EP2904309A1 - System zur beleuchtung und erzeugung lichttechnischer effekte sowie led-leuchte hierfür - Google Patents

System zur beleuchtung und erzeugung lichttechnischer effekte sowie led-leuchte hierfür

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Publication number
EP2904309A1
EP2904309A1 EP13771134.7A EP13771134A EP2904309A1 EP 2904309 A1 EP2904309 A1 EP 2904309A1 EP 13771134 A EP13771134 A EP 13771134A EP 2904309 A1 EP2904309 A1 EP 2904309A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
led
lighting
guiding element
exit surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13771134.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Clauss
Thomas Kottek
Matthias Menke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zumtobel Lighting GmbH Austria filed Critical Zumtobel Lighting GmbH Austria
Publication of EP2904309A1 publication Critical patent/EP2904309A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0008—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted at the end of the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/0006—Coupling light into the fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a lighting system which can be used both for the illumination of rooms and the generation
  • the present invention relates to an intended for the realization of such a system lamp having LED-based light sources.
  • the currently available systems are usually designed so that either room lighting is created or lighting effects can be achieved with them.
  • the media lights described above, for example, are usually not or only insufficiently for room lighting, since the realizable with them light output, for example for the
  • the present invention has for its object to provide a novel solution for the realization of a lighting system, which is more flexible in terms of the above-mentioned problem.
  • the lighting system should be able to be used both for room lighting as well as for the realization of lighting effects.
  • the luminaire has an LED module with at least one LED and a rod-like design, preferably a cylinder-like light guide. At one end of the light-guiding element, the LED module is arranged, the
  • the opposite end of the light guide forms a Lichtaustrittsfizze the lamp, said end is provided with an optical system or is designed as an optical system.
  • the optical system is designed in particular in such a way that the light output is on the one hand sufficiently directed to achieve high quality room lighting if required.
  • the light output is also suitable for displaying appealing lighting effects when using a plurality of similar luminaires.
  • an LED lamp which has an LED module with at least one LED and a rod-like, preferably cylinder-like light guide, at one end of the LED module is arranged and the opposite end forms a Lichtaustrittsfizze the lamp, wherein the Lichtaustrittsfikiee forming end of the light guide is provided with an optical system or is designed as an optical system.
  • the end of the light-guiding element which forms the light exit surface can in particular be concave or convex, in particular concavely or convexly curved.
  • a reflector-like influencing of the light output can be achieved. That is, by the appropriate shaping of the light emitting surface, the advantageous for achieving a room lighting
  • the Lichtaustrittsfikiee formed diffuse scattering for example, is roughened.
  • the effect is achieved that the surface itself in a wide range of angles shines bright.
  • the light exit surface can be perceived as an at least slightly luminous surface from various angles, which is a prerequisite for a representation of easily perceptible photometric effects.
  • the LED module facing the end of the light-guiding element has a recess into which the least one LED protrudes. This ensures that the light emitted by the LED light source or the LED light sources, usually in a very large angular range, is completely absorbed by the light guide element and then forwarded to the light exit surface by means of total reflection.
  • a bottom surface of the recess can in turn be designed to be optically effective, for example, concave or convex in shape, in particular concavely or convexly curved or curved.
  • the LED module preferably has at least two different LED light sources.
  • a first light source is in particular a
  • White light LED while the other light source is a colored LED.
  • Particularly preferred three colored LEDs are provided in the colors red, green and blue. By appropriately adjusting the intensities of these three colors, a mixed light of any hue can then be realized.
  • the white-light LED and the at least one colored LED primarily serve different purposes, namely on the one hand the room lighting and on the other hand the realization of lighting effects, it can be provided that both light sources can be controlled by different control signals. Accordingly, two separate controllers are integrated into the luminaire, one of which serves primarily to realize the room lighting and the other one to illuminate the room
  • Control of the colored light output takes over.
  • the control of the colored LEDs is preferably carried out starting from a central control unit of a larger lighting system, which corresponds to the individual lights Control signals transmitted to realize a coordinated dispensing of light.
  • the luminaires can be arranged in a matrix-like manner and are coordinatedly controlled by a central control unit.
  • Figure 1 shows an embodiment of a system according to the invention for
  • Figure 4 is a sectional view of the lamp according to the invention.
  • Figure 5 shows the configuration of the front end portion of the rod-like
  • Figure 6 is a view of coming in the LED light used
  • Figure 7 exploded views of the LED light.
  • FIG. 1 shows an application example of the present invention
  • Lighting system 100 which is used in a public building, such as a museum or the like.
  • the illumination system 100 consists of a multiplicity of individual luminaires 10, which are arranged in a matrix-like manner on the ceiling of a room. They have later shown in more detail elongated light guide elements, which are aligned parallel to each other and in particular project vertically from the ceiling downwards. At the bottom of the
  • Light guide is done in each case the light output of the lights.
  • the illumination system 100 is in a video mode in which the lights 10 are used to achieve lighting effects. In the present case, this is to be arranged by the matrix-like Illuminate 10 a picture will be displayed.
  • the luminaires 10 are able to emit light of almost any desired color via their light exit areas, in which case the luminaires 10 arranged in a matrix-like manner are controlled by a central control unit (not shown) such that ultimately the image is displayed.
  • the luminaires 10 form a coarsely screened screen, each luminaire representing an individually controllable pixel of the screen. With appropriate control, the display of static images as well as dynamically changing images, ie the presentation of films or video sequences is possible. Of course, however, any desired patterns or color gradients can also be represented with the aid of the system 100.
  • the system 100 for producing lighting effects it is generally desirable that these effects are well visible from all areas.
  • the light emission surfaces of the luminaires 10 emitting light in different colors should as far as possible also be recognizable at shallow angles, so that the image represented in the present case is clearly recognizable from all viewing directions.
  • a light output should preferably be such that they are in the largest possible
  • the system 100 may also be desirable to use the system 100 in a classical manner to illuminate the room, possibly at certain time periods.
  • primarily white light - possibly with a slight addition of a colored light component - are delivered, in comparison to the
  • a higher intensity or brightness is desired and, in particular, a more directed light output, ie a light output to the bottom should be made.
  • This directed light output is desirable because light emitted at high intensities at shallow angles may result in glare from observers. So should the system 100 for
  • Room lighting would be desirable, a light output would be desirable, which differs significantly from the preferred light output for generating and displaying lighting effects.
  • Figures 2 and 3 show first two views of a single lamp 10, whose most conspicuous element is the light-emitting rod-like light guide 15 used.
  • this light guide 15 is formed as an elongated solid cylinder, but it could also have other shapes in cross section.
  • a housing 20 is arranged with the light source therein, the opposite end 30 is used for light emission, the configuration of which will be described in more detail later.
  • a heat sink 16 connects, through which a supply of cables or lines 17 is guided for electrical power supply and for the transmission of control signals.
  • Light-guiding element 15 can be taken from FIGS. 4 to 6.
  • the light source in this case consists of an LED module 40, which is arranged on the underside of the heat sink 16 and is in thermal contact therewith.
  • the LED module 40 has a circuit board 41 as a carrier element, on the one hand, a plurality of LED bulbs and on the other hand, the electronic components for operating the bulbs are arranged.
  • this board 41 is designed as a so-called Printed Circuit Board (PCB).
  • PCB Printed Circuit Board
  • a total of four LED bulbs are arranged in the illustrated embodiment, centrally a white light LED 42 and the periphery thereof three colored LEDs 43, 44 and 45 are arranged, which emit light in particular in the colors red, green and blue.
  • the other components on the circuit board 41 are electronic components for operating the LEDs 42 to 45 and for receiving and processing correspondingly
  • the end region of the light-guiding element 15 facing the LED module 40 has, in accordance with the representation of FIG. 4, a recess 35 into which at least the LED light sources 42 to 45 protrude.
  • the LED board 40 with the side walls and the bottom surface of the recess 35 completely encloses a cavity, with the result that the light emitted by the LEDs 42 to 45 usually in a very wide angular range of light is completely coupled into the light guide 15.
  • the bottom surface 36 of the recess 35 can also be specially shaped in order to already achieve a corresponding first bundling of the light.
  • a curved or concave configuration of this bottom surface 36 would be conceivable, with both a stepped or angled concave or convex shape and a continuous concave or convex curvature would be conceivable.
  • Light guide 15 is coupled, is then forwarded by total reflections on the side walls of the light guide 15 to the opposite end 30, which forms the light exit surface of the lamp 10. Since the best possible thorough mixing of the light of the colored LEDs 43 to 45 is desired, the light-guiding element 15 should accordingly have a certain length in order to improve the mixture by multiple reflections. This would be conceivable
  • Light guide 15 with a length of about 1200 mm and a diameter of 50 mm, although of course other dimensions would be conceivable.
  • the light-guiding element 15 is made solid and consists of a transparent material, for example PMMA.
  • this end face is formed concavely curved according to the illustrated embodiment.
  • this concave curvature of the light exit surface 30 results in that the light emission is concentrated to a certain angular range. This corresponds to a directional light output, as is usually the case in room lighting,
  • the shape of the light exit surface 30 can be adjusted accordingly. Even a convex shape would make sense under certain circumstances.
  • the curved surface 30 is slightly roughened or formed diffusely scattering, with the result that due to this configuration, a certain proportion of light is emitted diffusely in a much larger angular range.
  • a comparable effect could also be achieved, for example, by faceting the
  • the end region of the light-guiding element 15 embodied optics thus represents a solution which makes it possible for the light 10 for both purposes - directed
  • the white light LED 42 is used, which emits light with high intensity, which is then directed towards the bottom out. Possibly. it would be useful, especially by activating the red and blue LEDs 43, 44 this white light mix a certain amount of color to the color temperature of the
  • the three colored LEDs 43 to 45 have a significantly lower intensity or power.
  • the control of the four LEDs can be done either separately, ie via separate signals for the white light and the colored LEDs, or by a common signal. It would be conceivable in particular the use of signals according to the DMX standard or according to the Video Control (VC) -Protocol. The use of another suitable protocol for control command transmission would be conceivable.
  • the corresponding control units or controllers of the luminaires 10 each have corresponding addresses via which they can be individually controlled by a central control unit of the system. This makes it possible to roughly rasterize images or videos and then transmit appropriate control signals to the various lights that represent each pixel of the image.
  • Figure 7 shows exploded views of two different directions
  • Lamp 10 by which the arrangement and mounting of the various components in the housing 20 is illustrated.
  • This consists of two half shells 20a and 20b, which enclose a cylinder-like cavity in which the LED module 40 is arranged.
  • These half-shells 20a, 20b thereby also comprise the corresponding end of the light-guiding element 15, wherein a stable mounting or holder is achieved with the aid of two elastic rings 21, which in am
  • Lighting systems which can now be used either for a variety of purposes, in particular for the realization of a room lighting and for the realization or representation of lighting effects.
  • the flexibility of a lighting system formed with the aid of the luminaire according to the invention is thus significantly increased.

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Abstract

Eine LED-Leuchte (10), die insbesondere zur Realisierung eines größeren Beleuchtungssystems vorgesehen ist, weist ein LED-Modul (40) mit wenigstens einer LED (42-45) sowie ein stabartiges, vorzugsweise zylinderartiges Lichtleitelement (15) auf, an dessen einem Ende das LED-Modul (40) angeordnet ist und dessen gegenüberliegendes Ende eine Lichtaustrittsfläche (30) der Leuchte (15) bildet. Das die Lichtaustrittsfläche (30) bildende Ende des Lichtleitelements (15) ist mit einer Optik versehen ist bzw. als optisches System ausgebildet.

Description

System zur Beleuchtung und Erzeugung lichttechnischer Effekte sowie LED- Leuchte hierfür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, welches sowohl zur Beleuchtung von Räumen eingesetzt werden kann als auch der Erzeugung
lichttechnischer Effekte dient. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine zur Realisierung eines derartigen Systems vorgesehene Leuchte, welche Lichtquellen auf LED-Basis aufweist.
Die Anforderungen an Beleuchtungssysteme werden mit zunehmendem Fortschritt bei der Entwicklung der zur Verfügung stehenden Lichtquellen immer komplexer. Waren bislang Beleuchtungssysteme in erster Linie dazu ausgelegt, Räume beispielsweise mit Arbeitsplätzen oder generell Bereiche effizient und hell auszuleuchten, spielt nunmehr das Erzeugen spezieller lichttechnischer Effekte eine immer stärkere Rolle. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit neuartigen Lichtquellen insbesondere auf LED-Basis nunmehr auch verhältnismäßig einfach farbiges Licht abgegeben werden kann und insbesondere die Möglichkeit besteht, die Farbe und/oder Farbtemperatur des Lichts während des Betriebs dynamisch zu verändern. Mittlerweile sind sog. Medienleuchten bekannt, bei denen großflächig RGB-LED-Cluster matrixartig angeordnet sind, welche jeweils einzeln angesteuert werden. Hierdurch wird im Prinzip ein grob gerasteter Bildschirm realisiert, dessen einzelne Pixel individuell angesteuert werden können. Auf diese Weise können optisch ansprechend Farbmuster erzeugt werden oder es können Bilder und sogar Videosequenzen dargestellt werden.
Die derzeit zur Verfügung stehenden Systeme sind allerdings üblicherweise derart ausgelegt, dass mit ihnen entweder eine Raumbeleuchtung geschaffen wird oder lichttechnische Effekte erzielt werden können. Die oben beschriebenen Medien- Leuchten eignen sich beispielsweise in der Regel nicht bzw. nur unzureichend zur Raumbeleuchtung, da die mit ihnen realisierbare Lichtabgabe beispielsweise für die
Ausleuchtung von Arbeitsplätzen unzureichend ist. Ein weiteres Problem besteht dabei auch darin, dass für eine effiziente Raumbeleuchtung in der Regel eine gerichtete Lichtabgabe, also eine Abstrahlung des Lichts in einen begrenzten Winkelbereich gewünscht ist, während hingegen lichttechnische Effekte wie beispielsweise die Darstellung von Videosequenzen oder Bildern möglichst aus allen Richtungen beobachtbar sein sollten. D.h., bei derartigen lichttechnischen Effekten ist eher eine möglichst diffuse Lichtabgabe in alle Richtungen erwünscht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine neuartige Lösung zur Realisierung eines Beleuchtungssystems anzugeben, welches im Hinblick auf die oben angesprochene Problematik flexibler nutzbar ist. Vorzugsweise sollte das Beleuchtungssystem in der Lage sein, sowohl zur Raumbeleuchtung als auch zur Realisierung lichttechnischer Effekte eingesetzt werden zu können.
Die Aufgabe wird durch eine LED-Leuchte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Lösung beruht insbesondere auf der Nutzung einer LED- Leuchte, welche in spezieller Weise ausgebildet ist, um eine Lichtabgabe zu realisieren, die für beide oben angesprochenen Verwendungszwecke gut geeignet ist. Hierzu weist die Leuchte ein LED-Modul mit wenigstens einer LED sowie ein stabartig ausgebildetes, vorzugsweise ein zylinderartiges Lichtleitelement auf. An einem Ende des Lichtleitelements ist das LED-Modul angeordnet, das
gegenüberliegende Ende des Lichtleitelements bildet eine Lichtaustrittsfiäche der Leuchte, wobei dieses Ende mit einer Optik versehen ist bzw. als optisches System ausgebildet ist. Wie nachfolgend näher erläutert ist hierbei die Optik insbesondere derart ausgeführt, dass die Lichtabgabe einerseits ausreichend gerichtet ist, um im Bedarfsfall eine Raumbeleuchtung mit hoher Qualität zu erzielen. Andererseits eignet sich die Lichtabgabe auch dafür, bei Nutzung mehrerer gleichartiger Leuchten ansprechende lichttechnischer Effekte darzustellen.
Erfindungsgemäß wird deshalb eine LED-Leuchte vorgeschlagen, welche ein LED- Modul mit wenigstens einer LED sowie ein stabartiges, vorzugsweise zylinderartiges Lichtleitelement aufweist, an dessen einem Ende das LED-Modul angeordnet ist und dessen gegenüberliegendes Ende eine Lichtaustrittsfiäche der Leuchte bildet, wobei das die Lichtaustrittsfiäche bildende Ende des Lichtleitelements mit einer Optik versehen ist bzw. als optisches System ausgebildet ist.
Das die Lichtaustrittsfiäche bildende Ende des Lichtleitelements kann insbesondere konkav oder konvex geformt, insbesondere konkav oder konvex gewölbt sein. Durch diese Ausgestaltung der Lichtaustrittsfiäche kann eine reflektorartige Beeinflussung der Lichtabgabe erzielt werden. D.h., durch die entsprechende Formgebung der Lichtabstrahlfläche kann die zum Erzielen einer Raumbeleuchtung vorteilhafte
Bündelung des Lichts erhalten werden. Gleichzeitig ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Lichtaustrittsfiäche diffus streuend ausgebildet, beispielsweise aufgeraut ist. In Kombination mit der zuvor angesprochenen Formgebung der Lichtaustrittsfiäche wird hierdurch der Effekt erreicht, dass die Fläche selbst in einem großen Winkelbereich leuchtend erscheint. Nach wie vor erfolgt die primäre Lichtabgabe zur Unterseite bzw. im Wesentlichen entlang einer Richtung, die der Längserstreckung des
Lichtleitelements entspricht. Trotzallem kann aus unterschiedlichsten Winkeln die Lichtaustrittsfläche als zumindest schwach leuchtende Fläche wahrgenommen werden, was eine Voraussetzung für eine Darstellung gut wahrnehmbarer lichttechnischer Effekte ist. Alternativ zu der diffus streuenden Ausgestaltung der Lichtaustrittsfläche könnte ferner auch vorgesehen sein, diese mit Facetten oder anderen Strukturen zu versehen. Vorzugsweise weist das dem LED-Modul zugewandte Ende des Lichtleitelements eine Ausnehmung auf, in welche die wenigsten eine LED hineinragt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das von der LED-Lichtquelle bzw. den LED -Lichtquellen üblicherweise in einen sehr großen Winkelbereich abgegebene Licht vollständig von dem Lichtleitelement aufgenommen und dann - mittels Totalreflexion - an die Lichtaustrittsfläche weitergeleitet wird. Eine Bodenfläche der Ausnehmung kann hierbei wiederum optisch wirksam ausgebildet, beispielsweise konkav oder konvex geformt, insbesondere konkav oder konvex gewölbt bzw. gekrümmt ausgebildet sein.
Das LED-Modul weist vorzugsweise mindestens zwei verschiedene LED-Lichtquellen auf. Bei einer ersten Lichtquelle handelt es sich hierbei insbesondere um eine
Weißlicht-LED, während hingegen die weitere Lichtquelle eine farbige LED ist.
Besonders bevorzugt sind drei farbige LEDs in den Farben rot, grün und blau vorgesehen. Bei entsprechendem Einstellen der Intensitäten dieser drei Farben kann dann ein Mischlicht in jedem beliebigen Farbton realisiert werden. In Kombination mit dem Licht der Weißlicht-LED besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, eine zur Raumbeleuchtung genutzte intensive Abgabe mit weißem Licht zu realisieren, wobei ggf. durch Hinzumischen farbiger Lichtanteile die Farbtemperatur des Weißlichts veränderbar ist. Da allerdings die Weißlicht-LED und die mindestens eine farbige LED in erster Linie unterschiedlichen Zwecken, nämlich einerseits der Raumbeleuchtung und andererseits der Realisierung lichttechnischer Effekte dienen, kann vorgesehen sein, dass beide Lichtquellen durch unterschiedliche Steuersignale steuerbar sind. In die Leuchte sind dann dementsprechend zwei getrennte Kontroller integriert, wobei einer hiervon in erster Linie der Realisierung der Raumbeleuchtung dient und der andere die
Ansteuerung der farbigen Lichtabgabe übernimmt. Insbesondere die Ansteuerung der farbigen LEDs erfolgt dabei vorzugsweise ausgehend von einer zentralen Steuereinheit eines größeren Beleuchtungssystems, welche an die einzelnen Leuchten entsprechende Steuersignale übermittelt um ein aufeinander abgestimmtes Abgeben von Licht zu realisieren.
Mit Hilfe einer Vielzahl derartiger LED-Leuchten kann dann ein erfindungsgemäßes System zur Beleuchtung und Erzeugung lichttechnischer Effekte erzielt werden. Wie bereits erwähnt können dabei die Leuchten matrixartig angeordnet werden und werden dabei koordiniert von einer zentralen Steuereinheit aus angesteuert.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems zur
Beleuchtung und Erzeugung lichttechnischer Effekte;
Figuren 2 und 3 Darstellungen einer bei dem erfindungsgemäßen System zum
Einsatz kommenden LED-Leuchte;
Figur 4 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Leuchte; Figur 5 die Ausgestaltung des vorderen Endbereichs des stabartigen
Lichtleitelements;
Figur 6 eine Ansicht des bei der LED-Leuchte zum Einsatz kommenden
LED-Moduls und
Figur 7 Explosionsdarstellungen der LED-Leuchte.
Figur 1 zeigt als Anwendungsbeispiel für die vorliegende Erfindung ein
Beleuchtungssystem 100, das in einem öffentlichen Gebäude, beispielsweise einem Museum oder dergleichen zum Einsatz kommt. Das Beleuchtungssystem 100 besteht aus einer Vielzahl einzelner Leuchten 10, die im Wesentlichen matrixartig an der Decke eines Raums angeordnet sind. Sie weisen später noch näher dargestellte längliche Lichtleitelemente auf, welche parallel zueinander ausgerichtet sind und insbesondere vertikal von der Decke nach unten ragen. An der Unterseite der
Lichtleitelemente erfolgt jeweils die Lichtabgabe der Leuchten.
Bei der Darstellung von Figur 1 befindet sich das Beleuchtungssystem 100 in einem Videomodus, in dem die Leuchten 10 dazu genutzt werden, lichttechnische Effekte zu erzielen. Im vorliegenden Fall soll hierbei durch die matrixartig angeordneten Leuchten 10 ein Bild dargestellt werden. Die Leuchten 10 sind hierbei in der Lage, über ihre Lichtaustrittsbereiche Licht einer nahezu beliebigen Farbe abzugeben, wobei dann von einer - nicht dargestellten - zentralen Steuereinheit aus die matrixartig angeordneten Leuchten 10 derart angesteuert werden, dass letztendlich die Darstellung des Bildes erfolgt. Im Prinzip bilden hierbei die Leuchten 10 einen grob gerasterten Bildschirm, wobei jede Leuchte ein individuell ansteuerbares Pixel des Bildschirm darstellt. Bei entsprechender Ansteuerung ist sowohl die Darstellung statischer Bilder als auch sich dynamisch verändernder Bilder, also die Darstellung von Filmen oder Videosequenzen möglich. Selbstverständlich können allerdings auch beliebige Muster oder Farbverläufe mit Hilfe des Systems 100 dargestellt werden.
Bei Nutzung des Systems 100 zur Erzeugung lichttechnischer Effekte ist in der Regel erwünscht, dass diese Effekte aus allen Bereichen gut sichtbar sind. D.h., die in verschiedenen Farben Licht abstrahlenden Lichtaustrittsflächen der Leuchten 10 sollen möglichst auch unter flachen Winkeln erkennbar sein, sodass das im vorliegenden Fall dargestellte Bild aus sämtlichen Blickrichtungen gut erkennbar ist. Dies bedeutet, dass in diesem Fall der Nutzung zur Erzeugung lichttechnischer Effekte eine Lichtabgabe vorzugsweise derart vorliegen sollte, dass diese in einen möglichst großen
Winkelbereich hin erfolgt.
Auf der anderen Seite kann es auch erwünscht sein, das System 100 - evtl. zu bestimmten Zeiträumen - in klassischer Weise zur Beleuchtung des Raums zu nutzen. In diesem Fall soll in erster Linie weißes Licht - ggf. mit geringfügiger Beimengung eines farbigen Lichtanteils - abgegeben werden, wobei im Vergleich zu der
Darstellung eines lichttechnischen Effekts eine höhere Intensität bzw. Helligkeit erwünscht ist und insbesondere auch eher eine gerichtete Lichtabgabe, also eine Lichtabgabe zur Unterseite hin erfolgen soll. Diese gerichtete Lichtabgabe ist deshalb wünschenswert, da bei hohen Intensitäten unter flachen Winkeln abgestrahltes Licht zu Blendungen von Beobachtern führen kann. Soll also das System 100 zur
Raumbeleuchtung genutzt werden, wäre eine Lichtabgabe wünschenswert, die sich von der bevorzugten Lichtabgabe zur Erzeugung und Darstellung lichttechnischer Effekte deutlich unterscheidet.
Mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgestalteten Leuchten wird nunmehr eine Lösung vorgeschlagen, welche beiden Anforderungen in ausreichender Weise Rechnung trägt. Die Lichtabgabe ist hierbei derart, dass sich die Leuchte sowohl zur Realisierung lichttechnischer Effekte als auch zur Realisierung einer Raumbeleuchtung eignet. Durch die Verwendung einer derartigen Leuchte existieren nunmehr also deutlich mehr Möglichkeiten zur Nutzung eines damit realisierten Beleuchtungssystems. Die erfindungsgemäße Leuchte soll nachfolgend anhand der weiteren Figuren erläutert werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen zunächst zwei Ansichten einer einzelnen Leuchte 10, deren auffälligstes Element das zur Lichtabgabe genutzte stabartige Lichtleitelement 15 ist. Im vorliegenden Fall ist dieses Lichtleitelement 15 als länglicher massiver Zylinder ausgebildet, es könnte im Querschnitt allerdings auch andere Formen aufweisen.
Denkbar wäre z.B. eine gewinkelte Form, insbesondere die Form eines Polygons oder dergleichen. An einem ersten Ende dieses Lichtleitelements 15 ist ein Gehäuse 20 mit der darin befindlichen Lichtquelle angeordnet, das gegenüberliegende Ende 30 wird zur Lichtabstrahlung genutzt, wobei dessen Ausgestaltung zu einem späteren Zeitpunkt noch näher beschrieben wird. An die Rückseite des Gehäuses 20 schließt sich ein Kühlkörper 16 an, durch den auch eine Zuführung von Kabeln bzw. Leitungen 17 zur elektrischen Stromversorgung sowie zur Übermittlung von Steuersignalen geführt ist. Die Montage der Leuchte 10 an der Decke eines Raums erfolgt mit Hilfe eines
Montagerings 18, der an der Unterseite der Decke befestigt wird. Der Kühlkörper 16 ragt in diesem Fall dann in eine Öffnung in der Decke, so dass er im montierten Zustand der Leuchte 10 nicht sichtbar ist. Die nähere Ausgestaltung einerseits der Lichtquelle sowie andererseits des
Lichtleitelements 15 kann den Figuren 4 bis 6 entnommen werden. Die Lichtquelle besteht hierbei aus einem LED-Modul 40, welches an der Unterseite des Kühlkörpers 16 angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit diesem steht. Das LED-Modul 40 weist eine Platine 41 als Trägerelement auf, auf dem einerseits mehrere LED- Leuchtmittel sowie andererseits die elektronischen Komponenten zum Betreiben der Leuchtmittel angeordnet sind. Vorzugsweise ist diese Platine 41 als sogenanntes Printed Circuit Board (PCB) ausgeführt.
Auf der Platine 41 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier LED- Leuchtmittel angeordnet, wobei zentral eine Weißlicht-LED 42 sowie am Umfang davon drei farbige LEDs 43, 44 und 45 angeordnet sind, welche insbesondere Licht in den Farben rot, grün und blau abgeben. Bei den weiteren Komponenten auf der Platine 41 handelt es sich wie bereits erwähnt um elektronische Komponenten zum Betreiben der LEDs 42 bis 45 sowie zum Empfangen und Verarbeiten entsprechender
Datensignale, die von einer zentralen Steuereinheit des Beleuchtungssystems übermittelt werden.
Der dem LED-Modul 40 zugewandte Endbereich des Lichtleitelements 15 weist hierbei entsprechend der Darstellung von Figur 4 eine Ausnehmung 35 auf, in welche zumindest die LED-Lichtquellen 42 bis 45 hineinragen. Vorzugsweise umschließt die LED-Platine 40 mit den Seitenwänden und der Bodenfläche der Ausnehmung 35 vollständig einen Hohlraum, was zur Folge hat, dass das von den LEDs 42 bis 45 üblicherweise in einem sehr breiten Winkelbereich abgegebene Licht vollständig in das Lichtleitelement 15 eingekoppelt wird. Ggf. kann hierbei die Bodenfläche 36 der Ausnehmung 35 auch speziell geformt werden, um bereits eine entsprechende erste Bündelung des Lichts zu erzielen. Insbesondere wäre eine gewölbte oder konkave Ausgestaltung dieser Bodenfläche 36 denkbar, wobei sowohl eine abgestufte oder abgewinkelte konkave bzw. konvexe Form als auch eine kontinuierliche konkave oder konvex Krümmung denkbar wäre.
Das Licht, welches an dem dem LED-Modul 40 zugewandten Ende in das
Lichtleitelement 15 eingekoppelt wird, wird dann mittels Totalreflexionen an den Seitenwänden des Lichtleitelements 15 zu dem gegenüberliegenden Ende 30, welches die Lichtaustrittsfläche der Leuchte 10 bildet, weitergeleitet. Da eine möglichst gute Durchmischung des Lichts der farbigen LEDs 43 bis 45 erwünscht ist, sollte das Lichtleitelement 15 dementsprechend eine gewisse Länge aufweisen, um durch Mehrfachreflexionen die Mischung zu verbessern. Denkbar wäre hierzu ein
Lichtleitelement 15 mit einer Länge von etwa 1200 mm sowie einem Durchmesser von 50 mm wobei selbstverständlich auch andere Abmessungen denkbar wären. Wie bereits erwähnt, ist das Lichtleitelement 15 massiv ausgeführt und besteht aus einem transparenten Material, beispielsweise PMMA.
An der gegenüberliegenden Seite 30 erfolgt dann die Lichtabgabe, wobei diese Stirnfläche entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel konkav gewölbt ausgebildet ist. Wie der Darstellung von Figur 5 entnommen werden kann, hat diese konkave Wölbung der Lichtaustrittsfläche 30 zur Folge, dass die Lichtabstrahlung auf einen bestimmten Winkelbereich hin konzentriert wird. Dies entspricht einer gerichteten Lichtabgabe, wie sie üblicherweise bei der Raumbeleuchtung,
insbesondere bei der blendfreien Beleuchtung von Arbeitsplätzen gewünscht ist. Dabei kann je nach gewünschter Lichtabstrahlcharakteristik für die Raumbeleuchtung die Form der Lichtaustrittsfläche 30 entsprechend angepasst werden. Auch eine konvexe Form wäre unter Umständen sinnvoll. Gleichzeitig ist allerdings die gewölbte Fläche 30 leicht aufgeraut bzw. diffus streuend ausgebildet, was zur Folge hat, dass aufgrund dieser Ausgestaltung ein gewisser Lichtanteil in einen deutlich größeren Winkelbereich diffus abgegeben wird. Ein vergleichbarer Effekt könnte beispielsweise auch durch eine Facettierung der
Lichtaustrittsfläche 30 oder den Einsatz anderer Strukturen erzielt werden. Diese diffus streuende Ausgestaltung bzw. Aufrauhung hat zur Folge, dass die
Lichtaustrittsfläche 30 der Leuchte 10 auch unter großen Winkelbereichen noch als schwach leuchtende Fläche erscheint. Dies wiederum ist von Vorteil, wenn die Leuchte zur Darstellung lichttechnischer Effekte genutzt werden soll. Die am
Endbereich des Lichtleitelements 15 ausgeführte Optik stellt also eine Lösung dar, welche es ermöglicht, die Leuchte 10 zu beiden Zwecken - gerichtete
Raumbeleuchtung einerseits und allseitig erkennbare Darstellung optischer Effekte andererseits - zu verwenden.
Im Falle einer Verwendung der Leuchte 10 zur Raumbeleuchtung kommt wie bereits erwähnt primär die Weißlicht-LED 42 zum Einsatz, welche mit hoher Intensität Licht abgibt, welches dann gerichtet zur Unterseite hin abgegeben wird. Ggf. wäre es sinnvoll, insbesondere durch Aktivierung der roten und blauen LEDs 43, 44 diesem Weiß licht einen gewissen Farbanteil beizumischen, um die Farbtemperatur der
Lichtabgabe einzustellen. Die drei farbigen LEDs 43 bis 45 weisen Im Vergleich zu der Weißlicht-LED 42 jedoch eine deutlich geringere Intensität bzw. Leistung auf.
Die Ansteuerung der vier LEDs kann dabei entweder getrennt, also über separate Signale für das Weißlicht sowie die farbigen LEDs, oder durch ein gemeinsames Signal erfolgen. Denkbar wäre hierbei insbesondere die Nutzung von Signalen entsprechend dem DMX- Standard oder gemäß dem Video Control (VC)-Protocol. Auch die Nutzung eines anderen geeigneten Protokolls zur Steuerbefehlübermittlung wäre denkbar. Die entsprechenden Steuereinheiten bzw. Controller der Leuchten 10 weisen hierzu jeweils entsprechende Adressen auf, über welche sie von einer zentralen Steuereinheit des Systems aus individuell ansteuerbar sind. Dies ermöglicht es, Bilder oder Videos entsprechend grob zu rastern und dann den verschiedenen Leuchten, die die einzelnen Pixel des Bilds repräsentieren, geeignete Steuersignale zu übermitteln. Figur 7 zeigt aus zwei verschiedenen Richtungen Explosionsansichten der
erfindungsgemäßen Leuchte 10, durch welche die Anordnung und Halterung der verschiedenen Komponenten im Gehäuse 20 verdeutlicht wird. Dieses besteht aus zwei Halbschalen 20a und 20b, welche einen zylinderartigen Hohlraum umschließen, in dem das LED-Modul 40 angeordnet ist. Diese Halbschalen 20a, 20b umfassen dabei auch das entsprechende Ende des Lichtleitelements 15, wobei eine stabile Lagerung bzw. Halterung mit Hilfe zweier elastischer Ringe 21 erzielt wird, die in am
Innenumfang des Gehäuses 20 verlaufenden Nuten 22 angeordnet sind. In gleicher Weise ist auch ein am vorderen Ende des Kühlkörpers 16 angeordneter Flansch 16a in einer umlaufenden Ausnehmung 23 des Gehäuses 20 gelagert, sodass dieses sämtliche Komponenten fest zusammenhält. Die Montage an der Decke erfolgt dann wie bereits erwähnt über den Montagering 18, der aus zwei das Gehäuse 20 umfassenden Halbringen 18a, 18b gebildet ist.
Letztendlich erlaubt also die erfindungsgemäße Leuchte aufgrund ihrer
Lichtabstrahleigenschaften sowie ihrer Möglichkeiten zur Abstrahlung von Licht unterschiedlicher Farbe und Farbtemperatur die Realisierung von
Beleuchtungssystemen, welche nunmehr wahlweise zu unterschiedlichsten Zwecken, insbesondere zur Realisierung einer Raumbeleuchtung sowie zur Realisierung bzw. Darstellung lichttechnischer Effekte eingesetzt werden können. Die Flexibilität eines mit Hilfe der erfindungsgemäßen Leuchte gebildeten Beleuchtungssystems wird also deutlich erhöht.

Claims

Ansprüche
1. LED-Leuchte (10), aufweisend:
· ein LED-Modul (40) mit wenigstens einer LED (42-45) sowie
• ein stabartiges, vorzugsweise zylinderartiges Lichtleitelement (15), an dessen einem Ende das LED-Modul (40) angeordnet ist und dessen gegenüberliegendes Ende eine Lichtaustrittsfläche (30) der Leuchte (15) bildet,
wobei das die Lichtaustrittsfläche (30) bildende Ende des Lichtleitelements (15) mit einer Optik versehen ist bzw. als optisches System ausgebildet ist.
2. LED-Leuchte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Lichtaustrittsfläche (30) bildende Ende des Lichtleitelements (15) konkav oder konvex geformt, insbesondere konkav oder konvex gewölbt ist.
3. LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Lichtaustrittsfläche (30) bildende Ende des Lichtleitelements (15) diffus streuend ausgebildet, insbesondere aufgeraut ist.
4. LED-Leuchte nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Lichtaustrittsfläche (30) bildende Ende des Lichtleitelements (15) mit Facetten versehen ist.
5. LED-Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das dem LED-Modul (40) zugewandte Ende des Lichtleitelements (15) eine Ausnehmung (35) aufweist, in welche die wenigstens eine LED (42-45) zumindest teilweise hineinragt.
6. LED-Leuchte nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Bodenfläche (36) der Ausnehmung (35) konkav oder konvex geformt, insbesondere konkav oder konvex gewölbt ist.
7. LED-Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (40) mindestens zwei verschiedene LED-Lichtquellen aufweist.
8. LED-Leuchte nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das LED-Modul (40) eine Weißlicht-LED (42) sowie mindestens eine farbige LED (43-45), vorzugsweise eine rote, grüne und blaue LED aufweist.
9. LED-Leuchte nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Weißlicht-LED (42) und die mindestens eine farbige LED (43-45) durch getrennte externe Steuersignale ansteuerbar sind.
10. System zur Beleuchtung und/oder Erzeugung lichttechnischer Effekte, aufweisend: mehrere LED-Leuchten (10) nach einem der vorherigen Ansprüche sowie
eine zentrale Steuereinheit zur Übermittlung von Steuersignalen an die LED-Leuchten (10).
11. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LED-Leuchten (10) matrixartig angeordnet sind.
12. System nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LED-Leuchten (10) parallel zueinander ausgerichtet sind.
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