Beschreibung

Beleuchtungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Gasentladungslampe, vorzugsweise einer Leucht ^¬ stofflampe .

Derartige Lampen zeichnen sich durch eine kompakte Bauform aus. Weiterhin sind Leuchtstofflampen im Vergleich zu Glühlampen sparsamer im Hinblick auf den Energieverbrauch.

Allerdings sind derartige Leuchtstofflampen in der Regel für einen bestimmten Arbeitspunkt beziehungsweise eine vorgegebe ^¬ ne Ausgangsleistung bei einer vorgegebenen Farbtemperatur optimiert. Eine Veränderung der Farbtemperatur ist - sofern ü- berhaupt möglich -aufwändig und bringt in der Regel eine Verschlechterung des Wirkungsgrades mit sich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungs ^¬ vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Einstellbarkeit der Farbtemperatur anzugeben. Vorzugsweise soll in einem vorgegebenen Bereich die Farbtemperatur einstellbar sein, ohne dass eine erhebliche Verschlechterung des Wirkungsgrades eintritt. Schließlich ist eine kompakte Bau ^¬ form der Beleuchtungsvorrichtung wünschenswert.

Diese Aufgabe wird mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindes ^¬ tens einer Gasentladungslampe und mindestens einer Leuchtdio ^¬

de vorgesehen, wobei die Leuchtdiode eine Mehrzahl von strah- lungsemittierenden Halbleiterkörpern enthält, und die Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb Strahlung emittiert, die einen von der Leuchtdiode emittierten Strahlungsanteil und ei ^¬ nen von der Gasentladungslampe emittierten Strahlungsanteil aufweist .

Vorteilhafterweise ermöglicht diese Anordnung eine stufenlose Veränderung der Farbtemperatur, ohne dass der Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe beziehungsweise der Leuchtdiode sich we ^¬ sentlich verringert.

Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper emittieren bevorzugt Strahlung unterschiedlicher Emissionswellenlänge. Unter der Emissionswellenlänge ist eine für die jeweils erzeug ^¬ te Strahlung charakteristische Wellenlänge, beispielsweise die Peakwellenlänge oder die Dominantwellenlänge des Emissi ^¬ onsspektrums, zu verstehen. Mittels dieser Ausgestaltung kann der Bereich, in dem die Farbtemperatur der Beleuchtungsvorrichtung variierbar ist, durch geeignete Ansteuerung der Halbleiterkörper vorteilhaft erhöht werden.

Die Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper sind bei einer bevorzugten Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung ein einem gemeinsamen Gehäusekörper angeordnet. Hierdurch wird eine vorteilhaft homogene Abstrahlung des erzeugten, gegebenenfalls mischfarbigen Lichts erreicht. Im Hinblick auf eine kompakte Bauweise eignen sich besonders oberflächenmontierba- re Bauelemente, die also einen oberflächenmontierbaren Gehäusekörper mit einem Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper oder mehreren Strahlungsemittierenden Halbleiterkörpern aufweisen .

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ist die Gasentladungslampe als Leuchtstofflampe, be ^¬ vorzugt als Leuchtstofflampe mit einer Amalgamfüllung, insbe ^¬ sondere mit einem Hochtemperaturamalgam, ausgeführt. Derarti ^¬ ge Amalgam-Leuchtstofflampen ermöglichen eine kompakte Bauform bei gleichzeitig vorteilhaft großem Lichtstrom.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung weist die Gasentladungslampe ein Entladungs ^¬ gefäß auf, das stabförmig ausgeführt ist. Hierbei kann das Entladungsgefäß entweder selbst stabförmig geformt sein oder eine stabförmige Einhüllende aufweisen. Beispielsweise kann das Entladungsgefäß als Rohr, das weitergehend U-förmig gebo ^¬ gen sein kann, ausgeführt sein. Die Ausführung des Entladungsgefäßes in Form eines U-förmig gebogenen Rohres ist im Hinblick auf eine kompakte Bauform vorteilhaft, da bei dieser Formgebung elektrische Anschlüsse des Gasentladungsgefäßes in einem gemeinsamen Sockel zusammengefasst werden können.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ist eine Mehrzahl von vorzugsweise gleichartigen Leuchtdioden vorgesehen. Durch die Anzahl der verwendeten Leuchtdioden ist einerseits eine Anpassung des von den Leuchtdioden erzeugten Strahlungsanteils an den von der Gasentladungslampe erzeugten Strahlungsanteil hinsichtlich der erzeugten Strahlungsmenge leicht möglich. Andererseits kann durch die räumliche Anordnung der Leuchtdioden die Abstrah- lungscharakteristik der Leuchtdioden an die Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe angepasst werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sind die Leuchtdiode beziehungsweise die Leuchtdioden auf einem Kühlkörper angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest

für einen Teil der Leuchtdioden ein gemeinsamer Kühlkörper vorgesehen. Hierdurch wird eine effiziente Abfuhr der im Betrieb entstehenden Verlustwärme der Leuchtdioden gewährleis ^¬ tet, wodurch eine übermäßige Aufheizung der Gasentladungslampe, die den Wirkungsgrad der Gasentladungslampe beeinträchti ^¬ gen könnte, weitgehend vermieden wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sind die Leuchtdioden linienartig, etwa auf dem Kühlkörper, angeordnet. Im Falle des oben genannten stab- förmigen, beispielsweise rohrartigen oder U-förmig gebogenen Entladungsgefäßes der Gasentladungslampe ist es weiterhin zweckmäßig, die Leuchtdioden linienartig in Richtung einer Stabachse des stabförmigen Entladungsgefäßes anzuordnen. Be ^¬ sonders bevorzugt sind die Leuchtdioden in zwei Teilbereichen

und weitergehend auf zwei getrennten Kühlkörpern linienartig positioniert, wobei das Entladungsgefäß der Gasentladungslam ^¬ pe zwischen den Teilbereichen beziehungsweise den Kühlkörpern angeordnet ist. In der Regel ist eine zu der Stabachse paral ^¬ lele Anordnung der Leuchtdioden zweckmäßig.

Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 7.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung,

Figur 2 eine schematische Darstellung des Lichtstroms eine

Hg-Leuchtstofflampe und einer Amalgam-Leuchtstofflampe in Abhängigkeit der Lampentemperatur,

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung,

Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung,

Figur 5 eine schematische Darstellung der Strahlungsanteile des dritten Ausführungsbeispiels einer Beleuch ^¬ tungsvorrichtung in Abhängigkeit der Wellenlänge,

Figur 6 eine schematische Darstellung der Strahlungsanteile des dritten Ausführungsbeispiels einer Beleuch ^¬ tungsvorrichtung in Bezug auf deren Farbort,

Figur 7 eine schematische Darstellung des Farborts der von dem dritten Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Strahlung,

Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die in Figur 1 dargestellte Beleuchtungsvorrichtung weist eine Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß 2 und einem Sockel 3 auf. Das Entladungsgefäß 2 ist stabförmig in Form eines gestreckten Rohres ausgeführt. Weiterhin weist die Be ^¬ leuchtungsvorrichtung mehrere Leuchtdioden 4 mit jeweils einer Mehrzahl von Strahlungsemittierenden Halbeiterkörpern 5 auf, die auf einem Kühlkörper 6 montiert sind. Die strah- lungsemittierenden Halbleiterkörper 5 der Leuchtdioden 4 sind

jeweils in einem gemeinsamen Gehäusekörper der jeweiligen Leuchtdiode montiert, wobei dieser Gehäusekörper vorzugsweise oberflächenmontierbar ist.

Die Leuchtdioden 4 sind linienartig entsprechend dem Verlauf einer Stabachse 7 des stabförmigen Entladungsgefäßes 2 ange ^¬ ordnet, so dass sich insgesamt eine kompakte, gestreckte Bau ^¬ form der Beleuchtungsvorrichtung ergibt.

Im Betrieb emittiert die Beleuchtungsvorrichtung Strahlung, die einen von der Gasentladungslampe 1 erzeugten Strahlungs ^¬ anteil und einen von den Leuchtdioden 4 erzeugten Strahlungsanteil aufweist. Vorteilhafterweise ergänzen sich diese Strahlungsanteile spektral zu einem gemeinsamen Spektrum, wo ^¬ bei je nach Ansteuerung der Gasentladungslampe 1 und/oder der Leuchtdioden 4 die Farbtemperatur der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung in weiten Grenzen frei einstellbar ist. Insbesondere kann die Farbtemperatur in weiten Grenzen variiert werden, ohne dass der Wirkungsgrad der Gas ^¬ entladungslampe 1 oder der Leuchtdioden 4, etwa durch Veränderung der Betriebstemperatur, erheblich verschlechtert wird.

Bevorzugt wird bei der Beleuchtungsvorrichtung als Gasentla ^¬ dungslampe 1 eine Amalgam-Leuchtstofflampe, also eine Leucht ^¬ stofflampe mit einer Amalgamfüllung, verwendet. Eine Amalgamfüllung hat gegenüber einer reinen Hg-Füllung den Vorteil, dass der erzeugte Lichtstrom über einen größeren Temperaturbereich konstant ist.

Figur 2 zeigt beispielhaft eine graphische Darstellung des relativen Lichtstroms einer Amalgam-Leuchtstofflampe im Ver ^¬ gleich zu einer Leuchtstofflampe mit Hg-Füllung. Aufgetragen

ist der relative Lichtstrom Frei in Abhängigkeit der Lampen ^¬ temperatur T. Während der Lichtstrom 8 einer Leuchtstofflampe mit Hg-Füllung ein deutliches Maximum bei etwa 3O ⁰ C aufweist und zu höheren Temperaturen hin erheblich sinkt, ist der Lichtstrom 9 einer Amalgam-Leuchtstofflampe über einen Temperaturbereich von etwa 4O ⁰ C bis 9O ⁰ C näherungsweise konstant.

In Kombination mit Leuchtdioden, die insbesondere in einer kompakten Anordnung nahe an der Leuchtstofflampe platziert sind, ist diese Konstanz des Lichtstroms einer Amalgam- Leuchtstofflampe vorteilhaft, da der nachteilige Einfluß ei ^¬ ner zusätzlichen Aufheizung der Leuchtstofflampe durch die Verlustwärme der Leuchtdioden wesentlich verringert wird.

Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Be ^¬ leuchtungsvorrichtung weist eine Gasentladungslampe 1 mit ei ^¬ nem Entladungsgefäß 2 und einem Lampensockel 3 auf. Im Unter ^¬ schied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist das Entladungsgefäß 2 nach Art eines U-förmig gebogenen Rohres ausgeführt und weist eine stabförmige Einhüllende mit einer Stabachse 7 auf.

Beidseits der Stabachse 7 beziehungsweise des Entladungsgefä ^¬ ßes 2 sind Leuchtdioden 4 auf einem Kühlkörper 6 montiert, wobei die Leuchtdioden 4 jeweils linienartig und parallel zu der Stabachse 7 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 4 der Be ^¬ leuchtungsvorrichtung umfassen jeweils eine Mehrzahl, vorzugsweise drei, Strahlungsemittierende Halbleiterkörper 5, die weiter bevorzugt Strahlung verschiedener Emissionswellenlängen erzeugen. Die Emissionswellenlänge der Leuchtdioden

kann je nach Ansteuerung und einzelnen strahlungsemittieren- den Halbleiterkörper im orangen, gelben oder grünen Spektral¬

bereich, beispielsweise zwischen 450 nm und 650 nm, bevorzugt zwischen 520 nm und 620 nm, variieren.

Als Gasentladungslampe 1 ist wie bei dem in Figur 1 darge ^¬ stellten Ausführungsbeispiel eine Leuchtstofflampe, insbeson ^¬ dere eine Amalgam-Leuchtstofflampe vorgesehen. Beispielsweise können Lampen des Typs DULUX (Hersteller: OSRAM GmbH), etwa die Kompaktleuchtstofflampe DULUX L mit Hochtemperaturamal ^¬ gam-Füllung, verwendet werden. Als Leuchtdioden eignen sich etwa Leuchtdioden des Typs MultiLED (Hersteller: OSRAM Opto Semiconductors GmbH) .

Bei einer derartigen Anordnung kann die Farbtemperatur in einem Bereich von beispielsweise 2.500 K bis 8.000 K stufenlos eingestellt werden, ohne dass der Wirkungsgrad der Leucht ^¬ stofflampe oder der Leuchtdioden temperaturbedingt erheblich verringert ist.

Das Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung wird von den beiden Kühlkörpern 5, zwei quer zu der Stabachse 7 verlaufenden Abschlussplatten 10a, 10b sowie einer der Gasentladungslampe 1 und den Leuchtdioden 4 in Abstrahlungsrichtung der Beleuchtungsvorrichtung nachgeordneten strahlungsdurchlässigen Abdeckung (in Figur 3 der übersichtlichkeit halber nicht darge ^¬ stellt) gebildet. Vorzugsweise ist diese Abdeckung als Streu ^¬ scheibe ausgeführt, so dass eine homogene Mischung der von

der Gasentladungslampe 1 und den Leuchtdioden 4 erzeugten Strahlungsanteile erzielt wird. Auf der Abschlussplatte 10b ist eine Fassung für den Sockel 3 der Gasentladungslampe 1 vorgesehen .

Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt per ^¬ spektivisch eine Beleuchtungsvorrichtung ähnlich dem in Figur

2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Gasentladungs ^¬ lampe 1, bevorzugt einer Leuchtstofflampe mit Amalgam-Füllung und weiter bevorzugt mit einem U-förmigen Rohr als Entladungsgefäß. Beidseits der Gasentladungslampe 1 sind Leuchtdi ^¬ oden 4 mit jeweils einer Mehrzahl von Strahlungsemittiereden Halbleiterkörpern (der übersichtlichkeit halber in Figur 4 nicht dargestellt) auf einem Kühlkörper 6 linienartig ent ^¬ sprechend dem Verlauf der Stabachse 7 der Entladungslampe 1 angeordnet .

Der Kühlkörper 7 ist auf der der Gasentladungslampe 1 abge ^¬ wandten Seite mit Kühlrippen 11 für eine effiziente Abfuhr der im Betrieb entstehenden Verlustwärme ausgeführt, wodurch eine nachteilige Aufheizung der Gasentladungslampe 1 durch die Leuchtdioden 4 vermieden wird.

Abstrahlungsseitig ist die Beleuchtungsvorrichtung mit einer strahlungsdurchlässigen Abdeckung 12 versehen. Bevorzugt ist diese Abdeckung als Streuscheibe ausgeführt. Eine solche Streuscheibe kann aus einem volumenstreuenden Material gefertigt oder mit einer streuenden Oberfläche ausgeführt sein.

Besonders bevorzugt wird bei der Beleuchtungsvorrichtung als strahlungsdurchlässige Abdeckung eine Streuscheibe verwendet, die zusätzlich eine Oberflächenstrukturierung aufweist. Mittels einer solchen Strukturierung lässt sich das Leuchtbild der Beleuchtungsvorrichtung in weiten Grenzen variieren. So kann eine Streuscheibe etwa mit Längsrillen, Querrillen oder einer Pyramidenstruktur versehen sein. Weitergehend können die Längs- oder Querrillen ein V-, U-, rechteck- oder trapezförmiges Profil aufweisen. Schließlich können Form und/oder Dimensionierung des Rillenprofils in einer vorgegeben oder

statistischen Weise entlang einer Erstreckungsrichtung des Beleuchtungsvorrichtung variieren .

In Figur 5 ist beispielhaft das Spektrum der Leuchtdioden und der Gasentladungslampe dargestellt. Aufgetragen ist die In ^¬ tensität 13 des von der Gasentladungslampe vom Typ DULUX L (Hersteller: Osram GmbH) erzeugten Strahlungsanteils sowie die Intensität 14a, 14b des von den Leuchtdioden erzeugten Strahlungsanteils. Als Leuchtdioden wurden MultiLEDs (Her ^¬ steller: Osram Opto Semiconductors GmbH) mit einem im grünen Spektralbereich emittierenden Halbleiterkörper und zwei im roten Spektralbereich emittierenden Halbleiterkörpern verwendet. Entsprechend weist das Spektrum das Leuchtdioden eine dem im Grünen emittierende Halbleiterkörper zuzurechnende Linie 14b mit einem Maximum bei etwa 520 nm und eine den im Ro ^¬ ten emittierenden Halbleiterkörpern zuzurechnende Linie 14a mit einem Maximum bei etwa 610 nm auf.

In Figur 6 ist der Farbort L der Gasentladungslampe, der Far ^¬ bort R der im Roten emittierenden Halbleiterkörper und der Farbort G des im Grünen emittierenden Halbleiterkörpers im CIE-Diagramm dargestellt. Die Farborte spannen ein Dreieck auf, durch das die Farbort-Kurve S eines schwarzen Strahlers verläuft. Durch geeignete Ansteuerung der Gasentladungslampe sowie der Leuchtdioden, insbesondere der einzelnen strah- lungsemittierenden Halbleiterkörper der Leuchtdioden, kann somit der Farbort der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung so eingestellt werden, dass er auf der Farbort-Kurve des schwarzen Strahler liegt.

Eine derartige Ansteuerung kann beispielsweise durch entspre ^¬ chende Vorschaltgeräte für die Gasentladungslampe und die Leuchtdioden in Verbindung mit einer Steuerung, etwa einer

Mikroprozessorsteuerung erfolgen. Geeignete Werte für die e- lektrische Ansteuerung der Gasentladungslampe und der Leucht ^¬ dioden lassen sich durch eine Kalibrierung der Beleuchtungsvorrichtung mit einem Farbsensor ermitteln, welche dann beispielsweise tabellarisch in der Mikroprozessorsteuerung abgelegt sind.

Figur 7 zeigt die Farborte X der Beleuchtungsvorrichtung, deren Ansteuerung an das Emissionsspektrum eines schwarzen Strahlers variabler Temperatur angepasst wurde. Die Farborte liegen weitestgehend auf der Farbort-Kurve des schwarzen Strahlers, so dass der von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Strahlung ohne weiteres eine Farbtemperatur wie in Figur 7 angegeben zugeordnet werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.