WO2012163964A1 - Anordnung zur lichtabgabe - Google Patents
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Definitions
- Luminaires with light-emitting diodes as lighting means are used more and more frequently in the most diverse fields of lighting technology, since such LED light sources have considerable advantages, in particular with regard to the life and energy efficiency compared to conventional light sources.
- parabolic reflectors or mirrors are often used for focusing the light, in which a halogen or discharge lamp is arranged. These light sources are in this case positioned in the focal point of the reflector, whereby the light emits more or less bundled in accordance with the embodiment of the reflector, preferably in the ideal case results in a parallel beam (i.e., imaging of the light source to infinity).
- the use of such parabolic reflectors also allows large
- Aperture angle (> 180 °), whereby the luminous flux of the light source is well utilized and thus a high efficiency of the lighting system can be realized.
- Cooling devices such as a heat sink, are arranged in the LED light source.
- a cooling device By such a cooling device, it is no longer possible without further ado that the LED light source is placed in the focal point of a parabolic reflector, since the cooling device adversely affects the emission characteristics of the parabolic reflector.
- LED light sources also have the problem that they emit the light unidirectionally with about 110 ° beam angle, whereas conventional light sources have a substantially spherical radiation characteristic. This limited radiation characteristic of LED light sources additionally leads to the fact that the radiation characteristic of the parabolic reflector, which has already been degraded by the heat sink, is further adversely affected.
- an arrangement for emitting light which has a cup-shaped reflector, a mirror element arranged inside the reflector and an LED light source.
- the LED light source is in this case arranged in the emission direction behind the reflector and the reflector has centrally an opening through which the light emitted from the LED light source light rays can pass into the interior of the reflector to the mirror element, wherein the mirror element is disposed within the reflector in that the light beams emitted by the LED light source are directed onto the reflector surface.
- the pot-shaped reflector is designed as a parabolic Refiektor and the mirror element is arranged in the focal point of the parabolic refiektor.
- an optical arrangement for parallelizing the light beams is provided in the emission direction in front of the LED light source. This may be, for example, a condenser system.
- the mirror element evenly distributes the light beams onto the reflector surface of the reflector, such that the light beams are aligned in parallel after leaving the reflector.
- Mirror element may in this case be designed, for example, dome-shaped or spherical.
- FIG. 1 is a schematic representation of an arrangement according to the invention for emitting light.
- FIG. 1 shows an arrangement according to the invention for emitting light 1, which has a parabolic reflector 2, a mirror element 3 arranged inside the reflector 2 and an LED light source 4.
- an optical arrangement 6 is provided which is designed as a condenser system.
- the emitted from the LED light source 4 light beams 8 are in this case of the
- both the LED light source 4 and the condenser system 6 are arranged in the light emission direction behind the parabolic reflector 2 and the parabolic reflector 2 has an opening 5 in the center, through which the light beams 9, which are parallelized by the condenser system 6, can reach the mirror element 3 in the interior of the parabolic reflector 2.
- the dome or spherical mirror element 3 is in this case the focus of
- Parabolic reflector 2 arranged, whereby the parallelized light beams 9 can readily meet the mirror element 3. Due to the condenser system 6 and the opening 5 of the parabolic reflector 2, a narrow focusing of the light field of the LED light source 4 on the mirror element 3 results.
- the mirror element 3 is arranged in the parabolic reflector 2 such that the parallelized light beams 9 are uniformly distributed to the reflector surface of the parabolic reflector 2 by the dome or spherical configuration. In Figure 1, these reflected by the mirror element 3 light beams with the
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Abstract
Anordnung zur Lichtabgabe (1), mit einem topfförmigen Reflektor (2), einem innerhalb des Reflektors (2) angeordnetem Spiegelelement (3) und einer LED-Lichtquelle (4), wobei die LED-Lichtquelle (4) in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Reflektor (2) angeordnet ist und der Reflektor (2) mittig eine Öffnung (5) aufweist, durch die die von der LED-Lichtquelle (4) abgegebenen Lichtstrahlen (8, 9) in den Innenraum des Reflektors (2) zu dem Spiegelelement (3) gelangen können, wobei das Spiegelelement (3) derart innerhalb des Reflektors (2) angeordnet ist, dass die von der LED-Lichtquelle (4) abgegebenen Lichtstrahlen (8, 9) auf die Reflektoroberfläche gelenkt werden.
Description
Anordnung zur Lichtabgabe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lichtabgabe mit einem topfförmigen Reflektor, einem innerhalb des Reflektors angeordnetem Spiegelelement und einer LED-Lichtquelle.
Leuchten mit Leuchtdioden als Leuchtmittel werden in den verschiedensten Bereichen der Beleuchtungstechnik immer häufiger eingesetzt, da derartiger LED-Lichtquellen erhebliche Vorteile insbesondere bezüglich der Lebensdauer und Energieeffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln aufweisen.
Der Tausch derartiger herkömmlicher Lichtquellen gegen entsprechende LED- Lichtquellen ist nun aber nicht in allen Bereichen der Beleuchtungstechnik ohne
Weiteres möglich. So werden beispielsweise zur Bündelung des Lichts häufig Parabol- Reflektoren bzw. -Spiegel verwendet, in denen eine Halogen- oder Entladungslampe angeordnet ist. Diese Lichtquellen werden hierbei im Brennpunkt des Reflektors positioniert, wodurch das Licht entsprechend der Ausführungsform des Reflektors mehr oder weniger stark gebündelt austritt, wobei sich vorzugsweise im Idealfall ein paralleles Strahlenbündel ergibt (d.h. Abbildung der Lichtquelle nach unendlich). Der Einsatz von derartigen Parabol-Reflektoren ermöglicht zusätzlich auch große
Aperturwinkel (> 180°), wodurch der Lichtstrom des Leuchtmittels gut ausgenutzt wird und damit ein hoher Wirkungsgrad des Beleuchtungssystems realisiert werden kann.
Bei derartigen Parabol-Reflektoren, die bei eng strahlenden
Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz kommen, ist es nun nicht so ohne Weiteres möglich, die herkömmlichen Leuchtmittel wie beispielsweise Halogen- oder
Entladungslampen durch LED-Lichtquellen zu ersetzen. Zum Einem besteht das Problem, dass die benötigten Lichtströme für die entsprechende
Beleuchtungseinrichtungen (Im der Lichtquelle), den Einsatz von Hochleistungs- LEDs, die eine Leistung über 10 Watt bzw. über 1000 Im aufweisen, erforderlich machen. Derartige Hochleistungs-LEDs erfordern jedoch eine entsprechend
aufwändige Kühlung, wodurch es notwendig wird, dass entsprechende
Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise ein Kühlkörper, bei der LED-Lichtquelle angeordnet werden. Durch eine derartige Kühlvorrichtung ist es nun aber nicht mehr so ohne Weiteres möglich, dass die LED-Lichtquelle im Brennpunkt eines Parabol-Reflektors angeordnet wird, da die Kühlvorrichtung die Abstrahlcharakteristik des Parabol- Reflektors negativ beeinflusst. Zusätzlich besteht bei LED-Lichtquellen auch das Problem, dass diese das Licht unidirektional mit ca. 110° Abstrahlwinkel emittieren, wohingegen herkömmliche Lichtquellen eine im Wesentlichen kugelförmige Abstrahlcharakteristik aufweisen. Diese eingeschränkte Abstrahlcharakteristik von LED-Lichtquellen führt zusätzlich dazu, dass die bereits durch den Kühlkörper verschlechterte Abstrahlcharakteristik des Parabol-Reflektors weiter negativ beeinflusst wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend eine Anordnung zur Lichtabgabe zu schaffen, bei der ein Parabol-Reflektor bzw. topfförmiger Reflektor bei Verwendung einer LED-Lichtquelle eine vergleichbare Abstrahlcharakteristik aufweist, wie bei einer herkömmlichen Lichtquelle.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Lichtabgabe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Lichtabgabe vorgeschlagen, die einen topfförmigen Reflektor, ein innerhalb des Reflektors angeordnetes Spiegelelement und eine LED-Lichtquelle aufweist. Die LED-Lichtquelle ist hierbei in Abstrahlrichtung hinter dem Reflektor angeordnet und der Reflektor weist mittig eine Öffnung auf, durch die die von der LED-Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen in den Innenraum des Reflektors zum Spiegelelement gelangen können, wobei das Spiegelelement innerhalb des Reflektors so angeordnet ist, dass die von der LED-Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen auf die Reflektoroberfläche gelenkt werden.
Durch die Anordnung der LED-Lichtquelle außerhalb des Reflektors ist es nunmehr möglich, eine beliebige Kühlvorrichtung an der LED -Lichtquelle anzubringen. So kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass an der LED-Lichtquelle ein Kühlkörper angeordnet ist.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der topfförmige Reflektor als Parabol- Refiektor ausgebildet ist und das Spiegelelement im Brennpunkt des Parabol- Refiektors angeordnet ist. Zudem kann desweitern vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass in Abstrahlrichtung vor der LED-Lichtquelle eine optische Anordnung zur Parallelisierung der Lichtstrahlen vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Kondensorsystem handeln.
Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass das Spiegelelement die Lichtstrahlen gleichmäßig auf die Reflektoroberfläche des Reflektors verteilt, derart, dass die Lichtstrahlen nach Verlassen des Reflektors parallel ausgerichtet sind. Das
Spiegelelement kann hierbei beispielsweise kuppel- oder kugelförmig ausgebildet sein.
Hierdurch ergibt sich nun eine Anordnung zur Lichtabgabe, die im Brennpunkt des Parabol-Refiektors ein kuppel- oder kugelförmiges Spiegelelement aufweist, wodurch die durch das Kondensorsystem gebündelten Lichtstrahlen gleichmäßig auf die
Reflektoroberfläche verteilt werden, weshalb dieses Spiegelelement im Weiteren Sinne auch als„Sekundärlichtquelle" angesehen werden kann, die eine deutlich bessere Abstrahlcharakteristik als die eigentliche LED-Lichtquelle aufweist. Hierdurch ergibt sich dann der Vorteil, dass trotz der Verwendung entsprechender Kühlvorrichtungen an der LED-Lichtquelle und entsprechend eingeschränkter Abstrahlcharakteristik der LED-Lichtquelle eine Abstrahlcharakteristik der gesamten Anordnung erreicht wird, die ähnlich der beim Einsatz herkömmlichen Lichtquellen ist.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lichtabgabe.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Lichtabgabe 1 , die einen Parabol- Reflektor 2, ein innerhalb des Reflektors 2 angeordnetes Spiegelelement 3 und eine LED-Lichtquelle 4 aufweist. In Abstrahlrichtung vor der LED-Lichtquelle 4 ist eine optische Anordnung 6 vorgesehen, die als Kondensorsystem ausgebildet ist. Die von der LED-Lichtquelle 4 abgegebenen Lichtstrahlen 8 werden hierbei von dem
Kondensorsystem 6 parallelisiert.
In der in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Lichtabgabe 1 ist vorgesehen, dass sowohl die LED-Lichtquelle 4 als auch das Kondensorsystem 6 in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Parabol-Reflektor 2 angeordnet ist und der Parabol-Reflektor 2 mittig eine Öffnung 5 aufweist, durch die die von dem Kondensorsystem 6 parallelisierten Lichtstrahlen 9 in den Innenraum des Parabol-Reflektors 2 zu dem Spiegelelement 3 gelangen können. Das kuppel- oder kugelförmige Spiegelelement 3 ist hierbei im Brennpunkt des
Parabol-Reflektors 2 angeordnet, wodurch die parallelisierten Lichtstrahlen 9 ohne Weiteres auf das Spiegelelement 3 treffen können. Durch das Kondensorsystem 6 und die Öffnung 5 des Parabol-Reflektors 2 ergibt sich nun eine enge Fokussierung des Leuchtfelds der LED-Lichtquelle 4 auf das Spiegelelement 3.
Das Spiegelelement 3 ist in dem Parabol-Reflektor 2 derart angeordnet, dass durch die kuppel- bzw. kugelförmige Ausgestaltung die parallelisierten Lichtstrahlen 9 gleichmäßig auf die Reflektoroberfläche des Parabol-Reflektors 2 verteilt werden. In Figur 1 sind diese vom Spiegelelement 3 reflektierten Lichtstrahlen mit dem
Bezugszeichen 10 markiert.
Durch diese besondere Ausgestaltung und Positionierung des Spiegelelements 3 ergibt sich nun wie bereits erläutert im Weiteren Sinne eine„Sekundärlichtquelle", die die gleichmäßige Ausleuchtung des Parabol-Reflektors 2 ermöglicht, wodurch die durch die Reflektoroberfläche des Parabol-Reflektors 2 reflektierten Lichtstrahlen 11 eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung haben, wie dies auch bei bisherigen eng strahlenden Beleuchtungseinrichtungen mit herkömmlichen Leuchtmitteln anzutreffen war.
Wie bereits zu Beginn erläutert ist hier der Einsatz von entsprechenden Hochleistungs- LEDs als LED-Lichtquelle 4 notwendig, wodurch auch eine entsprechende
Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Die LED-Lichtquelle 4 weist dementsprechend noch einen entsprechenden Kühlkörper 7 auf, der nun jedoch aufgrund der
erfindungsgemäßen Anordnung zur Lichtabgabe 1 ohne Weiteres an der LED- Lichtquelle 4 angeordnet werden kann, da durch die Anordnung der LED-Lichtquelle 4 außerhalb des Parabol-Reflektors 2 erheblich größere Freiheitsgrade bei der
Positionierung aber auch bei der Ausgestaltung des Kühlkörpers bestehen. Zusätzlich wird auch gewährleistet, dass die Anbindung der LED-Lichtquelle 4 an dem Kühlkörper 7 verbessert wird und auch das Erscheinungsbild der gesamten Anordnung zur Lichtabgabe 1 durch die Wahl der Positionierung des Kühlkörpers 7 nicht beeinflusst wird. Insgesamt ergibt sich also eine Anordnung zur Lichtabgabe, die eine ähnliche
Abstrahlcharakteristik wie herkömmliche eng strahlende Beleuchtungseinrichtungen, beispielsweise Spots, aufweist und trotzdem die Verwendung einer LED als
Lichtquelle ermöglicht, wobei eine einfache Positionierung und Ausgestaltung eines Kühlkörpers ermöglicht wird und gleichzeitig der eingeschränkte Ab strahl winkel von LEDs keine negativen Auswirkungen auf die gesamte Abstrahlcharakteristik der Anordnung hat.
Desweiteren besteht auch die Möglichkeit, das Spiegelelement asphärisch
auszugestalten bzw. an den Parabol-Reflektor anzupassen, um die Bündelung und Lichtlenkung entsprechend zu verändern.
Claims
Ansprüche
Anordnung zur Lichtabgabe (1), aufweisend
• einen topfförmigen Reflektor (2),
• ein innerhalb des Reflektors (2) angeordnetes Spiegelelement (3) und
• eine LED-Lichtquelle (4),
wobei die LED-Lichtquelle (4) in Lichtabstrahlrichtung hinter dem Reflektor (2) angeordnet ist und der Reflektor (2) mittig eine Öffnung (5) aufweist, durch die die von der LED-Lichtquelle (4) abgegebenen Lichtstrahlen (8, 9) in den Innenraum des Reflektors (2) zu dem Spiegelelement (3) gelangen können, wobei das Spiegelelement (3) derart innerhalb des Reflektors (2) angeordnet ist, dass die von der LED-Lichtquelle (4) abgegebenen Lichtstrahlen (8, 9) auf die Reflektoroberfläche gelenkt werden.
Anordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der topfförmige Reflektor als Parabol-Reflektor
(2) ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spiegelelement (3) im Brennpunkt des Parabol-Reflektors (2) angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Abstrahlrichtung vor der LED-Lichtquelle (4) eine optische Anordnung (6) zur Parallelisierung der Lichtstrahlen (9) vorgesehen ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die optische Anordnung als Kondensorsystem (6) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spiegelelement (3) die Lichtstrahlen (10) gleichmäßig auf die Reflektoroberfläche des Reflektors (2) verteilt, derart, dass die Lichtstrahlen (11) nach Verlassen des Reflektors (2) parallel ausgerichtet sind.
Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spiegelelement (3) kuppel- oder kugelförmig ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die LED-Lichtquelle (4) einen Kühlkörper (7) aufweist.
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