DE19917401A1 - Beleuchtungskörper - Google Patents

Abstract

Es ist ein Beleuchtungskörper offenbart, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß der Beleuchtungskörper aus einer Vielzahl von LEDs besteht, welche auf wenigstens einer Platine angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Platine zwischen zwei Platten angeordnet ist, wobei wenigstens eine Platte der Anordnung der LEDs auf der Platine entsprechende Öffnungen aufweist, und wobei die Platine mit den LEDs und die beiden Platten miteinander zu einer Tafel verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper, wobei hier unter Beleuchtungskörper derartige lichtemittierende Körper zu verstehen sind, welche dazu geeignet sind, Räume und Bereiche zu beleuchten, Gegenstände anzustrahlen oder Behältnisse und dergleichen auszuleuchten. Für diese Zwecke hat man bislang Glühlampen, Leuchtstoffröhren, Halogen-Strahler, Gasentla­ dungslampen und dergleichen verwendet.

Die bislang bekannten Beleuchtungskörper haben sich seit vie­ len Jahren bewährt, weisen jedoch einige Mängel auf. So wei­ sen die bislang bekannten Beleuchtungskörper stets eine rela­ tiv große Bauhöhe auf, so daß es nur schwer möglich ist, die­ se platzsparend anzuordnen. Insbesondere bei einer vorgegebe­ nen Einbautiefe kann die Integration von beispielsweise Glüh­ lampen oder Leuchtstoffröhren Probleme bereiten, insbesondere wenn gerichtetes Licht erhalten werden soll oder die Beleuch­ tungskörper so unauffällig wie möglich in einen Raum inte­ griert werden sollen. Flächenbündig mit der Decke eines Rau­ mes abschließende Lichtaustrittsöffnungen sind nur bei abge­ hängten Decken, oder bei Decken mit Öffnungen möglich. An der Decke eines Raumes angebrachte Lichtkästen bedingen relativ hohe Montagekosten, wirken sich in optischer Hinsicht oftmals störend aus und lassen sich nicht oder nur sehr schwer zu ei­ nem flächig abstrahlenden Körper arrangieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beleuchtungskörper zu schaffen, der bei einer genügend hohen Lichtausbeute und bei einer gerichteten Abgabe von Licht so flach wie nur möglich ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Beleuchtungskörper gelöst, wel­ cher die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Erfindungs­ gemäß ist vorgesehen, daß der Beleuchtungskörper aus einer Vielzahl von LED's besteht, welche auf wenigstens einer Pla­ tine angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Platine zwischen zwei Platten angeordnet ist, wobei wenigstens eine Platte der Anordnung der LED's auf der Plati­ ne entsprechende Öffnungen aufweist und wobei die Platine mit den LED's und die beiden Platten miteinander zu einer Ta­ fel verbunden sind.

Der Erfindung liegt also die überraschend einfache Erkenntnis zugrunde, daß sich die Aufgabe dadurch lösen läßt, daß an­ stelle von bisher üblicherweise verwendeten Leuchtmitteln LED's, also lichtemitierende Dioden, verwendet werden, wobei diese LED's zwischen zwei Platten angeordnet sind, so daß ei­ ne als Beleuchtungskörper fungierende Tafel beziehungsweise ein tafelförmiger Körper entsteht, welcher im Vergleich zu bislang verwendeten Leuchtmitteln extrem dünn ausgestaltet sein und konstruktiv eingesetzt werden kann und extrem robust ist.

LED's hat man bislang hauptsächlich als Signallampen zur An­ zeige von Ist- beziehungsweise Soll-Zuständen oder zur Ver­ kehrslenkung verwendet, beispielsweise als Warn- oder Anzei­ gelampen in Armaturen von Kraftfahrzeugen. Die Zusammenfügung einer Vielzahl von LED's zu einem tafelförmigen Leuchtkörper, beispeilsweise - was gemäß einer praktischen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist - in Sandwich-Bauweise für Be­ leuchtungszwecke hielt man bislang nicht für realisierbar, da zur Zeit eine einzelne LED nur eine geringe Lichtausbeute von 20 lm/W aufweist; bezogen auf eine handelsübliche 3- Millimeter-LED.

Der Erfinder geht hier neue Wege, indem er gezielt sein Au­ genmerk auf die extrem flache Bauweise richtet. Denn eine Ta­ fel des erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpers kann eine Dicke von unter einem Zentimeter aufweisen, eine Dicke also, die mit bislang bekannten Beleuchtungskörpern nicht möglich war. Zwar gibt es bereits leuchtende Tafeln, diese geben das Licht jedoch hauptsächlich diffus ab; Kaltkathodenröhren ha­ ben zwar einen Durchmesser von nur 4 mm, benötigen jedoch ei­ nen Reflektor, welcher den Vorteil der geringen Bauhöhe wie­ der zunichte macht.

Um die Lichtleistung beispielsweise einer 40 W Glühlampe zu ersetzen, ist es nötig, etwa 285 LED's mit einer jeweiligen Lichtausbeute von 20 lm/W einzusetzen. Je nach gewünschter Lichtausbeute beziehungsweise Kantenlänge des erfindungsgemä­ ßen Beleuchtungskörpers können hierbei etwa 20 bis 10.000 LED's verwendet werden, wobei auch höhere Stückzahlen denkbar sind.

Da die LED eine unbegrenzte Lebensdauer haben, müssen sie nicht wie andere Leuchtmittel ersetzbar sein. Die LED können fest in eine Leuchte integriert werden. Bekanntermaßen weisen herkömmliche von der Zimmerdecke herabhängende Leuchten in der Regel einen Lampenschirm auf, der einen Teil des Lichtes des Leuchtkörpers reflektieren soll. Mit dem erfindungsgemä­ ßen Beleuchtungskörper ist es möglich, daß die den Beleuch­ tungskörper bildende Tafel wie ein herkömmlicher Lampenschirm ausgestaltet ist, wobei dieser Lampenschirm flächig Licht in die gewünschte Richtung abstrahlt, das heißt, der Beleuch­ tungskörper würde dann beispielsweise wie eine herkömmliche Deckenleuchte aussehen, aber ohne schnell verschleißende aus­ wechselbare Glühlampen auskommen. Je nach Abstrahlwinkel der verwendeten LED ist die Leuchte gut entblendet, ohne die üb­ licherweise zusätzlich notwendigen lichtlenkenden Bauteile. Die Leuchtdichte an der Leuchte selbst kann durch die Vertei­ lung auf viele Lichtquellen gering sein.

Hierbei kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die auf der Platine angeordneten LED verschiedene Farben aufweisen, welche einzeln oder in Kombi­ nation miteinander ansteuerbar sind. Beispielsweise kann die Platine mit hochenergetischen (250 bis 350 mA) LED mit brei­ tem Abstrahlwinkel in den drei additiven Grundfarben rot, grün und blau bestückt sein, oder auch mit gerichtet abstrah­ lenden, ovalen SMD-LED mit Linse in weiß und/oder blau-gelb. Der Farbraum zwischen den Grundfarben kann beispielsweise durch Dimmen einzelner Farben abgedeckt werden, wobei dieses Dimmen durch eine Fernbedienung oder Bedienelemente an der Leuchte ausgeführt werden kann. Zur Steuerung der Farbtempe­ ratur im Weißtonbereich kann eine Feinregulierung der Weißtö­ ne vorgenommen werden. Es kann auch vorgesehen werden, daß der erfindungsgemäße Beleuchtungskörper mit einer Programm­ schaltung oder einer individuellen Steuerung verbunden ist.

Gemäß praktischen Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die LED 3 oder 5 mm LED, SMD-LED, d. h., LED in SMD (Surface mounted device) Bauform, oder Barracuda-LED sind. Bei den sogenannten Barracuda LED handelt es sich um neuarti­ ge, hochenergetische LED in SMD-Bauform mit großer Stromauf­ nahme über 200-350 mA, welche derzeit durch die Firma Hewlett Packard, USA, erhältlich sind. Die bekannten LED wer­ den in unterschiedlichen Ausführungen gefertigt, sie unter­ scheiden sich hauptsächlich durch Abstrahlwinkel, Effizienz, Stromaufnahme, Gehäuseform, Größe, Lichtfarbe und Montageart, welche den gewünschten Anforderungen entsprechend genutzt werden können.

In einer weiteren praktischen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß eine Platte als Kühlblech ausgebildet ist, welches die durch den Betrieb der LED entstehende Wärme wirksam aus dem Beleuchtungskörper abführt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den Platten zwei sich gegenüber­ liegende Platinen mit LED angeordnet und beide Platten mit Öffnungen versehen sind, so daß eine Lichtabstrahlung in zwei Richtungen erfolgen kann. Hier liegen also zwei Platinen mit LED so aufeinander, daß jeweils eine LED einer Platine durch die andere Platine und durch die Öffnung der einen Platte ihr Licht abstrahlen kann. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, daß bei praktisch unveränderter Dicke der Tafel Licht nach beiden Seiten den Beleuchtungskörper verlassen kann, so daß mit einem derart ausgestalteten Beleuchtungskörper eine indirekte und gleichzeitig eine direkte Beleuchtung bezie­ hungsweise Anstrahlung eines Raumes oder eines Körpers erfol­ gen kann.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den LED's und der mit Öffnungen versehenen Plat­ te eine Linsentafel angeordnet ist oder daß eine Platte als Linsentafel ausgebildet ist. Mit einer derartigen Linsentafel kann der Abstrahlwinkel der LED's beeinflußt werden, bezie­ hungsweise kann eine Lichtstreuung des imitierenden Lichtes der LED bewirkt werden. Auch ist es denkbar, linsenlose SMD LED einzusetzen, da der relativ hohe Preis einer einzelnen SMD LED insbesondere durch die Linse bedingt ist. Eine kom­ plette Linsentafel könnte sehr viel preiswerter hergestellt werden. Bei der erstgenannten Ausgestaltung, bei der die äu­ ßere, beispielsweise aus Metall bestehende Platte die aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehende Linsentafel ab­ deckt, kann der so ausgestaltete Beleuchtungskörper als eine begehbare, abriebfeste "LED-Fliese" eingesetzt werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Beleuchtungskörper aus zwei Tafeln besteht, wobei eine äußere Tafel eine Öffnung aufweist, in welche eine innere Tafel eingepaßt ist. Eine derartige Anord­ nung aus zwei Tafeln, wobei eine innere Tafel in einer äuße­ ren Tafel liegt, kann für bestimmte Zwecke genutzt werden, beispielsweise kann die innere Tafel das Licht in eine Rich­ tung abstrahlen, während die andere, äußere Tafel das Licht in die entgegengesetzte Richtung abstrahlt. Ferner kann, was gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgesehen ist, die innere mit der äußeren Tafel karda­ nisch verbunden sein, so daß sich beide Tafeln zueinander in beliebigen Winkeln ausrichten lassen.

Dabei kann gemäß einer praktischen Ausgestaltung vorgesehen sein, daß die innere Tafel eine zentrale Öffnung aufweist, welche durch Kanten der Tafel begrenzt ist, wobei zwei sich gegenüberliegende Kanten durch jeweils ein Drehgelenk mit ei­ ner Aufhängevorrichtung verbunden sind, und wobei Stirnkanten der inneren Tafel jeweils durch ein Drehgelenk mit der äuße­ ren Tafel verbunden sind. Diese zentral angeordnete Aufhänge­ vorrichtung kann dazu genutzt werden, um den Beleuchtungskör­ per an einem Ständer, ein Stativ, ein Dreibein, eine Decken­ aufhängung, eine Wandbefestigung und dergleichen zu befesti­ gen, so daß sich dann je nach Anforderungsprofil ein derartig ausgestalteter Beleuchtungskörper als Zimmerlampe, als Dec­ kenfluter, als Wandleuchte, als Tischlampe und dergleichen verwenden läßt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden in der Beschreibung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispie­ len, in der Zeichnung und in den Patentansprüchen näher be­ schrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen Beleuchtungskörpers im Längsschnitt,

Fig. 2 eine schematische Sprengdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfin­ dungsgemäßen Beleuchtungskörpers in per­ spektivischer Ansicht,

Fig. 3 bis Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungskör­ pers von oben, von der Seite und in per­ spektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Beleuchtungskörpers 10 im Längsschnitt schema­ tisch dargestellt. Der Beleuchtungskörper 10 weist eine Viel­ zahl von LED 12 mit Linse 52 auf. Bei den in Fig. 1 darge­ stellten LED 12 handelt es sich um SMD-LED, es können jedoch auch andere LED-Arten verwendet werden. Die LED 12 sind je­ weils auf einer Platine 14 beziehungsweise einer Leiterplatte oder -folie angeordnet und elektrisch miteinander verbunden. Die Platine 14 ist auf einer Platte 16 aufgeklebt. Gegenüber dieser Platte 16 befindet sich eine zweite Platte 18, welches Öffnungen 20 aufweist, deren Lage in der Platte 18 der Lage der LED 12 an der Platte 16 entsprechen, wobei die Linsen 52 die Öffnungen 20 ausfüllen.

Durch die Platten 16, 18 entsteht eine als Beleuchtungskörper 10 dienende Tafel 22, welche unempfindlich gegen äußere Be­ schädigungen und einfach zu handhaben ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich auf jeder der Platten 16, 18 eine Platine 14 mit LED 12, deren Licht durch gegenüber liegende Öffnungen 20 in der je­ weils gegenüberliegenden Platte die Tafel 22 verlassen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Platten 16, 18 durch eine Falzverbindung 24 miteinander verbunden, es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die beiden Platten 16, 18 miteinander verklebt oder verschraubt oder durch mehrere oder durch andere Verbindungsarten miteinander verbunden sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen den sich gegenüberliegenden Platinen 14 eine abstandhaltende isolie­ rende Zwischenschicht 54. Die Platinen 14 können aber auch dichter zueinander beabstandet sein. Auf der Platine 14 bzw. auf den Platinen 14 können elektronische Bauteile zum Betrei­ ben und zur Steuerung der LED 12 angeordnet sein.

Die Platten 16, 18 gemäß Fig. 1 bestehen aus Kunststoff. Es können auch andere Materialien verwendet werden, beispiels­ weise Aluminium, Stahl, Messing oder Glas.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Beleuchtungskörpers 10 schematisch in Sprengdar­ stellung gezeigt. Auch dieser in Fig. 2 gezeigte Beleuch­ tungskörper 10 weist eine Platte 16 und eine Platte 18 auf, zwischen denen LED 12 angeordnet sind. Bei diesem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch nur die Platte 18 mit Öffnungen 20 versehen, da die LED 12 hier so angeord­ net sind, daß sie Licht nur in eine Richtung abstrahlen. Bei diesen LED 12 gemäß Fig. 2 handelt es sich um sogenannte Bar­ racuda-LED mit großer Stromaufnahme, es können jedoch auch andere LED vorgesehen sein. Die Platte 16 gemäß Fig. 2 ist als Kühlblech 26 ausgebildet, welches der besseren Wärmeab­ fuhr der durch den Betrieb der LED entstehenden Wärme dient. Die LED 12 gemäß Fig. 2 sind ebenfalls elektrisch miteinander durch eine Platine 14 beziehungsweise Leiterplatte miteinan­ der verbunden, wobei die Platine 14 mit Bohrungen versehen ist, durch welche die LED 12 mit der als Kühlblech 26 dienen­ den Platte 16 kommen und über die Platte 16 entstehende Wärme abgeben können. Die LED 12 lassen sich unabhängig voneinander oder in Kombination elektrisch ansteuern.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein besonders bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpers 10 von oben, von der Seite und in perspektivischer Darstellung gezeigt. Der Beleuchtungskörper 10 gemäß den Fig. 3 bis 5 besteht aus zwei Tafeln 28, 30, wobei der Aufbau der Tafeln 28, 30 dem Aufbau der Tafel 22 aus Fig. 1 oder dem Beleuch­ tungskörper 10 aus Fig. 2 entsprechen kann. Das heißt, jede Tafel 28, 30 kann mit in den Fig. 3 bis 5 nicht näher dar­ gestellten LED bestückt sein, und Licht nur in eine oder in zwei Richtungen abstrahlen.

Eine äußere Tafel 28 weist eine Öffnung 32 auf, in welche ei­ ne innere Tafel 30 eingepaßt ist. Die Form der Öffnung 32 kann von der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten rechtecki­ gen Form abweichen, diese Öffnung 32 kann beispielsweise rund, polygonal, oval oder in einer sonstigen Form ausgebil­ det sein.

Äußere Tafel 28 und innere Tafel 30 sind kardanisch miteinan­ der verbunden. Dazu sind Stirnkanten 34, 36 der inneren Tafel 30 durch Drehgelenke 38, 40 mit der äußeren Tafel 28 verbun­ den. Ferner weist die innere Tafel 30 eine zentrale Öffnung 42 auf, welche durch Kanten 44 der inneren Tafel 30 begrenzt ist. Diese Kanten 44 sind durch ein Drehgelenk 46 mit einer Aufhängevorrichtung 48 verbunden. Das Drehgelenk 46 ist hier­ bei rechtwinklig zu den Drehgelenken 38, 40 ausgerichtet. Die Aufhängevorrichtung 48 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 5 an einer Stange 50 befestigt, wel­ che ihrerseits mit einem Ständerfuß oder dergleichen verbun­ den sein kann, so daß der Beleuchtungskörper 10 gemäß den Fig. 3 bis 5 als Standleuchte dienen kann. Es ist aber auch möglich, die Aufhängevorrichtung 48 anders auszugestalten, beispielsweise als Wandhalterung oder dergleichen.

Durch die kardanische Aufhängung beider Tafeln 28, 30 lassen sich beide Tafeln 28, 30 beliebig zueinander und zur Aufhän­ gevorrichtung 48 neigen und bewegen, je nach gewünschter Aus­ leuchturigsart und -richtung.

Claims (13)

1. Beleuchtungskörper (10), bestehend aus einer Vielzahl von LED's (12), welche auf wenigstens einer Platine (14) an­ geordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Platine (14) zwischen zwei Platten (16, 18) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Platte (16, 18) der Anordnung der LED's (12) auf der Platine (14) entsprechende Öffnungen (20) auf­ weist, und wobei die Platine (14) mit den LED's (12) und die beiden Platten (16; 18) miteinander zu einer Tafel (22) ver­ bunden sind.

2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platten (16, 18) und die Platine (14) mit den LED (12) unlösbar zu einer Sandwichkonstruktion verbunden sind.

3. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die LED's (12) 3 mm oder 5 mm LED's sind.

4. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die LED's (12) SMD-LED's sind.

5. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kennzeichnet, daß die LED's (12) Barracuda-LED's sind.

6. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Platte (16) als Kühlblech (26) ausgebildet ist.

7. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den Platten (16, 18) zwei sich gegenüberliegende Platinen (14) mit LED's (12) angeord­ net und beide Platten (16, 18) mit Öffnungen (20) versehen sind, so daß eine Lichtabstrahlung in zwei Richtungen erfol­ gen kann.

8. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den LED's (12) und dem mit Öffnungen (20) versehenen Platten (16; 18) eine Linsentafel angeordnet ist.

9. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Platte (18) als Linsentafel ausgebildet ist.

10. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die auf der Platine (14) angeordne­ ten LED's (12) verschiedene Farben aufweisen, welche einzeln oder in Kombination miteinander ansteuerbar sind.

11. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungskörper (10) aus zwei Tafeln (28, 30) besteht, wobei eine äußere Tafel (28) eine Öffnung (32) aufweist, in welche eine innere Tafel (30) eingepaßt ist.

12. Beleuchtungskörper nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Tafeln (28, 30) kardanisch miteinander verbunden sind.

13. Beleuchtungskörper nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Tafel (30) eine zentrale Öffnung (42) aufweist, welche durch Kanten (44) der inneren Tafel (30) begrenzt ist, wobei zwei sich gegenüberliegende Kanten (44) durch ein Drehgelenk (46) mit einer Aufhängevorrichtung (48) verbunden sind, und wobei Stirnkanten (34, 36) der inne­ ren Tafel (30) jeweils durch ein Drehgelenk (38, 40) mit der äußeren Tafel (28) verbunden sind.