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Die
Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer aus mehreren LEDs gebildeten
Lichtquelleneinheit und einer Lichtaustrittsöffnung, durch die das von den
LEDs der Lichtquelleneinheit emittierte Licht aus der Leuchte austritt.
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Aufgrund
der positiven Eigenschaften von LEDs, insbesondere seit dem diese
auch mit einem weiß abstrahlenden
Licht verfügbar
sind, wird versucht, diese als Lichtquellen bei Leuchten einzusetzen,
die herkömmlich
mit anderen Leuchtmitteln ausgerüstet
waren. Die Vorteile von LEDs liegen v. a. in einem geringen Stromverbrauch,
in ihrer nur relativ geringen Erwärmung und ihrer langen Lebensdauer begründet. Bei
vorbekannten LED-Leuchten handelt es sich typischerweise um Signalleuchten,
beispielsweise Bremslichter oder Blinklichter eines Kraftfahrzeuges.
Eingesetzt werden LEDs auch zum Hinterleuchten von Hinweisschildern,
wie beispielsweise im Rahmen eines Gebäudemanagements zum Kennzeichnen
von Notausgängen
oder dergleichen. Die Beschränkung
des Einsatzes von LEDs als Leuchtmittel für den vorbeschriebenen Anwendungsbereich liegt
in der relativ geringen Leuchtstärke
der LEDs begründet.
Diese sind daher von Hause aus nicht geeignet, in solchen Leuchten
eingesetzt zu werden, die zum aktiven Beleuchten, beispielsweise
im Rahmen einer Arbeitsplatz-, Raum- oder Verkehrswegbeleuchtung
vorgesehen sind. Zwar sind bereits Taschenlampen entwickelt worden,
die zum aktiven Beleuchten eingesetzt werden. Diese verfügen über mehrere
in einer Ebene angeordnete LEDs als Lichtquelleneinheit, deren Lichtkegel
parallel zueinander zur Lichtaustrittsöffnung hin gerichtet sind.
Vorbekannte Taschenlampen, Außenleuchten
oder Strahler mit LED-Lichtquellen weisen jedoch nur geringe Beleuchtungsstärken auf.
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Im
Wohnraum- und Bürobereich
wurden LEDs als Leuchtmittel aus besagten Gründen bislang nur zum Bereitstellen
einer Stimmungs- oder Akzentbeleuchtung eingesetzt, nicht jedoch
als Ersatz herkömmlicher
Büroleuchten,
wie beispielsweise Deckeneinbauleuchten oder Langfeldleuchten.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Leuchte dergestalt weiterzubilden,
dass sich diese auch für
eine Raumbeleuchtung und damit beispielsweise als Büroleuchte
eignet.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine eingangs genannte, gattungsgemäße Leuchte, bei der die Lichtaustrittsöffnung bezüglich ihrer
Fläche
kleiner als die durch die Anordnung der LEDs eingenommene Fläche der
Lichtquelleneinheit ist und die Längsachsen der Lichtkegel benachbarter LEDs
oder benachbarter LED-Gruppen in wenigstens einer Schnittebene der
Leuchte winklig zueinander angeordnet zur Lichtaustrittsöffnung hin
gerichtet sind.
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Bei
dieser Leuchte wird eine gegenüber
vorbekannten LED-Leuchten höhere
Beleuchtungsstärke
dadurch erzielt, dass die von der Lichtquelleneinheit und damit
von den die Lichtquelleneinheit aufbauenden LEDs eingenommene Fläche größer ist als
die Fläche
der Lichtaustrittsöffnung
der Leuchte. Aufgrund der größeren Fläche der
Lichtquelleneinheit können
auf dieser bezogen auf die Fläche
der Lichtaustrittsöffnung
eine sehr viel größere Anzahl
an LEDs aufgenommen werden. Ausgenutzt wird bei dieser Leuchte die
Tiefe derselben, um die LEDs der Lichtquelleneinheit auf einer Fläche anzuordnen,
die größer ist
als diejenige der Lichtaustrittsöffnung.
Das durch die Lichtquelleneinheit erzeugte Licht tritt aufgrund
der Anordnung der LEDs oder der LED-Gruppen zueinander gebündelt aus
der relativ kleineren Lichtaustrittsöffnung aus. Zu diesem Zweck
sind die Längsachsen
der Lichtkegel benachbarter LEDs winklig zueinander angeordnet und
mit der Ausrichtung ihrer Lichtkegel direkt auf die Lichtaustrittsöffnung hin
gerichtet. Die Längsachsen
der einzelnen LEDs schneiden sich zweckmäßigerweise in der Mitte oder
im Bereich der Mitte der Lichtaustrittsöffnung der Leuchte. Auf diese
Weise wird das von den einzelnen LEDs emittierte Licht auf die relativ
kleinere Lichtaustrittsöffnung
hin kumuliert. Die winklige Anordnung der Längsachsen der Lichtkegel benachbarter
LEDs kann sich ebenfalls auf eine benachbarte Anordnung von LED-Gruppen
beziehen, wobei mehrere LEDs eine solche LED-Gruppe ausbilden. In einem solchen Fall
sind dann die Längsachsen
des Gesamtlichtkegels einer solchen LED-Gruppe winklig zueinander
angeordnet. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die einzelnen
LEDs der Lichtquelleneinheit einen gleichen oder etwa gleichen Abstand zur
Lichtaustrittsöffnung
aufweisen. Dieses bedingt, dass das aus der Lichtaus trittsöffnung austretende Licht
der Leuchte eine sehr gleichmäßige Lichtverteilung
aufweist. Bei einer Kreisleuchte können die LEDs der Lichtquelleneinheit
im Inneren der Leuchte hinter der Lichtaustrittsöffnung in einer Anordnung zueinander
gehalten sein, dass die Lichtquelleneinheit insgesamt halbkugelförmig geformt
ist. Die durch die halbkugelförmige
Anordnung der Lichtquelleneinheit eingenommene Fläche ist
nicht unerheblich größer als
die Fläche
der Lichtaustrittsöffnung,
die maximal die Grundfläche
der halbkugelförmigen
Anordnung der LEDs einnehmen kann. In aller Regel wird man jedoch
die Fläche
der Lichtaustrittsöffnung
kleiner wählen
als die Grundfläche
der Geometrie der Fläche,
die von den LEDs eingenommen wird. Hieraus wird verständlich,
dass die mögliche
Fläche,
die die LEDs einnehmen umso größer wird,
je größer deren
Abstand von der randlichen Begrenzung der Lichtaustrittsöffnung ist.
Das von den LEDs emittierte Licht wird durch ihre Anordnung und
Ausrichtung auf die Lichtaustrittsöffnung konzentriert und erzeugt eine
homogene gleichmäßige Lichtverteilung
der Leuchte. Diese kann sodann als Leuchte im eigentlichen Sinne,
beispielsweise zum Beleuchten eines Büroraumes deckenseitig als Deckeneinbauleuchte, Aufbauleuchte,
Pendelleuchte oder auch als Stehleuchte eingesetzt werden. Gleiches
gilt im Fall einer Langfeldleuchte. Bei dieser ist die Lichtaustrittsöffnung ein
der Längserstreckung
der Leuchte folgender Schlitz. Die LEDs der Lichtquelleneinheit
sind dann beispielsweise einen halbzylindrischen Bogen bildend in
Bezug auf die Lichtaustrittsöffnung
angeordnet.
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Bei
dieser Leuchte wird unter Verwendung einer Vielzahl von einzelnen
LEDs der aus der Lichtaustrittsöffnung
der Leuchte austretende Lichtstrom generiert. Infolge der winkligen
Anordnung der Abstrahlcharakteristik der einzelnen LEDs können am
Aufbau der Lichtquelleneinheit eine Vielzahl von LEDs beteiligt
sein, ohne dass die Leuchte übermäßig dimensioniert
sein muss.
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Zum
Verstärken
der Lichtausbeute ist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
vorgesehen, dass in der Lichtaustrittsöffnung der Leuchte oder in
deren Bereich ein oder mehrere lichtlenkende Körper angeordnet sind, durch
die die von den LEDs emittierten Lichtstrahlen gesammelt und gerichtet
von der Leuchte abgestrahlt werden. Bei einem solchen Körper kann
es sich beispielsweise um eine bikonvexe Linse im Falle einer kreisrunden
Licht- Austrittsöffnung handeln.
Bei einer Langfeldleuchte mit einem der Längserstreckung der Leuchte
folgenden Lichtaustrittsschlitz kann ein in Querrichtung der Lichtaustrittsöffnung wirkender
linsenartiger Körper dienen,
der bikonvex ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung der
lichtlenkenden Körper
ist vorzugsweise die nach innen zu den LEDs weisende Seite nach
Art einer Sammellinse mit einem kleineren Radius gekrümmt und
damit stärker
gewölbt
als die in Abstrahlrichtung der Leuchte weisende Seite des lichtlenkenden
Körpers.
Vorteilhafterweise befinden sich die LEDs der Lichtquelleneinheit
bezogen auf eine solche Linse oder einen solchen linsenartigen Körper außerhalb
seiner Brennweite. Die einzelnen LEDs sind dann im Unschärfebereich
einer solchen Linse und werden durch diese beleuchtungsseitig nicht
scharf abgebildet, so dass das aus der Leuchte austretende Licht
trotz Einsatzes einer Vielzahl einzelner Lichtquellen eine sehr
homogene Verteilung aufweist.
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Eine
solche Leuchte kann, wenn gewünscht, auch
mehrere Lichtquelleneinheiten umfassen, wobei es durchaus möglich ist,
dass die LEDs der einen Lichtquelleneinheit wechselweise zu denjenigen
der anderen Lichtquelleneinheit angeordnet sind. Durch Zu- und Abschalten
einzelner Lichtquelleneinheiten kann beispielsweise die Helligkeit
oder in Abhängigkeit
von der Anordnung der Lichtquelleneinheiten auch die Lichtverteilung
des aus der Leuchte austretenden Lichtstroms variiert werden. Letzteres
lässt sich
beispielsweise auch mit einer asymmetrischen Anordnung von zwei
oder mehr Lichtquelleneinheiten realisieren, die dann entsprechend
zu- und abgeschaltet
werden. Gleiches lässt
sich auch erreichen, wenn einzelne LEDs einer Lichtquelleneinheit
oder LED-Gruppen unterschiedlich zu- und abgeschaltet werden. Bei
einer solchen Konzeption kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die
LEDs der einen Lichtquelleneinheit Licht in einer anderen Farbe
emittieren als diejenigen der anderen Lichtquelleneinheit. Auf diese Weise
lässt sich
die Lichtfarbe des aus der Leuchte austretenden Lichtes variieren.
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Nachfolgend
ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1:
Einen schematisierten Querschnitt durch eine Leuchte gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
und
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2:
eine Ansicht von unten auf eine Leuchte gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt
in einem schematisierten Querschnitt eine LED-Leuchte 1.
Die LED-Leuchte 1 verfügt über einen
halbkugelförmig
geformten LED-Tragekörper 2.
Der LED-Tragekörper 2 trägt eine
Vielzahl einzelner LEDs, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
anhand ihres Optikkörpers 3 erkennbar
sind. Die LEDs L selbst befinden sich auf einer flexiblen Leiterplatte 4,
die an der Rückseite
des LED-Tragekörpers 2 angebracht
ist. Die Optikkörper 3 der
LEDs L finden sich in jeweils einem Reflektor 5, der wiederum
Teil des LED-Tragekörpers 2 sind.
Die Reflektoren 5 dienen neben den Optikkörpern 3 zum Definieren
der Abstrahlcharakteristik des von den einzelnen LEDs L emittierten
Lichtes.
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Der
LED-Tragekörper 2 ist
unterseitig durch eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnete
Scheibe verschlossen. Im Zentrum der Scheibe 6 ist eine
Lichtaustrittsöffnung 7 eingebracht.
Die Querschnittsfläche
der Lichtaustrittsöffnung 7 ist
um ein vielfaches kleiner als die Mantelfläche des halbkugelförmigen LED-Tragekörpers 2.
In der Lichtaustrittsöffnung 7 ist
eine als Linse konzipierter Optikkörper 8 angeordnet.
Der Optikkörper 8 ist
wie aus dem in 1 gezeigten Querschnitt ersichtlich
bikonvex konzipiert und weist an seiner zu dem LED-Tragekörper 2 weisenden
Seite eine stärkere
Krümmung
und somit einen auf als an seiner in Abstrahlrichtung weisenden
Seite. Die mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnete Seite des
Optikkörpers 8 mit
dem kleineren Krümmungsradius
dient zum Sammeln und Kumulieren des von den LEDs L emittierten
Lichtes. Die mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Seite
des Optikkörpers 8 mit
dem größeren Krümmungsradius dient
zum Bereitstellen eines gebündelten
Lichtstroms zum Beleuchten beispielsweise eines Arbeitsplatzes.
Der Optikkörper 8 ist
von der Scheibe 6 gehalten. Mit dem Bezugszeichen LA ist der Abstrahlkegel der Leuchte 1 in
der Figur gekennzeichnet.
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Die
Scheibe 6 selbst verfügt über einen
inneren Ringabschnitt 11, beispielsweise aus Metall. An diesen
Ringabschnitt 11 schließt sich ein ringförmiger Streuscheibenabschnitt 12 an,
an den in radialer Richtung außenseitig
wiederum ein äußerer Ringabschnitt 13 aus
Metall grenzt. Die Scheibe 6 ist über ihren äußeren Ringabschnitt 13 mit
dem LED-Tragekörper 2 in
nicht dargestellter Art und Weise verbunden.
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Die
an dem LED-Tragekörper 2 angeordneten
LEDs L bilden eine Lichtquelleneinheit aus. Die LEDs L sind aufgrund
der Gestaltung des LED-Tragekörpers 2 somit
entlang einer halbkugelförmigen Mantelfläche angeordnet.
Somit definiert die halbkugelförmige
Mantelfläche
des LED-Tragekörpers 2 die von
den LEDs L eingenommene Fläche.
Die Lichtkegel des von jeder LED L mit ihrem Optikkörper 3 und dem
Reflektor 5 abgestrahlten Lichtes sind in dieser Figur
anhand einzelner Lichtkegel mit dem Bezugszeichen LK bezeichnet.
Die Längsachsen
A1, A2 zweier benachbarter
Lichtkegel LK sind winklig zueinander angeordnet,
wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist, dass die Längsachsen A1, A2 der Lichtkegel
LK sich in der Mitte M oder sich etwa in
der Mitte des Optikkörpers 8 und
somit etwa in der Ebene der Scheibe 6 schneiden. Die Öffnungsweite
der Lichtkegel LK der LEDs L sind bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ausgelegt, damit durch diese im Wesentlichen nur der Optikkörper 8 angestrahlt
ist. Bei dem Lichtkegel LK handelt es sich regelmäßig um den
Kernlichtkegel. Unberücksichtigt bleibt
im Rahmen dieser Ausführungen
das dem Kernlichtkegel umgebende Streulicht. Der Abstand der Optikkörper 3 und
der Reflektoren 5 und somit die gesamte Innenseite 14 des
LED-Tragekörpers 2 befindet
sich außerhalb
der Brennweite des Optikkörpers 8 bezogen
auf seine Seite 9. Dadurch wird die Innenseite 14 des
LED-Tragekörpers 2 durch
den Optikkörper 8 nicht
scharf abgebildet. Dieses wird genutzt, um eine gleichmäßige Lichtverteilung
des aus der Leuchte 1 austretenden Lichts zu erzeugen.
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Bei
der Leuchte 1 dient der Streuscheibenabschnitt 12 der
Scheibe 6 lediglich einer zusätzlichen Akzentbeleuchtung.
Durch den Streuscheibenabschnitt 12, der auch gefärbt oder
gemustert sein kann, tritt lediglich Streulicht aus. Somit dient
die weitere, durch die Streuscheibe 12 gebildete Lichtaustrittsöffnung im
Unterschied zu der Lichtaustrittsöffnung 7 nicht zum
aktiven Beleuchten, beispielsweise eines Arbeitsplatzes oder dergleichen,
sondern lediglich zum Bereitstellen eines akzentuierten Lichtes, welches
dem Zweck dient, bei eingeschalteter Lichtquelleneinheit ein bestimmtes
Leuchtendesign bereitzustellen.
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Die
Leuchte 1 kann als Deckeneinbauleuchte konzipiert sein.
Der aus der Lichtaustrittsöffnung 7 austretende
Lichtstrom ist aufgrund des von den zahlreichen LEDs L bereitgestellten
Lichts ausreichend lichtstark, um als Raumbeleuchtungsquelle oder
auch zur Objektbeleuchtung eingesetzt werden zu können. Gleichermaßen kann
die in 1 dargestellte LED-Leuchte 1 auch als Langfeldleuchte
konzipiert sein.
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2 zeigt
eine Ansicht von unten einer als Langfeldleuchte 15 konzipierten
LED-Leuchte. Diese ist prinzipiell aufgebaut wie die zu 1 beschriebene
LED-Leuchte 1. Anstelle eines halbkugelförmigen LED-Tragekörpers 2 verfügt die LED-Langfeldleuchte 15 über einen
halbringzylindrischen Tragekörper. Die
Langfeldleuchte 15 verfügt
ferner über
eine der Längserstreckung
der Langfeldleuchte 15 folgende schlitzartige Lichtaustrittsöffnung 16.
Befindet sich in der Lichtaustrittsöffnung 16 der LED-Langfeldleuchte 15 ein
Optikkörper,
handelt es sich bei diesem um einen stabförmigen Optikkörper, der,
wie auch der Optikkörper 8 der
LED-Leuchte 1 bikonvex
gekrümmt sein
kann. Die untere Abdeckung 17 der LED-Langfeldleuchte 15 ist
lichtundurchlässig,
so dass bei dieser LED-Leuchte 15 allein
Licht aus der Lichtaustrittsöffnung 16 heraustritt.
Die Abdeckung kann der Gestaltung der Decke angepasst sein und ist
dieses gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Dann sind diese Leuchten deckenseitig letztendlich nur anhand ihres
Schlitzes zu erkennen. Ebenfalls lassen sich Ringleuchten mit in
diesem Konzept verwirklichen.
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Von
weiterem Vorteil bei der vorstehend beschriebenen Leuchte 1 ist
ferner, dass die LEDs L an der Außenseite des Tragekörpers 2 angeordnet
sind, sodass bei einem Betrieb der LEDs L entstehende Wärme ohne
weiteres abgestrahlt werden kann. Sollte es notwendig sein, können an
der Außenseite
des Tragekörpers 2 ohne
weiteres Kühlrippen
angebracht sein. Von weiterem Vorteil bei dieser Leuchte 1 ist, dass
die Innenseite 14 des Tragekörpers 2 grundsätzlich nicht
die Oberflächeneigenschaften
eines Reflektors, wie dieses bei herkömmlichen Leuchten der Fall
ist, aufweisen muss. Bei der in der Figur dargestellten Leuchte 1 beschränkt sich
dieses allenfalls auf die Ausbildung der Oberfläche der kleineren Reflektoren 5.
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Bei
der beanspruchten Leuchte, die in der Lichtaustrittsöffnung keinen
Op tikkörper
als lichtlenkendes Elemente aufweist und somit die Lichtaustrittsöffnung luftdurchlässig ist,
kann diese Öffnung gleichfalls
als Öffnung
für eine
einer Klimatisierungseinrichtung zugeordnete Zuluft- oder Abluftöffnung genutzt
werden. Dementsprechend ist dann der LED-Tragekörper konzipiert und verfügt über entsprechende
Anschlüsse.
Da der Tragekörper
nicht notwendigerweise als Reflektor ausgebildet ist, hat eine solche
zusätzliche Öffnung der
Lichtaustrittsöffnung
keine lichttechnischen Nachteile. Gleiches gilt auch für solche
Anwendungen, in denen in der Leuchte unter Ausnutzung einer offenen
Lichtaustrittsöffnung
Löscheinrichtungen,
beispielsweise Sprinkler oder dergleichen angeordnet sind. Auch
bei einer solchen Ausgestaltung wirkt sich vorteilhaft aus, dass diese
Maßnahmen
vorgenommen werden können, ohne
dass lichttechnische Einbußen
hingenommen werden müssten,
wie dieses bei vorbekannten Leuchten mitunter der Fall ist.
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Ohne
weiteres kann eine Leuchte gemäß dem beschriebenen
Konzept auch durch eine LED-Anordnung realisiert werden, bei der
diese an der Innenseite des Tragekörpers angeordnet sind und nicht,
wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
vorgeschlagen, jeweils von einem eigenen Reflektor umgeben sind.
Zweckmäßig ist
es, das von den LEDs emittierte Licht in einen Lichtkörper einzukoppeln,
durch den das emittierte Licht gebündelt abgestrahlt wird.
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- 1
- LED-Leuchte
- 2
- LED-Tragekörper
- 3
- Optikkörper
- 4
- Leiterplatte
- 5
- Reflektor
- 6
- Scheibe
- 7
- Lichtaustrittsöffnung
- 8
- Optikkörper
- 9
- Innenseite
des Optikkörpers
- 10
- Außenseite
des Optikkörpers
- 11
- Ringabschnitt
- 12
- Streuscheibenabschnitt
- 13
- Ringabschnitt
- 14
- Innenseite
- 15
- LED-Langfeldleuchte
- 16
- Lichtaustrittsöffnung
- 17
- Abdeckung
- M
- Mitte
- A1, A2
- Längsachse
- L
- LED
- LA
- Abstrahlkegel
- LK
- Lichtkegel