Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Leuchte mit verbesserter lichttechnischer Effizienz, die insbesondere als Arbeitsplatzleuchte geeignet ist. Arbeitsplatzleuchte definiert sich im Sinne der Erfindung als eine für solche Ein- satzgebiete geeignete Leuchte, bei denen geringe Helligkeits- toleranzen und scharf gezeichnete Kanten bei der Lichtverteilung von Bedeutung sind. Dies können spezielle Arbeitsplätze in Labors, in Büros, in medizinischen Einrichtungen oder Maschinenbeleuchtungen sein. Das mögliche Einsatzgebiet ist darauf jedoch nicht begrenzt. Die erfindungsgemäße LED- Leuchte zeichnet sich durch exakt begrenzte Beleuchtungsflächen mit exakten Rändern aus, die zudem modulartig aufgebaut werden können und mit Hilfe von Zoomelementen, die zu beleuchtenden Flächen einengen bzw. erweitern können.

Das Streben nach immer besserer Lichtausbeute bei Einsparung von Energie ist allgemein eine Forderung, die an die Entwicklung von LEDs als Lichtquellen gerichtet ist. Besonders lichtstarke LEDs ermöglichen den Einsatz in der Industrie oder in der Medizin, speziell für gut und gleichmäßig auszuleuchtende Arbeitsplätze, wie z.B. in Laboren, in der Qualitätskontrolle oder in der Messtechnik oder Operationstechnik. Die kontinuierliche Weiterentwicklung von dicht bestückten LED-Lichtfeldern bieten dafür die Voraussetzung.

Bekannt ist aus DE 102010004221 AI, dass Leuchten mit einer Vielzahl punktförmiger Lichtquellen, insbesondere LEDs, welche in einer Ebene angeordnet sind, ausgestattet sind. Bekannt ist auch diese Lichtquellen auf einer oder mehrerer Platinen anzuordnen und darüber in einem konstanten Abstand eine Licht streuende Platte so anzuordnen, dass diese als ein Lichtdichteintegrator wirkt.

Aus WO 2011/032975 AI ist ein LED-Leuchtenelement bekannt, welches eine homogene Lichtverteilung zum Ziel hat und bei der ein längliches Leuchtenelement eine Mehrzahl von entlang einer Längsrichtung angeordneten LEDs enthält, wobei über jeder Lichtquelle vorzugsweise eine Linse angeordnet ist, so dass diese als diffuse Strahler wirken.

Bekannt sind außerdem z.B. aus der DE 102004055839 AI eine Operationsleuchte, die eine bessere Ausleuchtung des Operationsfeldes zum Ziel hat.

In der WO 2004/098857 AI wird ein Verfahren zur Herstellung eines Licht streuenden Formteils beschrieben, welches besonders eine preiswerte und hohe Produktivität erlaubt. Außerdem soll das Ergebnis zugleich mit hoher optischer Güte ausgestattet sein.

Die bekannten Lösungen erfüllen jedoch allesamt nicht die Erfordernisse, wie sie für eine gleichmäßige und exakt begrenzbare Beleuchtung hochsensibler Arbeitsplätze erforder- lieh ist. Außerdem sollen diese Leuchten einfach im Aufbau und preisgünstig herzustellen sein.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine verbesserte LED- Leuchte bzw. ein -Leuchtensystem zu entwickeln, welche eine Verbesserung der lichttechnischen Effizienz bewirken und sich durch geringste Helligkeitstoleranzen auszeichnen sowie eine verbesserte Objekt- und Kantenbeleuchtung erzielen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Leuchte bzw. ein Leuchtensystem gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Strahlungsquellen LEDs (2) sind, denen zum Bündeln und Einsammeln des abgestrahlten Lichts eine Vorsatzoptik (1 in der Art zugeordnet ist, dass sich auf der Lichteintrittsseite eine Optik in Form einer Fresneloptik befindet, und denen auf der Lichtaustrittsseite asphärische Linsen in hexagonaler Ausführung zugeordnet sind. Größe und Anzahl richten sich nach den speziellen Erfordernissen und Gegebenheiten in der die Leuchte Verwendung findet. Die Vorsatzoptik (1) besteht vorzugsweise aus einem geeigneten Licht streuenden Kunststoff, wie z.B. PMMA. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise mit einer dafür geeigneten Spritzgusstechnik. Eine im erforderlichen Winkel und Abstand zueinander (LED zur Linse) gestaltete Lichtverteilung schafft einen optimalen Lichtausleuchtung bei optimalem Bauraum. Aus Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung der Erfindung zu entnehmen. Die LEDs sind auf einer Platine (3) angeordnet. In Fig. 2 und Fig. 3 werden besondere Ausführungen der LED-Leuchte aufgezeigt. Die erfindungsgemäße LED-Leuchte ist in besonderer Ausführung durch mindestens eine Monitordiode (4) zur Helligkeitsnachführung geregelt. In Fig. 2 weist das Ausführungsbeispiel mehrere so genannte Monitordioden auf, die als Photodioden ausgebildet sind. Diese Monitordioden ermitteln (messen) die Helligkeit des jeweiligen zugeordneten Messbereiches zwischen den LEDs und der darüber angeordneten Vorsatzoptik. Durch geeignete elektronische Steuerungseinrichtungen ist es möglich, dass die Ergebnisse der Monitordioden so erfasst werden, dass diese Messergebnisse mit den Sollwerten der Leuchte bzw. der Leuchtenabschnitte verglichen werden, und in einem weiteren Schritt Nachregelungen der LEDs erfolgen, um somit Helligkeitsverstärkungen oder Dimmeffekte zu erzielen.

Über geeignete Steuerelemente (nicht dargestellt) können auch ein Ein- und Ausschalten über ein entsprechendes Interface erfolgen. Zusätzlich kann die Leuchte mit einer Erfassungs- Vorrichtung ausgestattet werden, die die Alterung der Monitordioden ausliest und im Bedarfsfall einen Wechsel der LEDs veranlasst wird. Dies kann z. B. bei sehr genau und exakt zu beleuchtenden Arbeitsplätzen, wie Messeinrichtungen, Probenuntersuchungen etc. von Bedeutung sein. Die Figuren 4 bis 8 zeigen die Vorsatzoptik (1) als ein

Lichtlenkungselement, wobei Fig. 4 eine Darstellung der

Lichtaustrittsfläche (Oberfläche mit asphärischen Linsen) und zugleich Teile der Seitenansicht liefert. Hierbei ist die modulare Bauweise der Verbindung von Lichteintrittselement an der Unterseite der Vorsatzoptik sowie der Lichtaustrittselemente gut erkennbar. Die Elemente sind in bevorzugter Weise als beliebig in Größe und Anzahl an asphärischen Linsen gestaltbar und durch die modulartige Bauweise erweiterbar.

Fig. 5 zeigt die die Seitenansicht deiner erfindungsgemäßen Vorsatzoptik. Fig. 6 zeigt die Unterseite der Vorsatzoptik mit ihrer Lichteintrittsfläche. Die in diesem erfindungsgemäßen Aufbau verwendete Fresneloptik ist erkennbar. Die Größe und Spezifikation der Fresneloptik ist in geeigneter Ausführung der Leuchte und der zu beleuchtenden Fläche angepasst. Fig. 7 zeigt eine Ausführung einer so genannten Kachel der Fresnelvorsatzoptik (Größenverhältnisse und Anzahl sind nur als Bsp.). Schraffiert dargestellt zeigt sie eine Variante, wie z. B. getrennte Module (Fresneloptik und asphärische Linsen) miteinander verbunden, z.B. an den Seiten verklebt, werden können.

Fig. 8 zeigt Ansichten der Lichtaustrittseite (LA) , einer Seitenansicht (gekippt) und der Lichteintrittseite (LE) .

Aus den angefügten Unterlagen sind Beispiele und für die Ausgestaltung der Arbeitsplatzleuchte bzw. Maschinenleuchte zu entnehmen. In Fig. 9 wird ein Beispiel einer Verbindung von Modulteilen dargestellt. Die Ausgestaltung der Anzahl der Module sowie wiederum deren Anzahl und Größe der Lichtaus- trittselemente sind beliebig gestaltbar. Im Beispiel werden Austrittselemente aus 6 x 7 quadratischen Einzelelementen verarbeitet, die wiederum in geeigneter Weise verbunden werden können.

Eine Variante der erfinderischen Lösung beinhaltet z.B.

folgende Ausstattungen. Es versteht sich, dass mit dieser Ausführung der Schutzumfang der erfinderischen Lösung sich nicht erschöpft, sondern äquivalente Designs davon erfasst sind:

- Anzahl der LEDs 6 x 42 = 252 LEDs

- Betriebsstrom LED ILED ⁼ 70 mA

- Größe eines Optikelements A = 20 x 16,5 mm

- Zentrale Beleuchtungsstärke 1 m Abstand E = 1300 lx

- 50% Durchmesser bei 1 m Abstand d50 = 1,3 m ( 33°)

- 10% Durchmesser bei 1 m Abstand dlO = 3,0 m (54°)

- Lichtstrom in der Verteilung Overteilung = 1800 Im Basis: Gaussförmige Verteilung mit IZ = 1300 cd und ct50% = 33°

- Geometrische Verluste Optik voptik = 40 %

Φ = 3000 Im

- Fresnelverluste Abdeckscheibe und Optik vFR = 15 %

Φ = 3530 Im

- Thermische Degradation (Jkt. 85°C) vtherm = 15 %

Φ = 4150 Im

- Lebensdauer Degradation vLD = 15 %

Φ = 4880 Im

- Lichtstrom pro LED Φ LED = 4512 Im / 252 = 19,4 Im

Als LED wird bspw. eine LED Osram LUW G5GP

verwendet . - Baugröße 6 x 3,6 x 2,2 mm

- Abstrahlwinkel α = 135°

- Farbtemperatur θ = 6500 K

- Typ. Lichtstrom (bei I = 100 mA) Φ = 18 -39 Im

- Relativer Lichtstrom bei 70 mA Orel = 75 %

Erforderliches Binning

entspricht Binning GZ (

Die Lichteintrittsseite (LE) ist beispielsweise wie folgt gestaltet :

- Fresnellinse

Maximale Segmenttiefe t = 3 mm

Minimaler Segmentwinkel φ > 25°

Entformungsschräge ß = 3°

Radius im Werkzeugtal r > 10 μπι

Abstand zur Lichtquelle d = 6,5 mm (Mitte)

(8 mm zur Platine) .

Die Lichtaustrittsseite hat erfindungsgemäß asphärische Linsen in hexagonaler Ausführung gemäß Fig. 10. Hierbei sind Gestaltungsweisen in Winkelstellung und Größe der he- xagonalen Linsen gestaltbar.

In der beispielhaften Ausführung beträgt die

Schlüsselweite 1,92 mm und der Scheitelradius r = 0,90 mm (nicht maßstabgetreu dargestellt) .

Abhängig von erforderlicher Lichtverteilung und Beleuch- tungsstärke sowie des Abstandes der Leuchte von der zu beleuchtenden Fläche, werden die geeigneten Parameter, wie Anzahl der Linsen, Größe der zugeordneten Fresneloptik/en, Lichtstärke der LED, Abstand LED von Vorsatzoptik usw. , ausgewählt .

Der Abstand der Linse zur LED beträgt in der beispielhaften Ausführung 4,5 mm und 6mm zu Platine auf der die LEDs angeordnet sind.

Die Effizienz kann durch kürzere Brennweiten erhöht wer- den. Es ist natürlich möglich durch Optimierungsmaßnahmen der Aufweitungsoptik am Lichtaustritt, die Effizienz entsprechend den Erfordernissen am Arbeitsplatz anzupassen und zu verbessern.

In besonderer Ausführung ist es natürlich auch möglich die kompakte Vorsatzoptik als 2 Einzelmodule (Lichteintrittsoptik und Lichtaustrittsoptik) zu gestalten und miteinander in bedarfsgerechter Form zu verbinden.

In besonderer Ausführung der Erfindung sind in der LED- Leuchte jeder LED, genau eine darüber liegende erfindungs- gemäße Vorsatzoptik zugeordnet.

Um eine entsprechend den jeweiligen Erfordernissen ange- passte Optik als Vorsatzoptik zu gestalten, ist es auch Gegenstand der Erfindung diese in unterschiedlichen Größen, in unterschiedlichen Abständen und/oder in modularer Bauweise zu gestalten. In einer besonderen Ausführung werden farbige LEDs verwendet, um bestimmte Punkte im zu beleuchtenden Feld zu markieren und/oder die Ränder der Beleuchtung besser zu kennzeichnen. Beispielsweise können so festgestellte Risse in Metallen oder Einschlüsse in Kunst- Stoffen markiert und zum späteren Zeitpunkt durch Abspeicherung der Lageposition bearbeitet werden. Es ist auch in einer weiteren Ausführung möglich der Vorsatzoptik, die aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt wird, Nanopar- tikel beizumischen und/oder auf der Lichteintrittsund/oder der Lichtaustrittsseite zu beschichten.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Beleuchtung von Nebel bildenden bzw. Feuchte absondernden Arbeitsoberflä- chen sich leicht ein Feuchtefilm auf der Leuchtenoberfläche absondern kann. Dies kann erfindungsgemäß durch die Nanobeschichtung weitgehend verhindert werden. Die sich ggf. absondernde Feuchtigkeit kann durch ein integriertes Belüftingssystem oder Gebläse in Leuchtennähe verhindert werden.

Es ist auch Gegenstand der Erfindung die Leuchte beliebig durch einzelne farbige Module bzw. teilweise eingefärbte Module zu einem Leuchtensystem zu ergänzen. Somit können zum Beispiel bestimmte Markierungen auf der Beleuchtungs- fläche vorgenommen werden bzw. vorgegeben werden.

Es ist auch möglich unterschiedlich gefärbte Module oder Modulbestandteile einzusetzen.

In bestimmten Fällen ist es sinnvoll ein Schutzglas /- Scheibe über die Vorsatzoptik anzubringen.

Die Bestandteile der Leuchte sind in bevorzugter Weise mit einem UV-Klebstoff, z.B. lichthärtenden Acrylatkleber, miteinander verbunden. Der Acrylatkleber kann hierzu ein auf Basis eines modifizieren Urethanacrylats , welcher ein- komponentig, lösungsmittelfrei und thixotrop ist, basie- ren.