LED-Scheinwerfer und Beleuchtungssystem mit einem solchen Scheinwerfer

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Beleuchtungszwecke mit einer oder mehreren Lichtquellen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) aufweist, wobei einer oder mehreren LEDs eine Linse zugeordnet ist, welche das Licht der LEDs bündelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Beleuchtungszwecke, insbesondere einen Scheinwerfer zur Verwendung als Werfereinheit in einem Beleuchtungssystem mit indirekter Lichtabgabe, einem sogenannten Sekundärbeleuchtungssystem, sowie ein derartiges Beleuchtungssystem. Derartige Sekundärbeleuchtungssysteme sind für die Innenraumbeleuchtung zum Beispiel aus EP 0 735 311 A1 und für die Außenbeleuchtung, z.B. EP 0 479 042 A2 bekannt. Bisherige Werferleuchten für Sekundärbeleuchtungssysteme wiesen als Lichtquellen Lampen, z.B. Hochdrucklampen, sowie einen der Lampe zugeordneten Reflektor auf, welcher das Licht der Lampe auf den Reflektor des Sekundärbeleuchtungssystems bündelte. Derartige Werferleuchten waren in der Regel voluminös und in ihrer Bauweise aufwendig.

[0002] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine alternative Konstruktion eines Scheinwerfers zur Verfügung zu stellen, der insbesondere auch als Werferleuchte für ein Sekundärbeleuchtungssystem verwendet werden kann.

[0003] Hierfür stellt die Erfindung einen Scheinwerfer für Beleuchtungszwecke, insbesondere zur Verwendung als Werfereinheit in einem Beleuchtungssystem mit indirekter Lichtabgabe zur Verfügung, der jeweils eine oder mehrere Lichtquellen aufweist, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) aufweist.

[0004] Die Erfindung findet sowohl auf dem Gebiet der Innenraumbeleuchtung und als auch auf dem Gebiet der Außenbeleuchtung Anwendung. Anders als bei Scheinwerfern für andere Zwecke, beispielsweise Kraftfahrzeugscheinwerfern, muß die Lichtabstrahlcharakteristik eines Scheinwerfers für Beleuchtungszwecke an unterschiedlich zu beleuchtende Flächen und unterschiedliche Neigungswinkel zu diesen Flächen angepaßt werden. Vorteilhaft ist daher eine Konstruktion, die einfach an verschiedene Beleuchtungsaufgaben angepaßt werden kann.

[0005] Die Erfindung kann vorsehen, daß einer oder mehreren LEDs eine Linse zugeordnet ist, welche das Licht der LEDs bündelt und insbesondere ein Strahlbündel erzeugt, bei dem in einer, vorzugsweise jeder Ebene parallel zu der Hauptabstrahlrichtung des Strahlbündels, der Winkel zwischen den Randstrahlen, die das Strahlbündel begrenzen (sogenannter Halbstreuwinkel), zwischen 0° und 20°, vorzugsweise zwischen 0° und 10° liegt. Mehrere Linsen können in einer ein- oder mehrteiligen optischen Einheit zusammengefaßt sein.

[0006] Vorzugsweise ist auf der der Linse gegenüberliegenden Seite der LED ein Kühlkörper zur Abfuhr der von der LED erzeugten Wärme angeordnet.

[0007] Die Erfindung kann vorsehen, daß die Mittelachsen mindestens zweier Strahlbündel, die jeweils über eine einer oder mehreren LEDs zugeordnete Linse abgegeben werden, nicht parallel sind bzw. einen Winkel größer als 0° miteinander einschließen.

[0008] Die Erfindung kann vorsehen, daß LEDs entlang mehreren Linien, insbesondere in mehreren Reihen angeordnet sind, und die Mittelachsen der Strahlbündel, die von den zu den LEDs einer Linie gehörigen Linsen abgegeben werden, parallel zueinander sind.

[0009] Die Erfindung kann vorsehen, daß eine oder mehrere LEDs und/oder eine oder mehrere Linsen, die LEDs zugeordnet sind, verstellbar angeordnet sind, so daß die Orientierung der Mittelachse des jeweiligen Strahlbündels, das von der entsprechenden, einer oder mehreren LEDs zugeordneten Linse abgegeben wird, individuell für jede LED oder gemeinsam für eine Gruppe von LEDs verändert werden kann.

[0010] Die Erfindung kann vorsehen, daß daß die Werfereinheit aus mehreren Modulen zusammengesetzt ist, die jeweils eine oder mehrere LEDs aufweisen.

[0011] Dabei kann vorgesehen sein, daß zwei oder mehr Module unmittelbar miteinander verbunden sind.

[0012] Die Verbindung kann eine lösbare Verbindung, z.B. eine Steck-, Rast- oder Klemmverbindung, oder eine unlösbare Verbindung, z.B. eine durch Kleben oder Schweißen erzeugte Verbindung sein.

[0013] Weiterhin kann vorgesehen sein, daß eine oder mehrere Module mit einer Steckverbindung miteinander verbunden sind.

[0014] Die Erfindung kann vorsehen, daß ein oder mehrere Module in dem Scheinwerfer relativ zu anderen Modulen und/oder einer Tragekonstruktion des Scheinwerfers verstellbar angeordnet sind.

[0015] Die Erfindung kann insbesondere vorsehen, daß einem oder mehreren dieser Module ein Stellantrieb zugeordnet ist, mit dem das Modul, vorzugsweise ferngesteuert, verstellt werden kann.

[0016] Die Erfindung stellt auch ein Beleuchtungssystem mit einer Werfereinheit, die eine oder mehrere Lichtquellen aufweist, und einer von der Werfereinheit beabstandeten Reflektoreinheit, welche dieser Werfereinheit zugeordnet ist und das Licht der Werfereinheit in einen zu beleuchtenden Raumbereich reflektiert, zur Verfügung, wobei die Werfereinheit ein Scheinwerfer wie vorangehend umschrieben ist.

[0017] Die Erfindung kann vorsehen, daß die Reflektoreinheit einen oder mehrere Fresnelreflektoren aufweist.

[0018] Hierfür können insbesondere solche Fresnelreflektoren verwendet werden, die in EP 1 411 294 A2 beschrieben sind, auf die hinsichtlich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

[0019] Insbesondere kann ein solcher Fresnelreflektor, der mehrere einander nicht überlappende Reflexionsbereiche aufweisen kann, mindestens eine lichtbrechende oder lichtreflektierende Fläche aufweisen, auf der eine lichtlenkende Reflexionsstruktur von Erhebungen und/oder Vertiefungen ausgebildet ist, wobei ein Rand mindestens zweier nicht miteinander verbundener Erhebungen oder Vertiefungen der Reflexionsstruktur jeweils einer Linie folgt, die sich in zwei Dimensionen erstreckt, derart, daß die eine Erhebung bzw. Vertiefung die andere ganz oder teilweise umschließt oder zumindest konkav gegenüber dieser ist.

[0020] Ein solcher Reflektor kann einen Transmissionskörper aus einem lichtdurchlässigen Material, z.B. im Bereich eines oder mehrerer der Reflexionsbereiche, aufweisen, welcher eine Lichteinfallsseite und eine der Lichteinfallsseite gegenüberliegende Seite, sowie eine Reflexionseinrichtung besitzt, welche in den Körper eingetretenes Licht im Bereich der der Lichteinfallsseite gegenüberliegenden Seite in den Körper zurückreflektiert.

[0021] Dabei kann die der Lichteinfallsseite gegenüberliegende Seite des Transmissionskörpers eine Grenzfläche zu einem Licht zumindest teilweise gerichtet reflektierenden Material besitzen.

[0022] Die Grenze eines oder mehrerer Reflexionsbereiche eines solchen Fresnelreflektors kann z.B. gebildet werden durch:

• den Rand oder eine Kante eines Körpers, welcher auf seiner Oberfläche ein oder mehrere Reflexionsstrukturen aufweist und/oder
• einen Bereich eines Körpers, welcher an einer Oberfläche eine oder mehrere Reflexionsstrukturen aufweist, ohne Erhöhungen oder Vertiefungen und/oder
• eine oder mehrere linienförmige Erhöhungen oder Vertiefungen, welche an jeder ihrer beiden Endpunkte durch den Rand eines Körpers oder einen Bereich ohne Erhöhungen und Vertiefungen hinsichtlich der Richtung der Linie, der sie folgen, begrenzt werden.

[0023] Bei einem solchen Reflektor kann ein Rand mehrerer Erhebungen oder Vertiefungen einer Reflexionsstruktur, insbesondere einer oder mehrerer Reflexionsstrukturen eines Reflexionsbereichs, einer Linie folgen, welche der Projektion einer Höhenlinie eines dreidimensionalen imaginären Körpers, dessen Grundfläche mit der Fläche des Reflektors insgesamt oder eines Reflexionsbereichs eines Reflektors identisch ist, auf dessen Grundfläche entspricht.

[0024] Die Reflektoreinheit kann aus einem oder mehreren Reflektoren, insbesondere Spiegeln, bestehen.

[0025] Die Erfindung kann vorsehen, daß die Reflektoreinheit einen oder mehrere ortsfeste Reflektoren und/oder eine oder mehrere verstellbare Reflektoren aufweist.

[0026] Die Erfindung kann vorsehen, daß die ortsfesten Reflektoren am Rand der Reflektoreinheit und die verstellbaren Reflektoren vom Rand der Reflektoreinheit beabstandet angeordnet sind.

[0027] Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem kann mehrere Werfereinheiten aufweisen, die derselben Reflektoreinheit zugeordnet sind.

[0028] Die Erfindung kann eine angetriebene Stelleinrichtung zum Verstellen eines oder mehrerer Reflektoren der Reflektoreinheit vorsehen.

[0029] Die Stelleinrichtung kann insbesondere ferngesteuert sein, z.B. von einem PC.

[0030] Die Erfindung kann insbesondere vorsehen, daß eine oder mehrere LEDs jeweils nur auf einen Reflektor der Reflektoreinheit oder nur auf einen Teil der Reflektoren der Reflektoreinheit, jedoch nicht auf alle Reflektoren der Reflektoreinheit Licht einstrahlen. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß bei einer solchen Zuordnung eine oder mehrere der Reflektoren, die einer LED bzw. einer Gruppe von LEDs zugeordnet sind, verstellbar sind und/oder die LED bzw. LEDs und/oder die ihnen zugeordnete Optik und/oder eines oder mehrerer Module, in denen diese LEDs aufgenommen sind, verstellbar sind, so daß die Lichtabstrahlcharakteristik des von dem bzw. den entsprechenden Reflektoren reflektierten Lichts verändert werden kann.

[0031] Die Erfindung kann vorsehen, daß ein oder mehrere Module der Werfereinheit einem oder mehreren Reflektoren der Reflektoreinheit zugeordnet sind, so daß sie Licht nur oder im wesentlichen nur auf diese Reflektoren einstrahlen und auf die anderen Reflektoren der Reflektoreinheit kein oder im wesentlichen kein Licht einstrahlen.

[0032] Die Erfindung kann vorsehen, daß die Werfereinheit und/oder die Reflektoreinheit an einem Mast befestigt sind.

[0033] Die Erfindung kann vorsehen, daß der Abstand zwischen Werfereinheit und Reflektoreinheit 0,2 m bis 6 m, insbesondere 2 m bis 3,5 m beträgt.

[0034] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1

zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems,

Fig. 2

zeigt Details einer erfindungsgemäßen Reflektoreinheit des Beleuchtungssystems der Fig. 1,

Fig. 3

zeigt Details einer erfindungsgemäßen Werfereinheit in dem Beleuchtungssystem der Fig. 1.

[0035] Das in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungssystem besteht im wesentlichen aus drei Hauptkomponenten, nämlich einem Mast 1, einer Werfereinheit 2 und einer Reflektoreinheit 5. Die Werfereinheit ist von dem Boden bzw. dem unteren Mastende beabstandet, beispielsweise auf 3 m Höhe, angeordnet und die Reflektoreinheit ihrerseits ist oberhalb der Werfereinheit, beispielsweise in 6 m Höhe, installiert. Werfereinheit 2 und Reflektoreinheit 5 sind separate Einheiten, die räumlich voneinander getrennt sind, d.h. zwischen ihnen befindet sich ein Zwischenraum, der die beiden Einheiten voneinander trennt und durch den Licht von der Werfereinheit zu der Reflektoreinheit läuft.

[0036] Der Mast ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und kann beispielsweise einen runden oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt er die Vorschaltgeräte für die Werfereinheit auf. Die Stromzuführung erfolgt über einen Mastanschluß 6.

[0037] Die Werfereinheit besteht aus mehreren Fresnelspiegeln, die in Fig. 2 mit 10 und 12 bezeichnet sind, wobei die Spiegel 10 fest montiert sind und die Spiegel 12 verstellbar sind. Die Spiegel können um eine, zwei oder drei Achsen verschwenkt und ggf. auch linear mit einem, zwei oder drei Freiheitsgraden bewegt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Spiegel am Rand der Reflektoreinheit 5 ortsfest und die Spiegel 12 im Inneren der Reflektoreinheit verschwenkbar, so daß die fest montierten Spiegel 10 einen äußeren Kranz um die verstellbaren Spiegel 12 bilden. Bei der dargestellten beispielhaften Ausführungsform besteht die gesamte Reflektoreinheit aus 25 Spiegelelementen, davon 16 ortsfesten Spiegeln 10 am Rand der Reflektoreinheit 5 und einer Anordnung von 3 x 3 verstellbaren Spiegeln 12 im Inneren der Reflektoreinheit 5. Anzahl und Anordnung der in den Figuren gezeigten ortsfesten und verstellbaren Spiegel 10 und 12 ist lediglich beispielhaft. Die Zahl und/oder die Anordnung der ortsfesten und verstellbaren Spiegelelemente kann, je nach den jeweiligen Anforderungen, unterschiedlich sein, ebenso wie die Reflektoreinheit ausschließlich aus ortsfesten oder ausschließlich aus verstellbaren Spiegeln bestehen kann.

[0038] Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel haben die inneren, verstellbaren Spiegel eine engbündelnde Charakteristik und die außenliegenden, ortsfesten Spiegel 12 erzeugen eine breitere Lichtverteilung als die inneren Spiegel 12.

[0039] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist den verstellbaren Spiegeln 12 jeweils ein Stellmotor 14 zugeordnet, so daß jeder Spiegel 12 über den ihm zugeordneten Stellmotor 14 individuell verschwenkt oder anderweitig verstellt werden kann. Vorteilhafterweise sind die Stellmotoren über eine drahtgebundene oder drahtlose Fernbedienung einstellbar. Die verschwenkbaren Spiegel können beispielsweise über einen PC angesteuert werden. Dies ermöglicht eine dynamische Lichtverteilung, die von einer zentralen Steuereinheit gesteuert wird.

[0040] Die LED Werfereinheit 2 ist aus 49 Einzelmodulen 20 zusammengesetzt. Jedes dieser Module besitzt eine LED 22, eine der LED zugeordnete engbündelnde Linse 24 und einen Kühlkörper zum Abführen der von der LED erzeugten Wärme. Die Stromzuführung erfolgt über den Mastanschluß 6. Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die LEDs 22 und die zugehörigen Linsen 24 so angeordnet, daß die Achse der Ausstrahlung aller Module 20 parallel und senkrecht zu der Lichtaustrittsfläche der Werfereinheit 2 liegt, so daß bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform das Licht parallel zur Vertikalen abgegeben wird. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die Module so zu gestalten oder anzuordnen, daß die Achse der Ausstrahlung eines oder mehrerer, ggf. auch aller Module gegen die Längsachse des Masts bzw. die Vertikale geneigt ist, um die Ausleuchtung der Reflektoreinheit 5 optimal zu gestalten. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Achse der Ausstrahlung einzelner Module in einem jeweils individuellen Winkel eingestellt ist oder auch, daß für eine Gruppe von solchen Modulen die jeweilige Achse der Ausstrahlung in dem gleichen nicht verschwindenden Winkel zu der Vertikalen ausgerichtet ist, so daß diese Gruppe von Modulen das Licht in derselben Hauptabstrahlrichtung abgeben. Vorteilhafterweise können die Module hierbei verstellbar in der Werfereinheit angeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn den Modulen oder einer entsprechenden Gruppe von Modulen einem vorzugsweise ferngesteuerter Stellantrieb zugeordnet ist, der es ermöglicht, den Winkel zwischen der Achse der Ausstrahlung und der Vertikalen einzustellen bzw. zu verändern.

[0041] Die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

[0042] 

1

Mast

2

Werfereinheit

5

Reflektoreinheit

6

Mastanschluß

10

Spiegel

12

Spiegel

14

Stellmotor

20

Modul der Werfereinheit

22

LED

24

Linse

Ansprüche

1. Scheinwerfer für Beleuchtungszwecke mit einer oder mehreren Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) aufweist, wobei einer oder mehreren LEDs (22) eine Linse (24) zugeordnet ist, welche das Licht der LEDs bündelt.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen mindestens zweier Strahlbündel, die jeweils über eine einer oder mehreren LEDs (22) zugeordnete Linse (24) abgegeben werden, nicht parallel sind.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß LEDs (22) entlang mehreren Linien, insbesondere in mehreren Reihen angeordnet sind, und die Mittelachsen der Strahlbündel, die von den zu den LEDs einer Linie gehörigen Linsen (24) abgegeben werden, parallel zueinander sind.

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere LEDs (22) und/oder eine oder mehrere Linsen (24), die LEDs zugeordnet sind, verstellbar angeordnet sind, so daß die Orientierung der Mittelachse des jeweiligen Strahlbündels, das von der entsprechenden, einer oder mehreren LEDs zugeordneten Linse (24) abgegeben wird, individuell für jede LED oder gemeinsam für eine Gruppe von LEDs verändert werden kann.

5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werfereinheit aus mehreren Modulen (20) zusammengesetzt ist, die jeweils eine oder mehrere LEDs (22) aufweisen.

6. Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Module (20) unmittelbar miteinander verbunden sind.

7. Scheinwerfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Module (20) mit einer Steckverbindung miteinander verbunden sind.

8. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Module (20) in dem Scheinwerfer relativ zu anderen Modulen und/oder einer Tragekonstruktion des Scheinwerfers verstellbar angeordnet sind.

9. Beleuchtungssystem mit einer Werfereinheit (2), die eine oder mehrere Lichtquellen (22) aufweist, und einer von der Werfereinheit beabstandeten Reflektoreinheit (5), welche dieser Werfereinheit zugeordnet ist und Licht der Werfereinheit (2) in einen zu beleuchtenden Raumbereich reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Werfereinheit (2) ein Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.

10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinheit einen oder mehrere Fresnelreflektoren (10, 12) aufweist.

11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoreinheit einen oder mehrere ortsfeste Reflektoren (10) und/oder eine oder mehrere verstellbare Reflektoren (12) aufweist.

12. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Reflektoren (10) am Rand der Reflektoreinheit (5) und die verstellbaren Reflektoren (12) vom Rand der Reflektoreinheit (5) beabstandet angeordnet sind.

13. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine angetriebene Stelleinrichtung (14) zum Verstellen eines oder mehrerer Reflektoren (12) der Reflektoreinheit (5).

14. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13 mit einem Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Module (20) der Werfereinheit einem oder mehreren Reflektoren (10, 12) der Reflektoreinheit (5) zugeordnet sind, so daß sie Licht im wesentlichen nur auf diese Reflektoren einstrahlen und auf die anderen Reflektoren der Reflektoreinheit im wesentlichen kein Licht einstrahlen.

15. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Werfereinheit (2) und/oder die Reflektoreinheit (5) an einem Mast (1) befestigt sind.

16. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Werfereinheit (2) und Reflektoreinheit (5) 0,2 m bis 6 m.

Zeichnung