Anschluss
301 in Form eines Steckers, welcher über ein elektrisches Kabel (nicht gezeigt) mit
dem Betriebsgerät 50 bzw. dem Steuermodul 55 verbunden wird. Auf dem Schaltungsträger
30 befinden sich ferner in mehreren Reihen und Spalten angeordnet Positionen 303,
welche mit elektrischen Leiterbahnen (nicht dargestellt) auf dem Schaltungsträger
30 verbunden sind, um an diesen Positionen LEDs anzulöten. Ferner sind Brückenelemente
302 jeweils für LED-Position vorgesehen. Durch Ein- oder Ausstecken von 0-Ω-Brücken
kann die elektrische Versorgung einer vorgesehenen Position für die LEDs aktiviert
oder deaktiviert werden.
[0066] Die Figuren 6b bis 6g geben beispielsweise an, wie vorgesehenen Positionen 303 mit
LEDs besetzt sein können. Es können sämtliche LED-Positionen mit aktiven LEDs besetzt
sein (Figur 6d). Eine derartige Anordnung ist bevorzugt für eine Seite des Trägerelements
20, welche in eine Richtung weist, in der besonders viel Licht abgegeben werden soll.
Für Schaltungsträger, die in Richtungen weisen, in denen weniger Licht abgegeben werden
soll, können einige Spalten oder alle Spalten außer einer ohne Funktion bleiben (Figuren
6b, 6c und 6f). Ferner können auch die Reihen innerhalb eines Schaltungsträgers 30
unterschiedlich besetzt werden (siehe Figuren 6e und 6g). Letzteres ist insbesondere
bevorzugt, wenn ein besonderer Lichteffekt in Bezug auf das Erscheinungsbild der Leuchte
in Längsrichtung des Trägerelements erzeugt werden soll. Beispielsweise kann es gewünscht
sein, dass die Leuchte im unteren Bereich heller wirken soll und im oberen Bereich
dunkler, was durch die entsprechende ungleichmäßige Anordnung der LEDs erzielt werden
kann. Auch eine asymmetrische Verteilung innerhalb der Reihen kann gewünscht sein.
Entsprechende Beispiele sind in den Figuren 6f und 6g angegeben.
[0067] Wie vorhergehend mit Bezug auf die Beschreibung des Lichtlenkelements 40 beschrieben,
ist jeweils ein Segment 41 bzw. ein Fach, welches sich aus der Oberseite und der Unterseite
zweier aufeinanderfolgender Segmente 41 ergibt, einer LED-Reihe zugeordnet. Es ist
auch möglich, dass die Segmente 41 des Lichtlenkelements nicht identisch zueinander
ausgeführt sind. Dann lässt sich durch die entsprechende Anordnung oder Beschaltung
von LEDs auf dem Schaltungsträger eine unterschiedliche Lichtverteilung des Leuchteneinsatzes
erzeugen.
[0068] Die Bestückung der Schaltungsträger 30 mit LEDs in verschiedenen Positionen der regelmäßigen
Matrix kann tatsächlich physikalisch durch Besetzung nur bestimmte Positionen erfolgen.
Es ist aber auch möglich, dass LEDs an jeder Position der Matrix angeordnet sind,
jedoch nur in unterschiedlichen Gruppen geschaltet werden, wobei die Schaltung vorzugsweise
durch das Steuermodul 55 erfolgt. So lassen sich zu unterschiedlichen Tageszeiten
verschiedene Lichteffekte erzeugen. Ferner können die Lichteffekte nicht nur durch
das Ein- und Ausschalten von LEDs hervorgebracht werden, sondern auch durch kontinuierliche
Dimmen von LEDs oder Gruppen von LEDs an ausgewählten Positionen innerhalb der Schaltungsträger
30.
[0069] Weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Leuchteneinsätzen sind in den Figuren
11, 12 und 13 dargestellt. Bei diesen Leuchteneinsätzen sind die Lichtlenkelemente
40', 40" bzw. 40"' im Unterschied zu den vorhergehend beschriebenen Lichtlenkelementen
40 vollständig aus lichtbrechendem Material gebildet. Die Oberflächenstruktur der
Lichtlenkelemente ist so ausgebildet, dass sie wie eine Linse wirken und eine vergleichbare
Lichtlenkung erzielen wie die vorhergehend beschriebene Ausführungsform der Lichtlenkelemente
40. Die Lichtlenkelemente aus lichtbrechendem Material umfassen ebenso wie die Ausführungsformen
mit Reflexionsflächen mehrere Segmente 41', 41" bzw. 41'", die jeweils einer Gruppe
oder Reihe von LEDs in einer Höhe auf dem Trägerelement zugeordnet sind. Gemäß den
Ausführungsformen nach Figuren 11 und 12 sind die Lichtlenkelemente aus etwa teilzylindrischen
Elementen gebildet, die von außen auf das Trägerelement 20 aufgesetzt werden können.
Gemäß der Ausführungsform nach Figur 13 sind die Segmente 41"' des Lichtlenkelements
40"' etwa zylindrisch ausgebildet und werden axial auf das Trägerelement aufgeschoben.
Die Ausführungsform nach Figur 13 besitzt ferner die Besonderheit, dass einige der
Segmente 41"' (in der Figur 13 die unteren drei Segmente) asymmetrisch ausgebildet
sind. Diese Ausführungsform ist bevorzugt für Leuchten, die auf unterschiedlichen
Seiten verschiedene Lichtverteilungen erzeugen sollen. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, dass auf einer Seite der Leuchte das Licht stärker nach unten gelenkt wird,
um beispielsweise einen mastnahen Bereich unter der Leuchte auszuleuchten, während
auf der anderen Seite eine breitstrahlendere Lichtverteilung erzeugt wird.
[0070] Zahlreiche Abwandlungen der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen können im
Rahmen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, vorgenommen werden.
Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf ebene Schaltungsträger 30, wie in den Figuren
dargestellt, beschränkt. Es können auch zylindrische oder halbzylindrische oder teilzylindrische
Schaltungsträger Anwendung finden. Ebenso können flexible Schaltungsträger auf entsprechend
zylindrisch oder teilzylindrische Flächen des Trägerelements aufgebracht werden. Ferner
ist zu berücksichtigen dass anstelle separater Schaltungsträger 30 der Schaltungsträger,
d.h. die Leiterbahnen mit entsprechender Isolierung, auch direkt auf den Oberflächen
des Trägerelements 20 ausgebildet sein kann.
Bezugszeichenliste:
[0071]
- 10
- Strukturelement
- 11
- Winkelansatz
- 20
- Trägerelement
- 21
- Oberflächenabschnitt
- 22
- Nut
- 27
- Gewindezapfen
- 30
- Schaltungsträger
- 31
- Schraube
- 32
- Loch
- 35
- LED
- 40, 40', 40", 40"'
- Lichtlenkelemente
- 41, 41', 41", 41"'
- Segment des Lichtlenkelements
- 50
- Betriebsgerät
- 51
- Netzklemme
- 55
- Steuermodul
- 60
- Abdeckelement
- 80
- Gehäusedach
- 81
- Leuchtenmast
- 82
- Transparente Abdeckung
- 83
- Leuchtengehäusesockel
- 301
- Elektrischer Anschluss
- 302
- Elektrische Brücke
- 303
- LED-Position
- 401
- Reflektorfläche
- 402
- Reflektorfläche
- 403
- Positionsloch
- 404
- Reflektorfläche
- 405
- Rastnase
- 420, 420', 420"
- Entblendungselement
- 421',421"
- Reihen
- 422',422"
- linsenförmige Erhebungen
- 423',423"
- Vorsprünge
- 1001
- Lichtstrahl
- 1002
- Lichtstrahl
- 1003
- Lichtstrahl
- 1004
- Lichtstrahl
1. Leuchteneinsatz zum Einbau in ein Leuchtengehäuse, wobei der Leuchteneinsatz Folgendes
umfasst:
ein längliches Trägerelement (20), das entlang seines Umfangs um die Längsachse zur
Aufnahme von Schaltungsträgern (30) für LEDs (35) eingerichtet ist oder das Oberflächenabschnitte
entlang seines Umfangs um die Längsachse aufweist, die wenigstens teilweise selbst
als Schaltungsträger für LEDs eingerichtet sind,
ein Strukturelement (10), das mit dem Trägerelement (20) verbunden ist und zur Abstützung
des Trägerelements (20) in dem Leuchtengehäuse dient,
wenigstens ein elektrisches Betriebsgerät (50) zur elektrischen Versorgung von LEDs
und eine Vielzahl von LEDs (35), die auf wenigstens einem der Schaltungsträger (30)
angeordnet sind, wobei der Leuchteneinsatz ein Lichtlenkelement (40, 40', 40", 40"')
aufweist, das um den Umfang des Trägerelementes (20) und außerhalb der Schaltungsträger
(30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtlenkelement (40) Linsenelemente umfasst.
2. Leuchteneinsatz nach Anspruch 1, wobei der oder die Schaltungsträger (30) und/oder
das Trägerelement (20) in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Trägerelements
ein regelmäßiges n-Eck, vorzugsweise mit fünf oder mehr Ecken, definieren oder wobei der oder die Schaltungsträger
und/oder das Trägerelement einen Zylinder oder Zylinderabschnitte entlang der Längsachse
des Trägerelements definieren.
3. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (20)
und/oder der oder die Schaltungsträger (30) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit
von wenigstens 15 W/Km, vorzugsweise von wenigstens 100 W/Km, gebildet sind, insbesondere
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
4. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strukturelement
(10) in einem thermischen Kontakt zu dem Trägerelement (20) steht.
5. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strukturelement
(10) an das Trägerelement (20) in Längsrichtung von diesem anschließt.
6. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betriebsgerät (50)
in das Strukturelement (10) integriert ist.
7. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (20)
eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung eines Leuchtengehäusebauteils aufweist.
8. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchteneinsatz
ein oder mehrere Abdeckelemente (60) in nicht mit LEDs besetzten Oberflächenbereichen
des Trägerelements (20) und/oder des Strukturelements (10) aufweist.
9. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf einem oder mehreren
der Schaltungsträger (30) elektrische Bauelemente angeordnet sind, insbesondere Sensoren
zur Temperaturmessung, Sensoren zur Leuchtstärkemessung und/oder elektrische Bauelemente
zur Schaltung der Stromversorgung der LEDs.
10. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs auf dem wenigstens
einen Schaltungsträger (30) in einer oder mehreren Spalten angeordnet sind, die sich
in Längsrichtung des Trägerelements (20) erstrecken, und/oder wenigstens einige der
LEDs in Zeilen quer zur Längsachse des Trägerelements auf dem Schaltungsträger (30)
angeordnet sind, wobei insbesondere wenigstens einige der LEDs auf einem Schaltungsträger
ungleichmäßig auf die Zeilen und Spalten des Schaltungsträgers (30) verteilt sind.
11. Leuchteinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einzelne LEDs oder Gruppen
von LEDs getrennt voneinander elektrisch angeschlossen sind und individuell ansteuerbar
sind, insbesondere einzeln zu- oder abschaltbar und/oder dimmbar sind.
12. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (20)
innen hohl ist.
13. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betriebsgerät (50)
ein Steuermodul (55) umfasst, welches einzelne LEDs oder Gruppen von LEDs individuell
regelt.
14. Leuchteneinsatz nach Anspruch 13, wobei das Lichtlenkelement (40, 40', 40", 40"')
mehrere sich wiederholende Segmente (41, 41', 41", 41"') aufweist, insbesondere eine
Stapelung von Segmenten (41, 41', 41", 41"') in Richtung der Längsachse des Trägerelements
(20) aufweist, wobei insbesondere jeweils ein Segment (41, 41', 41", 41"') des Lichtlenkelements
(40, 40', 40", 40"') einer LED oder einer Reihe von LEDs zugeordnet ist, die sich
quer zur Längsachse des Trägerelements erstreckt.
15. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Teile des Lichtlenkelements
mittels einer Tragstruktur miteinander verbunden sind, die insbesondere aus einem
transparenten, opalen oder mit Lichtstreuelementen versehenen Material gebildet ist.
16. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs (35) auf den
Schaltungsträgern (30) derart verteilt sind oder ansteuerbar sind, so dass die Lichtabstrahlung
des Leuchteneinsatzes in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Tragelements im
Wesentlichen in zwei Richtungen, insbesondere symmetrisch, erfolgt, wobei die beiden
Richtungen in der Ebene einen Winkel zwischen etwa 90° bis etwa 180°, insbesondere
etwa 100° bis etwa 160° einschließen.
17. Leuchteneinsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die LEDs auf den Schaltungsträgern
(30) so verteilt sind oder ansteuerbar sind, dass die von dem Leuchteneinsatz erzeugte
Lichtverteilung in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Leuchtenträgers (20) annähernd
isotrop ist.
1. Light element for installation in a light housing, wherein the light element comprises:
A longitudinal carrier element (20), which is arranged along its circumference about
the longitudinal axis for the accommodation of circuit carriers (30) for LED's (35),
or which comprises surface sections along its circumference about the longitudinal
axis which are themselves arranged at least partially as circuit carriers for LED's,
a structure element (10) which is connected to the carrier element (20) and serves
to support the carrier element (20) in the light housing, at least one electrical
operating device (50) for the electrical supply of LED's, and a plurality of LED's
(35), which are arranged on at least one of the circuit carriers (30), wherein the
light element comprises a light directing element (40, 40', 40", 40"'), which is arranged
about the circumference of the carrier element (20) and outside the circuit carrier
(30),
characterised in that the light directing element (40) comprises lens elements.
2. Light elements according to claim 1, wherein the circuit carriers(s) (30) and/or the
carrier element (20), in a cross-section perpendicular to the longitudinal axis of
the carrier element, define a regular n-corner, preferably with five or more corners,
or wherein the circuit carrier(s) and/or the carrier element define a cylinder or
cylinder sections along the longitudinal axis of the carrier element.
3. Light element according to one of the preceding claims, wherein the carrier element
(20) and/or the circuit carrier(s) (30) are formed from a material with a thermal
conductivity of at least 15 W/Km, preferably at least 100 W/Km, in particular of aluminium
or an aluminium alloy.
4. Light element according to one of the preceding claims, wherein the structure element
(10) is in a thermal contact to the carrier element (20).
5. Light element according to one of the preceding claims, wherein the structure element
(10) connects to the carrier element (20) in the latter's longitudinal direction.
6. Light element according to one of the preceding claims, wherein the operating device
(50) is integrated into the structure element (10).
7. Light element according to one of the preceding claims, wherein the carrier element
(20) comprises a securing device for securing a light housing component.
8. Light element according to one of the preceding claims, wherein the light element
comprises one or more cover elements (60) in surface areas which are not occupied
by LED's of the carrier element (20) and/or of the structure element (10).
9. Light element according to one of the preceding claims, wherein electrical structural
elements are arranged on one or more of the circuit carriers (30), in particular sensors
for temperature measurement, sensors for light strength measurement, and/or electrical
structural elements for switching the current supply for the LED's.
10. Light element according to one of the preceding claims, wherein the LED's are arranged
on the at least one circuit carrier (30) in one or more gaps, which extend in the
longitudinal direction of the carrier element (20), and/or at least some of the LED's
are arranged in lines transverse to the longitudinal axis of the carrier element on
the circuit carrier (30), wherein, in particular, at least some of the LED's are distributed
in an irregular manner onto the lines and gaps of the circuit carrier (30).
11. Light element according to one of the preceding claims, wherein individual LED's or
groups of LED's are connected electrically separated from one another and can be actuated
individually, in particular being capable of being switched off and/or dimmed individually.
12. Light element according to one of the preceding claims, wherein the carrier element
(20) is hollow in the interior.
13. Light element according to one of the preceding claims, wherein the operating device
(50) comprises a control module (55), which individually controls individual LED's
or groups of LED's.
14. Light element according to claim 13, wherein the light directing element (40, 40',
40", 40"') comprises a number of repeated segments (41, 41', 41", 41'"), in particular
a stacking of segments (41,41', 41", 41"') in the direction of the longitudinal axis
of the carrier element (20), wherein, in particular, in each case a segment (41,41',
41", 41"') of the light directing element (40, 40', 40", 40"') is allocated to an
LED or a row of LED's, which extend transverse to the longitudinal axis of the carrier
element.
15. Light element according to one of the preceding claims, wherein parts of the light
directing element are connected to one another by means of a carrier structure, which
is formed in particular from a transparent or opal material, or is provided with light
diffusion elements.
16. Light element according to one of the preceding claims, wherein the LED's (35) are
distributed onto the circuit carriers (30) in such a way, or can be actuated, such
that the light radiation from the light element is effected in a plane perpendicular
to the longitudinal axis of the carrier element in essentially two directions, in
particular symmetrical, wherein the two directions in the plane enclose an angle of
between some 90° to some 180°, in particular some 100° to some 160°.
17. Light element according to one of the preceding claims, wherein the LED's are distributed
on the circuit carriers (30) in such a way, or can be actuated, such that the light
diffusion produced by the light element is close to isotropic in a plane perpendicular
to the longitudinal axis of the light carrier (20).
1. Élément d'éclairage destiné à être monté dans un boîtier d'éclairage, ledit élément
d'éclairage comportant les composants suivantes :
un élément de support (20) allongé, qui est réalisé pour recevoir, le long de son
pourtour autour de l'axe longitudinal, des supports de circuits (30) pour diodes électroluminescentes
(35) ou qui, le long de son pourtour autour de l'axe longitudinal, comporte des parties
de surface qui sont réalisées elles-mêmes, au moins en partie, comme supports de circuits
pour les diodes électroluminescentes,
un élément structurel (10), qui est relié à l'élément de support (20) et est destiné
à supporter l'élément de support (20) dans le boîtier d'éclairage,
au moins un dispositif de fonctionnement (50) électrique pour l'alimentation électrique
des diodes électroluminescentes,
et une pluralité de diodes électroluminescentes (35) qui sont disposées sur au moins
l'un des supports de circuits (30), ledit élément d'éclairage comportant un élément
de guidage de la lumière (40, 40', 40", 40"'), qui est disposé autour du pourtour
de l'élément de support (20) et en dehors du support de circuits (30),
caractérisé en ce que l'élément de guidage de la lumière (40) comporte des lentilles.
2. Élément d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel le ou les supports de circuits
(30) et/ou l'élément de support (20) définissent, sur une coupe transversale perpendiculaire
à l'axe longitudinal de l'élément de support, un polygone régulier à n angles, de préférence avec cinq angles ou plus, ou dans lequel le ou les supports
de circuits et/ou l'élément de support définissent un cylindre ou des tronçons cylindriques
le long de l'axe longitudinal de l'élément de support.
3. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément de support (20) et/ou le ou les supports de circuits (30) sont réalisés
dans un matériau avec une conductibilité thermique de 15 W/km au moins, de préférence
100 W/km au moins, en particulier en aluminium ou dans un alliage d'aluminium.
4. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément structurel (10) est en contact thermique avec l'élément de support (20).
5. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément structurel (10) prolonge l'élément de support (20) dans la direction longitudinale
de celui-ci.
6. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
le dispositif de fonctionnement (50) est intégré dans l'élément structurel (10).
7. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément de support (20) comporte un dispositif de fixation permettant de fixer un
composant du boîtier d'éclairage.
8. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément d'éclairage comporte un ou plusieurs éléments de recouvrement (60) dans
des zones, non occupées par les diodes électroluminescentes, de la surface de l'élément
de support (20) et/ou de l'élément structurel (10).
9. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
sur l'un ou sur plusieurs des supports de circuits (30) sont disposés des composants
électriques, en particulier des capteurs de mesure de la température, des capteurs
de mesure de l'intensité lumineuse, et/ou des composants électriques pour le raccordement
de l'alimentation en courant des diodes électroluminescentes.
10. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
les diodes électroluminescentes sont disposées sur ledit au moins un support de circuits
(30) en une ou plusieurs colonnes qui s'étendent dans la direction longitudinale de
l'élément de support (20), et/ou au moins quelques-unes des diodes électroluminescentes
sont disposées en lignes, transversalement à l'axe longitudinal de l'élément de support,
sur le support de circuits (30), en particulier au moins quelques-unes des diodes
électroluminescentes sur un support de circuits étant réparties irrégulièrement sur
les lignes et colonnes du support de circuits (30).
11. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
quelques diodes électroluminescentes ou des groupes de diodes électroluminescentes
sont raccordées électriquement séparément les unes des autres et peuvent être activées
individuellement, en particulier peuvent être connectées ou déconnectées individuellement
et/ou leur intensité lumineuse peut être variée individuellement.
12. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
l'élément de support (20) est creux.
13. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
le dispositif de fonctionnement (50) comporte un module de commande (55) qui règle
individuellement quelques diodes électroluminescentes ou groupes de diodes électroluminescentes.
14. Élément d'éclairage selon la revendication 13, dans lequel l'élément de guidage de
la lumière (40, 40', 40", 40"') comporte plusieurs segments (41, 41', 41", 41"') récurrents,
en particulier un empilage de segments (41, 41', 41", 41"') dans la direction de l'axe
longitudinal de l'élément de support (20), en particulier respectivement un segment
(41, 41', 41", 41"') de l'élément de guidage de la lumière 40, 40', 40", 40"') étant
associé à une diode électroluminescente ou une rangée de diodes électroluminescentes,
orientée transversalement à l'axe longitudinal de l'élément de support.
15. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
des parties de l'élément de guidage de la lumière sont reliées entre elles par un
structure de support, qui est réalisée, en particulier, dans un matériau transparent,
opale ou muni d'éléments de diffusion de la lumière.
16. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
les diodes électroluminescentes (35) sont réparties sur les supports de circuits (30)
ou peuvent être commandées de telle sorte que la lumière de l'élément d'éclairage
est émise dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément de support,
sensiblement dans deux directions, en particulier symétriquement, les deux directions
dans le plan formant un angle entre environ 90° à environ 180°, en particulier environ
100° à environ 160°.
17. Élément d'éclairage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
les diodes électroluminescentes (35) sont réparties sur les supports de circuits (30)
ou peuvent être commandées de telle sorte que la distribution de lumière dans un plan,
générée par l'élément d'éclairage, est perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément
de support (20), approximativement isotrope.