DE10044158C2 - Beleuchtungsvorrichtung in Form einer Reflektorlampe mit Halbleiterchips als Lichtquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung in Form einer Reflektorlampe mit Halbleiterchips als Lichtquelle, mit einem schalenförmigen, aus lichtundurchlässigem Material bestehenden und die Lichtquelle in sich aufnehmenden Lampengehäuse und mit einem Lampensockel zum Anschluß der Beleuchtungsvorrichtung an eine Stromversorgung sowie mit einem das Gehäuse abschließenden, lichtdurchlässigen Deckglas zum Durchtritt des von der Leuchtquelle erzeugten Lichts, wobei in dem Lampengehäuse eine mit den über eine Schaltung ansteuerbaren Halbleiterchips bestückte Platine angeordnet ist.

Eine Beleuchtungsvorrichtung mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 196 51 140 A1 beschrieben. Soweit in der darin im einzelnen beschriebenen Leuchte bereits eine Platine mit wenigstens drei darauf angeordneten Leuchtdioden angeordnet ist, ist das zur Aufnahme der Platine eingerichtete Gehäuse nach unten in Richtung des Lichtausfalls durch ein lichtdurchlässiges Deckglas abgeschlossen. Zwar werden mit der bekannten Leuchte bereits Vorteile wie eine verlängerte Lebensdauer und die Vermeidung von hohen Temperaturen erreicht, jedoch besteht noch der Nachteil, daß der Lichtaustritt eher diffus und die Intensität nicht ausreichend ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Beleuchtungsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und die Gebrauchsfähigkeit der Beleuchtungsvorrichtung zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Soweit vorgesehen ist, daß jedem Halbleiterchip eine in dem Deckglas ausgebildete bikonvexe Linse mit einer nach außen und einer nach innen gerichteten Linsenwölbung zugeordnet ist, ist es möglich, durch eine jeweils im Einzelfall erfolgende Festlegung des Radius der Linsenwölbung bzw. der Höhe der Linse eine in einer vorgegebenen Entfernung von dem Beleuchtungselement liegende Fläche definierter Größe mit einer gewünschten Intensität zu beleuchten, ohne daß die Platine bzw. die Anordnung der darauf befindlichen Halbleiterchips einer Änderung bedarf. Dabei wird die erforderliche Bündelung des von den Halbleiterchips emittierten Lichts zur Linse durch die zwischen Platine und Deckglas angeordnete plattenförmige Abschirmung mit den darin angeordneten Reflektoröffnungen bewirkt. Da der Radius der Reflektoröffnungen maximal gleich dem Radius der Linsenwölbungen ist bzw. etwas geringer ausgelegt ist, bedarf die plattenförmige Abschirmung jeweils einer Anpassung an die Auslegung des Deckglases mit den darin ausgebildeten Linsen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß Deckglas und plattenförmige Abschirmung in einem derartigen Abstand zueinander festgelegt sind, daß die Linsenwölbungen nicht bis in die halbkugelförmigen Reflektoröffnungen reichen, wobei bevorzugt die Unterkante der Linsenwölbungen mit der Oberfläche der plattenförmigen Abschirmung ausgerichtet sein kann. Hiermit ergeben sich im Bereich der Reflektoröffnungen zwischen der Oberfläche der plattenförmigen Abschirmung und der unteren Begrenzungsfläche der zugeordneten Linse offene Zwickel, über die die beim Betrieb der Halbleiterchips auftretende Wärme abgeführt werden kann.

Wegen der gegenseitigen Abhängigkeit der Ausgestaltung des Deckglases und der plattenförmigen Abschirmung ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß das Deckglas Abstandsstifte zur Festlegung der plattenförmigen Abschirmung und der Platine aufweist und die Abstandsstifte eine in Abhängigkeit von dem Radius der Linsenwölbung unterschiedliche Länge aufweisen. Dabei können Abstandsstifte einen über ihre Länge unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so daß auf den unterschiedlichen Durchmessern der Abstandsstifte die plattenförmige Abschirmung und die Platine jeweils definiert festzulegen sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Deckglas, die plattenförmige Abschirmung und die Platine miteinander zu einer Baueinheit verpreßt und in das Lampengehäuse eingesetzt sind, wobei die Baueinheit in dem Lampengehäuse mit einer Verdrehsicherung festgelegt sein kann.

Es kann vorgesehen sein, daß die Halbleiterchips als Licht in unterschiedlichen Farben emittierende Halbleiterchips ausgebildet und auf der Platine in einer regelmäßigen Verteilung und Anordnung angeordnet sind, so daß definierte Farborte über die Ansteuerung der Leuchtdiodenchips festzulegen sind.

Es kann vorgesehen sein, daß in dem Lampengehäuse der Wärmeabfuhr dienende Schlitze vorgesehen sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein Lampengehäuse im Schnitt,

Fig. 2 ein lichtdurchlässiges Deckglas in einer Draufsicht,

Fig. 3 das Deckglas gemäß Fig. 2 in Seiten­ ansicht,

Fig. 4 eine in dem Deckglas ausgebildete Linse in einer vergrößerten Einzeldarstellung,

Fig. 5 eine plattenförmige Abschirmung in einer Draufsicht,

Fig. 6 eine in der plattenförmigen Abschirmung ausgebildete Reflektoröffnung in einer vergrößerten Einzeldarstellung.

In Fig. 1 ist ein Lampengehäuse 10 des Beleuchtungselements wiedergegeben, welches einen schalenförmigen Bereich 25 und einen Sockel 26 zum Anschluß des Beleuchtungselements an eine nicht dargestellte Stromversorgung aufweist. In dem schalenförmigen Bereich 25 des Lampengehäuses 10 ist formschlüssig eine aus einer Platine 11, einer plattenförmigen Abschirmung 12 sowie einem lichtdurchlässigen Deckglas 13 bestehenden Baueinheit festgelegt, die in Fig. 1 nur in einer schematischen Darstellung wiedergegeben ist; Einzelmerkmale zu den Bauteilen sind den Fig. 2 bis 6 zu entnehmen. Die Platine 11 ist über von dieser wegführende und im Inneren des schalenförmigen Bereichs 25 verlaufende und durch den Sockel 26 reichende Anschlußdrähte 14 mit einer Stromversorgung zu verbinden.

Nicht weiter dargestellt ist die Platine 11 mit den darauf in bekannter Weise aufgeklebten und gebondeten Halbleiterchips; die Anordnung der Halbleiterchips auf der Platine 11 entspricht jedoch der Anordnung der Linsen in dem Deckglas (Fig. 2) bzw. der Anordnung der Reflektoröffnungen in der plattenförmigen Abschirmung 12 (Fig. 5), so daß auf die dazu noch ergehenden Erläuterungen Bezug genommen wird.

In den Fig. 2 und 3 ist das Deckglas 13 im einzelnen dargestellt, in welcher bikonvexe Linsen 15 mit einer sowohl nach außen wie auch nach innen gerichteten Linsenwölbung 16 mit einem vorgegebenen Radius angeordnet sind; die Höhe der Linsen 15 ergibt sich aus den die Linsenwölbungen 16 schneidenden Abflachungen 17. Eine einzelne Linse ist in einer vergrößerten Darstellung in Fig. 4 wiedergegeben.

Die Verteilung der Linsen 15 in dem Deckglas 13 ist derart vorgenommen, daß unter jeder Linse 15 auf der Platine 11 ein Halbleiterchip angeordnet ist, wobei die Halbleiterchips als verschiedenfarbiges Licht emittierende Halbleiterchips ausgebildet sind. So sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 45 Halbleiterchips mit 45 zugeordneten Linsen vorgesehen, wobei jeweils 15 in den Farben Rot, Blau und Grün emittierende Halbleiterchips in einer regelmäßigen Verteilung auf der Platine 11 angeordnet sind, so daß über die Ansteuerung der Halbleiterchips und die Mischung des von diesen emittierten Lichts jeder beliebige Farbort für das Beleuchtungselement ansteuerbar ist.

Die Ausgestaltung der Linsen nach Radius und Höhe ist abhängig von dem vorgesehenen Einsatzzweck des Beleuchtungselementes. Die Auslegung geschieht im einzelnen aufgrund der Vorgabe, in welcher Entfernung von dem Beleuchtungselement eine Fläche mit einer definierten Größe mit einer gewünschten Intensität auszuleuchten ist. Aufgrund der vorstehenden Parameter wird die angepaßte Linsenform ermittelt, und das Deckglas 13 wird entsprechend ausgestaltet. Im Anschluß an die Ausbildung der Linsen 15 wird das Deckglas 13 mit den darin eingearbeiteten Linsen 15 in eine hochpolierte Form gebracht.

Aus Fig. 5 ist die Ausbildung der formentsprechend gestalteten plattenförmigen Abschirmung 12 ersichtlich, in welcher jedem Halbleiterchip bzw. jeder Linse 15 zugeordnet Reflektoröffnungen 21 angeordnet sind, deren Form sich aus Fig. 6 ergibt. Diese Form entspricht einer in der plattenförmigen Abschirmung 12 jeweils ausgebildeten Halbkugel, die an ihrem unteren, der Platine 11 zugewandten Ende sekantenartig abgeschnitten ist, so daß die Reflektoröffnungen 21 mit ihrer unteren Grundfläche auf der Platine 11 aufsitzen und jeden einzelnen Chip umschließen. Der Radius der Reflektoröffnungen 21 ist dabei maximal dem Radius der Linsen 15, und insoweit ist plattenförmige Abschirmung 12 mit den darin befindlichen Reflektoröffnungen 21 unterschiedlichen Ausgestaltungen des Deckglases 13 mit Linsen 1 S anzupassen.

Deckglas 13, plattenförmige Abschirmung 12 und Platine 11 werden in einer definierten Zuordnung zueinander zu einer Baueinheit dadurch zusammengefaßt, daß an dem Deckglas 13 Abstandsstifte 18 angebracht sind, die zwei unterschiedliche Durchmesserbereiche aufweisen, nämlich einen Absatz 19 mit einem größeren Durchmesser, auf den die plattenförmige Abschirmung 12 mit darin einen passenden Durchmesser aufweisenden Bohrungen 22 aufsteckbar ist, und einen anschließenden Absatz 20 mit einem geringeren Durchmesser, dem in einer nicht dargestellten Weise entsprechende Bohrungen in der Platine 11 zugeordnet sind. Somit können die plattenförmige Abschirmung 12 und die Platine 11 in Abhängigkeit von der Ausbildung der Abstandsstifte 18 in einer definierten Zuordnung zum Deckglas 13 an dieser festgelegt und zur gewünschten Baueinheit zusammengefaßt werden. Die Zuordnung des Deckglases 13 zu der plattenförmigen Abschirmung 12 ist dabei derart ausgelegt, daß die Linsen 15 mit ihrer zur plattenförmigen Abschirmung 12 hin gerichteten Linsenwölbung 16 nicht in die in der plattenförmigen Abschirmung 12 ausgebildeten Reflektoröffnungen 21 hineinreichen, vielmehr die Unterkante der Linsenwölbungen 16 in Form der Abflachung 17 mit der Oberfläche der plattenförmigen Abschirmung 12 ausgerichtet ist. Damit entstehen zwischen der Oberfläche der Reflektorplatte 12 und den ansteigenden Linsenwölbungen 16 offene Zwickel, über die beim Betrieb der Halbleiterchips entstehende Wärme aus den Reflektoröffnungen 21 abgeführt wird. Wie nicht weiter dargestellt, weist das Lampengehäuse 10 in seinem schalenförmigen Bereich 25 Lüftungsschlitze auf, die der Wärmeabfuhr dienen. Die aus Deckglas 13, plattenförmiger Abschirmung 12 und Platine 11 bestehende Baueinheit ist über eine im einzelnen nicht dargestellte Verdrehsicherung in einer definierten Lage in dem schalenförmigen Bereich 25 des Lampengehäuses 10 festzulegen.

Es ist einsichtig, daß mit einer wachsenden Größe der auszuleuchtenden Fläche auch die Anzahl der benötigten Halbleiterchip und damit die Größe von Platine 11, plattenförmiger Abschirmung 12 und Deckglas 13 anwachsen kann, wobei dadurch auch die Ausbildung der Linsen 15 wie auch der Reflektoröffnungen 21 beeinflußt ist.

Claims (9)

1. Beleuchtungsvorrichtung in Form einer Reflektorlampe mit Halbleiterchips als Lichtquelle, mit einem schalenförmigen, aus lichtundurchlässigem Material bestehenden und die Lichtquelle in sich aufnehmenden Lampengehäuse und mit einem Lampensockel zum Anschluß der Beleuchtungsvorrichtung an eine Stromversorgung sowie mit einem das Gehäuse abschließenden, lichtdurchlässigen Deckglas zum Durchtritt des von der Leuchtquelle erzeugten Lichts, wobei in dem Lampengehäuse eine mit den über eine Schaltung ansteuerbaren Halbleiterchips bestückte Platine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Deckglas (13) jedem Halbleiterchip gesondert zugeordnete bikonvexe Linsen (15) mit einer nach außen und nach innen gerichteten Linsenwölbung (16) mit in Abhängigkeit von der in einer vorgegebenen Entfernung von der Beleuchtungsvorrichtung mit einer festgelegten Intensität auszuleuchtenden Fläche bestimmten Höhe und Radius ausgebildet sind, und dass zwischen Deckglas (13) und Platine (11) eine plattenförmige Abschirmung (12) aus lichtundurchlässigem Material mit darin ausgebildeten halbkugelförmigen Reflektoröffnungen (21) angeordnet ist, deren Radius maximal so groß wie der Radius der Linsenwölbung (16) ist und die mit ihrer offenen Seite jeweils an eine Linsenwölbung (16) der Linsen (15) des Deckglases (13) anschließen und mit einer Schnittfläche auf der Platine (11) aufsitzend die zugeordneten Halbleiterchips umschließen.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Deckglas (13) und plattenförmige Abschirmung (12) in einem derartigen Abstand zueinander festgelegt sind, dass die Linsenwölbungen (16) nicht bis in die halbkugelförmigen Reflektoröffnungen (21) reichen.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante der Linsenwölbungen (16) mit der Oberfläche der plattenförmigen Abschirmung (12) ausgerichtet ist.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglas (13) Abstandsstifte (18) zur Festlegung der plattenförmigen Abschirmung (12) und der Platine (11) aufweist und die Abstandsstifte (18) eine in Abhängigkeit von dem Radius der Linsenwölbung (16) unterschiedliche Länge aufweisen.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstifte (18) einen über ihre Länge unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, so dass auf den unterschiedlichen Durchmessern der Abstandsstifte (18) die plattenförmige Abschirmung (12) und die Platine (11) jeweils definiert festzulegen sind.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckglas (13), die plattenförmige Abschirmung (12) und die Platine (11) miteinander zu einer Baueinheit verpreßt und in das Lampengehäuse (10) eingesetzt sind.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit im Lampengehäuse (10) eine Verdrehsicherung aufweist.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterchips als Licht in unterschiedlichen Farben emittierende Halbleiterchips ausgebildet und auf der Platine (11) in einer regelmäßigen Verteilung angeordnet sind.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lampengehäuse (10) der Wärmeabfuhr dienende Schlitze ausgebildet vorgesehen sind.