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Die Erfindung betrifft eine Leuchtanordnung, beispielsweise eine Leuchtanordnung mit multiplen Fernfeldern.
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Heutzutage werden immer mehr Anforderungen an Lampen bzw. Leuchten gestellt. Neben dem Bestreben effizientere und sparsamere Lampen bzw. Leuchten bereitzustellen, gewinnen auch zunehmend Lampen bzw. Leuchten mit neuartigen Beleuchtungsfunktionen immer mehr an Bedeutung.
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Beispielsweise kann eine Lampe bzw. Leuchte neben dem üblichen Zweck Räumlichkeiten auszuleuchten auch dazu dienen, besondere Lichtkomponenten abzustrahlen, welche beispielsweise eine gezielte Erwärmung von Räumen zur Folge haben oder das menschliche Wohlbefinden steigern können. Dieses kann erreicht werden, indem man die verschiedenen zur Erzeugung der jeweiligen Lichtkomponente benötigten Lichtquellen in ein Lampen- bzw. Leuchtengehäuse integriert und auf diese Weise eine für den Benutzer einfach zu verwendende Lampe bzw. Leuchte bereitstellt.
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Aus dem Stand der Technik bekannt ist beispielsweise eine Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von farblich wechselndem Licht (
US 5,749,646 ). Die Beleuchtungsvorrichtung hat einen symmetrischen Reflektor und strahlt Licht in entgegen gesetzte Richtungen ab.
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US 2009/0002986 A1 und
US 2005/0243552 A1 zeigen ebenfalls jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem symmetrischen Reflektor, wobei die Lichtabstrahlung in entgegen gesetzte Richtungen erfolgt.
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Für Beleuchtungsanwendungen jeglicher Art wären jedoch auch Lampen bzw. Leuchten interessant, welche dahin gehend flexibel sind, als dass sie beispielsweise ein optimales Ausleuchten verschiedener Areale ermöglichen, wobei die zu diesem Zweck verwendeten verschiedenen Ausleuchtmodi von einer einzigen Lampen- bzw. Leuchtenanordnung bereitgestellt werden und eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
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Es wird eine Leuchtanordnung (kann auch als Lampe oder Leuchte bezeichnet werden) bereitgestellt, welche einen Reflektor und eine Lichtmoduleinrichtung aufweist, wobei die Lichtmoduleinrichtung ein erstes Lichtmodul und ein zweites Lichtmodul aufweist, wobei das erste Lichtmodul derart angeordnet ist, dass es im Betrieb Licht in den Reflektor einstrahlt, und wobei das zweite Lichtmodul mit dem ersten Lichtmodul körperlich verbunden ist und derart angeordnet ist, dass eine Lichtabstrahlung im Betrieb in eine zu einer Lichtabstrahlrichtung des ersten Lichtmoduls zumindest im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung erfolgt.
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Jedes der bereitgestellten Lichtmodule der Leuchtanordnung kann dabei individuell bezüglich beispielsweise der Wellenlänge und/oder Lichtintensität und/oder der Richtung und/oder des Öffnungswinkels des abgestrahlten Lichts eingerichtet sein. Dadurch kann zum Beispiel ein starkes nach vorne gerichtetes (Licht-)Fernfeld mittels eines ersten Lichtmoduls und ein zweites und, wie später beschrieben, optional drittes Fernfeld aus dem zweiten und optionalen weiteren Lichtmodul bereitgestellt werden. Demzufolge lassen sich also mehrere Fernfelder bereitstellen, d. h. in einem gewissen Abstand von der Leuchtanordnung geometrisch und/oder farblich und/oder lichtintensitätsmäßig unterschiedlich mit Licht ausgeleuchtete Bereiche. Jedes der Lichtmodule kann dabei ein anderes Fernfeld realisieren, es können auch Lichtmodule in beliebiger Weise zusammen angesteuert, also gleichzeitig betrieben und in Bezug auf Betriebsparameter wie Helligkeit aufeinander abgestimmt werden, um weitere Fernfelder zu erzeugen. Die zu den jeweiligen Lichtmodulen zugehörigen Fernfelder können untereinander frei von Überlappungsbereichen sein oder sie können sich überschneiden. Zum Bereitstellen der unterschiedlichen Fernfelder werden in der Leuchtanordnung die Lichtmodule verwendet, welche auf besondere, im Folgenden genauer beschriebene Art angeordnet sind. Beispielsweise kann mithilfe eines Lichtmoduls der Leuchtanordnung diffuses Raumlicht und mit einem weiteren Lichtmodul ein Fernfeld mit einer Batwing(Fledermausflügel)-Form erzeugt werden. Das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul sind dabei beispielsweise so angeordnet, dass sie Licht in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen. Das erste Lichtmodul ist mit seiner Licht abstrahlenden Oberfläche der Reflektoroberfläche zugewendet und leuchtet diese aus. Anders ausgedrückt ist das erste Lichtmodul mit seiner Rückseite (d. h. mit der Oberfläche, welche kein Licht ausstrahlt) der Austrittsfläche des Lichts aus der Leuchtanordnung zugewendet. Das zweite Lichtmodul ist mit seiner Licht abstrahlenden Oberfläche der Austrittsfläche des Lichts aus der Leuchtanordnung zugewendet. Anders ausgedrückt ist das zweite Lichtmodul mit seiner Rückseite (d. h. mit der Oberfläche, welche kein Licht ausstrahlt) der Reflektoroberfläche zugewendet. Die Lichtmodule können auf Basis von kompakten und lichtstarken Lichtquellen in Form von LEDs (light emitting diode – Leuchtdiode oder Licht emittierende Diode) aufgebaut sein, so dass die Leuchtanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit klassischen Lampen nur schwer oder gar nicht realisierbar wäre. Bei den verwendeten LEDs können bereits verkapselt bzw. verpackte, mit einer Primäroptik – also einem sogenannten Konzentrator, der das an der LED-Chipoberfläche austretende Licht einsammelt und in die Nutzrichtung bündelt – versehene LED-Chips verwendet werden oder aber auch nackte LED-Chips ohne eine solche Primäroptik. Die geometrische Anordnung und die Wahl der Art der LEDs bzw. LED-Chips in den einzelnen Lichtmodulen kann dabei an die jeweiligen Anforderungen bezüglich Strahlungsintensität und/oder Lichtfarbe angepasst werden.
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Der Reflektor der Leuchtanordnung ist symmetrisch aufgebaut und kann je nach Bedarf Sammel- oder Fokussier- bzw. Kollimiereigenschaften aufweisen. Der Reflektor kann dabei Rotationssymmetrie aufweisen, also beispielsweise als Ellipsoid oder Paraboloid-Reflektor eingerichtet sein. Er kann aber auch Spiegelsymmetrie aufweisen, also als Reflektor mit symmetrischem Querschnitt eingerichtet sein, beispielsweise in Form eines länglichen Parabolspiegels. Generell ist jedoch die Form des Reflektors auf die eben genannten Beispiele nicht beschränkt, sondern wird durch die jeweils an die Lichtabgabe gestellten Anforderungen gegeben. So kann der Reflektor beispielsweise in seinem Scheitelbereich derart geometrisch angepasst sein, dass der Strahlenverlauf zur Bildung entsprechender Fernfelder angepasst werden kann, indem beispielsweise vermehrt auf die Reflektoroberfläche einfallendes Licht zu den Seiten und damit weg von der Reflektorsymmetrieachse oder -ebene reflektiert wird. Ferner kann die Oberfläche des Reflektors eine Beschichtung aufweisen, welche den Reflexionsgrad des auf die Reflektoroberfläche einfallenden Lichts maximiert. So kann die Reflektoroberfläche mit Aluminium, Rhodium, Silber oder einer beliebigen Mischung daraus beschichtet sein.
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Die Lichtmoduleinrichtung ist entlang einer Symmetrieachse oder in einer Symmetrieebene des symmetrischen Reflektors angeordnet. Ein symmetrischer Aufbau, bei dem das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul bezüglich der Symmetrieachse oder Symmetrieebene des Reflektors ausgerichtet sind, weist gegenüber einem asymmetrischen Aufbau beispielsweise Vorteile bezüglich der meist unerwünschten Abschattungseffekte auf.
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Das erste Lichtmodul weist zwei Teil-Lichtmodule auf, zwischen welchen eine erste Wärmeabführstruktur bereitgestellt ist, die entlang einer Symmetrieachse oder in einer Symmetrieebene angeordnet ist, so dass Licht jedes der Teil-Lichtmodule jeweils verschiedene Bereiche des Reflektors ausleuchtet. Bei der ersten Wärmeabführstruktur kann es sich um eine passive Struktur, etwa ein Kupferblech, ein Aluminiumblech oder ein anderes gut wärmeleitendes Material, welches einen möglichst großen Oberflächenkontakt zu den Oberflächen der Lichtmodule aufweist, welche kein Licht abstrahlen, oder aber auch um eine aktive Struktur handeln, beispielsweise ein Wärmerohr. Die erste Wärmeabführstruktur kann dabei so angeordnet sein, dass der Strahlengang des von dem ersten Teil-Lichtmodul und von dem zweiten Teil-Lichtmodul abgestrahlten Lichts möglichst wenig beeinflusst wird, also beispielsweise Abschattungseffekte möglichst gering ausfallen. Beispielsweise kann die erste Wärmeabführstruktur in einem Paraboloid-Reflektor entlang der Symmetrieachse zur Reflektorschale hin verlaufen und an dieser befestigt sein. Das erste Lichtmodul kann dann eben zwei Teil-Lichtmodule aufweisen, wobei jedes Teil-Lichtmodul primär je eine Hälfte des Paraboloid-Reflektors ausleuchtet.
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Die Leuchtanordnung weist ein drittes Lichtmodul auf, welches an der Außenseite des Reflektors angeordnet ist und primär Licht zur Abstrahlung senkrecht zur Lichtabstrahlrichtung des ersten Lichtmoduls bereitstellt. Im Falle einer Leuchtanordnung, welche einen zylindersymmetrischen Paraboloid-Reflektor aufweist, bedeutet dies, dass das dritte Lichtmodul Licht bereitstellt, welches sich primär parallel zur Lichtaustrittsfläche des Reflektors ausbreitet, also zu den Seiten der Leuchtanordnung. Mittels des dritten Lichtmoduls ist damit ein individuelles Fernfeld erzeugbar, wobei sich das vom dritten Lichtmodul abgestrahlte Licht in mindestens einer der oben in Bezug auf das Licht des ersten und des zweiten Lichtmoduls genannten Eigenschaften von diesen unterscheiden kann. Zur Kühlung des dritten Lichtmoduls kann beispielsweise die Reflektorschale verwendet werden. Das dritte Lichtmodul kann als ein kompaktes, also zusammenhängendes Modul eingerichtet sein oder aber auch verteilt vorliegen, d. h. Teil-Lichtmodule aufweisen, welche entlang der Außenseite des Reflektors angeordnet sind.
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Um eine gute, beispielsweise optimale Ausleuchtung des Reflektors zu gewährleisten, kann das erste Lichtmodul in einem Brennpunkt des Reflektors angeordnet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul jeweils mindestens eine Leuchtdiode auf.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Leuchtanordnung eine zweite Wärmeabführstruktur aufweisen, welche zwischen dem ersten Lichtmodul und dem zweiten Lichtmodul angeordnet ist und als Wärmesenke für Abwärme des ersten Lichtmoduls und/oder des zweiten Lichtmoduls eingerichtet ist. Die zweite Wärmeabführstruktur kann dabei unabhängig von der oben erwähnten optionalen, zwischen den Teil-Lichtmodulen des ersten Lichtmoduls angeordneten ersten Wärmeabführstruktur angeordnet sein. Im Falle, dass beide Strukturen vorgesehen sind, können sie auch in körperlichem Kontakt miteinander stehen. Die zweite Wärmeabführstruktur kann in Form eines passiv wärmeabführenden Elements, beispielsweise eines Kupferblechs oder eines Aluminiumblechs, vorliegen und damit die in der Lichtmoduleinrichtung entstehende Abwärme passiv abführen oder sie kann auch als eine aktive Komponente eingerichtet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Wärmeabführstruktur als ein sogenanntes Wärmerohr (Heatpipe) eingerichtet sein. Dabei stehen das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul mit dem Wärmerohr in Kontakt, so dass die in den Lichtmodulen erzeugte Abwärme auf das Wärmerohr übertragen werden kann und dort zur Verdampfung des Kühlfluids führt, bei dem die erzeugte Abwärme verbraucht wird und so ein Kühlungseffekt herbeigeführt werden kann. Um den Wärmeabtrag zu optimieren, können zumindest die Rückseiten der Lichtmodule in Flächenkontakt mit der Oberfläche des Wärmerohrs stehen. Anders ausgedrückt verläuft das Wärmerohr am Ort der Lichtmoduleinrichtung zwischen dem ersten Lichtmodul und dem zweiten Lichtmodul und steht zumindest mit der jeweiligen Rückseite jedes Lichtmoduls in körperlichem Kontakt. Je nach Ausgestaltung der Lichtmodule können die Lichtmodule auch in das Wärmerohr eingebettet oder eingelassen sein, so dass auch die Seitenwände der in den Lichtmodulen verbauten LEDs oder LED-Chips in Kontakt mit dem Wärmerohr stehen und so der Wärmeabstransport weiter verbessert werden kann. Im Kontaktbereich zwischen der Oberfläche des Wärmerohrs und den Oberflächen der Lichtmodule kann ein den Wärmetransport förderndes Material vorgesehen sein, beispielsweise eine Wärmeleitpaste.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Wärmeabführstruktur an zwei gegenüberliegenden Punkten am Reflektor befestigt sein. Alternativ kann die zweite Wärmeabführstruktur an einem Punkt am Reflektor befestigt sein. In beiden Fällen kann dadurch erreicht werden, dass die zweite Wärmeabführstruktur als Träger für die Lichtmoduleinrichtung fungiert. Ferner können die Strom führenden Leitungen entlang der zweiten Wärmeabführstruktur geführt werden.
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In einigen Ausführungsbeispielen der Leuchtanordnung kann diese eine Platte aufweisen, auf der das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul befestigt sind. So gesehen kann die Platte als Träger für die Lichtmoduleinrichtung fungieren. Ferner kann die Platte aus transparentem Material hergestellt sein und auf dem Reflektor abgestützt sein. Unter Transparenz ist hierbei die Eigenschaft zu verstehen, dass die Platte mindestens für das den Reflektor verlassende Licht (im Wesentlichen) durchlässig ist. Die Platte kann sich über die gesamte Lichtaustrittsfläche des Reflektors erstrecken und somit eine relativ große Oberfläche aufweisen, wodurch sie neben der stabilisierenden Funktion auch zum Abtransport der Wärme der Lichtmoduleinrichtung verwendet werden kann. Um diesen Effekt zu unterstützen, kann die Platte aus einem gut wärmeleitenden transparenten Material gefertigt sein, beispielsweise Kalziumfluorid.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Leuchtanordnung eine reflektierende und/oder refraktive erste Optik aufweisen, welche eingerichtet ist zum Formen des Lichtabstrahlprofils des nicht in den Reflektor abstrahlenden Lichtmoduls, also des zweiten Lichtmoduls. Bei dieser ersten Optik kann es sich beispielsweise um jedes beliebige optische Element handeln, welches dazu geeignet ist, den Strahlengang von Licht zu verändern, wie etwa einen Spiegel, ein Prisma, eine Linse, und/oder einen Diffusor. Die erste Optik kann auch ein zusammengesetztes Element sein, in welchem zwei oder mehr der eben aufgeführten optischen Elemente kombiniert vorliegen um den Strahlenweg und damit ein dadurch erzeugbares Fernfeld einzustellen.
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In weiteren verschiedenen Ausführungsformen können das erste Lichtmodul und das zweite Lichtmodul eingerichtet sein zum Abstrahlen von Licht, welches sich in mindestens einer der folgenden Eigenschaften unterscheidet: Wellenlänge, und/oder spektrale Zusammensetzung, und/oder Öffnungswinkel des abgestrahlten Lichtkegels, und/oder Strahlungsintensität. So kann beispielsweise eine für den Heimbereich gefertigte Leuchtanordnung mittels des ersten Lichtmoduls ein helles weißes Punktlicht erzeugt werden während mittels des zweiten Lichtmoduls stimmungsvolles farbiges diffuses Licht erzeugt werden kann.
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Gemäß noch weiteren Ausführungsbeispielen kann die Leuchtanordnung ferner eine reflektierende und/oder refraktive zweite Optik aufweisen, in welche das vom dritten Lichtmodul abgestrahlte Licht einkoppelbar ist und welche zum Verteilen des Lichts entlang der Außenseite des Reflektors eingerichtet ist. Das in der zweiten Optik verteilte Licht kann dann über entsprechende Auskoppelstellen die Leuchtanordnung als Nutzlicht verlassen. Die optionale zweite Optik kann damit zum Formen des Fernfeldes eingerichtet sein, welches durch das Licht des dritten Lichtmoduls erzeugbar ist. Auch bei der dritten Optik kann es sich dabei um jedes beliebige optische Element handeln, welches dazu geeignet ist, den Strahlengang von Licht zu verändern, wie etwa einen Spiegel, ein Prisma, eine Linse, einen Diffusor. Die zweite Optik kann auch ein zusammengesetztes Element sein, in welchem zwei oder mehr der eben aufgeführten optischen Elemente kombiniert vorliegen um den Strahlenweg und damit ein dadurch erzeugbares Fernfeld einzustellen. Ferner kann die zweite Optik polarisierende Elemente aufweisen, die beispielsweise doppelbrechende Materialien enthalten, und damit polarisationsselektiv arbeiten, was beispielsweise eine durchstimmbare Farbwiedergabe ermöglicht durch eine Mischung von Licht, welches von zwei oder mehr Teil-Lichtmodulen des dritten Lichtmoduls stammt, deren Licht unterschiedlich polarisiert ist.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die zweite Optik als ein den Reflektor teilweise oder vollumfänglich umgebender Lichtleiter ausgebildet sein. Dadurch kann beispielsweise Licht, welches von dem dritten Lichtmodul oder von Teil-Lichtmodulen des dritten Lichtmoduls erzeugt wird, auf den gesamten Umfang des Reflektors verteilt werden und beispielsweise seitlich nach außen herausgestreut werden, wodurch diffuses Randlicht um den Reflektor herum bereitgestellt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der Leuchtanordnung können das erste Lichtmodul, das zweite Lichtmodul und das dritte Lichtmodul derart (relative zueinander) angeordnet sein, dass mindestens zwei dieser drei Lichtmodule gemeinsam ansteuerbar sind, so dass dadurch verschiedene Lichtfernfelder erzeugbar sind. Anders ausgedrückt sind die Fernfelder der in der Leuchtanordnung vorgesehenen Lichtmodule in beliebiger Weise kombinierbar, so dass entsprechend zusätzliche Fernfelder erzeugbar sind. Die Leuchtanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann also verschiedene jeweils mittels der einzelnen Lichtmodule erzeugbare Fernfelder oder eine Mischung dieser Fernfelder abstrahlen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen schematischen Aufbau einer Leuchtanordnung mit multiplen Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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2 eine schematische Übersicht von beispielhaften mittels der in 1 dargestellten Leuchtanordnung erzeugbaren Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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3 einen weiteren schematischen Aufbau einer Leuchtanordnung mit multiplen Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
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4 einen noch weiteren schematischen Aufbau einer Leuchtanordnung mit multiplen Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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In 1 ist ein schematischer Aufbau einer Leuchtanordnung 100 mit multiplen Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel basiert auf einer Leuchtanordnung 100, welche insgesamt drei Lichtmodule aufweist. Die dargestellte Querschnittsansicht kann dabei den Querschnitt einer rotationssymmetrischen Leuchtanordnung 100 darstellen. In diesem Fall handelt es sich bei der in 1 dargestellten Achse um eine Symmetrieachse 116 der Leuchtanordnung. Die Querschnittsansicht kann aber auch den Querschnitt einer linearen Leuchte darstellen, welche sich dann senkrecht zur Blattebene erstreckt. In diesem Fall würde dann die in 1 dargestellte Achse 116 in der senkrecht zur Blattebene verlaufenden Symmetrieebene der linearen Leuchte liegen. Bei einer auf dem in 1 dargestellten Querschnitt basierenden linearen Leuchtanordnung 100 ist das Abstrahlprofil entlang der linearen Struktur typischerweise Lambertsch, das Abstrahlprofil senkrecht zum Verlauf der linearen Struktur hingegen kann durch das Zusammenspiel von Reflektor und verschiedenen optischen Elementen nach Bedarf geformt werden und kann somit vom Lambertschen Strahlungsprofil abweichen.
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Die in 1 dargestellte Leuchtanordnung 100 weist eine Lichtmoduleinrichtung auf, aufweisend ein erstes Lichtmodul 104 und ein zweites Lichtmodul 106. Das erste Lichtmodul 104 ist mit seiner Rückseite an einem Wärmerohr 108 angebracht und mit seiner Licht abstrahlenden Oberfläche einem Reflektor 102 bzw. dessen reflektierender Oberfläche zugewendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Lichtmodul 104 im Brennpunkt des Reflektors 102 angeordnet, d. h. die Symmetrieachse 116 (oder eben Symmetrieebene im Falle einer linearen Leuchtanordnung) verläuft mittig durch das erste Lichtmodul 104. Das vom ersten Lichtmodul 104 erzeugte Licht 118 fällt auf den Reflektor 102 und wird von diesem kollimiert, so dass es den Reflektor 102 über seine Lichtaustrittsfläche verlassen kann. Die Lichtaustrittsfläche ist als die Fläche zu verstehen, welche vom Rand der Reflektorschale eingegrenzt ist.
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Das zweite Lichtmodul 106 ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich groß wie das erste Lichtmodul 104, wodurch Lichtabschattungseffekte in der Leuchtanordnung 100 minimiert werden können. Das zweite Lichtmodul 106 ist mit seiner Rückseite auf dem Wärmerohr 108 angebracht und damit gleichzeitig mit seiner Rückseite der Rückseite des ersten Lichtmoduls 104 zugewendet. Damit ist die Richtung des durch das zweite Lichtmodul 106 abgestrahlten Lichts der Richtung des durch das erste Lichtmodul 104 abgestrahlten Lichts entgegengesetzt. Anders ausgedrückt strahlt das erste Lichtmodul 104 Licht rückwärts in einen Reflektor ein während das zweite Lichtmodul 106 Licht in Vorwärtsrichtung zur Reflektoraustrittsfläche hin ausstrahlt. Wohlgemerkt gilt diese Aussage nur für das Licht unmittelbar nach Verlassen der Lichtmodule, also vor Auftreffen des Lichts auf die Reflektorschale oder andere optische Elemente, welche den Lichtweg beeinflussen.
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Das erste Lichtmodul 104 und das zweite Lichtmodul 106 der Lichtmoduleinrichtung sind beide am Wärmerohr 108 angebracht. Die Oberfläche des Wärmerohrs 108 kann als Kühlkörper genutzt werden und kann dazu beispielsweise eine Rippenstruktur oder eine andere Struktur aufweisen, welche geeignet ist, die Oberfläche zu vergrößern und damit beschleunigt Wärme abzugeben. Das Wärmerohr 108 kann auch zusätzlich mit einem separaten Kühlkörper verbunden sein, welcher auch Vorschalt- und Steuerelektronik enthalten kann. Das Wärmerohr 108 ist in diesem Ausführungsbeispiel an zwei gegenüberliegenden Punkten des Reflektors 102 angebracht und es ist gleichzeitig als Träger bzw. Halter für die Lichtmoduleinrichtung eingerichtet, welche damit über dem Reflektor „schwebt”. Zusätzlich kann jedoch eine Platte (nicht dargestellt) aus einem transparenten Material vorgesehen sein, welche auf dem Reflektorrand aufliegt und ebenfalls mit der Lichtmoduleinrichtung verbunden ist, so dass diese zusätzlich gestützt wird. Indem die Platte aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt wird, lässt sich der Effekt der zusätzlichen Abführung der Abwärme von der Lichtmoduleinrichtung weiter verstärken. Das Wärmerohr 108 und der Bereich, in dem die Lichtmoduleinrichtung an das Wärmerohr 108 befestigt ist, können aus einem gut Wärme leitenden Material gefertigt sein, z. B. Kupfer, um einen schnellen Abtransport der von der Lichtmoduleinrichtung erzeugten Wärme zu gewährleisten. Alternativ können aber auch beliebige Teile des Wärme abführenden Systems beispielsweise aus einem anderen geeigneten Material, beispielsweise einem anderen Metall wie beispielsweise Aluminium gefertigt sein.
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Über dem zweiten Lichtmodul 106 ist eine erste Optik 110 als Sekundäroptik vorgesehen. Unter einer Sekundäroptik ist eine Optik zur Umverteilung des Lichts zu verstehen, mit deren Hilfe ein jeweils für die spezielle Anwendung gewünschtes Fernfeld erzeugt werden kann. Ohne die erste Optik 110 strahlt das zweite Lichtmodul 106 typischerweise Licht mit einer Lambertschen oder nahezu Lambertschen Intensitätsverteilung ab. Damit also andere Fernfelder realisierbar sind und um gegebenenfalls Blendung im einem Bereich um die Symmetrieachse 116 bzw. nahe an der Symmetrieebene 116 vor der Leuchtanordnung 100 zu vermeiden, kann in Abstrahlrichtung der Leuchtanordnung 100 die erste Optik 110 vorgesehen sein, welche das vom zweiten Lichtmodul 106 abgestrahlte Licht 120 umverteilt. Die erste Optik 110 kann beispielsweise auf einer Platte aus einem im relevanten Wellenlängenbereich transparenten Material abgestützt oder darauf montiert sein, wobei die Platte dann auf dem Rand des Reflektors 102 oder an einer zweiten Optik 114 befestigt oder abgestützt ist. Alternativ kann die erste Optik 110 auch mittels eines Drahtes, welcher beispielsweise an der Lichtmoduleinrichtung befestigt ist, in Position über dem zweiten Lichtmodul 106 gehalten werden. Die erste Optik 110 kann refraktiver (z. B. Prisma) oder reflektiver (z. B. Spiegel) Art sein und beispielsweise derart eingerichtet sein, dass ein Fernfeld in Batwing-Form erzeugt werden kann. Demzufolge kann also das zweite Lichtmodul 106 sein Licht 120 direkt abstrahlen, und zwar mit Hilfe der optionalen ersten Optik 110 oder auch ohne, wobei der erste Fall in der 1 dargestellt ist. Das Licht 120 des zweiten Lichtmoduls kann auch einer zweiten Optik 114 zugeführt werden und damit indirekt über diese abgestrahlt werden. In 1 ist eine solche zweite Optik 114 in Form einer Streuröhre (im Falle einer rotationssymmetrischen Leuchtanordnung) oder Streuscheibe (im Falle einer linearen Leuchtanordnung) schematisch dargestellt. Im Falle einer rotationssymmetrischen Leuchtanordnung kann die zweite Optik 114 in Form eines Hohlzylinders ausgebildet sein, welcher derart auf dem Rand des Reflektors 102 angeordnet ist, dass seine Symmetrieachse mit der Symmetrieachse 116 der Leuchtanordnung 110 zusammenfällt. Das Licht 120 vom zweiten Lichtmodul 106 kann die Innenwand der zweiten Optik 114 in Abstrahlrichtung fortgesetzt beleuchten und beispielsweise als Streulicht von der zweiten Optik 114 abgegeben werden. Die Wand der zweiten Optik 114 kann auch mit einem Leuchtstoff beschichtet sein oder dieser kann darin eingebettet sein, so dass eine zumindest teilweise Umwandlung des vom zweiten Lichtmodul 106 stammenden Lichts 120 stattfindet und das umgewandelte Licht als Nutzlicht die Leuchtanordnung 100 verlässt. Des Weiteren kann die zweite Optik 114 derart eingerichtet sein, dass sie einen Teil des vom zweiten Lichtmodul 106 auftreffenden Lichts 120 reflektiert und somit nicht zur Außenseite der zweiten Optik 114 durchlässt und den vom in der zweiten Optik 114 eingebetteten Leuchtstoff umgewandelten Teil des Lichts zu beiden Seiten der Wand der zweiten Optik 114 abstrahlt.
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Optional kann die Leuchtanordnung 100 ein drittes Lichtmodul 112 aufweisen. Das dritte Lichtmodul 112 kann in Analogie zum ersten Lichtmodul 104 und zum zweiten Lichtmodul 106 mehrere LEDs oder LED-Chips aufweisen. Diese können in beliebiger Anordnung entlang des Außenrandes des Reflektors 102 angeordnet sein. Somit kann das dritte Lichtmodul beispielsweise als ein ringförmiger LED- oder LED-Chip-Leuchtstreifen ausgebildet sein. Das vom dritten Lichtmodul 112 abgestrahlte Licht kann direkt zu den Seiten des Reflektors 102 abgestrahlt werden oder, wie in 1 dargestellt, in die zweite Optik 114 eingekoppelt werden und mittels der zweiten Optik 114 als Licht des dritten Fernfeldes 122 abgestrahlt werden, welches primär senkrecht zur Symmetrieachse 116 oder Symmetrieebene 116 der Leuchtanordnung 100 emittiert wird. In diesem Fall kann die zweite Optik 114 Lichtleiterstrukturen aufweisen, durch welche Licht in der zweiten Optik 114 verteilt werden kann. Die zweite Optik 114 kann im Volumen mit Streuern und/oder an der Oberfläche mit Auskoppelstrukturen versehen sein, zum Beispiel einer aufgerauten Oberflächenstruktur. Dadurch kann mittels des dritten Lichtmoduls 114 in Verbindung mit der zweiten Optik 114 ein breit abstrahlendes Raumlicht 122 realisiert werden. In Kombination mit dem zweiten Lichtmodul 106 kann die zweite Optik 114 auf ihrer Innenseite verspiegelt sein, wodurch unter anderem eine Reduzierung von Blendwirkungen durch Licht 120 aus dem zweiten Lichtmodul 106 erreicht werden kann. In diesem Fall entfällt der oben erwähnte Modus, in dem das Licht 120 des zweiten Lichtmoduls 106 die zweite Optik 114 beleuchtet und diffuses Streulicht erzeugt wird, welches nach außen als Raumlicht abgegeben werden kann. Vielmehr strahlt dann das zweite Lichtmodul 106 Licht 120 direkt mit oder ohne Beteiligung der ersten Optik 110 ab, so dass ein Großteil des vom zweiten Lichtmodul 106 emittierten Strahlung 120 nicht auf die zweite Optik 114 trifft.
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Die in 1 dargestellte schematische Übersicht enthält nur die wichtigsten Elemente, welche zur Ausbildung der Leuchtanordnung 100 benötigt werden. Weitere Elemente, beispielsweise die Vorschalt- und Steuerelektronik, welche in der Leuchtanordnung vorgesehen sein kann, wurden zwecks Übersichtlichkeit ausgelassen.
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Je nach Bedarf und Einsatzgebiet können die Lichtmodule neben unterschiedlichen Farben auch mit unterschiedliche Leistungen ausgestattet sein. Für übliche Beleuchtungszwecke kann für jedes der Lichtmodule eine Leistung zwischen 10 und 30 Watt angenommen werden.
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In 2 ist eine schematische Übersicht von beispielhaften mittels der in 1 dargestellten Leuchtanordnung erzeugbaren Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt. Dabei markieren die Konturen der dargestellten Fernfelder Orte, an denen die Intensität des von dem jeweiligen Lichtmodul erzeugten Lichtes auf einen bestimmten Intensitätswert abgefallen ist. Das erste Fernfeld 218 ist mittels des ersten Lichtmoduls 104 erzeugbar, das zweite Fernfeld 220 ist mittels des zweiten Lichtmoduls 106 erzeugbar und schließlich ist das dritte Fernfeld 122 mittels des dritten Lichtmoduls 112 erzeugbar. In dem gezeigten beispielhaften Szenario kann also beispielsweise das erste Fernfeld 218 als ein starkes keulenförmiges Lichtfeld langer Reichweite eingerichtet sein, das zweite Fernfeld 220 kann als mittelstarkes Batwing-förmiges Fernfeld eingerichtet sein und das dritte Fernfeld 222 kann als diffuses Fernfeld kurzer Reichweite eingerichtet sein, welches die unmittelbaren Randbereich der Leuchtanordnung 100 ausleuchtet.
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Durch wahlweise oder kombinierte Ansteuerung von mindestens einem der drei Lichtmodule können unterschiedliche Lichtszenarien erzielt werden. Die LEDs oder LED-Chips in den Lichtmodulen können spektral starr sein oder als spektral steuerbar, d. h. fähig die Farbe des erzeugten Lichts zu ändern, eingerichtet sein. Beispielsweise kann das dritte Lichtmodul 112 bei geringem Lichtfluss als farbgebende Effektbeleuchtung für die Leuchtanordnung 100 selbst genutzt werden, während das Hauptlicht von den anderen Lichtmodulen – beispielsweise dem ersten Lichtmodul 104 und dem zweiten Lichtmodul 106 – bereitgestellt wird. Durch Überlappung verschiedener Fernfelder mit jeweils unterschiedlichen Farben ist es auch möglich, Bereiche mit Licht einer anderen Farbe als der Farbe der primären Fernfelder auszuleuchten.
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In 3 ist ein weiterer schematischer Aufbau einer Leuchtanordnung 300 mit multiplen Fernfeldern gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt. Die in 3 gezeigte Leuchtanordnung 300 entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Leuchtanordnung 100, wobei gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen tragen und im Folgenden nicht erneut beschrieben werden.
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Die in 3 dargestellte Leuchtanordnung 300 zeigt in Bezug auf die in 1 dargestellte Leuchtanordnung 100 eine alternative Form der zweiten Wärmeabführstruktur, die als Wärmerohr 302 eingerichtet sein kann. Das Wärmerohr 302 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen einem Punkt am Rand des Reflektors 102 und der Leuchtmoduleinrichtung angeordnet. Anders gesprochen ist das Wärmerohr 302 an einem Punkt am Reflektorrand befestigt und kann im Wesentlichen parallel zur Lichtaustrittsebene des Reflektors 102 verlaufen. Dabei kann die Lichtmoduleinrichtung in gleicher Art und Weise wie in Zusammenhang mit der 1 dargestellten Leuchtanordnung 100 beschrieben am Wärmerohr 302 angebracht sein.
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Eine noch andere Leuchtanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist in 4 dargestellt. Die in 4 gezeigte Leuchtanordnung 400 entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Leuchtanordnung 100, wobei gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen tragen und im Folgenden nicht erneut beschrieben werden.
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Die in 4 dargestellte Leuchtanordnung 400 zeigt in Bezug auf die in 1 dargestellte Leuchtanordnung 100 eine weitere Möglichkeit der Entwärmung der Lichtmodulanordnung in Form einer ersten Wärmeabführstruktur, die als Wärmerohr 402 eingerichtet sein kann. Ähnlich wie bei der in 3 gezeigten Leuchtanordnung 300 erstreckt sich das Wärmerohr 402 zwischen einem Punkt am Reflektor 102 und der Leuchtmoduleinrichtung. Jedoch verläuft das Wärmerohr 402 hier im Wesentlichen senkrecht zu der Lichtaustrittsebene bzw. parallel zur Symmetrieachse 106 der Leuchtanordnung (bei zylindersymmetrischer Leuchtanordnung) oder in der Symmetrieebene 116 der Leuchtanordnung (bei linearer Leuchtanordnung) und ist am Scheitelpunkt des Reflektors 102 befestigt. Anders ausgedrückt befindet sich das Wärmerohr 402 unterhalb der Lichtmoduleinrichtung. Dabei kann das Wärmerohr 402 eine T-Form aufweisen und die Leuchtmoduleinrichtung in drei Teile unterteilen, nämlich in ein erstes Lichtmodul, welches durch den Stamm des T-förmigen Wärmerohrs 402 wiederum in ein erstes Teil-Lichtmodul 404 und ein zweites Teil-Lichtmodul 406 unterteilt wird, und ein zweites Lichtmodul 106. Die Aufteilung des ersten Lichtmoduls ist nicht zwingend als körperliche Trennung zu verstehen, sondern kann auch als eine einfache Zuordnung der innerhalb des ersten Teil-Lichtmoduls 404 und des zweiten Teil-Lichtmoduls 406 angeordneten Leuchtdioden und/oder Leuchtdioden-Chips verstanden werden.
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Die eben beschriebene Anordnung ermöglicht einen guten Wärmeabtransport, da sowohl die Rückseiten der Lichtmodule als auch die Seitenflächen des ersten Teil-Lichtmoduls 404 und des zweiten Teil-Lichtmoduls 406 in Kontakt mit dem Wärmerohr 402 stehen. Zusätzlich kann eine Ummantelung (nicht in der Figur dargestellt) vorgesehen sein, welche die nicht Licht abstrahlenden Seitenflächen der gesamten Lichtmodulanordnung umfasst und als Wärmesenke fungiert. Die Ummantelung kann aus einem gut wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Silber, und/oder mit Wärme dissipierenden Strukturen, beispielsweise Rillen, auf der der Lichtmodulanordnung abgewandten Seite versehen sein. Die Ummantelung kann mit dem senkrecht zum Stamm des T-förmigen Wärmerohrs 402 verlaufenden Teil des Wärmerohrs 402 verbunden sein, wodurch die Abwärme der Lichtmodulanordnung von der Ummantelung weiter zum Wärmerohr geführt werden kann. Im Übrigen kann eine solche Ummantelung auch in den in 1 und 3 dargestellten beispielhaften Leuchtanordnungen vorgesehen sein, wobei sie dort direkt mit dem Wärmerohr verbunden ist, welches dann an die Ummantelung befestigt sein kann oder durch die Ummantelung hindurch zur Mitte der Lichtmodulanordnung verlaufen kann.
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Die in 4 dargestellte Leuchtanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen hat den weiteren Vorteil, dass durch die Anordnung des Wärmerohrs 402 unterhalb der Lichtmoduleinrichtung der Abschattungseffekt im Vergleich zu den in 1 und in 3 gezeigten beispielhaften Leuchtanordnungen verringert werden kann.
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Die in 1 bis 4 dargestellten Leuchtanordnungen 100 können beispielsweise jeweils ein handelsübliches PAR (parabolic aluminized reflector – aluminisierter Parabolspiegelreflektor) 38-Gehäuse aufweisen und beispielsweise als eine LED-Par-Lampe eingerichtet sein, so dass sie sich zum direkten Betrieb im normalen Haushaltsstromnetz eignet und problemlos als sparsame LED-PAR-Lampe mit multiplen Fernfeldern gewöhnliche PAR 38-Lampen ersetzen kann.
