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Die Erfindung betrifft Leuchtanordnung mit mindestens einem eine LED-Platine mit LEDs umfassenden Leuchtmittel, die einen Lichtstrom erzeugt und in eine Abstrahlrichtung aussendet, und in Abstrahlrichtung vor der LED-Platine angeordneten Reflektor mit einer Lichteintrittsöffnung und einer zu dieser beabstandeten Lichtaustrittsöffnung zur Erzeugung einer definierten Lichtverteilungskurve für eine Beleuchtungsaufgabe. Daneben betrifft die Erfindung eine Leuchte umfassend mindestens eine vorgenannte Leuchtanordnung.
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Derartige Leuchtanordnungen werden vorzugsweise als Leuchten ausgebildet eingesetzt zur homogenen Realisierung von Beleuchtungsaufgaben, insbesondere im Innenraum, z. B. im Verkaufsbereich und Gebäudeteilflächen. Der Reflektor ist üblicherweise ein schalenförmig gewölbtes, im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildetes Gebilde, in dessen Innenraum eine Lampe oder ein anderes Leuchtmittel angeordnet ist. Das von der Lampe ausgehende Licht wird zumindest teilweise erst nach Reflektion oder Streuung an der Innenseite des Reflektors zu der auszuleuchtenden Gebäudefläche oder der Gebäudeteilfläche gelangt. Hierzu kann die Innenseite des Reflektors zusätzlich eine Vielzahl von strukturiert angeordneten Segmenten umfassen, wobei die Segmente jeweils eine zum Innenraum hin gewölbte, häufig zweifach gekrümmte Oberfläche aufweisen, die eine erste Krümmung mit einem ersten Radius und eine zweite Krümmung mit einem zweiten Radius aufweist, wobei eine Vielzahl von Segmenten unter Bildung einer Gruppe von Segmenten entlang dem Umfang des Reflektors im Wesentlichen kreisringartig angeordnet ist, und wobei die Segmente einer Gruppe eine konstante Krümmung aufweisen. Die Wölbung der äußeren Mantelfläche des Reflektors und/oder der Segmente kann unterschiedlich ausgebildet sein zur Realisierung von unterschiedlichen Lichtverteilungskurven angepasst an die jeweilige Sehaufgabe oder Beleuchtungsaufgabe.
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Die LED-Platine besteht in der Regel aus einer Leiterplatte, auf der die LEDs selbst und einige erforderliche elektronische Komponenten (Anschlussbuchsen, Lötpunkte, integrierte Schaltungen, Widerstände) aufgebracht sind. Die LED-Platine weist zur Befestigung auf einer wärmeableitenden Unterkonstruktion vorzugsweise in der Randzone der Leiterplatte Bohrungen auf. Da die elektronischen Komponenten meistens mit ihrer geometrischen Höhe (h1) über die flachaufbauenden LEDs hinausragen, ist es sehr schwierig einen Reflektor nahe genug an die LEDs zu positionieren, um eine verlustarme Einkopplung des von LEDs ausgestrahlten Lichtstroms in den Reflektor zu gewährleisten. D. h. es soll so wenig wie möglich Licht seitlich zwischen der LED-Platine und der Lichteintrittsöffnung am Reflektor verloren gehen.
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Besonders schwierig gestaltet sich die Einkopplung des Lichtstroms, wenn das optische System in einer Leuchte an verschiedene Reflektoren mit unterschiedlichen Ausstrahlwinkeln und damit verbunden unterschiedlichen Durchmessern der Lichteintrittsöffnung des Reflektors angepasst sein soll, damit je nach Beleuchtungsaufgabe durch Auswechseln verschiedener Reflektoren die gewünschte Ausstrahlung erzielt werden kann.
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Um ein werkzeugloses Wechseln der Reflektoren zu ermöglichen, werden diese mittels im Bereich der Lichtaustrittsebene des Reflektors vorgesehenen Befestigungsmitteln montiert, z. B. einem Frontring, der z. B. durch einen Bajonettverschluss händisch am Leuchtenkörper angebracht bzw. abgenommen werden kann. Der Abstand (h2) zwischen der durch die Lichtaustrittsebene des Reflektors definierten Ebene und der durch die Rückseite der LED-Platine definierten Ebene ist innerhalb einer Lichtanordnung bzw. Leuchte konstant. Aus rationellen Gründen ist dieser Abstand (h2) auch innerhalb einer Leuchtenfamilie oder sogar in dem gesamten Leuchtenproduktportfolio konstant, um auch dort die gleichen Reflektoren einsetzen zu können. Dieses bedingt dann, dass die Reflektoren mit unterschiedlichen Ausstrahlwinkeln alle die gleiche Höhe (h3) aufweisen müssen. Da unterschiedliche Ausstrahlwinkel mit unterschiedlichen seitlichen Kurvenverläufen, aus denen durch Rotation um die mittlere optische Achse der Reflektorkörper entsteht, erzeugt werden, ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Durchmesser (d1, d2, d3) der Lichteintrittsöffnung. Deshalb besteht die Gefahr, dass einige Reflektoren bei erforderlichem „nahen” Abstand zur LED-Platine mit den elektronischen Komponenten kollidieren.
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Auch wenn der Abstand zwischen den Befestigungsebenen von Reflektor und LED-Platine konstant sein soll, so ist dieser doch mit großen Toleranzen behaftet. Diese entstehen durch den Aufbau der Leuchte aus mehreren Teilen, die Verbindung zwischen Frontring und Leuchtenkörper und letztendlich durch die Fertigungsart des Drückens bei rotationssymmetrischen Reflektoren. Diese Toleranzen machen es unmöglich den Reflektor über den Frontring bis auf wenige Zehntel Millimeter an die LED-Platine heran zu führen, um mit dem Reflektor den nahezu gesamten Lichtstrom der LEDs zu erfassen.
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Beim Stand der Technik ist der Lichteintrittsbereich zum Einkoppeln des Lichtstroms in den als spitz zulaufende Pyramide oder Kegel des Reflektors mit einer in Einbaulage oberseitigen Lichteintrittsöffnung ausgeführt, um nicht mit den umliegenden Komponenten zu kollidieren und so die LED-Anordnung möglichst nah zu umschließen. Der geringe Spielraum des Winkels, mit dem der Reflektor auf die Platine zulaufen kann, engt dabei die Umsetzung von optimalen Ausstrahlwinkeln ein. Ferner muss der Reflektor eine Vielzahl von ebenen Teilflächen aufweisen, die präzise genug gefertigt werden müssen, um über eine Schraubverbindung innerhalb der Lichtanordnung bzw. des Leuchtengehäuses genau positioniert zu werden, damit es zu keiner Berührung mit den stromführenden Teilen kommt und der Abstand für Luft- und Kriechstrecken eingehalten wird, ohne den Abstand zu groß werden zu lassen, was wieder mit Lichtverlusten einher gehen würde. Zusammenfassend ist ein einfaches und schnelles Wechseln der Reflektoren zur Anpassung an geänderte Aufgaben damit nicht mehr möglich.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und eine Leuchtanordnung vorzusehen, die insbesondere ein einfaches Wechseln des Reflektors ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Leuchtanordnung der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass in Abstrahlrichtung auf der LED-Platine ein lichttechnisch wirksamer Distanzring anbringbar ist, welcher in Einbaulage die LEDs der LED-Platine umschließt, mit einem unteren Rand auf der LED-Platine aufsitzt und mit einem oberen Rand in die Lichteintrittsöffnung des Reflektors hineinragt, um so einen seitlich abstrahlenden Lichtstrom einzusammeln und als diffuses Licht in den Reflektor zu lenken. Dieser lichttechnisch wirksame Distanzring wird also zwischen den Reflektor und die LED-Platine eingesetzt.
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Durch diesen Distanzring ist erstmalig ein werkzeugloser und damit schneller Wechsel des Reflektors zur Anpassung an verschiedene Sehaufgaben möglich. Durch den Distanzring wird gewährleistet, dass die Lichteintrittsöffnung des Reflektors immer in einem hinreichenden Abstand (h4) zu den LEDs positioniert ist, um keine elektronische Komponenten zu berühren durch das Hineinragen des oberen Randes des Distanzrings in die Lichteintrittsöffnung des Reflektors in Einbaulage und gleichzeitig Lichtverluste wirksam zu unterbinden. Für die Montage wird der am vorderen Lichtaustrittsende des Reflektors vorgesehene, umlaufende Rand in einen ringförmigen Frontring eingeschnappt, der seinerseits außenseitig mit Vorsprüngen versehen ist, die nach dem Prinzip eines Bajonettverschlusses mit dem Leuchtengehäuse durch Ausführung einer Drehbewegung verbindbar sind. Durch den erfindungsgemäßen Distanzring ist der Reflektor einfach an geänderte Beleuchtungssituationen bzw. Beleuchtungsaufgaben anpassbar, wobei gleichzeitig eine spannungsfreie Montage zwischen den Bauteilen realisiert wird, was eine längere Lebensdauer nach sich zieht.
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Da der Distanzring vorzugsweise eine gewisse Steifigkeit aufweist, kann er die Druckkräfte, die durch die Schraubverbindungen auf die Randzone der Leiterplatte wirken, zusätzlich zur Mitte der LED-Platine ableiten. Dadurch wird die untere Befestigungsebene der Platine gleichmäßiger an die darunter liegende Konstruktion gedrückt, was einen besseren Wärmeübergang bewirkt.
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Der lichttechnisch wirksame Distanzring wird vorzugsweise als separates Bauteil auf der Leiterplatte der LED-Platine befestigt und umschließt in Einbaulage die LEDs als geschlossener Ring. Hierzu weist der Distanzring eine gewisse Höhe (h5) auf, damit dieser in Einbaulage in die Lichteintrittsöffnung von den verschiedenen zu verwendenden Reflektoren hineinragt und den Lichtstrom in den Reflektor lenkt, auch unter Berücksichtigung der dort auftretenden Toleranzen. Damit ist gewährleistet, dass kein Licht zwischen der LED-Platine und der Eintrittsöffnung des Reflektors austritt.
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Vorzugsweise ist der Distanzring aus einem lichtdichten Werkstoff, insbesondere einem weißen Kunststoff gefertigt, der den seitlich abstrahlenden Lichtstrom einsammelt und als diffuses Licht durch die Lichteintrittsöffnung in den Reflektor reflektiert.
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Bei der bevorzugten Ausbildung weist der Distanzring eine innere Seitenwandung auf, welche sich vom unteren Rand zum oberen Rand konisch aufweitet, womit ein an die Lichteintrittsöffnung des Reflektors angepasster größerer Durchmesser erzielt wird und somit harmonisch und vorzugsweise übergangslos in den Reflektor übergeht.
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Am oberen Rand des Distanzrings, der in Einbaulage in die Lichteintrittsöffnung des Reflektors ragt, kann in einer bevorzugten Weiterentwicklung noch eine Folienscheibe oder ein anderes Reflektorelement eingesetzt werden. Zwischen dem Distanzring und dem Reflektorelement können Befestigungs- und/oder Positionierungsmittel ausgebildet sein, z. B. können im oberen Bereich des Ringes zwei Schlitze in die innere Seitenwandung des Distanzrings eingebracht sein, in die zwei am runden Rand der Folienscheibe befindliche Laschen eingreifen. Auf diese Weise wird die Folienscheibe an dem Distanzring in der gewünschten Sollposition gehalten, sitzt aber gleichzeitig locker genug, um Materialspannungen durch Wärmeeinwirkung auszugleichen, so dass Verformung auftritt. Durch diesen einfachen Befestigungsmechanismus und der Flexibilität der Folienscheibe kann diese von Hand werkzeuglos eingelegt und ggf. ausgewechselt werden.
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Die Folienscheibe kann aus klarem Material zum Schutz der LEDs oder aus diffusem Material zur Farbdurchmischung bei unterschiedlich farbigen LEDs bestehen.
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Der Distanzring kann an der äußeren zylindrischen Seitenwandung im unteren Bereich Befestigungsmittel zur Fixierung an der LED-Platine umfassen, insbesondere zwei gegenüberliegende und einstückig angeformte Materialansätze, die am äußeren Bereich mit Bohrungen versehen sind, die den gleichen Abstand zueinander haben wie die Befestigungsbohrungen auf der Leiterplatte, so dass mit einer Schraubverbindung der Distanzring gleichzeitig mit der LED-Platine auf einer wärmeabführenden Konstruktion befestigt werden kann.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des Distanzrings;
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2 eine Seitenansicht einer LED-Platine;
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3 eine Draufsicht der LED-Platine gemäß 2;
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4 ein seitliches Schnittbild durch eine Leuchtanordnung;
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5 eine Seitenansicht eines ersten Reflektors zur Verwendung in der Leuchtanordnung;
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6 eine Seitenansicht eines zweiten Reflektors zur Verwendung in der Leuchtanordnung;
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7 eine Seitenansicht eines dritten Reflektors zur Verwendung in der Leuchtanordnung; und
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8 eine perspektivische Ansicht der vorgeschlagenen Folienscheibe.
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Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit den selben Bezugszeichen versehen.
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Demnach besteht die in der 4 in der Gesamtheit gezeigte Leuchtanordnung aus einem parabolförmigen Reflektor 2 einer als Leuchtmittel fungierenden LED-Platine 4 und einem auf einer Oberseite der LED-Platine 4 um die zentral angeordneten LEDs 6 herum angeordneten Distanzring 8.
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Der in der 1 vergrößert dargestellte Distanzring 8 ist als einstückig geformtes Spritzgussteil aus einem lichtdichten weißen Kunststoff gefertigt, das gute Reflektionseigenschaften aufweist, insbesondere PC oder PTFE gefertigt Es weist im Wesentlichen die Gestalt eines geschlossenen Ringelementes mit einer zylindrischen Außenwandung 10 und einer konisch sich von einem unteren Ende 14 zu einem oberen Ende 16 verbreiternden Innenwandung 18 auf. Diametral gegenüber liegend und von der Mitte nach außen abragend sind zwei Materialansätze 20 und 22 an der äußeren Mantelfläche des Distanzrings 8 einstückig angeformt, welche jeweils Bohrungen 24, 26 aufweisen, in die Schrauben einsetzbar sind. Mittels dieser Schrauben ist der Distanzring 8 auf der Oberseite der in 8 vergrößert dargestellten LED-Platine 4 befestigbar. Auf der Mitte der Oberseite dieser LED-Platine 4 sind mehrere LEDs 6 in einem Raster angeordnet, welche in Einbaulage innerhalb des Distanzrings 8 gelegen sind und von diesem somit umschlossen werden. Außerhalb des Distanzrings 8 sind auf der LED-Platine 4 verschiedene elektronische Komponenten 28 (Anschlussbuchsen, Lötpunkte, integrierte Schaltungen, Widerstände usw.) angebracht, von denen nur einige exemplarisch dargestellt sind. Wie aus 4 ersichtlich ist, weisen diese elektronischen Komponenten 28 eine maximale geometrische Höhe von h1 auf, welche definiert wird durch die höchste Höhe der elektronischen Komponente 28 auf der Oberseite der LED-Platine 4. Deutlich erkennbar ist, dass die Höhe h5 des Distanzrings 8 so gestaltet ist, dass eine Berührung des Lichteintrittsendes 30 des Reflektors 2 mit den elektronischen Komponenten 28 wirksam vermieden wird. In der dargestellten Einbaulage ragt der obere Rand 32 des Distanzrings 8 in die Öffnung des Lichteintrittsendes des Reflektors 8 hinein und realisiert somit einen Toleranzausgleich bei der Montage des Reflektors am Leuchtengehäuse. Dabei bleibt die Höhe h2 konstant und es wir somit eine spannungsfreie, berührungslose und lichtdichte Leuchtanordnung realisiert wird. Wie aus den 5 bis 7 zu entnehmen ist, können die Reflektoren 2, 34, 36 unterschiedliche Wölbungen der Reflektormantelfläche innerhalb der konstanten Höhen h3 von den jeweiligen Lichteintrittsebenen bis zur Lichtaustrittsebene aufweisen. Ferner können die inneren Reflektorflächen an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Segmente umfassen.
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Das von den LEDs 6 der LED-Platine 4 ausgestrahlte Licht wird in der in 4 dargestellten Weise von der Innenwandung 18 des Distanzrings 8 zurück in den Innenraum des Reflektors 2 reflektiert, so dass kein Licht in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise zwischen der LED-Platine 4 und der Lichteintrittsöffnung des Reflektors 2 austritt und somit verloren geht.
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Als Ergänzung kann gemäß der Darstellung in 8 eine plattenförmige Folienscheibe 38 auf den Rand des oberen Endes 16 des Distanzrings 8 aufgesetzt werden. Dazu weist die Folienscheibe 38 zwei an der Kreisplatte radial abragende Laschen 40, 42 auf, die in an dem Distanzring 8 vorgesehene Schlitze 44, 46 einsetzbar sind. Diese Folienscheibe 38 kann händisch eingelegt und ggf. ausgewechselt werden zur weiteren Streuung und/oder Homogenisierung des Lichts. Sie besteht vorzugsweise aus einem diffusen Material das ein diffuses Licht durchlässt, aber gleichzeitig eine gute Lichtdurchlässigkeit aufweist, insbesondere PC und PMMA. Durch eine Einfärbung kann diese auch zur Farbmischung des Licht eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Reflektor
- 4
- LED-Platine
- 6
- LEDs
- 8
- Distanzring
- 10
- Außenwandung
- 12
- Innenwandung
- 14
- unteres Ende
- 16
- oberes Ende
- 18
- Innenwandung
- 20
- Materialansatz
- 22
- Materialansatz
- 24
- Bohrung
- 26
- Bohrung
- 28
- elektronische Komponenten
- 30
- Lichteintrittsende
- 32
- oberer Rand
- 34
- Reflektor
- 36
- Reflektor
- 38
- Folienscheibe
- 40
- Lasche
- 42
- Lasche
- 44
- Schlitz
- 46
- Schlitz