DE102005045590B4

DE102005045590B4 - Beleuchtungs-Bauelement

Info

Publication number: DE102005045590B4
Application number: DE102005045590.5A
Authority: DE
Inventors: Min-Hsun Hsieh; Chou-Chih Yin
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2025-09-24
Also published as: JP5150047B2; JP5367850B2; US7341358B2; US20070104963A1; US20060077685A1; US7142769B2; DE102005045590A1; KR20060051571A; US20080112156A1; DE102005045588A1; JP2006093148A; US8657467B2; DE102005045588B4; US20060067640A1; JP2006099117A; US7454119B2; TWI249257B; KR100990813B1; JP2012113312A; TW200611435A

Abstract

Optisches Element aus einem lichtdurchlässigen Material, mit:
– einem trichterförmigen Abschnitt, der über Folgendes verfügt:
– eine Oberseite (2101) mit einer Vertiefung (2105) im lichtdurchlässigen Material,
wobei die Oberseite (2101) durch eine Brechungsindex-Grenzfläche gebildet wird, um Licht von einem Lichtemitter (23) zu emittieren,
– eine an die Oberseite (2101) angrenzende gekrümmten Seitenfläche (2102), die von der Vertiefung (2105) beabstandet ist, und
– eine an die Seitenfläche (2102) angrenzende Unterseite (2103);
– einem Basisabschnitt (2106), der unter der Oberseite (2101), der Seitenfläche (2102)
und der Unterseite (2103) angeordnet ist und der eine Terrasse (2108) und eine von der Vertiefung (2105) abgewandten Unterseite aufweist, durch die Licht in das lichtdurchlässige Material eindringt; und
einer konkaven Fläche (2104), die zwischen der Terrasse (2108) und der Unterseite (2103) ausgebildet ist.

Description

Einschlägige Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht auf Grundlage der am 24. September 2004 eingereichten taiwanesischen Anmeldung mit der Seriennummer 093129157 und der am 6. Mai 2005 eingereichten taiwanesischen Anmeldung mit der Seriennummer 094114630 , deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen werden.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungs-Bauelement, und spezieller betrifft sie einen Lichtemitter, der mit einer optischen Linse gekoppelt ist, die Licht in einer Richtung ungefähr orthogonal zur Längsachse, die durch eine horizontale Fläche des Beleuchtungs-Bauelements verläuft, umlenken kann.
Hintergrund der Erfindung
Die 1 veranschaulicht ein herkömmliches Leuchtdiode(LED)-Bauelement 10 mit einer optischen Linse 11, einem Bauelementsockel 12 und einem LED-Chip 13. Das LED-Bauelement 10 verfügt über eine Längsachse 15, die durch das Zentrum der optischen Linse 11 verläuft. Der LED-Chip 13 ist auf dem Bauelementsockel 12 positioniert. Der Bauelementsockel 12 kann über einen Becher (nicht dargestellt) mit einem Reflektor (nicht dargestellt) zum Reflektieren von Licht vom Boden und den Seiten des LED-Chips 13 zum Betrachter verfügen.
Die optische Linse 11 ist mit dem LED-Chip 13 gekoppelt, um von diesem emittiertes Licht zu empfangen und umzulenken. Die optische Linse 11 kann über eine Aussparung 14 in Anpassung an den LED-Chip 13 verfügen. Das durch die Aussparung 14 der optische Linse 11 eintretende Licht kann in zwei Hauptlichtpfaden laufen. Der erste Lichtpfad LP1 geht dahin, dass das vom LED-Chip 13 emittierte Licht zur Oberfläche 1102 läuft und intern total reflektiert wird, um unter ungefähr 90 Grad zur Längsachse 15 durch die Seitenwand 1101 auszutreten. Der zweite Lichtpfad LP2 geht dahin, dass das vom LED-Chip 13 emittierte Licht unter einem Winkel, der für interne Totalreflexion oder eine Reflexion an der Seitenwand 1101 sorgt, zu dieser läuft, um unter einem Winkel, der nicht nahe an Orthogonalität zur Längsachse 15 liegt, aus der optischen Linse 11 auszutreten. Der erste Lichtpfad LP1 dient vorzugsweise zum Erzeugen effizient zur Seite emittierten Lichts, während der zweite Lichtpfad LP2 einen Lichtfleck hervorrufen kann, was für den Betrachter nicht wünschenswert ist.
Es besteht Bedarf an einem LED-Bauelement oder einer Beleuchtungseinrichtung mit verringerter Gesamtgröße durch Koppeln einer flachen optischen Linse und unter Vermeidung von Lichtflecken, unter denen der Betrachter leidet. Es existiert auch Bedarf an einem LED-Bauelement oder einer Beleuchtungseinrichtung, die gleichmäßig farbiges Licht liefert.
Die DE 202 06 829 U1 betrifft eine Leuchte, insbesondere Begrenzungsleuchte und zeigt einen Lichtleiter, der einen trichterförmigen Abschnitt mit einer Oberseite (Reflektor), eine an die Oberseite angrenzende gekrümmte Seitenfläche (Reflektor) und eine an die Seitenfläche angrenzende Unterseite mit einer Lichteinkoppelfläche aufweist. Licht von einer Lichtquelle, das durch die Lichteinkoppelfläche in den Lichtleiter eintritt, wird an der mit Reflektoren versehenen Oberseite zur Seite umgelenkt. Das seitlich oder radial zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle verlaufende Licht wird dann von den an den Seitenflächen vorgesehenen Reflektoren umgelenkt, so dass es im Wesentlichen in Richtung der Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle aus dem Lichtleiter austritt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Licht einer relativ kleinen Lichtquelle über einen relativ großen Bereich abgestrahlt wird.
Die DE 698 03 297 T2 betrifft eine doppelt reflektierende Linse und zeigt ein optisches Element aus einem lichtdurchlässigen Material mit einem trichterförmigen Abschnitt, der eine Oberseite, eine Vertiefung mit Seitenflächen und eine Unterseite aufweist, die stufenförmig ausgebildet ist. Wird Licht im Bereich der Vertiefung in das optische Element eingekoppelt, so wird dieses Licht an den Seitenflächen der als Primärreflexbereich dienenden Vertiefung quer zur Hauptabstrahlrichtung der Lichtquelle nach außen reflektiert. Das Licht trifft dann auf die Stufenbereiche der Unterseite auf und wird von diesen Bereichen nach vorn, also in Richtung der Hauptabstrahlrichtung der verwendeten Lichtquelle abgestrahlt. Somit wird auch hier wiederum das Licht einer relativ kleinen Lichtquelle z. B. als Warnleuchte in einem Kraftfahrzeug über einen großen Bereich abgestrahlt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element bereit zu stellen, dass das Licht einer Lichtquelle so abstrahlt, dass eine gleichmäßige Verteilung ohne Lichtflecken und ohne dunkle Flecken erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch das optische Element gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Ein Beleuchtungs-Bauelement verfügt über ein optisches Element, einen Bauelementsockel und einen Lichtemitter. Der Lichtemitter ist auf einer Fläche des Bauelementsockels angeordnet. Das optische Element ist am Bauelementsockel und/oder Lichtemitter angebracht. Das optische Element verfügt über einen trichterförmigen Abschnitt und einen Basisabschnitt. Der trichterförmige Abschnitt wird durch eine Oberseite, eine Seitenfläche und eine Unterseite gebildet. Die Oberseite bildet eine Vertiefung des trichterförmigen Abschnitts. Die Seitenfläche grenzt an die Oberseite an, und sie ist schräg in Bezug auf die Längsachse, ungefähr normal zu einer horizontalen Fläche des Basisabschnitts, abgewinkelt. Außerdem ist die Seitenfläche gekrümmt, und vorzugsweise ist sie durch eine konkave Fläche gebildet. Die Unterseite grenzt an die Seitenfläche an, mit einer Verbindung zum Basisabschnitt. Das optische Element kann radialsymmetrisch um die Längsachse sein.
Ein anderes optisches Element ist in einer Längsrichtung ausgebildet, und vorzugsweise ist es beidseitig symmetrisch zu einer durch es verlaufenden Längsebene. Ferner ist an der Oberseite eine Konvexlinse ausgebildet. Genauer gesagt, ist die Oberseite als gerippte Fläche ausgebildet. Die Ausbreitungsrichtung der an der Oberseite ausgebildeten Rippen kann parallel zur Längsrichtung verlaufen. Der Radius der Konvexlinse beträgt ungefähr zwischen 50–60 μm. Der Lichtemitter ist vorzugsweise entlang der Ausbreitungsrichtung angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein herkömmliches LED-Bauelement.
2A zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.
2B zeigt eine Schnittansicht eines Beleuchtungs-Bauelements in der 2A.
2C zeigt eine Schnittansicht eines optischen Elements in Kopplung mit dem Beleuchtungs-Bauelement der 2A.
2D zeigt Strahlenbahnen bei einer Ausführungsform des optischen Elements.
3A zeigt eine Schnittansicht eines Beleuchtungs-Bauelements gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
3B zeigt eine Draufsicht des Beleuchtungs-Bauelements der 3A.
3C zeigt eine Schnittansicht eines Beleuchtungs-Bauelements gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
3D zeigt eine Draufsicht des Beleuchtungs-Bauelements der 3C.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
5A zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen, weiteren Ausführungsform der Erfindung.
5B zeigt eine Draufsicht eines Beleuchtungs-Bauelements der 5A.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die 2A zeigt ein Beispiel eines Beleuchtungs-Bauelements 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dieses Beleuchtungs-Bauelement 20 verfügt über ein optisches Element 21, einen Bauelementsockel 22 und eine Längsachse 24. Das optische Element 21, wie eine Linse, ist mit dem Bauelementsockel 22 gekoppelt, um in sie eintretendes Licht umzulenken. Die Längsachse 24 kann durch das Zentrum des optischen Elements verlaufen, was jedoch nicht der Fall sein muss, und vorzugsweise verläuft sie ungefähr senkrecht zu einer horizontalen Fläche des Bauelementsockels 22.
Die 2B zeigt eine Schnittansicht des Beleuchtungs-Bauelements 20 der 2A. Auf einer Fläche des Bauelementsockels 22 ist ein Lichtemitter 23 angeordnet. Der Lichtemitter 23 verfügt über einen LED-Chip, eine Laserdiode, eine Glühlampe, eine Leuchtstoffröhre, eine Kaltkathode-Leuchtstofflampe, ohne dass jedoch eine Einschränkung hierauf bestünde, oder irgendeine andere Einrichtung, die Licht emittieren kann und mit dem optischen Element 21 gekoppelt werden kann.
Das optische Element 21 kann eine separate Komponente sein und durch verschiedene Maßnahmen am Bauelementsockel 22 befestigt sein, wie durch Schraubbefestigung, Schnappbefestigung, Reibungsbefestigung, Klebeverbindung, Wärmeaufschichtung und Ultraschallverschweißung, ohne dass jedoch eine Einschränkung hierauf bestünde. Alternativ kann das optische Element 21 auf dem Bauelementsockel 22 und/oder dem Lichtemitter 23 durch verschiedene Maßnahmen ausgebildet sein, einschließlich Spritzformen und Gießen, ohne dass eine Einschränkung hierauf bestünde.
Das optische Element 21 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material. Das lichtdurchlässige Material kann ein transparentes oder ein durchscheinendes Material sein, das ganz oder teilweise für vom Lichtemitter 23 emittiertes Licht ist. Zu lichtdurchlässigen Materialien gehören Acrylharz, COC, PMMA, PC, PC/PMMA, Polyetherimid (PEI), Fluorkohlenstoff-Polymere und Silikon, ohne dass eine Beschränkung hierauf bestünde. Das lichtdurchlässige Material kann eingefärbt sein, damit das optische Element 21 als Filter wirkt, um gewünscht gefärbtes Licht zu erzeugen.
Wenn das Beleuchtungs-Bauelement 20 in einer mit Luft gefüllten Umgebung mit dem Brechungsindex 1 positioniert wird, muss der Brechungsindex des optischen Elements 21 im Bereich zwischen 1,4 und 1,8 liegen, um bei der Erfindung das gewünschte Beleuchtungsfeld zu erzeugen. Der Brechungsindex des optischen Elements 21 kann einen anderen Wert als den gemäß dem obigen Bereich aufweisen, beruhend auf der Umgebung, in der sich das Beleuchtungs-Bauelement 20 befindet oder verwendet wird. Vorzugsweise beträgt der Unterschied der Brechungsindizes zwischen dem optischen Element 21 und der Umgebung, in der es vorhanden ist, zwischen 0,45 und 0,5.
Wie es in der 2B dargestellt ist, verfügt das optische Element 21 über einen trichterförmigen Abschnitt und einen Basisabschnitt 2106. Der trichterförmige Abschnitt verfügt über eine Oberseite 2101 mit einer Vertiefung 2105 im lichtdurchlässigen Material, eine an die Oberseite 2101 angrenzende Seitenfläche 2102 und eine an diese angrenzende Unterseite 2103. Der Basisabschnitt 2106 ist so konzipiert, dass er Licht vom Lichtemitter 23 empfängt, und er kann über eine Kammer 2107 zum Aufnehmen des Lichtemitters 23 verfügen. Das optische Element 21 ist so konzipiert, dass sie den Hauptteil des Lichts vom Lichtemitter 23 so umlenkt, dass es dasselbe in der Richtung ungefähr normal zur Längsachse 24 oder einer Richtung verlässt, die nicht direkt auf den Betrachter zeigt. Ferner kann, um zu vermeiden, dass über dem optischen Element ein dunkler Fleck erscheint, der kleinere Teil des Lichts vom Lichtemitter 23 in der Richtung ungefähr parallel zur Längsachse 24 oder der zum Betrachter zeigenden Richtung gelenkt werden.
Die Vertiefung 2105 ist so ausgebildet, dass sie die Oberseite 2101 bildet. Vorzugsweise kann die Vertiefung 2105 über eine Spitze verfügen, in der die Oberfläche 2101 eingesenkt ist, und die zum Lichtemitter 23 zeigt. Die Längsachse 24 kann durch die Spitze verlaufen, was jedoch nicht der Fall sein muss. Auf der Vertiefung 2105 kann ein reflektierendes Material oder eine reflektierende Struktur ausgebildet sein, um Licht ganz oder teilweise zu reflektieren, das zur Oberseite 2101 läuft. Zum reflektierenden Material oder zur reflektierenden Struktur gehören, jedoch ohne Einschränkung hierauf, Ag, Al, Cu, Au, Cr, reflektierende Farbe sowie ein verteilter Braggreflektor (DBR). Auf der Vertiefung 2105 kann auch ein ultraviolettbeständiges Material hergestellt werden, um zu verhindern, dass die Komponenten des Bauelements, insbesondere diejenigen, die gegen Ultraviolettstrahlung empfindlich sind, bei Anwesenheit ultravioletter Strahlung beeinträchtigt werden.
Die Oberseite 2101 ist als Fläche für interne Totalreflexion (TIR) konzipiert, um vom Basisabschnitt 2106 eintretendes Licht zu reflektieren und zu verhindern, dass es durch die Vertiefung 2105 austritt, jedoch kann unter einem bestimmten Einfallswinkel, der abhängig vom Gesamtdesign des Beleuchtungs-Bauelements 20 variiert, immer noch etwas Licht durch die Oberseite 2101 laufen. Die Oberseite 2101 kann eine ebene oder eine gekrümmte Fläche mit konstantem Radius oder mehr als einem Radius sein. Genauer gesagt, kann die gekrümmte Fläche über einen variablen Radius verfügen, der sich entlang dem gekrümmten Pfad der Oberseite 2101 ändert. Vorzugsweise ist der Radius entfernt von der Spitze größer als der nahe an dieser.
Die Seitenfläche 2102 ist so konzipiert, dass sie an die Oberseite 2101 angrenzt und schräg in Bezug auf die Längsachse 24 abgewinkelt ist, um Licht zur Seite des optischen Elements 21, genauer gesagt, in der Richtung ungefähr normal zur Längsachse 24, umzulenken. Wenn der Winkel zwischen der Seitenfläche 2102 und der Längsachse 24 ungefähr 90 Grad beträgt, läuft ein hoher Prozentsatz des durch die Seitenfläche 2102 austretenden Lichts nach unten. Wenn dagegen die Seitenfläche 2102 schräg in Bezug auf die Längsachse 24 abgewinkelt ist und sie vorzugsweise nach oben zeigt, wie es in der 2B dargestellt ist, läuft weniger Licht nach unten. Die Seitenfläche 2102 kann als ebene, rauhe oder gekrümmte Fläche ausgebildet sein. Die gekrümmte Fläche kann eine konkave, eine konvexe oder eine konkav-konvexe Fläche sein. Eine konkave Seitenfläche weitet durch sie laufendes Licht auf, während eine konvexe Seitenfläche das durch sie laufende Licht bündelt. Eine rauhe Seitenfläche kann Licht streuen.
Die Unterseite 2103 ist so konzipiert, dass sie an die Seitenfläche 2102 angrenzt und eine Verbindung zum Basisabschnitt 2106 herstellt. Die Oberseite 2101, die Seitenfläche 2102 und die Unterseite 2103 bilden einen trichterförmigen Abschnitt über dem Basisabschnitt 2106.
Zwischen der Unterseite 2103 und dem Basisabschnitt 2106 kann eine konkave Fläche 2104 ausgebildet sein. Vom Lichtemitter 23 emittiertes Licht, das auf die konkave Fläche 2104 fällt, kann im Gebiet der Vertiefung 2105 reflektiert werden, um so die Menge des durch diese austretenden Lichts zu erhöhen. In diesem Fall erkennt der Betrachter nicht auf einfache Weise einen über der Vertiefung 2105 des optischen Elements 21 des Beleuchtungs-Bauelements 20 auftretenden dunklen Fleck.
Im Basisabschnitt 2106 kann eine Kammer 2107 zum Aufnehmen des Lichtemitters 23 ausgebildet sein. Die Kammer 2107 verfügt über ein Volumen, das vorzugsweise einen Kegel oder eine Pyramide bildet. Die Spitze des Kegels oder der Pyramide kann zur Spitze der Vertiefung 2105 zeigen. Die Terrasse 2108 des Basisabschnitts 2106 kann als horizontale Ebene, gekrümmte Fläche oder Schräge ausgebildet sein. Licht, das die unter einem bestimmten Winkel abfallende Schräge durchläuft, kann gebrochen werden, und sich im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse 24 bewegen.
Die 2C zeigt eine Schnittansicht des optischen Elements 21 gemäß einer besseren Ausführungsform der Erfindung. Der Deutlichkeit halber sind einige Entwurfslinien und Anmerkungen in der 2C weggelassen. Wie es in der 2C dargestellt ist, ist angenommen, dass das optische Element 21 um die Längsachse 24 radialsymmetrisch ist und es einen Durchmesser D von 105 mm und eine Höhe H von 14 mm aufweist. Der Winkel der Spitze der Vertiefung 2101 kann zwischen A1 Grad und A2 Grad variieren, wobei A1 vorzugsweise 30 Grad und A2 vorzugsweise 180 Grad beträgt, vorzugsweise zwischen A1 Grad und A2 Grad, wobei A1 50 Grad und A2 145 Grad beträgt. Der Winkel A3 zwischen der Seitenfläche 2102 und der Längsachse 24 kann zwischen 5 Grad und 20 Grad variieren. Der Winkel A4 der Spitze der Kammer 2107 kann innerhalb von 180 Grad variieren, vorzugsweise zwischen 90 Grad und 140 Grad. Der Winkel A5 des Gefälles der Terrasse 2108 kann innerhalb von 60 Grad, vorzugsweise innerhalb von 10 Grad variieren. Der Radius R1 der Seitenfläche 2102 kann innerhalb von 20 mm, vorzugsweise innerhalb von 10 mm variieren. Der Radius R2 der konkaven Fläche 2104 kann innerhalb von 10 mm variieren. Die obigen Abmessungen können auf Grundlage des Maßstabs und des speziellen Designs des optischen Elements 21 eingestellt werden.
Die 2D veranschaulicht Strahlenbahnen von Licht durch das optische Element 21 von einem Emissionspunkt P innerhalb des Basisabschnitts. Die Bahn L1 des vom Punkt P emittierten und auf die Oberseite 2101 fallenden Lichts ist für interne Totalreflexion gebogen, und sie verlässt das optische Element 21 für einen Brechungsvorgang, der durch die gekrümmte Seitenfläche 2102 verursacht wird. Die Bahn L2 des vom Punkt P emittierten Lichts, das an der konkaven Fläche 2104 zur Oberseite 2101 umgebogen wird, wird für interne Totalreflexion zweimal umgelenkt, und es tritt für durch die gekrümmte Seitenfläche 2102 hervorgerufene Brechung aus dem optischen Element 21 aus. Die Bahn L3 des vom Punkt P emittierten Lichts, das auf die schräge Fläche der Terrasse 2108 fällt, wird weggebrochen, und es tritt horizontal aus dem optischen Element 21 aus.
Die Form des optischen Elements 21 in der Draufsicht kann eine Ellipse, ein Kreis oder ein Rechteck sein. Wenn das optische Element 21 radialsymmetrisch um die durch sein Zentrum verlaufende Längsachse 24 ist, ist seine Form in der Draufsicht ein Kreis. In diesem Fall kann die Längsachse 24 auch durch die Spitze der Vertiefung 2105 verlaufen. Wenn das optische Element 21 doppelsymmetrisch zu einer es in zwei identische Teile aufteilenden Mittelebene ist, kann seine Form in der Draufsicht eine Ellipse, ein Kreis oder ein Rechteck sein. In diesem Fall befindet sich die Längsachse 24 in der Mittelebene, und sie kann durch die Spitze der Vertiefung 2105 verlaufen.
Die 3A–3D veranschaulichen ein optisches Element 21 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Oberseite 2101 des optischen Elements 21 als gerippte Fläche ausgebildet. Die Rippen 2109 der Oberseite 2101 können um die Längsachse 24 verschwenken, wie es in der 3A dargestellt ist, oder sie können radial nach außen ausgehend vom tiefsten Bereich der Vertiefung 2101 verlaufen, wie es in der 3C dargestellt ist. Die 3B und 3D sind Draufsichten der zwei jeweiligen Typen der gerippten Flächen. Die Rippen 2109 können als mehrere konvexe Linsen ausgebildet sein. Der Radius der Konvexlinse kann zwischen ungefähr 50–60 μm variieren.
Die 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Beleuchtungs-Bauelement 30 dieser Ausführungsform verfügt über ein optisches Element 31, einen Bauelementsockel 32, einen Lichtemitter 33 und eine Längsebene 34. Das optische Element 31 verfügt über einen Querschnitt, der dem des oben veranschaulichten optischen Elements 21 ähnlich ist. Der Unterschied zwischen den optischen Elementen 31 und 21 besteht darin, dass das optische Element 31 in einer Längsrichtung 31 ausgebildet ist und von einer Längsebene 34 durchlaufen wird. Die Längsrichtung 31 verläuft normal zum Querschnitt des optischen Elements 31. Die Längsebene 34 kann durch die Mittellinie des optischen Elements 31 verlaufen, was jedoch nicht der Fall sein muss, und vorzugsweise kann sie ungefähr senkrecht auf einer horizontalen Fläche des Bauelementsockels 32 stehen.
Die 5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beleuchtungs-Bauelements mit gerippter Oberseite gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die 5B zeigt die Draufsicht des Beleuchtungs-Bauelements der 5A. Wie es in der 5A dargestellt ist, verfügt das Beleuchtungs-Bauelement 31 über ähnliche Komponenten wie sie in der 4 vorliegen, mit Ausnahme der an der Oberseite des optischen Elements 31 ausgebildeten Rippen 3109. Wie es in der 5B dargestellt ist, verlaufen die Rippen 3109 entlang einer Ausbreitungsrichtung 3110. Diese Ausbreitungsrichtung 3110 ist die Richtung, in der die Rippen verlaufen, und vorzugsweise verläuft sie parallel oder ungefähr parallel zur Längsrichtung 35, jedoch ist auch eine andere Richtung akzeptierbar. Der Lichtemitter 23 kann unter dem optischen Element 31 angeordnet sein, und vorzugsweise ist er in einer Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung 3110 angeordnet.
Der Fachmann erkennt, dass die vorigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dieselbe veranschaulichen anstatt sie zu beschränken. Es sollen verschiedene Modifizierungen und ähnliche Anordnungen abgedeckt sein, die im Grundgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind, deren Umfang die weitestgehende Interpretation gewährt werden soll, um alle derartigen Modifizierungen und ähnliche Konstruktionen zu umfassen.
Bei der Erfindung ist ein Beleuchtungs-Bauelement offenbart. Dieses Beleuchtungs-Bauelement verfügt über ein optisches Element, einen Bauelementsockel und einen Lichtemitter. Das optische Element ist so konzipiert, dass es den Hauptteil des vom Lichtemitter emittierten Lichts in eine Richtung ungefähr orthogonal zu seiner Längsachse umlenkt. Das optische Element verfügt über einen trichterförmigen Abschnitt und einen Basisabschnitt. Der trichterförmige Abschnitt wird durch eine eine Vertiefung bildende Oberseite, eine an diese angrenzende, gekrümmte Seitenfläche und eine Unterseite, die eine Verbindung zum Basisabschnitt herstellt, aufgebaut. Bei einer Ausführungsform ist auf der Oberseite eine konvexe Linse ausgebildet.

Claims

Optisches Element aus einem lichtdurchlässigen Material, mit: – einem trichterförmigen Abschnitt, der über Folgendes verfügt: – eine Oberseite (2101) mit einer Vertiefung (2105) im lichtdurchlässigen Material, wobei die Oberseite (2101) durch eine Brechungsindex-Grenzfläche gebildet wird, um Licht von einem Lichtemitter (23) zu emittieren, – eine an die Oberseite (2101) angrenzende gekrümmten Seitenfläche (2102), die von der Vertiefung (2105) beabstandet ist, und – eine an die Seitenfläche (2102) angrenzende Unterseite (2103); – einem Basisabschnitt (2106), der unter der Oberseite (2101), der Seitenfläche (2102) und der Unterseite (2103) angeordnet ist und der eine Terrasse (2108) und eine von der Vertiefung (2105) abgewandten Unterseite aufweist, durch die Licht in das lichtdurchlässige Material eindringt; und einer konkaven Fläche (2104), die zwischen der Terrasse (2108) und der Unterseite (2103) ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite (2101) als gekrümmte Fläche ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite (2101) mit einem Radius ausgebildet ist, der vom tiefsten Bereich der Vertiefung (2105) nach außen zunimmt.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefung (2105) als Wirbeltrichterform mit einer Spitze ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Seitenfläche (2102) konkav gekrümmt ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Seitenfläche (2102) schräg zu einer Längsachse (24) abgewinkelt ist, die im Wesentlichen orthogonal zur Unterseite (2103) verläuft.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite (2101) und die Seitenfläche (2102) radialsymmetrisch um eine durch das optische Element verlaufende Längsachse (24) sind.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite und die Seitenfläche doppelseitig symmetrisch zu einer durch das optische Element (31) verlaufenden Längsebene (34) sind.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Brechungsindex-Grenzfläche zwischen Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes gebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 9, bei dem die Differenz zwischen den Brechungsindizes der Materialien im Bereich zwischen 0,45 und 0,5 liegt.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Oberseite (2101) als gerippte Fläche (2109, 3109) ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem auf der Oberseite (2101) eine Konvexlinse (2109) ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 12, bei dem ein Radius der Konvexlinse (2109) mit zwischen 50 μm–60 μm ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, ferner mit einer Kammer (2107) zum Aufnehmen des Lichtemitters (23).
Optisches Element nach Anspruch 14, bei dem die Kammer (2107) mit Kegelform oder Pyramidenform ausgebildet ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem die Terrasse (2108) des Basisabschnitts (2106) schräg ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem der Lichtemitter (23) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: einer Leuchtdiode, einer Laserdiode, einer Glühlampe, einer Leuchtstoffröhre und einer Kaltkathode-Leuchtstofflampe.
Optisches Element nach Anspruch 1, bei dem das lichtdurchlässige Material aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: Acrylharz, COC, PMMA, PC, PC/PMMA, Polyetherimid (PEI), einem Fluorkohlenstoff-Polymer und Silikon.