Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektrische Lampe derart weiterzubilden, dass eine effektive und blendfreie Lichtabgabe zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch einen Reflektor und durch mindestens einen weiteren Reflektor oder einer Linse als weiteres Lichtführungsmittel das von einem Leuchtelement abgestrahlte Lichtbündel so verteilt bzw. umgelenkt werden kann, dass ein relativ lichtstarkes und blendfreies Lichtbündel abgestrahlt wird. Bei Verwendung von relativ energieverbrauchsarmen Leuchtelementen, wie beispielsweise LED-Leuchtelementen, kann eine vergleichmäßigung des Lichtstromes über die Fläche eines transparenten Abdeckkörpers erzielt werden, wie sie bei herkömmlichen Glühlampen bekannt ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Lichtführungsmittel als ein Lichtleiter ausgebildet, der sich in einer Durchgangsöffnung eines Reflektors erstreckt. Der Lichtleiter erfasst einen vorzugsweise großen Teil des von dem Leuchtelement abgestrahlten Lichtbündels und transportiert diesen in einen axialen Bereich der Lampe, in dem eine weitere Lichtführung erfolgen kann. Zum einen kann ein Teil des ausgekoppelten Lichtes an einer Reflexionsfläche des Reflektors reflektiert werden. Zum anderen kann ein Teil des von dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtes direkt auf eine als Lichtführungsmittel ausgebildete Linse treffen, die in Hauptabstrahlrichtung vor dem Reflektor angeordnet ist. Es findet somit eine Vergleichmäßigung des Lichtstromes über die Fläche des Abdeckkörpers statt, wobei eine Lichtverteilung entsprechend der Vorgaben realisiert werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist sowohl die Linse als auch der Reflektor halbkugelförmig ausgebildet, wobei sie die Lichtauskoppelfläche des Lichtleiters einschließen. Die Linse ermöglicht ein relativ volumenhaltiges Licht, was einer unerwünschten Blendung entgegenwirkt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der Träger und das Leuchtelement von einer durchscheinenden oder klarsichtigen Haube abgedeckt, die eine Aufnahmeöffnung für den Lichtleiter aufweist. Hierdurch kann der Blendung durch ein direkt von dem Leuchtelement abgestrahltes Lichtbündel, das lediglich durch den Abdeckkörper strahlt, entgegengewirkt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch Integration von mindestens einem Reflektor, vorzugsweise zwei Reflektoren, innerhalb des Gehäuses der Lichtquelle bereits eine Lichtführung durch Lichtumlenkung innerhalb des Gehäuses stattfinden kann, so dass ein Lichtbündel mit einer vorgegebenen Lichtverteilung an die Umgebung abgegeben werden kann. Durch die Integration eines Reflektors innerhalb des Lichtquellengehäuses kann eine definierte Lichtumlenkung erfolgen, wobei sich das mindestens eine Leuchtelement stets in einer gleichen Relativlage zu dem Träger befinden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Lichtquellengehäuse zum einen einen ersten Reflektor, der über zwei Durchtrittsöffnungen zur Durchleitung eines ersten Teillichtbündels verfügt, und zum anderen einen weiteren zweiten Reflektor, der einen Teil des durch den ersten Reflektor durchgeleiteten ersten Teillichtbündels reflektiert. Die beiden Reflektoren weisen jeweils solche Reflexionsflächen auf, so dass die Effektivität der Lichtabstrahlung verbessert werden kann. Zum einen kann der zweite Reflektor, der auf einer dem Leuchtelement abgewandten Seite des ersten Reflektors angeordnet ist, dazu benutzt werden, das Licht in Richtung des ersten Reflektors zurückzuwerfen, so dass es an dem ersten Reflektor in einer bestimmten Weise zur Seite oder nach vorne hin umgelenkt werden kann. Zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung können der erste Reflektor und der zweite Reflektor jeweils beidseitig oder jeweils nur einseitig verspiegelt ausgebildet sein. Insbesondere wenn eine dem Leuchtelement zugewandte Rückseite des ersten Reflektor verspiegelt ausgebildet ist, kann ein Teil des von dem Leuchtelement abgestrahlten Lichtbündels zu einer Rückseite der Lichtquelle umgelenkt werden, so dass sich der Öffnungswinkel der Lichtquelle erhöhen lässt, beispielsweise in einem Bereich von 160° bis 270°.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten Reflektor und dem Leuchtelement eine Linse angeordnet, so dass das von dem Leuchtelement abgestrahlte Licht in gewünschter Weise gesammelt und/oder gestreut werden kann. Hierdurch lässt sich die Lichtverteilung weiter variieren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lichtquelle zylinderförmig ausgebildet, wobei eine Zylinderachse koaxial zur optischen Achse des Leuchtelementes verläuft. Diese Bauform ähnelt einer bekannten Bauform für eine Glühlampe, so dass sie in einem breiten Anwendungsfeld eingesetzt werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Lichtquelle rohrförmig oder langgestreckt ausgebildet sein, wobei sie sich quer zur Hauptabstrahlrichtung der vorzugsweise mehreren Leuchtelemente erstreckt. Vorteilhaft kann hierdurch eine größere Leuchtstärke erzielt werden, die zur Beleuchtung von Räumen genutzt werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Nach einer ersten Ausführungsform einer elektrischen Lampe (Lichtquelle 1) weist dieselbe ein Gehäuse 2 auf, innerhalb dessen ein Leuchtelement 3, eine in Hauptabstrahlrichtung 4 vor dem Leuchtelement 3 angeordnete Linse 5 sowie ein erster Reflektor 6 und ein zweiter Reflektor 7 angeordnet sind.
Das Leuchtelement 3 ist als eine Leuchtdiode (LED-Leuchtelement) ausgebildet, die auf einem Träger 8 positioniert ist. Nach einer alternativen Ausführungsform können die Leuchtdioden 3 auch als LED-Chips ausgebildet sein oder als durch die SMD-Technik (Surface Mounted Device) auf einer Trägerplatte aufgebrachte Leuchtdioden ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Träger 8 als eine Leiterplatte ausgebildet, die zusätzlich elektronische Bauteile zur Ansteuerung der Leuchtdiode 3 aufweist. Von dem Träger 8 führen Kontaktdrähte 9 durch einen den Träger 8 tragenden Sockel 10 nach außen hin zur Bildung eines Anschlusses für elektrische Leitungen an eine externe Spannungsquelle. Der Träger 8 ist über nicht dargestellte Befestigungsmittel in dem nicht transparenten Sockel 10 befestigt. An den Sockel 10 schließt sich ein transparenter Abdeckkörper 11 (Abdeckzylinder) an, durch den das von dem Leuchtelement 3 emittierte Licht nach außen in die Umgebung abgestrahlt werden kann. Der Abdeckkörper 11 ist vorzugsweise durch Vergießen mit dem Sockel 10 verbunden.
Die Linse 5 ist als eine Sammellinse ausgebildet und sammelt das von dem Leuchtelement 3 abgestrahlte Licht L in Richtung des ersten Reflektors 6 bzw. zweiten Reflektors 7. Zu diesem Zweck ist die Sammellinse als plankonvexe Linse ausgebildet, die sich in einem Abstand zu dem Leuchtelement 3 befindet.
Beispielsweise befindet sich das Leuchtelement 3 in einem Brennpunkt der konvexförmigen Austrittsfläche der Linse 5, so dass das Licht L im Wesentlichen parallel in Richtung der Reflektoren 6, 7 abgestrahlt werden kann. Alternativ kann das Leuchtelement 3 auch lediglich in der Nähe des Brennpunktes der Linse 5 angeordnet sein.
Der erste Reflektor 6 ist zwischen dem zweiten Reflektor 7 und der Linse 5 angeordnet. Er weist eine kegelstumpfförmige Form auf, wobei auf einer dem Leuchtelement 3 zugewandten Seite eine erste Durchgangsöffnung 12 und auf einer dem zweiten Reflektor 7 zugewandten Seite eine zweite Durchgangsöffnung 13 ausgebildet ist, wobei ein Durchmesser der ersten Durchgangsöffnung 12 kleiner ist als ein Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung 13.
Der erste Reflektor 6 ist koaxial zu einer optischen Achse 14 des Leuchtelementes 3 angeordnet und ermöglicht, dass ein erstes Teillichtbündel 15 des von dem Leuchtelement 3 abgestrahlten Lichtes L in Hauptabstrahlrichtung 4 durch den ersten Reflektor 6 durchtritt und dann entweder auf den zweiten Reflektor 7 trifft oder an demselben vorbeigeleitet wird. Ein zweites Teillichtbündel 16 des abgestrahlten Lichtes L trifft auf eine der dem Leuchtelement 3 zugewandten Rückseite 17 des ersten Reflektors 6, die als eine spiegelnde Reflexionsfläche ausgebildet ist, so dass das zweite Teillichtbündel 16 zur Seite hin und/oder nach hinten entgegen der Hauptabstrahlrichtung 4 umgelenkt wird.
Eine dem Leuchtelement 3 abgewandte Vorderseite 18 des ersten Reflektors 6 ist verspiegelt als Reflexionsfläche ausgebildet, so dass ein Teil 15' des ersten Teillichtbündels 15 nach Reflexion an einer dem Leuchtelement 3 zugewandten Rückseite 19 des zweiten Reflektors 7 an der Vorderseite 18 des ersten Reflektors 6 umgelenkt und dann durch den Abdeckkörper 11 vorzugsweise nach vorne abgestrahlt wird. Ein zweiter Teil 15'' des ersten Teillichtbündels 15, der unter einem relativ steilen Winkel durch den ersten Reflektor 6 durchgeleitet wird, passiert den zweiten Reflektor 7, so dass er ohne Reflexion durch den transparenten Abdeckkörper 11 an die Umgebung abstrahlt. Das nach vorne abgestrahlte Licht wird somit überlagert durch innerhalb des Gehäuses 2 reflektierte Lichtstrahlen 15' sowie innerhalb des Gehäuses 2 nicht reflektierte Lichtstrahlen 15''.
Der zweite Reflektor 7 weist eine linsenförmige spiegelnde Fläche auf. Je nach geforderter Lichtverteilung können die so gebildeten Reflexionsflächen des ersten Reflektors 6 und/oder des zweiten Reflektors 7 kugelförmig und/oder halbkugelförmig und/oder linsenförmig und/oder kegelförmig und/oder parabelförmig und/oder ellipsoidförmig und/oder trichterförmig ausgebildet sein.
Eine in
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Das Gehäuse 2 bzw. der transparente Abdeckkörper 11 der Lichtquelle 1, 1' sind zylinderförmig ausgebildet. Eine Längsachse des Gehäuses 2 bzw. des Abdeckkörpers 11 erstreckt sich koaxial zu der optischen Achse 14 des Leuchtelementes 3.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den
Das Gehäuse 25 bzw. ein transparenter Abdeckkörper 30 sowie die Trägerplatte 26 und der erste Reflektor 27 sowie der zweite Reflektor 28 erstrecken sich geradlinig. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform könnten sich diese auch bogenförmig oder wellenförmig erstrecken, je nach Einsatzzweck.
Die Lichtquelle 24 kann in einem Gehäuse 24' einer Leuchte angeordnet sein, die einen Reflektor 31 trägt. Hierdurch kann ein Teil des zur Seite oder nach hinten abgestrahlten Lichtes zur Abstrahlung nach vorne umgelenkt werden.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Lichtquelle 1, 1' auch in einem mit einem zusätzlichen Reflektor versehenen Gehäuse integriert sein. Hierdurch kann die Lichtquelle 1, 1' für Einsatzzwecke vorgesehen sein, bei denen eine spotartige Abstrahlung im Wesentlichen nach vorne erfolgen soll.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann im Unterschied zu der Lichtquelle 24 die Trägerplatte 26 auch beidseitig mit einer Mehrzahl von Leuchtelementen 3 bestückt sein. In diesem Fall kann Licht in entgegengesetzten Richtungen abgestrahlt werden. Auf beiden Seiten der Trägerplatte 26 befinden sich dann spiegelverkehrt die ersten Reflektoren 27 und zweiten Reflektoren 28. Vorteilhaft kann hierdurch eine 360°-Abstrahlung erfolgen.
Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform kann in dem Gehäuse 2 auch lediglich ein einziger Reflektor angeordnet sein. Dies kann beispielsweise ein mit einem Durchlass versehener Reflektor sein, der einen Teil des von dem Leuchtelement 3 emittierten Lichtes in Hauptabstrahlrichtung durchlässt und einen anderen Teil zur Rückseite hin reflektiert. Alternativ kann auch lediglich ein einziger Reflektor am stirnseitigen Ende des Abdeckkörpers 11 - wie bei den Ausführungsformen gemäß
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann lediglich ein einziger Reflektor am stirnseitigen Ende des Abdeckkörpers 11 - wie bei den Ausführungsformen gemäß den
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß den
Das Leuchtelement 3 ist als ein LED-Leuchtelement bzw. LED-Chip ausgebildet, das auf einem Träger 8 (Leiterplatte) angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 8 können weitere elektronische Bauteile zur Ansteuerung des LED-Leuchtelementes 3 angeordnet sein.
In Hauptabstrahlrichtung 4 vor dem Leuchtelement 3 ist ein Reflektor 35 angeordnet, der auf einer dem Leuchtelement 3 abgewandten vorderen Seite eine vordere Reflexionsfläche 36 und auf dem Leuchtelement 3 zugewandten Rückseite eine hintere Reflexionsfläche 37 aufweist. Der Reflektor 35 weist eine Durchgangsöffnung 38 auf, durch die sich ein als Lichtleiter 39 ausgebildetes Lichtführungsmittel axial erstreckt. Der Lichtleiter 39 weist einen verbreiterten Abschnitt 40 auf, der dem Leuchtelement 3 zugewandt ist und auf einer dem Leuchtelement 3 zugewandten Stirnseite eine Lichteinkoppelfläche 41 aufweist. Der verbreiterte Abschnitt 40 erstreckt sich von der in der Nähe des Leuchtelementes 3 angeordneten Lichteinkoppelfläche 41 im Wesentlichen bis zu der Durchgangsöffnung 38 des Reflektors 35. Zum anderen weist der Lichtleiter 39 einen sich in Hauptabstrahlrichtung 4 an den verbreiterten Abschnitt 40 anschließenden schmalen Abschnitt 42 auf, der auf einer dem Leuchtelement 3 abgewandten Stirnseite eine Lichtauskoppelfläche 43 aufweist. Der verbreiterte Abschnitt 40 und der schmale Abschnitt 42 sind jeweils zylinderförmig ausgebildet, wobei der schmale Abschnitt 42 einen kleineren Durchmesser aufweist als der verbreiterte Abschnitt 40. Vorzugsweise weist der schmale Abschnitt 42 einen Durchmesser auf, der mit dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 38 übereinstimmt. Der Lichtleiter 39 besteht aus einem klarsichtigen Kunststoff- oder Glasmaterial.
Die Lichteinkoppelfläche 41 ist konkavförmig ausgebildet, so dass ein großer Teil 15 des von dem Leuchtelement 3 emittierten Lichtes erfasst, durch Totalreflexion an Mantelflächen des Lichtleiters 39 in einen Bereich des Reflektors 34 weitergeleitet wird. Die Lichtauskoppelfläche 43 ist vorzugsweise konkavförmig oder muldenförmig ausgebildet, wobei durch Ausbildung der Lichtauskoppelfläche 43 als eine zumindest teilweise spiegelnde Fläche sichergestellt ist, dass ein Teil 15'' des Lichtbündels 15 in Hauptabstrahlrichtung 4 zu einem als Linse 44 ausgebildeten Lichtführungsmittel geleitet wird und zum anderen ein zweiter Teil 15' des Lichtbündels 15 entgegen der Hauptabstrahlrichtung 4 in Richtung der Reflexionsfläche 36 abgestrahlt, an derselben reflektiert und dann über die Linse 44 in die Umgebung abgestrahlt wird. Es ist ersichtlich, dass sowohl der Reflektor 35 als auch die Linse 44 halbkugelförmig ausgebildet sind. Die Linse 44 ist mit Ihrer Halbkugelfläche mit einem vorderen Rand 45 des Reflektors 35 verbunden und deckt somit eine vordere Randöffnung des Reflektors 35 ab. Die Lichtauskoppelfläche 41 des Lichtleiters 39 ist somit vollständig von Lichtführungsmitteln, nämlich dem Reflektor 35 und der Linse 44 umgeben. Hierdurch wird die punktförmige bzw. relativ kleinflächige Lichtabstrahlung von der Lichtauskoppelfläche 43 des Lichtleiters 39 vergleichmäßigt bzw. harmonisiert.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Linse und/oder der Reflektor auch kegelförmig oder parabelförmig oder ellipsoidförmig oder langgestreckt quer zur optischen Achse ausgebildet sein.
Da die Lichteinkoppelfläche 41 das Leuchtelement 3 nicht vollständig umfasst, kann ein Teil 16 des von dem Leuchtelement 4 emittierten Lichtes an dem Lichtleiters 39 vorbei zu dem Abdeckkörper 34 abstrahlen. Damit diese Lichtabstrahlung 16 nicht zu einer unerwünschten Blendung führt, ist der Träger 8 sowie das Leuchtelement 3 von einer durchscheinenden oder klarsichtigen Haube 46 abgedeckt, die eine zentrale Aufnahmeöffnung für den verbreiterten Abschnitt 40 des Lichtleiters 39 aufweist. Die Haube 46 weist eine streuende Oberfläche auf, die beispielsweise mattiert oder verchromt oder durch Sandstrahlen aufgeraut ist. Beispielsweise kann sie mit einem fluoreszierenden Kunststoff versehen sein, um eine streuende Wirkung zu erzielen.
Der Reflektor 35, die Linse 44 und die Haube 46 sind rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zu einer Achse A der Lampe 32 bzw. zu einer optischen Achse des Leuchtelementes 3 angeordnet. Damit auch Licht in einen Rückraum der Lampe 32 abgestrahlt werden kann, ist die hintere Reflexionsfläche 37 genauso wie die vordere Reflexionsfläche 36 verspiegelt ausgebildet, so dass nach Reflexion des Teils 16 des Lichtes an der hinteren Reflexionsfläche 37 eine seitliche oder rückseitige Lichtabstrahlung gewährleistet ist.
Der Abdeckkörper 34 kann mattiert oder glasklar ausgebildet sein.
Gegebenenfalls kann die Linse 44 auch als ein Reflektor ausgebildet sein, der sich vorzugsweise in einem axialen Bereich erstreckt, siehe Ausführungsform gemäß
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