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DE10340039B4 - Beleuchtungseinheit mit Lichtquelle und dieser nachgeschaltetem transparentem Lichtleitkörper - Google Patents

Beleuchtungseinheit mit Lichtquelle und dieser nachgeschaltetem transparentem Lichtleitkörper Download PDF

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DE10340039B4
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DE
Germany
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light
light source
light guide
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lighting unit
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Jochen Kunze
Andreas Erber
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Odelo 71409 Schwaikheim De GmbH
Odelo Led 47475 Kamp-Lintfort De GmbH
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Odelo Led GmbH
Odelo GmbH
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    • F21LIGHTING
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Abstract

Beleuchtungseinheit mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem integrierten, der Lichtquelle nachgeschalteten transparenten Lichtleitkörper, der eine geschlossene Mantelfläche und zumindest eine der Lichtquelle abgewandte Lichtaustrittsseite aufweist,
– wobei der Lichtleitkörper die Lichtquelle (10) zumindest bereichsweise umgibt und die Lichtaustrittsseite des Lichtleitkörpers zumindest eine geschlossene, nicht ebene, eine optische Linse umgebende Außenraumfläche (23) hat, deren äußere Begrenzung weiter entfernt von der Lichtquelle ist als die innere Begrenzung,
– wobei die Lichtquelle (10) einen lichtemittierenden Chip (13) und einen Elektronikschutzkörper (14) aufweist,
– wobei der Lichtleitkörper (20) an den Elektronikschutzkörper (14) angeformt ist oder wobei der Elektronikschutzkörper (14) Teil des Lichtleitkörpers (20) ist, und
– wobei die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) keinen Brennpunkt hat,
dadurch gekennzeichnet,
– dass die Lichtquelle (10) und ein beliebiger Punkt (29) der Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) auf einer gedachten Geraden liegen, wobei die Gerade mit der Normalen der...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem integrierten, der Lichtquelle nachgeschalteten transparenten Lichtleitkörper, der eine geschlossene Mantelfläche und zumindest eine der Lichtquelle abgewandte Lichtaustrittsseite aufweist, wobei der Lichtleitkörper die Lichtquelle zumindest bereichsweise umgibt und die Lichtaustrittsseite des Lichtleitkörpers zumindest eine geschlossene, nicht ebene, eine optische Linse umgebende Außenraumfläche hat, deren äußere Begrenzung weiter entfernt von der Lichtquelle ist als die innere Begrenzung.
  • Aus der EP 0 635 744 A2 ist eine derartige Beleuchtungseinheit bekannt. Die Wandstärke des Lichtleitkörpers ist groß. Eine wiederholbare Fertigung ist aufgrund der Schrumpfung des Werkstoffs des Lichtleitkörpers schwierig. Um eine hohe Lichtausbeute zu erzielen, wird die Außenseite des Lichtleitkörpers in einem zusätzlichen Arbeitsgang verspiegelt.
  • Aus der DE 199 14 893 A1 ist ein langgezogenes Vorsatzprofil für Leuchtröhren bekannt. Dieses hat zwei voneinander getrennte Mantelflächen und eine ebene Lichtaustrittsfläche. Die Leuchtröhren werden in das Vorsatzprofil eingesetzt oder eingesteckt. Die Lichtausbeute ist von der Montagegenauigkeit und dem Luftspalt zwischen der Leuchtröhre und dem Vorsatzprofil abhängig.
  • Die US 5,526,190 A beschreibt ein langgezogenes optisches Verteilelement, in das eine Lichtquelle eingesetzt ist. Auch dieses Verteilelement hat zwei voneinander getrennte Mantelflächen. Die Lichtaustrittsseite hat eine zur Lichtquelle konzentrische äußere Lichtaustrittsfläche. Die Montagegenauigkeit der Lichtquelle im Verteilelement beeinträchtigt auch in diesem Gegenstand die Lichtausbeute.
  • Durch die US 5,894,195 A ist eine Beleuchtungseinheit mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem integrierten, der Lichtquelle nachgeschalteten transparenten Lichtleitkörper bekannt, der eine geschlossene Mantelfläche und zumindest eine der Lichtquelle abgewandte Lichtaustrittsseite aufweist. Der Lichtleitkörper umgibt die Lichtquelle zumindest bereichsweise. Die Lichtaustrittsseite des Lichtleitkörpers hat zumindest eine geschlossene, nicht ebene, eine optische Linse umgebende Außenraumfläche, deren äußere Begrenzung weiter entfernt von der Lichtquelle ist, als die innere Begrenzung. Die Lichtquelle kann einen lichtemittierenden Chip und einen Elektronikschutzkörper aufweisen. Der Lichtleitkörper kann an den Elektronikschutzkörper angeformt sein. Alternativ kann der Elektronikschutzkörper Teil des Lichtleitkörpers sein. Die Mantelfläche des Lichtleitkörpers hat keinen Brennpunkt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine wiederholbar fertigbare Beleuchtungseinheit mit einer hohen Lichtausbeute zu entwickeln.
  • Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dazu weist die Lichtquelle einen lichtemittierenden Chip und einen Elektronikschutzkörper auf. Der Lichtleitkörper ist an den Elektronikschutzkörper angeformt oder der Elektronikschutzkörper ist Teil des Lichtleitkörpers. Die Lichtquelle und ein beliebiger Punkt der Mantelfläche des Lichtleitkörpers liegen auf einer gedachten Geraden, wobei die Gerade mit der Normalen der Mantelfläche in diesem Punkt einen Winkel einschließt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion am Übergang des Werkstoffes des Lichtleitkörpers zur Umgebung der Beleuchtungseinheit. Die Mantelfläche des Lichtleitkörpers hat keinen Brennpunkt. Die Außenraumfläche ist ein konusförmiger Ring oder weist mindestens einen konvexen Abschnitt auf.
  • Die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen werden durch den Lichtleitkörper zum einen zur z. B. zentralen optischen Linse geleitet, zum anderen werden sie innerhalb des Lichtleitkörpers an dessen Mantelfläche geleitet. Das Verhalten der Lichtstrahlen an der Grenzfläche ist abhängig von ihrem Auftreffwinkel und den Werkstoffen des z. B. optisch dichten Lichtleitkörpers und der Umgebung der Beleuchtungseinheit, z. B. der sie umgebenden optisch dünneren Luft. Treffen die Strahlen normal zur Grenzfläche auf, durchdringen sie diese ohne Beeinflussung. Mit zunehmendem Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der Normalen auf die Oberfläche werden die ausfallenden Lichtstrahlen von der Normalen weg gebrochen. Ist der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen auf die Oberfläche größer als der Grenzwinkel, werden die vom dichteren Medium des Lichtleitkörpers auf die Grenzfläche auftreffenden Strahlen nicht mehr gebrochen, sondern in Richtung des Inneren des Lichtleitkörpers reflektiert.
  • Die innerhalb des Lichtleitkörpers an der Mantelfläche auftreffenden Lichtstrahlen werden an dieser reflektiert und gelangen an die Außenraumfläche. An dieser werden die Lichtstrahlen vom Lot weg gebrochen und in die Umgebung geleitet.
  • Da die Bedingung der Totalreflexion für jeden Punkt der Mantelfläche erfüllt ist, wird das gesamte von der Lichtquelle erzeugte Licht ohne separate Verspiegelung in Richtung der Lichtaustrittsfläche abgestrahlt.
  • Die Mantelfläche des Lichtleitkörpers umfasst zumindest den Bereich der Außenfläche des Lichtleitkörpers, der in einem Segment in bezug auf die Lichtquelle liegt, das durch eine Verbindungsgerade durch die Lichtquelle und die den Durchmesser der optischen Linse begrenzenden Kante sowie einen Winkel von mindestens etwa 70 Grad zur Normalen auf die Lichtquelle begrenzt wird.
  • Die Kontur der Mantelfläche in Längs- und Umfangsrichtung des Lichtleitkörpers kann stetig oder unstetig sein. Sie hat keinen Brennpunkt und die aus ihr ausfallenden Lichtstrahlen sind zueinander nicht parallel. Mit der Brechung an der Außenraumfläche wird die Richtung der aus dem Lichtleitkörper austretenden Lichtstrahlen festgelegt. Durch diesen Aufbau des Lichtleitkörpers kann er mit geringer Wandstärke hergestellt werden. Der Lichtleitkörper ist daher bei der Fertigung nur einer geringen Schrumpfung unterworfen. Auch ist aufgrund der geringen Wandstärke die Abkühlzeit gering, wodurch nur eine kurze Fertigungszeit erforderlich ist.
  • Die Beleuchtungseinheit ist somit wiederholbar genau fertigbar und hat eine hohe Lichtausbeute.
  • Die Beleuchtungseinheit ist beispielsweise ein Komplettteil, das eine Leucht- oder Lumineszenzdiode mit integrierter optischer Lichtleit- und -verteileinrichtung umfasst. Derartige Beleuchtungseinheiten werden z. B. in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Die Beleuchtungseinheit kann eine einzelne Lichtquelle umfassen, es können in ihr aber auch mehrere Leuchtdioden zu einer Einheit zusammengefasst sein, beispielsweise in einer Rückleuchteneinheit. In einer derartigen Beleuchtungseinheit, die ein Gestaltungselement des Fahrzeuges ist, können die Leuchtdioden beispielsweise in einem gemeinsamen Lichtleitkörper integriert sein.
  • Die Lichtquelle wird hier als punktförmige Lichtquelle angenommen. Sie kann jedoch auch z. B. eine lichtabstrahlende Fläche, eine Kugel, eine Pyramide, einen lichtabstrahlenden Quader etc. umfassen.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
  • 1: Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit mit parallelem Lichtaustritt;
  • 2: Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit mit diffusem Lichtaustritt in den Randbereichen;
  • 3: Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit mit asymmetrischem Lichtaustritt;
  • 4: Schnitt durch eine weitere Beleuchtungseinheit mit asymmetrischem Lichtaustritt.
  • Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit mit einer Lichtquelle (10) und einem Lichtleitkörper (20). Das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht wird durch den ihr nachgeschalteten Lichtleitkörper (20) geleitet und vom Lichtleitkörper (20) in die Umgebung (1) abgestrahlt.
  • Die Lichtquelle (10) ist beispielsweise eine Leuchtdiode (10). Diese besteht aus Elektronikteilen, z. B. einem lichtemittierenden Chip (13) und mindestens zwei mit dem Chip (13) verbundenen Anschlüssen (12). Zumindest der Chip (13) ist zur Bildung eines Elektronikschutzkörpers (14) mit einer Kunststoffschicht umgossen oder umspritzt.
  • An den Elektronikschutzkörper (14) ist der Lichtleitkörper (20) z. B. durch Spritzgießen angeformt. Der Lichtleitkörper (20) ist beispielsweise ein rotationssymmetrischer Kunststoffkörper z. B. aus PMMA oder einem anderen optisch klaren thermoplastischen Kunststoff, dessen Außendurchmesser über seine Länge von einer Lichteintrittsseite (21) zu einer Lichtaustrittsseite (22) hin zunimmt. Der Durchmesser des Lichtleitkörpers (20) auf der Lichtaustrittsseite (22) beträgt bei der in 1 dargestellten Beleuchtungseinheit etwa dem 2,5-fachen seiner Länge, der Durchmesser der Lichteintrittsseite (21) entspricht etwa dem 1,25-fachen der Länge des Lichtleitkörpers (20).
  • Auf der Lichteintrittsseite (22) umgreift der Lichtleitkörper (20) die Leuchtdiode (10) z. B. derart, dass der gesamte Elektronikschutzkörper (14) innerhalb des Lichtleitkörpers (20) liegt. Die von der Leuchtdiode (10) emittierten Lichtstrahlen (51, 52) werden dann beispielsweise sämtlich in den Lichtleitkörper (20) geleitet.
  • Die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) ist eine geschlossene Fläche. Ihr Abstand zur Mittellinie wächst zur Lichtaustrittsseite (22) hin stetig an. Eine Gerade, auf der die Leuchtdiode (10) und ein beliebiger Punkt (29) der Mantelfläche (28) liegt, schneidet die Normale zur Mantelfläche (28) in diesem Punkt (29) in einem Winkel, der größer ist, als der Grenzwinkel der Totalreflexion an der Grenzfläche (31) des Werkstoffes des Lichtleitkörpers (20) mit der Umgebungsluft (1). Der Grenzwinkel beträgt beispielsweise bei PMMA ca. 42 Grad.
  • Die Lichtaustrittsseite (22) ist konkav ausgestaltet und hat in der 1 zwei Teilbereiche (23, 26), die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Ein zentraler Bereich (26), sein Durchmesser beträgt etwa ein Drittel des Durchmessers der Lichtaustrittsseite (22), ist als Sammellinse (27) ausgebildet. Diese ist in Längsrichtung des Lichtleitkörpers (20) etwa mittig angeordnet. Sie hat eine in Richtung der Lichtaustrittsseite (22) gerichtete konvexe Gestalt, sie kann aber auch z. B. als Fresnellinse mit einer Vielzahl von konzentrischen Teilabschnitten einer konvexen Linse ausgeführt sein. Die optische Achse (32) der Sammellinse (27) durchdringt die Leuchtdiode (10), der Brennpunkt (33) der Sammellinse (27) liegt beispielsweise in Richtung der Lichtaustrittsseite (22) versetzt zur Leuchtdiode (10). Der die Sammellinse (27) umgebende Teilbereich (23) der Lichtaustrittsseite (22) ist als konusförmiger Ring (34) ausgebildet. Die innere Begrenzung (24) dieser ringförmigen Fläche (23) grenzt an die Sammellinse (27), die äußere Begrenzung (25) der ringförmigen Fläche (23) schließt an die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) an.
  • Bei einer beispielsweise mehrstufigen Herstellung einer integrierten Beleuchtungseinheit wird der Elektronikschutzkörper (14) zur Bildung einer Zwischenstufen-Leuchtdiode mit Kunststoff umgossen oder umspritzt. Die Zwischenstufen-Leuchtdiode weist beispielsweise eine weitgehend konstante Wandstärke auf. Sie kann bereits die Sammellinse (27) umfassen.
  • Diese Zwischenstufen-Leuchtdiode wird dann z. B. in einem zweiten Arbeitsschritt zur weiteren Ausbildung des Lichtleitkörpers (20) weiter in einer Spritzgießform mit Kunststoff umspritzt. Es entsteht ein homogener, transparenter Lichtleitkörper (20), dessen maximale Wandstärke etwa ein Fünftel des Durchmessers der Lichtaustrittsseite (22) beträgt. Beim Abkühlen nach dem Spritzgießen ist die Schrumpfung des Lichtleitkörpers (20) wegen seiner geringen Wandstärke minimal. Aufgrund ihrer geometrischen Gestalt und ihres homogenen Aufbaus ist die Beleuchtungseinheit nach ihrer spritzgießtechnischen Fertigstellung gut aus der Spritzgießform entnehmbar.
  • Der Elektronikschutzkörper (14) und der Lichtleitkörper (20) können aber auch in einem einzelnen Fertigungsvorgang, z. B. in einem Spritzgussvorgang, hergestellt werden. Der Elektronikschutzkörper (14) ist dann ein Teil des Lichtleitkörpers (20).
  • Die Sammellinse (27) der fertigen Beleuchtungseinheit liegt innerhalb der äußeren Kontur des Lichtleitkörpers (20). Sie ist daher z. B. gut gegen Beschädigungen geschützt.
  • Beim Betrieb der Beleuchtungseinheit wird Licht von der Leuchtdiode (10) in Richtung der Lichtaustrittsseite (22) emittiert. Die Lichtstrahlen (51), die beispielsweise innerhalb eines Kegels mit einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse (32) emittiert werden, durchdringen den homogenen Lichtleitkörper (20) und treffen auf die Sammellinse (27). Beim Austritt aus der Sammellinse (27) werden die Lichtstrahlen (51) beispielsweise in Richtung der optischen Achse (32) derart gebrochen, dass die Lichtstrahlen (51) nach dem Austritt aus der Sammellinse (27) parallel zueinander liegen.
  • Lichtstrahlen (52), die außerhalb dieses Kegels emittiert werden, treffen von innen an einem Punkt (29) auf die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) auf. Sie werden dort in Richtung des konusförmigen Rings (34) reflektiert. Beim Durchtritt durch den konusförmigen Ring (34) werden sie gebrochen. Nach dem Austritt aus dem Lichtleitkörper (20) liegen die Lichtstrahlen (52) z. B. parallel zueinander.
  • Der von einer derartigen Beleuchtungseinheit beleuchtete Ausleuchtungsbereich ist im zentralen Bereich hell ausgeleuchtet. Er wird von einem weiteren, geringfügig dunkleren Bereich umgeben. Im Randbereich ist dieser Bereich gegenüber einer unbeleuchteten Zone scharf begrenzt.
  • Die Beleuchtungseinheit kann auch mit einer Sammellinse (27) ausgeführt werden, die einen größeren Abstand zur Leuchtdiode (10) hat. Der Kegel, innerhalb dessen die von der Leuchtdioden (10) emittierten Lichtstrahlen (51) auf die Sammellinse (27) treffen, wird spitzer. Lichtstrahlen (52), die bei dieser Anordnung unter einem Winkel von 45 Grad zur optischen Achse (32) von der Leuchtdiode (10) emittiert werden, treffen nun auf die verlängerte Mantelfläche (28), an der sie reflektiert werden. Der bei dieser Bauform eingesetzte Lichtleitkörper (20) ist länger als der in 1 dargestellte Lichtleitkörper (20).
  • Bei einer Verkleinerung des Abstandes zwischen der Sammellinse (27) und der Leuchtdiode (10) kann dementsprechend der Lichtleitkörper (20) der Beleuchtungseinheit kürzer ausgeführt werden.
  • Wird, ausgehend von der in 1 dargestellten Ausführungsform, die Sammellinse (27) mit einem kleinerem Durchmesser ausgeführt, ist der Lichtleitkörper (20) länger als in 1 auszuführen. Umgekehrt kann er bei einer Sammellinse (27) mit größerem Durchmesser kürzer ausgeführt werden.
  • Die Beleuchtungseinheit kann auch einen Lichtleitkörper (20) aufweisen, der einen kleineren Außendurchmesser als der Lichtleitkörper (20) in 1 hat. Dieser kann dann kürzer sein als der in 1 dargestellte Lichtleitkörper (20). Die Ausleuchtungsbereich dieser Beleuchtungseinheit ist z. B. im Randbereich heller als die Ausleuchtung der in 1 dargestellten Beleuchtungseinheit.
  • Auch eine Kombination der vorgenannten Maßnahmen ist denkbar. So können in einer Beleuchtungseinheit beispielsweise Lichtstrahlen, die von der Leuchtdiode (10) innerhalb eines Kegels mit einem Winkel von etwa 35 Grad zur optischen Achse (32) emittiert werden, auf die Sammellinse (27) auftreffen. Der maximale Durchmesser des Lichtleitkörpers (20) beträgt dann z. B. das 1,3- bis 1,5-fache der Länge des Lichtleitkörpers (20). Der Durchmesser der Lichteintrittsseite (21) des Lichtleitkörpers (20) liegt zwischen dem 0,8- und 0,9-fachen der Länge des Lichtleitkörpers (20). Die maximale Wandstärke kann etwa ein Drittel des Durchmessers der Lichtaustrittsseite (22) betragen. Der Lichtleitkörper (20) kann auch auf seinem der Lichtaustrittsseite (22) abgewandten Ende kalottenförmig ausgebildet sein.
  • Die 2 zeigt eine Beleuchtungseinheit mit einem diffusen Lichtaustritt im Randbereich. Der Aufbau der Beleuchtungseinheit entspricht dem der in der 1 dargestellten Beleuchtungseinheit. Bei dieser Beleuchtungseinheit beträgt die maximale Wandstärke des Lichtleitkörpers (20) etwa die Hälfte der Länge des Lichtleitkörpers (20). Der ringförmige Teilbereich (23) der Lichtaustrittsseite (22) weist einen konvexen Bereich (37) auf. Die von der Leuchtdiode (10) in Richtung der Sammellinse (27) emittierten Lichtstrahlen (51) werden beispielsweise in Richtung der optischen Achse (32) gebrochen, so dass sie nach dem Austritt in die Umgebung (1) zumindest annähernd parallel liegen. Die Lichtstrahlen (52), die an der Mantelfläche (28) reflektiert werden, treffen auf den konvexen Bereich (37) der Ringfläche (23) auf. Je nach Auftreffwinkel auf diese Ringfläche (23) werden sie beim Durchtritt durch diese Grenzfläche in Richtung der optischen Achse (32) oder von dieser weg gebrochen.
  • Die Ausleuchtung, beispielsweise einer Straße, durch diese Beleuchtungseinheit ist im zentralen Bereich hell und scharf, während sie im Außenbereich diffus ist. Der Übergang zum unbeleuchteten Bereich ist weich.
  • In der 3 ist eine Beleuchtungseinheit mit asymmetrischem Lichtaustritt dargestellt. Der Aufbau der Beleuchtungseinheit entspricht beispielsweise weitgehend dem Aufbau der in den 1 und 2 dargestellten Beleuchtungseinheiten. Die ringförmige Fläche (23) hat einen konvexen (37) und einen konusförmigen Abschnitt (38), die beide jeweils etwa die Hälfte der ringförmigen Fläche (23) einnehmen. Der Übergang zwischen beiden Bereichen (37, 38) ist beispielsweise fließend.
  • Auch bei dieser Beleuchtungseinheit durchdringt ein Teil der von der Leuchtdiode (10) emittierten Lichtstrahlen (51) die Sammellinse (27). Die restlichen Lichtstrahlen (52, 53) werden an der Mantelfläche (28) reflektiert und durchdringen die ringförmige Fläche (23). Lichtstrahlen (52), die durch den konusförmigen Bereich (38) der ringförmigen Fläche (23) austreten, werden beispielsweise in Richtung der optischen Achse (32) gebrochen. Nach dem Austritt aus dem Lichtleitkörper (20) divergieren sie. Lichtstrahlen (53), die durch den konvexen Bereich (37) der ringförmigen Fläche (23) austreten, werden hingegen beispielsweise zum Teil in Richtung der optischen Achse (32), zum Teil von dieser weg gebrochen.
  • Die durch diese Beleuchtungseinheit ausgeleuchtete Fläche hat einen hellen zentralen Bereich. Dieser ist umgeben von einem geringfügig dunkleren Bereich. Dieser ist asymmetrisch, wobei ein Teilbereich stärker und andere Teilbereiche schwächer und mit diffuserem Rand ausgeleuchtet wird. Eine derartige Beleuchtungseinheit kann beispielsweise für das asymmetrische Abblendlicht eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden.
  • In der 4 ist eine weitere Beleuchtungseinheit mit asymmetrischem Lichtaustritt dargestellt. Die Sammellinse (27) hat beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die Sammellinse (27) in den Beleuchtungseinheiten, die in den 1 bis 3 dargestellt sind. Ihr Abstand zur Leuchtdiode (10) beträgt hier etwa ein Drittel der Länge des Lichtleitkörpers (20). Der Brennpunkt (33) der Sammellinse (27) liegt auf der Lichteintrittsseite (21) außerhalb des Lichtleitkörpers (20). Die Mantelfläche (28) geht z. B. an einer Unstetigkeitsstelle (46) über in eine Aufweitung (45). Die ringförmige Fläche (23) hat auch in diesem Ausführungsbeispiel zwei Abschnitte (47, 48). Der hier oben dargestellte Abschnitt (47) ist beispielsweise konkav ausgebildet, während der unten dargestellte Abschnitt (48) einen konvexen Bereich (49) aufweist.
  • Die die Sammellinse (27) durchtretenden Lichtstrahlen (51, 54) werden von der optischen Achse (32) weg gebrochen. Beispielsweise werden die Lichtstrahlen (51), die unter einem Winkel von bis zu 30 Grad zur optischen Achse (32) emittiert werden, von der Sammellinse (27) gradlinig in die Umgebung (1) abgestrahlt. Lichtstrahlen (54), die z. B. in einem Winkel zwischen 30 Grad und 60 Grad zur optischen Achse (32) emittiert werden, treffen nach dem Durchdringen der Sammellinse (27) von der Seite der Umgebung (1) her auf die ringförmige Fläche (23) auf. An der ringförmigen Fläche (23) werden sie teils gebrochen, teils reflektiert. Die Lichtstrahlen (54), die beim Eintritt in das optisch dichtere Medium des Lichtleitkörpers (20) in Richtung der Normalen auf die ringförmige Fläche (23) gebrochen werden, werden dann an der Mantelfläche (28) bzw. der Aufweitung (45) reflektiert. Hiernach durchtreten sie wiederum die ringförmige Fläche (23) in Richtung der Umgebung (1). Die Lichtstrahlen (52), die in einem Winkel beispielsweise größer als 60 Grad zur optischen Achse (32) abgestrahlt werden, werden an der Mantelfläche (28) reflektiert und die reflektierten Lichtstrahlen (52) beim Durchtritt durch die ringförmige Fläche (23) vom Lot weg gebrochen.
  • Der mit dieser Beleuchtungseinheit ausgeleuchtete Bereich ist. gleichmäßig hell, aber schwächer ausgeleuchtet als beispielsweise der zentrale Bereich, der mit einer Beleuchtungseinheit nach 1 ausgeleuchtet wird. Er ist asymmetrisch und seine Ränder sind unscharf.
  • Die optische Achse (32) der Sammellinse (27) kann beispielsweise auch außerhalb der Leuchtdiode (10) liegen. Damit kann der zentrale Bereich der ausgeleuchteten Fläche bei Beibehaltung der äußeren Geometrie der Beleuchtungseinheit und der Ausleuchtungsfläche z. B. asymmetrisch liegen.
  • Statt einer Leuchtdiode (10) kann die Beleuchtungseinheit auch eine oder mehrere andere Lichtquellen wie z. B. eine Halogenleuchte, Glühbirne etc. umfassen.
  • Statt einer Sammellinse (27) kann auch eine andere optische Linse wie beispielsweise auch eine Streulinse eingesetzt werden. Auch kann die Beleuchtungseinheit eine weitere nachgeschaltete optische Linse umfassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Umgebung, Luft
    10
    Lichtquelle, Leuchtdiode
    12
    elektrische Anschlüsse
    13
    lichtemittierender Chip
    14
    Elektronikschutzkörper
    15
    Sockel
    20
    Lichtleitkörper
    21
    kleinere Stirnseite von (20), Lichteintrittsseite
    22
    größere Stirnseite von (20), Lichtaustrittsseite
    23
    Teilbereich von (22), ringförmige Fläche, Außenraumfläche
    24
    innere Begrenzung von (23)
    25
    äußere Begrenzung von (23)
    26
    zentraler Bereich von (22)
    27
    optische Linse, Sammellinse
    28
    Außenfläche von (20), Mantelfläche
    29
    Punkt von (28)
    31
    Grenzfläche zwischen (20) und (1)
    32
    optische Achse von (27)
    33
    Brennpunkt von (27)
    34
    konusförmiger Ring
    37
    konvexer Bereich von (23)
    38
    konusförmiger Abschnitt von (23)
    45
    Außenfläche von (20) Aufweitung
    46
    Unstetigkeitsstelle
    47
    konkaver Abschnitt von (23)
    48
    Abschnitt von (23)
    49
    konvexer Bereich von (48)
    51
    Lichtstrahlen durch (27)
    52
    Lichtstrahlen durch (23)
    53
    Lichtstrahlen
    54
    Lichtstrahlen

Claims (5)

  1. Beleuchtungseinheit mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem integrierten, der Lichtquelle nachgeschalteten transparenten Lichtleitkörper, der eine geschlossene Mantelfläche und zumindest eine der Lichtquelle abgewandte Lichtaustrittsseite aufweist, – wobei der Lichtleitkörper die Lichtquelle (10) zumindest bereichsweise umgibt und die Lichtaustrittsseite des Lichtleitkörpers zumindest eine geschlossene, nicht ebene, eine optische Linse umgebende Außenraumfläche (23) hat, deren äußere Begrenzung weiter entfernt von der Lichtquelle ist als die innere Begrenzung, – wobei die Lichtquelle (10) einen lichtemittierenden Chip (13) und einen Elektronikschutzkörper (14) aufweist, – wobei der Lichtleitkörper (20) an den Elektronikschutzkörper (14) angeformt ist oder wobei der Elektronikschutzkörper (14) Teil des Lichtleitkörpers (20) ist, und – wobei die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) keinen Brennpunkt hat, dadurch gekennzeichnet, – dass die Lichtquelle (10) und ein beliebiger Punkt (29) der Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) auf einer gedachten Geraden liegen, wobei die Gerade mit der Normalen der Mantelfläche (28) in diesem Punkt (29) einen Winkel einschließt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion am Übergang des Werkstoffes des Lichtleitkörpers (20) zur Umgebung (1) der Beleuchtungseinheit, und – dass die Außenraumfläche (23) ein konusförmiger Ring (34) ist.
  2. Beleuchtungseinheit mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem integrierten, der Lichtquelle nachgeschalteten transparenten Lichtleitkörper, der eine geschlossene Mantelfläche und zumindest eine der Lichtquelle abgewandte Lichtaustrittsseite aufweist, – wobei der Lichtleitkörper die Lichtquelle (10) zumindest bereichsweise umgibt und die Lichtaustrittsseite des Lichtleitkörpers zumindest eine geschlossene, nicht ebene, eine optische Linse umgebende Außenraumfläche (23) hat, deren äußere Begrenzung weiter entfernt von der Lichtquelle ist als die innere Begrenzung, – wobei die Lichtquelle (10) einen lichtemittierenden Chip (13) und einen Elektronikschutzkörper (14) aufweist, – wobei der Lichtleitkörper (20) an den Elektronikschutzkörper (14) angeformt ist oder wobei der Elektronikschutzkörper (14) Teil des Lichtleitkörpers (20) ist, und – wobei die Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) keinen Brennpunkt hat, dadurch gekennzeichnet, – dass die Lichtquelle (10) und ein beliebiger Punkt (29) der Mantelfläche (28) des Lichtleitkörpers (20) auf einer gedachten Geraden liegen, wobei die Gerade mit der Normalen der Mantelfläche (28) in diesem Punkt (29) einen Winkel einschließt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion am Übergang des Werkstoffes des Lichtleitkörpers (20) zur Umgebung (1) der Beleuchtungseinheit, und – dass die Außenraumfläche (23) mindestens einen konvexen Abschnitt (37, 49) aufweist.
  3. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenraumfläche (23) einen konusförmigen Abschnitt (38) aufweist.
  4. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen dem konvexen Abschnitt (37) und dem konusförmigen Abschnitt (38) fließend ist.
  5. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenraumfläche (23) einen konkaven Bereich (47) aufweist.
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