DE20002565U1

DE20002565U1 - Leuchtdiodenanordnung mit Reflektor

Info

Publication number: DE20002565U1
Application number: DE20002565U
Authority: DE
Original assignee: Zumtobel Staff GmbH
Current assignee: Zumtobel Lighting GmbH Austria
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: US6857763B2; DE50113726D1; EP1255948B1; AU2001252121A1; WO2001059359A1; ATE389143T1; US20020191398A1; EP1255948A1

Description

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Leuchtdiodenanordnung mit Reflektor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsgemäße Leuchte ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 11-17229 bekannt. Diese beschreibt eine Beleuchtungsanordnung, bei der eine einzelne Leuchtdiode innerhalb eines Reflektors angeordnet ist, so daß das von dieser Leuchtdiode emittierte Licht zur indirekten Beleuchtung verwendet wird. Die Anordnung der Lichtquelle innerhalb eines Reflektors weist dabei den Vorteil auf, daß das in einem relativ großen Raumwinkel von der Leuchtdiode abgestrahlte Licht durch den Reflektor aufgefangen und reflektiert wird und somit im Vergleich zu einer direkten Beleuchtung durch die Leuchtdiode eine wesentlich größere Lichtmenge für die Beleuchtungszwecke verwertet werden kann.

Derartige Beleuchtungsanordnungen können aufgrund der sehr guten Steuerbarkeit der Lichtquelle in optoelektronischen Bauelementen sowie anderen Anzeigevorrichtungen verwendet werden. Die in der JP 11-17229 beschriebene Beleuchtungsanordnung ist allerdings hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten beschränkt, da die von der einzelnen Diode abgegebene Lichtmenge nicht sehr hoch und daher für eine Reihe von Beleuchtungszwecken nicht ausreichend ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus der JP 11-7229 bekannte Beleuchtungsanordnung dahingehend zu verbessern, daß diese für eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten geeignet ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Leuchte, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Erfindungsgemäß wird als Lichtquelle eine Trägerfläche verwendet, auf der eine Vielzahl von Leuchtdioden angeordnet sind. Diese Lichtquelle wird im wesentlichen in der Längsachse eines - von der Lichtquelle aus gesehen - konkaven Reflektors angeordnet, so daß ein Großteil des von den Leuchtdioden abgegebenen Lichts für den gewünschten Beleuchtungszweck genutzt werden kann. Dabei liegt das Verhältnis zwischen der Größe der Trägerfläche und der Öffnung des Reflektors zwischen 1:3 und 1:20.

Das Verwenden einer Vielzahl von Leuchtdioden hat zunächst zur Folge, daß die gesamte Lichtmenge deutlich höher als die einer einzelnen Leuchtdiode ist. Ferner besteht dadurch die Möglichkeit, die Lichtquelle hinsichtlich ihrer gesamten Leuchtstärke in einem wesentlich größeren Bereich aber dennoch sehr exakt zu regulieren und unterschiedliche Helligkeitsstufen einzustellen. Gleichzeitig hat sich

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allerdings das angegebene Größenverhältnis zwischen der Trägerfläche und dem Reflektor als vorteilhaft herausgestellt, da in diesem Größenbereich einerseits ausreichend hohe Leuchtstärken erzielt werden können, andererseits aber durch die vor oder innerhalb des Reflektors angeordnete Trägerfläche keine Schattenwürfe in dem von dem Reflektor abgestrahlten Licht entstehen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen der Trägerfläche und der Öffnung des Reflektors 1:10.

Der zuvor erwähnte Vorteil, daß Leuchtdioden eine sehr gute Steuerbarkeit aufweisen, kann ferner auch dadurch genutzt werden, daß Leuchtdioden verschiedener Farben gemeinsam auf der Trägerfläche angeordnet werden. Mittlerweile können neben den bekannten roten und grünen auch blaue Leuchtdioden mit einem relativ hohen Wirkungsgrad hergestellt werden, so daß durch eine geeignete Kombination dieser drei Farben bzw. durch eine entsprechende Ansteuerung der auf der Trägerfläche angeordneten Leuchtdioden beliebige Farbtöne erzielt werden können. Somit kann die erfindungsgemäße Leuchte für eine Vielzahl von Anwendungszwecken verwendet werden.

Die sehr kompakte Anordnung der lichtemittierenden Halbleiter auf dem Substrat kann zur Folge haben, daß eine relativ hohe Wärmeleistung erzeugt wird. Eine praktische Ausgestaltung der Erfindung kann daher darin bestehen, daß auf der Rückseite der Trägerfläche - also der den Leuchtdioden gegenüberliegenden Seite - ein Kühlkörper angeordnet ist, der die erzeugte Wärmeleistung möglichst effektiv abstrahlt. Da das Gewicht der Lichtquelle relativ gering ist, können vorzugsweise direkt die Strom- oder Steuerleitungen für die Leuchtdioden zur Halterung der Lichtquelle verwendet werden. Diese können beispielsweise den Reflektor durchmesserartig überspannen, so daß die Lichtquelle im wesentlichen in der Ebene der Reflektoröffnung angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit kann allerdings auch darin bestehen, daß sich die für die Halterung verwendeten Strom- oder Steuerleitungen von der Reflektor!nnenseite bzw. dem Reflektorzentrum aus in Richtung der Reflektoröffnung erstrecken, so daß der Abstand der Lichtquelle von dem Reflektor wählbar ist. Besonders vorteilhaft befindet sich die Lichtquelle in einem Brennpunkt des Reflektors, da diese Anordnung eine maximale Verwertung des abgegebenen Lichts gewährleistet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Leuchte in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 eine nähere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtquelle; und

Fig. 3a bis 3c verschiedene Halterungsmöglichkeiten für die Lichtquelle.
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Fig. 1 zeigt ein sehr allgemeines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leuchte. Wesentliches Element dieser Leuchte ist ein kuppeiförmiger bzw. konkaver Reflektor 1 dessen Innenwände hoch-reflektierend sind. Im Schnittpunkt der Längsachse des Reflektors 1 mit seiner Öffnungsebene ist eine Lichtquelle 2 angeordnet, die aus einer Vielzahl von auf einer Trägerfläche angeordneten Leuchtdioden besteht. Die Stromversorgung und das Ansteuern der einzelnen Leuchtdioden erfolgt über Strom- und Steuerleitungen 5, die den Reflektor durchmesserartig von einem Rand der Reflektoröffnung zum anderen überspannen und zugleich als Halterung für die Lichtquelle 2 dienen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Lichtquelle 2 im Brennpunkt des Reflektors 1 angeordnet ist, so daß das gesamte in einem Winkelbereich von 180° nach oben abgestrahlte Licht der Leuchtdioden für den vorgesehenen Beleuchtungszweck verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Lichtquelle 2. Auf einer Trägerfläche 3 sind dabei eine Vielzahl von Leuchtdioden-Chips (dice) 4 angeordnet. Diese können Licht in jeweils unterschiedlichen Farben emittieren, so daß bei einer geeigneten Ansteuerung der Leuchtdioden 4 für das von der Leuchte insgesamt abgegebene Licht unterschiedliche Farbtöne erzielt werden können. An der den Leuchtdioden 4 gegenüberliegenden Seite der Trägerfläche 3 ist dabei zu einer Erhöhung der Wärmeabstrahlung ein Kühlkörper 6 angeordnet. Hierdurch wird eine Überhitzung der gesamten Lichtquelle 2 und somit eine Beeinträchtigung des Wrkungsgrads oder gar eine Beschädigung der Leuchtdioden 4 vermieden. Die beiden Anschlußleitungen 5 dienen sowohl der Stromversorgung als auch der Übertragung von Steuersignalen zum gezielten Ansteuern der unterschiedlichen Leuchtdioden 4 zum Erzielen des gewünschten Farbtones.

Durch die kompakte Anordnung der Leuchtdioden-Chips kann eine beachtliche Leuchtstärke erzielt werden, so daß die Leuchte auch für Anwendungszwecke geeignet ist, in denen höhere Leuchtstärken benötigt werden. Gleichzeitig soll jedoch durch das von dem Reflektor 1 abgestrahlte Licht eine homogene Beleuchtung erzielt werden. Das erfindungsgemäß angegebene Größenverhältnis zwischen der Trägerfläche 3 und dem Reflektor 1 stellt dabei sicher, daß die Lichtquelle 2 selbst keinen Schattenwurf verursacht. Um das Erzeugen einer gleichmäßigen Lichtabstrahlung zusätzlich zu unterstützen, kann vorgesehen sein, daß die Reflektorinnenseite das von den

Leuchtdioden 4 abgegebene Licht diffus reflektiert, was ferner auch ein Vermischen der verschiedenen Farbtöne unterstützt.

Anhand der Figuren 3a bis 3c sollen nunmehr verschiedene Halterungsmöglichkeiten für die Lichtquelle 2 innerhalb des kuppelartigen Reflektors 1 erläutert werden.

Die in Fig. 3a dargestellte Halterung entspricht dabei der in Fig. 1 dargestellten Leuchte. Als Halterung für die Lichtquelle 2 dienen dabei die Strom- bzw. Steuerleitungen 5, die vom Rand des Reflektors 1 aus diesen durchmesserartig überspannen, wobei die Lichtquelle 2 genau in der Mitte und somit in der Längsachse des Reflektors 1 angeordnet ist.

Eine dazu alternative Aufhängungsart ist in Fig. 3b dargestellt, in der sich die Strom- und Steuerleitungen 5 von der Innenseite des Reflektors schräg nach unten erstrecken, was den Vorteil hat, daß die Lichtquelle 2 nicht unbedingt in der Ebene der Reflektoröffnung angeordnet sein muß, sondern beispielsweise auch weiter innerhalb des Reflektors 1 oder sogar hervorstehend angeordnet sein kann. Diese Möglichkeit besteht auch bei der dritten in Fig. 3c dargestellten Halterung, bei der die Lichtquelle 2 durch eine sich von dem Reflektorzentrum aus entlang der Längsachse des Reflektors 1 erstreckende stabförmige Halterung 5 gebildet wird, die gleichfalls die Strom- und Steuerleitungen beinhalten kann. Hier kann beispielsweise auch vorgesehen sein, daß die Lichtquelle 2 in ihrem Abstand zu dem Reflektor 1 verstellbar ist, so daß durch ein Verschieben entlang der Längsachse der durch den Reflektor 1 erzeugte Lichtkegel verändert werden kann.

Claims

1. Leuchte mit einer Lichtquelle (2), die mindestens einen lichtemittierenden Halbleiter aufweist, und mit einem - von der Lichtquelle (2) aus gesehen - konkaven Reflektor (1), wobei die Lichtquelle (2) im wesentlichen in der Längsachse des Reflektors (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) aus einer Vielzahl von auf einer Trägerfläche (3) angeordneten und steuerbaren Leuchtdioden (4) besteht und das Verhältnis zwischen der Trägerfläche (3) und der Öffnung des Reflektors (1) zwischen 1 : 3 und 1 : 20 liegt.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Trägerfläche (3) und der Öffnung des Reflektors (1) 1 : 10 beträgt.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (4) Licht in verschiedenen Farben emittieren.

4. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) von Strom- bzw. Steuerleitungen (5) gehalten wird.

5. Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom- bzw. Steuerleitungen (5) die Reflektoröffnung überspannen.

6. Leuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strom- bzw. Steuerleitungen (5) von der Reflektorinnenseite bzw. dem Reflektorzentrum zu der Reflektoröffnung erstrecken.

7. Leuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) in ihrem Abstand zu dem Reflektor (1) verstellbar ist.

8. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) in einem Brennpunkt des Reflektors (1) angeordnet ist.

9. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Reflektors (1) diffus reflektierend ist.

10. Leuchte nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Trägerfläche (3) ein Kühlkörper (6) angeordnet ist.