DE202014100784U1

DE202014100784U1 - Linseneinrichtung mit angeformtem Befestigungsmittel für eine LED-Leuchte

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Publication number: DE202014100784U1
Application number: DE202014100784.9U
Authority: DE
Original assignee: ITZ Innovations und Technologiezentrum GmbH
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2024-02-22

Abstract

Linseneinrichtung (1) zur Verwendung in einer langgestreckten LED-Leuchte, welche als Halbschale ausgestaltet ist mit zwei beabstandeten Seitenschenkeln (10), die durch einen Dachabschnitt (40) verbunden sind, welche im montierten Zustand zum Umschließen einer, auf einer Platine (100) angebrachten Reihenanordnung von LEDs (101) ausgebildet ist, wobei eine jeweilige Stirnfläche der Seitenschenkel als Auflagefläche (11), insbesondere zum Abstützen auf der Platine (100) ausgebildet ist, und wobei die Linseneinrichtung (1) integral angeformte Befestigungsmittel zum Zusammenwirken mit Halteeinrichtungen (200) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (10) im Querschnitt der Linseneinrichtung (1) ausgehend von der Stirnfläche jeweils einen Vertikalabschnitt (20) und einen nach innen geneigten Verbindungsabschnitt (30) aufweisen, an den sich der Dachabschnitt (40) anschließt, wobei der Verbindungsabschnitt (20) an seiner Innenfläche (21) eine stufenförmige Strukturierung zur Lichtlenkung aufweist, und wobei Stufenkanten (35) im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Linseneinrichtung verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linseneinrichtung zur Verwendung in einer langgestreckten LED-Leuchte, welche als Halbschale mit etwa U-förmigem Querschnitt gestaltet ist mit zwei beabstandeten Seitenschenkeln, die durch einen Dachabschnitt verbunden sind, welche im montierten Zustand zum Umschließen einer, auf einer Platine angebrachten geometrischen Reihenanordnung von LEDs ausgebildet ist, wobei eine jeweilige Stirnfläche der Seitenschenkel als Auflagefläche, insbesondere zum direkten bzw. indirekten Abstützen auf der Platine ausgebildet ist, und wobei die Linseneinrichtung integral angeformte Befestigungsmittel zum Zusammenwirken mit Halteeinrichtungen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppe für eine langgestreckte LED-Leuchte bzw. eine LED-Leuchte, jeweils umfassend eine derartige Linseneinrichtung.
Solche herkömmlichen Linseneinrichtungen dienen bei langgestreckten LED-Leuchten insbesondere als Primäroptik zur Gestaltung einer vorgegebenen Lichtverteilung der Leuchte, insbesondere in Querrichtung. Dabei kann die Linseneinrichtung so ausgebildet sein, dass sie das von den geometrisch in einer Reihe angeordneten LEDs ausgesendete Licht beispielsweise derart lenkt, dass kein direktes Licht in einem Winkelbereich direkt unterhalb der Leuchte auftritt. Darüber hinaus sind auch Gestaltungen von Linseneinrichtungen bekannt, bei welchen ein horizontaler Lichtaustritt vermindert wird zur Vermeidung von Blendungen bei einem seitlichen Blick auf die Leuchte. Eine solche Leuchte kann auch modular aufgebaut sein, sodass je nach spezifischer Beleuchtungsanforderung eine daran angepasste, spezifisch ausgestaltete Linseneinrichtung ausgewählt und eingesetzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige herkömmliche Linseneinrichtungen in Bezug auf die Qualität ihrer Lichtlenkung weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Linseneinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Linseneinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Seitenschenkel im Querschnitt der Linseneinrichtung ausgehend von der Stirnfläche jeweils einen Vertikalabschnitt und einen nach innen geneigten Verbindungsabschnitt aufweisen, an den sich der Dachabschnitt anschließt, wobei der Verbindungsabschnitt an seiner Innenfläche eine stufenförmige Strukturierung zur Lichtlenkung aufweist, und wobei alle Stufenkanten im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Linseneinrichtung verlaufen.
Durch die angegebene Gestaltung der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung wird ein langgestreckter und schalenförmiger Raum zur Aufnahme der LEDs bereitgestellt und erreicht, dass die erfindungsgemäße Linseneinrichtung in ihrer Höhenerstreckung größer als herkömmliche Linseneinrichtungen ausgebildet sein kann, sodass außenseitig an der Einrichtung angebrachte Befestigungsmittel die Lichtstrahlenführung vergleichsweise wenig stören, wobei durch die in den Verbindungsabschnitten angeordnete stufenförmige Strukturierung eine wirkungsvolle Lichtlenkung in Querrichtung ermöglicht ist, ohne dass die Dicke der Linseneinrichtung in Querrichtung wesentlich erhöht werden muss.
Die angegebene stufenförmige Strukturierung im Bereich der Innenflächen der Verbindungsabschnitte kann eine Strukturierung quer zur Längsachse der Linseneinrichtung im Millimeter- bis etwa 500 µm-Bereich aufweisen, während in Längsrichtung parallele Stufenkanten sich insbesondere über die gesamte Längsachse der Linseneinrichtung erstrecken können.
Eine derartige Struktur lässt sich mit heutigen Spritzgießverfahrens mit der notwendigen Genauigkeit ohne weiteres herstellen, sodass die erfindungsgemäße Linseneinrichtung besonders kostengünstig als Spritzgussteil aus einem optischen Material, insbesondere einem transparenten Kunststoff wie einem PMMA hergestellt werden kann. Derartige Verfahren ermöglichen je nach Werkzeug und verwendetem Spritzgießmaterial ohne Weiteres Kantenstrukturierungen bis auf 100 µm oder 200 µm. Die erfindungsgemäße Linseneinrichtung kann auch aus ein transluzentes Material umfassen bzw. daraus hergestellt sein.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, der Figurenbeschreibung sowie in den Unteransprüchen angegeben.
Um im Bereich der Verbindungsabschnitte eine möglichst ungestörte Lichtlenkung bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass die stufenförmige Strukturierung der jeweiligen Innenfläche der nach innen geneigten Verbindungsabschnitte in Querrichtung stufig abgesetzte Wirkflächen aufweisen, deren Flächennormalen im Wesentlichen in Einbaulage horizontal und quer zur Längsrichtung verlaufen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die weiteren Stufenflächen innerhalb der angegebenen Strukturierung zur Vermeidung von Störlicht in Bezug auf die emittierenden LEDs so ausgerichtet sind, dass das in Querrichtung emittierte Licht diese auch als Störflächen bezeichneten Flächen streifend trifft und insofern nicht an diesen Flächen in das Material der Linseneinrichtung hineingebrochen wird, das ansonsten an den Außenflächen der Linseneinrichtung als Störlicht austreten würde.
Grundsätzlich ist die genaue relative geometrische Anordnung der LED-Platine zur erfindungsgemäßen Linseneinrichtung für eine exakte Strahlführung besonders wichtig. Insbesondere ist es zweckmäßig sehr genau darauf zu achten, dass die LED-Reihe exakt auf der Längsachse und darüber hinaus in Bezug auf die vertikale relative Orientierung exakt zur Linseneinrichtung angeordnet ist. Um hier eine Verbesserung in Bezug auf noch akzeptable diesbezügliche Toleranzen im zusammengebauten Zustand zu erreichen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die optische wirksamen Flächen in einer größeren Entfernung zu den lichtemittierenden LEDs anzuordnen. Aus diesem Grunde kann es zweckmäßig sein, die Höhenerstreckung des Vertikalabschnittes eines Seitenschenkels so zu dimensionieren, dass diese zumindest ein Viertel der Gesamthöhenerstreckung der Linseneinrichtung, insbesondere etwa ein Drittel der Gesamthöhenerstreckung der Linseneinrichtung beträgt.
Es kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass im Querschnitt der Linseneinrichtung ein Vertikalabschnitt eines Seitenschenkels in den nach innen geneigten Verbindungsabschnitt übergeht, welcher selbst dann in den Dachabschnitt des U-förmigen Querschnitts der Linseneinrichtung übergeht.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, ausgehend von der Stirnfläche eines Seitenschenkels innerhalb des jeweiligen Vertikalabschnittes dessen Innenfläche als auch dessen Außenfläche in Einbaulage senkrecht zur Stirnfläche verlaufend zu gestalten. Hiermit ist gemeint, dass der jeweilige Seitenschenkel innerhalb des Vertikalabschnittes eine konstante Dicke aufweist, während die Innen- und Außenwandabschnitte im Wesentlichen vertikal verlaufen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass zumindest die Außenfläche, d.h. die Lichtaustrittsflächen der Vertikalabschnitte zusätzlich zu der vertikalen Ausrichtung eine Strukturierung aufweisen kann, die „Einhüllende“ dieser Strukturierung oder „Tangentenebene“ an diese Strukturierung verläuft jedoch im Wesentlichen als vertikale Ebene.
Zweckmäßigerweise kann an einem Seitenschenkel im Querschnitt der Linseneinrichtung der Verbindungsabschnitt um etwa 30° bis 50°, insbesondere etwa 40° zum zugeordneten Vertikalabschnitt bzw. zur Vertikalen geneigt sein. Zur Ermittlung der angegebenen Neigung werden Mittengeraden durch den Vertikalabschnitt und den Verbindungsabschnitt des jeweiligen Seitenschenkels betrachtet. Der Verbindungsabschnitt kann zum Vertikalabschnitt anstatt gerade nach innen auch gekrümmt nach innen verlaufen, wobei die oben bezeichneten Winkel zwischen 30° und 50° Grad, insbesondere etwa 40°, in diesem Fall den Tangentenwinkel am Übergang zwischen Vertikallabschnitt und Verbindungsabschnitt angeben.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass im Querschnitt der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung der Dachabschnitt eine Innenfläche, d.h. Lichteintrittsfläche aufweist, welche im Wesentlichen horizontal verläuft. Damit ist im Unterschied zu herkömmlichen Linseneinrichtungen die Höhe dieser Innenfläche in Bezug auf eine Ebene, welche durch die Auflageflächen verläuft, im Wesentlichen konstant über ihre Quererstreckung. Hierdurch wird in Einbaulage eine erhöhte Beabstandung zwischen den lichtemittierenden LEDs und den optisch wirksamen Innenflächen der Linseneinrichtung bereitgestellt, sodass die erfindungsgemäße Linseneinrichtung eine erhöhte Toleranz in Bezug auf die exakte geometrische Anordnung der Leuchtmittel zur Optik, d.h. zur Linseneinrichtung, eine erhöhte Toleranz in Bezug auf herstellungsbedingte geometrische Abweichungen der Bauteile LEDs bereitstellt.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass im Querschnitt der Linseneinrichtung die Innenfläche des Dachabschnitts eine Höhe aufweist, die größer ist als die Höhe der vertikal verlaufenden Innenfläche eines Vertikalabschnitts des jeweiligen Seitenschenkels. Vorzugsweise kann die Höhe des Dachabschnittes mehr als das 1,3-fache, insbesondere mehr als das 1,5-fache der Höhe des Vertikalabschnitts betragen, wobei die genannten Höhen ausgehend von einer Ebene ermittelt sind, welche durch die Auflageflächen der beiden Seitenschenkel verläuft.
Vorzugsweise sind integral an die Linseneinrichtung angeformte Befestigungsmittel, welche sich jeweils von der Außenwand eines Seitenschenkels und quer zu dieser nach außen erstrecken, derart angeordnet, dass sie sich nicht über die Höhe des Vertikalabschnitts des Seitenschenkels mit senkrechter Innen- und Außenwandung erstrecken, sodass das im Bereich der Verbindungsabschnitte in die Linseneinrichtung eintretende bzw. austretende Licht nicht gestört, d.h. durch die angeformten Befestigungsmittel abgeschattet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung kann dadurch erreicht werden, dass im Querschnitt der Linseneinrichtung der Dachabschnitt eine äußere, V-förmige und sich parallel zur Längsachse erstreckende Ausnehmung aufweist, wobei die zur Längsachse in Querrichtung äußersten Außenflächen des Dachabschnittes im Wesentlichen vertikal verlaufen. Dabei dienen die das „V“ bildenden, zweckmäßigerweise ebenen Flächen Totalreflexionsflächen, während das totalreflektierte Licht die Linseneinrichtung über diese äußersten und vertikal verlaufenden Außenflächen des Dachabschnittes verlassen, sodass eine sogenannte „Bad-Wing“-Lichtverteilung bereitgestellt werden kann.
Um den störenden Eindruck einer Abfolge von beabstandeten Leuchtpunkten für den Betrachter zu vermeiden, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, die Außenflächen der beiden Seitenschenkel, d.h. die Außenflächen der Vertikalabschnitte und der Verbindungsabschnitte sowie die in Querrichtung äußersten Außenflächen des Dachabschnittes mit einer Strukturierung in Form einer regelmäßigen Rillenstruktur zu versehen, wobei die Rillen in Einbaulage vertikal und über die angegebenen Flächen durchgängig verlaufen. Aufgrund der angegebenen Strukturierung wird das Licht einer einzelnen LED beim Austritt aus der Linseneinrichtung in horizontaler Richtung aufgefächert, sodass der Eindruck eines in Längsrichtung durchgängigen Leuchtmittels hervorgerufen wird.
Um richtungsabhängige Variationen in der Abstrahlcharakteristik der Leuchtdioden in Bezug auf Intensität und Farbe, die unter Umständen den Lichteindruck stören könnten, zumindest ansatzweise zu kompensieren, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, einige, besonders vorteilhaft alle optisch wirksamen Ein- und Austrittsflächen der Linseneinrichtung mit Ausnahme der, die V-förmige Ausnehmungen im Dachabschnitt festlegenden Austrittsflächen mit einer Feinstrukturierung zu versehen, insbesondere entsprechend einer Oberflächengüte nach VDI 3400 mit einer Stufe zwischen 27 und 32, insbesondere 30. Eine derartige Feinstrukturierung kann insbesondere durch Herstellen einer Ätz- bzw. Erodierstruktur an den entsprechenden Flächen des Spritzgießwerkzeuges hergestellt werden. Ein typischer Ra-Wert zur Bezeichnung der Rauigkeiten liegt bei etwa 3 µm.
Um an den ebenen, die V-förmige Ausnehmung im Dachabschnitt festlegenden Austrittsflächen eine besonders effiziente Totalreflexion zur Umlenkung des Lichtes in Querrichtung nach außen bereitzustellen, kann vorgesehen sein, diese Flächen mit einer Feinstrukturierung zu versehen entsprechend einer Oberflächengüte nach VDI 3400 mit einer Stufe < 16, insbesondere ≤ 12, wodurch eine hochglänzend gestaltete Oberfläche resultiert. Die Rauigkeit Ra einer solchen Fläche liegt weit unter 1 µm, beispielsweise 0,4 µm.
Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppe für eine LED-Leuchte mit einer, eine Reihenanordnung von LEDs aufweisende Platine, eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen zur Befestigung der Platine an einer Unterlage sowie eine wie obenstehend gestaltete Linseneinrichtung, wobei Befestigungsmittel der Linseneinrichtung mit den Halteeinrichtungen zum Halten der Linseneinrichtung zusammenwirken. Besonders zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die Halteeinrichtungen einstückig ausgebildet sind und somit multifunktional sowohl zur Befestigung der Platine an der Unterlage als auch zur Befestigung der Linseneinrichtung ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäße Linseneinrichtung kann je nach spezifischer Gestaltung der LED-Leuchte mit ihren Austrittsflächen die Lichtaustrittsflächen der Leuchte darstellen. In weiteren Ausführungsformen kann jedoch auch vorgesehen sein, mit einer schalenförmigen Abdeckung die Linseneinrichtung zu umschließen, sodass das Licht die Leuchte über die Abdeckung verlässt. In dieser Ausführungsform kann die besagte Baugruppe grundsätzlich eine derartige schalenförmige Abdeckung aufweisen, wobei zweckmäßigerweise auch vorgesehen sein kann, an der Abdeckung integral angeformte Befestigungsmittel zu gestalten, welche mit den Halteeinrichtungen zum Halten der Abdeckung zusammenwirken, sodass die besagten Halteeinrichtungen zur Befestigung der LED-Platine auf einer Unterlage, insbesondere an einem Gehäuse einer Leuchte, zur Befestigung der Linseneinrichtung und zur Befestigung der Abdeckung mit jeweiligen und komplementär ausgebildeten Befestigungsmitteln an der Linseneinrichtung bzw. der Abdeckung zusammenwirken.
In besonderen Ausführungsformen, bei welchen die von der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung bereitgestellten Lichtlenkung nicht ausreicht, kann vorgesehen sein, die schalenförmige Abdeckung auch zur Lichtlenkung auszugestalten, d.h. mit optischen Flächen zu versehen, an welchen das aus der Linseneinrichtung austretende Licht in definierter Weise umgelenkt wird. In dieser Ausführungsform arbeitet die erfindungsgemäße Linseneinrichtung als Primäroptik und die Abdeckung als Sekundäroptik, wobei die gesamte Lichtumlenkung durch Zusammenwirken beider Optiken realisiert ist. Dabei kann vorgesehen sein, schon direkt an den LEDs eine erste Optik anzuordnen, beispielsweise anzugießen.
Die Erfindung betrifft ferner eine langgestreckte LED-Leuchte mit einer oben beschriebenen Linseneinrichtung bzw. einer Baugruppe, welche eine solche Linseneinrichtung umfasst.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform sowie einiger Abwandlungen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Linseneinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2 die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung, platziert und mittels Halteeinrichtungen an einer Platine befestigt,
3a–c eine Ausführungsform einer Halteeinrichtung zur Befestigung einer erfindungsgemäßen Linseneinrichtung auf einer LED-Platine in verschiedenen Ansichten,
4 die in 1 angegebene Linseneinrichtung in einer Vorderansicht,
5 eine Darstellung entsprechend 4 unter Angabe des Strahlenverlaufs an der Innenfläche von Verbindungsabschnitten,
6 eine Darstellung entsprechend der 4 unter Angabe des Strahlenverlaufs über eine Querschnittshälfte der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung,
7 eine Darstellung entsprechend der 4 unter Berücksichtigung einer Feinstrukturierung an bestimmten Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen der erfindungsgemäßen Linseneinrichtung und
8 eine Baugruppe entsprechend der in 2 gezeigten, erweitert mit einer Abdeckung und angebracht an einem Leuchtengehäuse
zeigt.
1 zeigt in einer perspektivischen, ausschnittsweisen Ansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgestalteten Linseneinrichtung 1 zur Verwendung in einer langgestreckten LED-Leuchte, bei welcher die LEDs in einer langgestreckten Reihe geometrisch angeordnet sind. In dem angegebenen Beispiel ist die Linseneinrichtung 1 als Spritzgussteil aus einem geeigneten Kunststoff wie PMMA, PC oder Mischungen derselben hergestellt, wobei diese Materialien neben ihrer Transparenz und Stabilität den schon angegebenen Vorteil aufweisen, dass sie durch Spritzgießen bzw. Spritzprägen verarbeitbar sind. Die Linseneinrichtung, welche nachfolgend auch als Optik bezeichnet wird, ist im Querschnitt U-förmig gestaltet mit zwei beabstandeten Seitenschenkeln 10, welche durch einen Dachabschnitt 40 verbunden sind. Ein einzelner Seitenschenkel 10 setzt sich dabei aus einem Vertikalabschnitt 20 und einem sich daran anschließenden und zur Längsachse geneigten Verbindungsabschnitt 30 zusammen.
In der beschriebenen Ausführungsform laufen die Innenflächen 21 bzw. deren Einhüllende und die Außenfläche 22 vertikal, d.h. senkrecht zur Längsachse A der Optik. Sowohl die Innenfläche 21 als auch die Außenfläche 20 des Vertikalabschnittes der Seitenschenkel weisen eine Feinstrukturierung im Mikrometerbereich auf, auf die unten stehend noch näher eingegangen wird. Davon abgesehen ist die Innenfläche 21 eben und glatt ausgebildet, während die Außenfläche 22 des Vertikalabschnittes des Seitenschenkels eine vertikal verlaufende Rillenstrukturierung 50 aufweist, auf die unten stehend wiederum näher eingegangen wird. Die Innenfläche 41 des Dachabschnitts 40 verläuft im Wesentlichen horizontal ohne eine Strukturierung im Millimeter- bis Zentimeterbereich, wobei die beiden oberen Begrenzungsflächen 42, 43 über die gesamte Längserstreckung der Linseneinrichtung eben und glatt zur Bildung von Totalreflexionsflächen ausgebildet sind.
Erkennbar sind die beiden in Querrichtung außen liegenden Flächen des Dachabschnitts 40 als Vertikalflächen 42, 45 ausgebildet, die wie die Außenflächen des Vertikalabschnitts 20 und des Verbindungsabschnitts 30 mit einer vertikal verlaufende Rillenstrukturierung 50 ausgestaltet sind, wobei die Täler und erhabenen Strukturbereiche der genannten unterschiedlichen Abschnitte 22, 32, und 42 ineinander übergehen, sodass über die gesamte Höhe der Einrichtung eine kontinuierliche und in Längsrichtung periodische Rillengestaltung an den in Querrichtung außen liegenden Lichtauskoppelflächen realisiert ist.
Integral an die Optik angeformt sind verschiedene Befestigungsmittel, welche mit einer in 1 nicht dargestellten Halteeinrichtung zum Fixieren der Optik 1 an einer LED-Platine dienen. Zum einen ist eine Rastausnehmung 60 vorgesehen, welche im Wesentlichen innerhalb der Höhenerstreckung des Vertikalabschnittes eines Seitenschenkels angeordnet ist. Darüber hinaus sind zwei Haltelaschen 70, 80 vorgesehen, welche jeweils einen Quersteg 71, 81 aufweisen, die in zugeordnete Längsstege 73, 83 übergehen, wobei diese Längsstege in entgegengesetzter Richtung verlaufen und demnach aufeinander zu gerichtet sind. Zwischen den beiden Haltelaschen 70, 80 und der Rastausnehmung 60 wird bei der Verbindung mit einer Halteeinrichtung ein Formschluss zum Fixieren der Optik 1 an einer LED-Platine hergestellt, worauf untenstehend mit Bezug auf 2 bzw. 3 noch näher eingegangen wird. Die geometrische Anordnung der beiden Haltelaschen 70, 80 sowie der Rastausnehmung 60 ist im Laufe einer Längserstreckung der Optik mehrmals beabstandet zueinander in der beschriebenen Art und Weise angeordnet. Identische Einrichtungen finden sich auf der in 1 verdeckten Seite der Optik.
Darüber hinaus ist in der beschriebenen Ausführungsform der Optik ein Positionselement 90 vorgesehen, umfassend einen an der Außenwandung 22 angreifenden Quersteg 91, an dessen Querende nach unten ein stiftartiger Vorsprung 92 angeordnet ist, der sich nach unten über die Auflagefläche 11 der Seitenschenkel hinaus erstreckt, sodass bei Auflage der Optik auf einer Platine der Vorsprung 92 in eine zugeordnete Ausnehmung auf der Platine eingreift. Hierdurch kann eine Montagehilfe für die relative Anordnung der Optik zur Platine und damit zu den auf der Platine platzierten LEDs bereitgestellt werden. Wie aus 1 ersichtlich sind am Positionierelement Verstärkungslaschen 93, 94 vorgesehen, welche sich in Längsrichtung der Optik erstrecken und mit der Außenwandung der Optik verbunden sind, wobei darüber hinaus die Verstärkungslasche 94 mit der Haltelasche 80 verbunden ist.
Wie ferner aus 1 ersichtlich, erstecken sich die als Haltelaschen 70, 80 ausgebildeten Befestigungsmittel über die gesamte Höhe der Vertikalabschnitte 20. Um den Strahlenverlauf im Bereich der angegebenen Befestigungsmittel möglichst wenig zu stören, ist die jeweilige Dicke in Längsrichtung der Querstege 71, 81, 91 an die Abmessungen der Rillenstrukturierung 50 angepasst. In der in 1 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Befestigungsmittel in Längsrichtung über 1,5 Rillenperioden, d.h. von einem Rillenberg zum nächsten.
2 zeigt eine Baugruppe, umfassend die Linseneinrichtung 1 gemäß 1, welche auf einer LED-Platine 100 aufliegt, wobei die Optik 1 mittels Halteeinrichtungen 200, welche mit den Haltelaschen 70, 80 sowie der Rastausnehmung 60 in einen Formschluss bringbar ist, fixiert ist. In der Figur sind zur Klarheit der Darstellung nur zwei Halteeinrichtungen auf der in der Figur sichtbaren Seite der Optik 1 dargestellt. Die in Reihe und über die gesamte Längserstreckung der Optik 1 auf der Platine angeordneten LEDs verlaufen im montierten Zustand parallel zur Längsachse der Optik, welche hier in einer Ebene verläuft, welche die Anlageflächen 11 beider Seitenschenkel umfasst.
Die 3a bis 3c zeigen den Aufbau der Halteeinrichtung 200 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten. Dabei zeigt 3a die Perspektive, in welcher das Halteelement 200 zwischen den beiden Haltelaschen 70, 80 und in die Rastausnehmung 60 in Eingriff bringbar ist. 3c zeigt das Halteelement 200 aus der Blickrichtung von der Optik. In der angegebenen Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 200 aus dem gleichen Material wie die Optik 1 mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt. Mittig ist ein Befestigungsloch 201 vorgesehen, über welches die Halteeinrichtung mit einem Träger oder Gehäuse dadurch verbunden wird, dass sich eine Befestigungsschraube durch das Loch 201, die LED-Platine 100 sowie eine Lasche am Leuchtengehäuse oder Träger erstreckt, sodass mit der Halteeinrichtung 200 zunächst eine Fixierung der LED-Platine 100 an einem in 2 nicht gezeigten Träger bzw. Leuchtengehäuse realisiert ist. Die Optik 1 kann nachfolgend auf die LED-Platine aufgesetzt werden, wobei die Längslaschen 83, 73 in entsprechenden Ausnehmungen 203, 202 der Halteeinrichtung eingreifen. Gleichzeitig rastet die Rastnase 204 der Halteeinrichtung in die Rastausnehmung 60 ein, siehe 1. Danach liegt die Anlagefläche 209, siehe 3c, an der Außenfläche 22 des Vertikalabschnittes 20 an.
3b zeigt die Halteeinrichtung 200 mit Blick auf die Unterseite, von der sich zwei Fixierstifte 210 im montierten Zustand durch die LED-Platine 100 und zumindest teilweise in den darunter liegenden Träger bzw. das Gehäuse erstrecken.
Wie aus den 3a–3c ersichtlich, sind neben den angegebenen Gestaltungen zwei Rastarme 205, 206 mit jeweils zugeordneter Rastnase 207 bzw. 208 vorgesehen, wobei die Rastarme 205, 206 in Querrichtung zur Optik elastisch nach innen bewegbar sind. Diese Rastarme dienen zur Befestigung einer Abdeckung der Optik, was unten stehend noch näher erläutert wird.
4 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Optik 1 in einer Frontansicht, wobei ferner die LED-Reihe mit LEDs 101 ohne Darstellung der Platine angegeben ist. Dabei erstrecken sich die an die Außenwand der Seitenschenkel angeformten Befestigungsmittel wie die Rastlaschen 70, 80 und das Positionierelement in der Höhe nicht über den Vertikalabschnitt 20 hinaus. Dessen Höhe H1 ist durch das Vorsehen der geneigten Verbindungsabschnitte 30 kleiner als die lichte Höhe H2 des Dachabschnittes, jeweils gemessen von einer Ebene parallel zu den Auflageflächen 11. In der beschriebenen Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen dem Vertikalabschnitt und dem geneigten Verbindungsabschnitt etwa 40°.
5, welche der Darstellung gemäß 4 entspricht, stellt die spezifische Gestaltung des Verbindungsabschnittes 30 heraus zwischen dem Dachabschnitt 40 und dem Vertikalabschnitt 20 an der Innenfläche, d.h. der Strahleinkoppelfläche, die zur Lichtlenkung eine stufenförmige Strukturierung im Millimeter- bis etwas 500 µm-Bereich in Querrichtung zur Optik aufweist, wobei die Stufenkanten 35 über die gesamte Längserstreckung der Optik 1 parallel zur Längsachse verlaufen. Die angegebene Strukturierung weist Wirkflächen 33 sowie Störflächen 34 auf. Das im Verbindungsabschnitt in die Optik eintretende Licht tritt im Wesentlichen über die Wirkflächen ein, deren Flächennormalen im Wesentlichen in Querrichtung zur Längsachse A verlaufen. Wie dargestellt, sind die Störflächen 34 derartig orientiert, dass das von den LEDs abgestrahlte Licht im Wesentlichen radial zur Störfläche verläuft, sodass an den Störflächen vergleichsweise wenig Licht eingekoppelt wird, um die gewünschte Lichtverteilung in Querrichtung zur Optik zu erhalten.
6 zeigt den Strahlenverlauf innerhalb der erfindungsgemäß ausgebildeten Linseneinrichtung 1 für die beschriebenen unterschiedlichen Abschnitte von Lichteinkoppel- und Lichtauskoppelflächen. Wie gezeigt verlaufen Lichtstrahlen, welche an der Innenfläche der Vertikalabschnitte 20 in die Optik eintreten nach Austritt aus der Optik 1 an deren Außenfläche 22 weiter in Querrichtung entsprechend der gewünschten Bad Wing-Lichtverteilung für die dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Linseneinrichtung. Strahlen, welche durch die Innenfläche 41 des Dachabschnitts 40 in diesen einkoppeln, werden an der besonders glatt ausgeführten V-Fläche 43 totalreflektiert und verlassen an der Vertikalfläche 42 die Optik. Erkennbar wird kein bzw. kaum Licht in vertikaler Richtung abgestrahlt.
Um Toleranzen innerhalb der Abstrahlcharakteristik der LEDs in Bezug auf Intensitäts- bzw. Farbverschiebungen und Toleranzen in Bezug auf die relative geometrische Anordnung der LEDs zu der Optik 1 bereitzustellen, sind die optisch aktiven Einkoppel- bzw. Auskoppelflächen mit einer Feinstrukturierung zur Bereitstellung einer leicht streuenden Struktur versehen, was mit Bezug auf die Flächen 41, 42, 21 und 22 durch Strahlauffächerung angedeutet ist. Vorliegend liegt an diesen Flächen eine Feinstrukturierung vor entsprechend einer Oberflächengüte nach VDI 3400 mit einer Stufe 30 vor. Demgegenüber sind die Totalreflexionsflächen 43, 45 möglichst ideal ausgebildet. Die beschriebene Feinstrukturierung, hier entsprechend einer Oberflächengüte nach VDI 3400 mit einer Stufe von kleiner 12 kann durch Ätz- bzw. Erodierstrukturierung der Gießform an den entsprechenden Flächen eingestellt werden.
8 zeigt eine zur Baugruppe gemäß 2 erweiterte Baugruppe, bei welcher eine Abdeckung 300 vorgesehen ist, wobei die gesamte Baugruppe, umfassend die LED-Platine 100, die Linseneinrichtung 1, eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen 200 und die Abdeckung 300, befestigt an einem Leuchtengehäuse 400 dargestellt ist. Die Abdeckung kann aus einem transparenten oder auch einem transluzenten Material hergestellt sein. Zur Klarheit der Darstellung ist die Abdeckung 300, welche die LED-Platine in Längsrichtung vollständig abdeckt, abschnittweise weggeschnitten. Zur Befestigung der Baugruppe erstreckt sich jeweils eine Befestigungsschraube 211 durch das Befestigungsloch 201 der Halteeinrichtung 200, siehe 3a–c, ferner durch die Platine 100 und ein Halteblech des Leuchtengehäuses 400. Wie obenstehend erläutert, ist die Linseneinrichtung 1 an den jeweiligen Halteeinrichtungen 200 dadurch befestigt, dass die Rastnase 204 in die zugeordnete Rastausnehmung 60 der Linseneinrichtung 1 einrastet, ferner greifen die jeweiligen Längsstege 83, 82 in die zugeordneten Aufnahmen 203 bzw. 202 ein.
Die Abdeckung 300 ist in der beschriebenen Ausführungsform im Querschnitt U-förmig ausgebildet und umschließt vollständig die in 2 angegebene Baugruppe, umfassend die Platine 100, die Linseneinrichtung 1 sowie die Halteeinrichtungen 200. Im Bereich des Dachabschnittes der Linseneinrichtung 1 weist die Abdeckung 300 eine domartige Erhöhung auf. Ferner kann die Abdeckung an ihrer Innenfläche und/oder Außenfläche Strukturierungen wie beispielsweise die in der Figur angegebenen Querrillen zur weiteren spezifischen Lichtlenkung aufweisen, sodass sich eine sequentiell stattfindende und aufeinander abgestimmte Lichtlenkung an der Linseneinrichtung 1 und der Abdeckung 300 die gewünschte Lichtverteilung unterhalb der Leuchte ergibt.
Zur Befestigung der Abdeckung 300 an der Halteeinrichtung 200 weist erstere an ihren Seitenschenkeln in Längsrichtung jeweils benachbarte Rastausnehmungen 301 auf, welche mit den jeweils an einem Rastarm 205, 206 angeordnete Rastnasen 207, 208 zum Halten der Abdeckung zusammenwirken, siehe auch 3a–c.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann bei der Gestaltung einer Leuchte, umfassend eine erfindungsgemäß ausgebildete Linseneinrichtung ohne eine die LED-Platine sowie die Linseneinrichtung in Längsrichtung vollständig umschließende Abdeckung 300 ausgebildet sein. Stattdessen kann die Leuchte in Lichtrichtung nach unten beispielsweise auch durch ein offenes Metallraster, ein Parabolraster oder ein Spiegelraster abgeschlossen sein.
Bezugszeichenliste

1: Linseneinrichtung, Optik
10: Seitenschenkel
11: Auflagefläche
20: Vertikalabschnitt
21: Innenfläche
22: Außenfläche
30: Verbindungsabschnitt
31: Innenfläche
32: Außenfläche
33: Wirkfläche
34: Störfläche
35: Stufenkante
40: Dachabschnitt
41: Innenfläche
42: Vertikalfläche
43,44: V-Fläche
45: Vertikalfläche
50: Vertikale Rillenstruktur
60: Rastausnehmung
70: Haltelasche
71: Quersteg
73: Längssteg
80: Haltelasche
81: Quersteg
83: Längssteg
90: Positionierelement
91: Quersteg
92: Vorsprung
93, 94: Verstärkungslasche
100: LED-Platine
101: LED
200: Halteeinrichtung
201: Befestigungsloch
202, 203: Aufnahme
204: Rastnase
205, 206: Rastarm
207, 208: Rastnase
209: Anlagefläche
210: Positionierstift
211: Befestigungsschraube
300: Abdeckung
301: Rastausnehmung
400: Leuchtengehäuse
A: Längsachse
H1: Höhe des Vertikalabschnittes eines Seitenschenkels
H2: Höhe bis zur Innenfläche des Dachabschnittes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

VDI 3400 [0018]
VDI 3400 [0019]
VDI 3400 [0046]
VDI 3400 [0046]

Claims

Linseneinrichtung (1) zur Verwendung in einer langgestreckten LED-Leuchte, welche als Halbschale ausgestaltet ist mit zwei beabstandeten Seitenschenkeln (10), die durch einen Dachabschnitt (40) verbunden sind, welche im montierten Zustand zum Umschließen einer, auf einer Platine (100) angebrachten Reihenanordnung von LEDs (101) ausgebildet ist, wobei eine jeweilige Stirnfläche der Seitenschenkel als Auflagefläche (11), insbesondere zum Abstützen auf der Platine (100) ausgebildet ist, und wobei die Linseneinrichtung (1) integral angeformte Befestigungsmittel zum Zusammenwirken mit Halteeinrichtungen (200) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschenkel (10) im Querschnitt der Linseneinrichtung (1) ausgehend von der Stirnfläche jeweils einen Vertikalabschnitt (20) und einen nach innen geneigten Verbindungsabschnitt (30) aufweisen, an den sich der Dachabschnitt (40) anschließt, wobei der Verbindungsabschnitt (20) an seiner Innenfläche (21) eine stufenförmige Strukturierung zur Lichtlenkung aufweist, und wobei Stufenkanten (35) im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Linseneinrichtung verlaufen.
Linseneinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenförmige Struktur an der jeweiligen Innenfläche der nach innen geneigten Verbindungsabschnitten (30) in Querrichtung stufig abgesetzte Wirkflächen (33) aufweist, deren Flächennormalen im Wesentlichen in Einbaulage horizontal und quer zur Längsachse verlaufen.
Linseneinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenerstreckung des Vertikalabschnittes (20) eines Seitenschenkel (10) zumindest ein Viertel der Gesamthöhenerstreckung der Linseneinrichtung (1) beträgt.
Linseneinrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Stirnfläche eines Seitenschenkels (10) innerhalb des Vertikalabschnittes (20) dessen jeweilige Innenfläche (21) als auch dessen Außenfläche (22) in Einbaulage senkrecht zur Stirnfläche verlaufen.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Seitenschenkel der Verbindungsabschnitt im Querschnitt der Linseneinrichtung um etwa 30 Grad bis 50 Grad, insbesondere 40 Grad zum zugeordneten Vertikalabschnitt bzw. zur Vertikalen geneigt ist.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt der Linseneinrichtung (1) der Dachabschnitt (40) eine Innenfläche (41) aufweist, die im Wesentlichen horizontal verläuft.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt der Linseneinrichtung die Innenfläche (41) des Dachabschnittes (40) eine Höhe (H2) aufweist, die größer ist als die Höhe (H1) der vertikal verlaufenden Innenfläche (21) eines Vertikalabschnittes (20) des Seitenschenkels (10).
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass integral an die Linseneinrichtung angeformte Befestigungsmittel (70, 80), welche sich jeweils von der Außenwand eines Seitenschenkels (10) und quer zu dieser nach außen erstrecken, in eine Richtung entgegengesetzt zur Stirnfläche des Seitenschenkels in ihrer Höhe nicht über den Vertikalabschnitt (20) des Seitenschenkels (10) mit senkrechter Innen- und Außenwandung (21, 22) hinausragen.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Außenwand eines Seitenschenkels (10) und quer zu dieser nach außen erstrecken Befestigungsmittel (90) ein vertikaler Vorsprung (92) angeformt ist, der sich vertikal über die Stirnfläche des Seitenschenkels hinaus erstreckt.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dachabschnitt (40) im Querschnitt der Linseneinrichtung eine äußere, V-förmige und sich parallel zur Längsachse erstreckende Ausnehmung aufweist, wobei die zur Längsachse in Querrichtung äußersten Außenflächen (42, 45) des Dachabschnittes vertikal verlaufen.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (22) der beiden Vertikalabschnitte (20), die Außenflächen (32) der sich daran jeweils anschließende Verbindungsabschnitte (30) und die in Querrichtung äußersten Außenflächen (42, 45) des Dachabschnittes (40) eine Strukturierung in Form einer Rillenstruktur aufweist, wobei die Rillen in Einbaulage vertikal verlaufen.
Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsmittel zumindest eine Haltelasche (70, 80) aufweist, welche einen von der Außenfläche (22) des Vertikalabschnittes (20) eines Seitenschenkels (10) sich quer erstreckenden Quersteg (71, 81) und einen sich daran anschließenden Längssteg (73, 83) umfasst, wobei der Quersteg (71, 81) Begrenzungsflächen aufweist, deren Normalenrichtung parallel zur Längsachse (A) verlaufen und der Quersteg (71, 81) in Bezug auf seine Erstreckung in Längsrichtung der Linseneinrichtung an die Rillenstruktur angepasst ist, insbesondere derart, dass die Erstreckung der Haltelasche (70, 80) ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Distanz zwischen zwei Rillentälern bzw. Rillenbergen ist.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (21) der Vertikalabschnitte (20) der beiden Seitenschenkel (10) jeweils eben sind.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle optisch wirksamen Ein- und Austrittsflächen der Linseneinrichtung mit Ausnahme der, die V-förmige Ausnehmung im Dachabschnitt festlegenden, als Austrittsflächen wirkenden V-Flächen (43, 44) eine Feinstrukturierung im µm-Bereich aufweisen, insbesondere entsprechend einer Feinstruktur nach VDI 3400 mit einer Stufe zwischen 27 und 32, insbesondere 30.
Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Austrittsflächen der Linseneinrichtung wirkenden V-Flächen (43, 44) eine Feinstrukturierung im µm-Bereich aufweisen, insbesondere entsprechend einer Feinstruktur nach VDI 3400 mit einer Stufe kleiner 16, insbesondere kleiner 12.
Baugruppe für eine langgestreckte LED-Leuchte umfassend – eine, eine geometrische Reihenanordnung von LEDs (101) aufweisende Platine (100), – eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen (200) zur Befestigung der Platine an einer Unterlage, sowie – eine Linseneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei Befestigungsmittel (70, 80) der Linseneinrichtung mit den Halteeinrichtungen (200) zum Halten der Linseneinrichtung zusammenwirken.
Baugruppe nach Anspruch 16, ferner umfassend eine langestreckte, schalenförmige Abdeckung (300) aus einem transparenten oder transluzenten Material mit integral angeformten Befestigungsmitteln (301), wobei Befestigungsmittel der Abdeckung mit den Halteeinrichtungen zum Halten der Abdeckung zusammenwirken.
Leuchte, umfassend eine Linseneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder eine Baugruppe nach Anspruch 17 oder 18.