DE19651140A1 - Luminaire with low power consumption - Google Patents

Abstract

The invention concerns a lamp for uniformly lighting areas or rooms, the lamp having an electronic subassembly (3) which comprises at least three semiconductor elements or light-emitting diodes (4, 5, 6), each of which generates a luminous intensity of at least 0.2 cd and emits light in at least three different wave ranges. The subassembly (3) is equipped with an electrical circuit and power supply (14) via which the individual light-emitting diodes (4, 5, 6) can be controlled simultaneously. Lamps (1) of this type have an extremely long useful life and reduced current consumption. They are further characterized by favourable sizes even when their luminous intensity is high.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer künstlichen Lichtquelle zum gleichmäßigen Beleuchten von Flächen und Räumen, die von mehreren, eine Baugruppe darstellenden Halbleiterelement gebildet ist, die Licht in unterschiedlichen Wellenlän­genbereichen emittieren.The invention relates to a lamp with an artificial light source foruniform lighting of surfaces and spaces by several, one assemblyRepresenting semiconductor element is formed, the light in different wavelengthsemit areas.

Üblicherweise werden Wohn-, Verwaltungs-, Behandlungs- und Verkaufsräume sowie Sportstätten oder sonstige Außenanlagen mittels Glüh- oder Halogenlampen, Leuchtstofflampen und anderen Entladungslampen beleuchtet. Auch im Bereich Fotoop­tik oder Bühnentechnik werden die vorgenannten Leuchtmittel bzw. Lichtquellen zur Ausleuchtung bzw. zum Anstrahlen von Personen, Flächen und Gegenständen verwen­det. Allgemeine Anforderungen wie an die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung, die Mi­niaturisierung der Leuchten selbst, die gute Farbwiedergabe, die gute Blendungsbegren­zung sowie einen variablen Ausstrahlungswinkel bei hoher Lichtausbeute haben dazu geführt, daß für die vorgenannten Zwecke vorwiegend NV-Halogenlampen oder Leuchtstofflampen verwendet werden. Diese Leuchtmittel bzw. Lichtquellen werden in der Regel durch Reflektoren oder Reflektorsysteme ergänzt, um die gewünschte Be­leuchtungsaufgabe zu erfüllen. Es ist allen herkömmlichen Leuchten gemeinsam, daß deren Leuchtmittel in Fassungen gehalten werden oder über die jeweilige Fassung mit dem erforderlichen Strom versorgt werden, der mittels Vorschaltgeräten wie Drosseln oder Transformatoren in der geeigneten Form bereit gestellt wird. Nachteilig bei die­sem Stand der Technik ist, daß die Lebensdauer der Lichtquellen relativ niedrig ist und bestenfalls 8000 Betriebsstunden bei Leuchtstofflampen beträgt. Daraus folgen hohe Betriebskosten der Leuchten, nämlich hohe Ersatzteilkosten, als auch hohe Wartungs­kosten für den Arbeitsaufwand beispielsweise beim Auswechseln der Lichtquelle selbst. Mindestens ebenso nachteilig wirkt sich der schlechte Wirkungsgrad der vorgenannten Lichtquellen aus, weil ein Großteil der elektrischen Energie anstatt in sichtbares Licht, in Konvektionswärme sowie in die unsichtbare Infrarot- und Ultraviolettstrahlung um­gewandelt wird, welche überdies auch noch gesundheitsschädlich sein kann. Weitere Nachteile der herkömmlichen Leuchten ergeben sich daraus, daß die Baugröße der Leuchten, welche wesentlich durch den erforderlichen Reflektor mitbestimmt wird, relativ groß ist und über die die Farbe des ausgestrahlten Lichten nicht beeinflußt wer­den kann.Usually, living, administration, treatment and sales roomsas well as sports facilities or other outdoor facilities using incandescent or halogen lamps,Fluorescent lamps and other discharge lamps are illuminated. Also in the area of photo opTik or stage technology, the aforementioned light sources or light sourcesUse lighting or to illuminate people, surfaces and objectsdet. General requirements such as uniformity of lighting, the Miniaturization of the luminaires themselves, good color rendering, good glare controland a variable beam angle with high luminous efficacyled that for the aforementioned purposes mainly NV halogen lamps orFluorescent lamps are used. These illuminants or light sources are inusually supplemented by reflectors or reflector systems to the desired loadingto fulfill the lighting task. It is common to all conventional lights thatwhose lamps are held in sockets or with the respective versionthe required current can be supplied using ballasts such as chokesor transformers are provided in the appropriate form. A disadvantage of thatState of the art is that the life of the light sources is relatively short andis at best 8000 hours of operation with fluorescent lamps. From this follow highOperating costs of the lights, namely high spare parts costs, as well as high maintenancecost for the workload, for example, when changing the light source itself.The poor efficiency of the aforementioned also has an equally disadvantageous effectLight sources because a lot of the electrical energy rather than in visible light,into convection heat as well as invisible infrared and ultraviolet radiationis converted, which can also be harmful to health. FurtherDisadvantages of conventional lights result from the fact that the size of the Luminaires, which are largely determined by the required reflector,is relatively large and over which the color of the emitted light is not influencedthat can.

Weiter ist bekannt, Lumineszenzdioden einzusetzen. In der Regel handelt es sich dabei um Halbleiterdioden, die bei Stromfluß in Durchlaßrichtung elektromagnetische Strahlung emittieren. Die Wellenlänge der emittierten Strahlung wird im wesentlichen durch das verwendete Halbleitermaterial bestimmt und ist aufgrund der elektronischen Übergänge, die für die Emission ursächlich sind, auf einen schmalen Wellenlängen­bereich begrenzt. Als Lumineszenzdioden sind auch LED′s mit zwei, drei oder vier Halbleiterelementen bekannt, die je nachdem, welche Anschlußpins, die jeweils zu den unterschiedlichen Halbleiterelementen innerhalb der LED führen, angesteuert werden, unterschiedlich farbiges Licht emittieren. Zur Signalisierung von Meßdaten wird je nach Schaltungszustand die ein oder andere Farbe jeweils einzeln erzeugt. Im Stand der Technik ist die Verwendung von LED′s im wesentlichen auf den Einsatz in Signal­elementen, Lichtschranken, Lochkartenlesegeräten, bei der IR-Fernsteuerung und in Fotodetektoren beschränkt. Auch zur Hinterleuchtung von Displays oder Anzeigen werden Licht emittierende Halbleiterelemente eingesetzt. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Lichtausbeute werden LED′s heute auch am Automobil als Positions-, Brems- oder Richtungsänderungsleuchten eingesetzt (DE-A1-42 28 895). Beim Einsatz in Fahrzeugscheinwerfern soll jede Halbleiterlichtquelle nur Licht einer Farbe abstrah­len, wobei durch Überlagerung des von sämtlichen Halblichterquellen abgestrahlten Lichtes ein Licht einheitlicher Farbe austreten soll. Die DE-A1-38 27 083 beschreibt ebenfalls lichtstarke Halbleiterelemente, die in der Farbe rot in einem spitzen Ausstrah­lungswinkel 1-3 cd erzeugen. Bei all diesen bekannten Anwendungen von Halbleiter­elementen als Lichtquelle ist von Nachteil, daß keine leistungsfähigen Leuchten zu verwirklichen sind und das notwendige Weißlicht nicht ohne weiteres zu erreichen ist.It is also known to use luminescent diodes. As a rule, it isthereby to semiconductor diodes which are electromagnetic when current flows in the forward directionEmit radiation. The wavelength of the emitted radiation becomes essentiallydetermined by the semiconductor material used and is due to the electronicTransitions that are the cause of the emission to a narrow wavelengtharea limited. As luminescent diodes there are also LEDs with two, three or fourSemiconductor elements known, depending on which connector pins, each to thelead different semiconductor elements within the LED, are controlled,emit different colored light. For the signaling of measurement data eachDepending on the circuit status, one or the other color is generated individually. In the state of theTechnology is the use of LEDs essentially on use in signalelements, light barriers, punch card readers, in IR remote control and inPhoto detectors limited. Also for backlighting displays or advertisementslight emitting semiconductor elements are used. Because of the availableLED's are also used today in automobiles as position,Brake or direction change lights used (DE-A1-42 28 895). When usingin vehicle headlights, each semiconductor light source should only emit light of one colorlen, whereby by superimposing that emitted by all half light sourcesLight a light of uniform color should emerge. DE-A1-38 27 083 describesalso bright semiconductor elements, the color red in a pointed emissionGenerate angle 1-3 cd. In all of these known semiconductor applicationselements as a light source is disadvantageous that no powerful lightsare realized and the necessary white light cannot be easily achieved.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte mit kleinen Bau­maßen aber hohem Wirkungsgrad und hoher Lebensdauer zu schaffen.The invention is therefore based on the object of a luminaire with a small constructionbut to create high efficiency and long life.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektronische Baugruppe als integrierter, die einzelnen lichtemittierenden Halbleiterelemente aufneh­mender Chip/Schaltkreis ausgebildet ist, daß die Leuchtdioden eine Lichtstärke von jeweils mindestens 0,2 cd aufweisen und daß der Ausstrahlwinkel der Leuchtdioden so groß ist, daß sich aus kurzer Distanz im wesentlichen weißes Licht auf dem auszuleuch­tenden Objekt ergibt.The object is achieved according to the invention in that the electronic Assembly as an integrated, the individual light-emitting semiconductor elementsMender chip / circuit is formed that the light emitting diodes have a light intensity ofeach have at least 0.2 cd and that the beam angle of the LEDs soit is great that from a short distance essentially white light illuminates on theyielding object.

Derartige Baugruppen sind beispielsweise nach der SMD-Technik herstellbar, wobei die einzelnen Halbleiterelemente in den Chip bzw. Schaltkreis integriert sind. Dieser Chip kann beispielsweise herkömmliche Steckverbindungsanschlüsse aufweisen, wobei die gleichmäßige Beleuchtung durch die Verwendung entsprechender Halbleiter­elemente möglich ist, die eine Lichtstärke von mindestens 0,2 cd erzeugen und Licht in mindestens drei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren. Durch additive Überlagerung der Wellenlängenbereich bzw. durch einen entsprechenden Ausstrahlwin­kel der Leuchtdioden bzw. Halbleiterelemente ist sichergestellt, daß im wesentlichen weißes Licht das zu beleuchtende Objekt bestrahlt. Durch Einsatz entsprechender Leuchtdioden und ihrer Anordnung und Integrierung in den Schaltkreis erreicht man die angestrebten kostengünstigen Leuchten mit kleinem Baumaß und hohem Wirkungsgrad.Such assemblies can be produced, for example, using SMD technology,the individual semiconductor elements being integrated in the chip or circuit.This chip can, for example, have conventional plug connection connections,the uniform lighting by using appropriate semiconductorselements that generate a light intensity of at least 0.2 cd and light inemit at least three different wavelength ranges. Through additiveSuperposition of the wavelength range or by means of a corresponding beamkel of the light emitting diodes or semiconductor elements ensures that essentiallywhite light illuminates the object to be illuminated. By using appropriateLEDs and their arrangement and integration in the circuit can be achieveddesired cost-effective luminaires with small dimensions and high efficiency.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schaltkreis mit einer in die Lichtquelle integrierten Stromversorgung und Ansteuerung für die Leuchtdioden ausgerüstet ist, die vorzugsweise eine Lichtstärke von jeweils 1 cd erzeugend ausgebildet sind. Da erfindungsgemäß je nach Baugruppe unterschiedliche Halbleiterelemente mit unterschiedlichen Mindestspannungen Verwendung finden kön­nen, ist eine auf das jeweilige Halbleiterelement abgestimmte Stromversorgung mit der entsprechenden Spannung von erheblichem Vorteil. Die jeweilige Stromversorgung kann bevorzugt auch ein Regelkreis für die Versorgungsspannung nach Art eines Poten­tiometers integriert sein, der die Helligkeit des jeweiligen Halbleiterelementes steuert. Erfindungsgemäß werden Halbleiterelemente eingesetzt, die gleichzeitig die drei Grund­farben rot, grün und blau erzeugen. Die aufwendige Anordnung und Ansteuerung un­terschiedlicher Halbleiterelemente wird dann überflüssig. Bei Leuchtdioden mit 1 cd kann die Zahl der zum Einsatz kommenden Leuchtdioden bzw. Halbleiter vorteilhaft reduziert werden, so daß die Leuchten noch kleiner bauen.After an expedient embodiment of the invention it is provided that theCircuit with a power supply and control integrated in the light sourceis equipped for the light emitting diodes, which preferably have a light intensity of 1 cd eachare generating. Since according to the invention different depending on the assemblySemiconductor elements with different minimum voltages can be usedNEN, is a power supply matched to the respective semiconductor element with thecorresponding voltage of considerable advantage. The respective power supplycan preferably also be a control circuit for the supply voltage in the manner of a pottiometers can be integrated, which controls the brightness of the respective semiconductor element.According to the invention, semiconductor elements are used which simultaneously have the three basic elementscreate colors red, green and blue. The complex arrangement and control unDifferent semiconductor elements are then superfluous. With LEDs with 1 cdthe number of light emitting diodes or semiconductors used can be advantageousbe reduced so that the lights build even smaller. 

Eine weitere zweckmäßige Ausführung sieht vor, daß die Lichtquelle ein ge­schlossenes Gehäuse mit Kunststoff- und/oder Glaskörper aufweist und über den Sockel bzw. die Fassung an das Stromnetz anschließbar ist. Hierbei sind die Halbleiterelemen­te direkt in einen Chip integriert und reduzieren nicht nur die Baugröße, sondern ver­hindern auch eine Gesundheitsbeeinträchtigung, weil UV-Strahlung oder IR-Strahlungen nicht ausgesendet werden. Da die erfindungsgemäße Lichtquelle bei hoher Lichtausbeu­te nur niedrige Temperaturen hervorruft, ist eine Integrierung in ein geschlossenes Ge­häuse aus Kunststoff oder Glas problemlos möglich, wobei dann die übliche Anschluß­technik über Sockel oder Fassung wie bei üblichen Lichtquellen bekannt Verwendung finden kann. Dies hat den vor allem großen Vorteil, daß derartige Lichtquellen bzw. auch insgesamt Leuchten vom Verkehr schnell angenommen werden.Another expedient embodiment provides that the light source is a gehas closed housing with plastic and / or glass body and over the baseor the socket can be connected to the mains. Here are the semiconductor elementste integrated directly into a chip and not only reduce the size, but also veralso prevent health impairment because of UV radiation or IR radiationcannot be sent out. Since the light source according to the invention with high light outputonly causes low temperatures, is an integration in a closed GeHousing made of plastic or glass possible without problems, then the usual connectiontechnology via base or socket as known for conventional light sources useCan be found. The main advantage of this is that such light sources orluminaires are also quickly accepted by traffic.

Um derartige Lichtquellen als Komplettlichtversorung zu verwirklichen, ist vorgesehen, daß die Stromversorgung und Ansteuerung für die Leuchtdioden in das geschlossene Gehäuse der Lichtquelle integriert ist. Durch entsprechende Anschlüsse üblicher Bauart an das Stromnetz ist eine Anwendung derartiger Lichtquellen praktisch überall möglich.In order to realize such light sources as a complete light supplyprovided that the power supply and control for the LEDs in theclosed housing of the light source is integrated. Through appropriate connectionsConventional design on the power grid, an application of such light sources is practicalpossible anywhere.

Die Vielseitigkeit der Erfindung wird auch dadurch deutlich, daß gemäß einer Weiterbildung vorgesehen ist, daß das Gehäuse aus brennbarem Material wie Pappe, Textilstoff oder Kunststoff besteht. Damit ist aufgrund der günstigen Bauform und der niedrigen Temperaturen, die an den Halbleiterelementen bzw. Leuchtdioden und an der Stromversorgung anliegen, erstmals die Möglichkeit gegeben, dem Gehäuse selbst, d. h. also der Lichtquelle diese für die Optik wichtigen Materialien direkt zuzuordnen. Es ergeben sich damit völlig neue Effekte und Anwendungsmöglichkeiten, ohne daß da­durch irgendwelche Gefahren entstehen. Die Wirkung der einzelnen Lichtquelle und damit der Leuchte wird gezielt dadurch erhöht, daß gemäß der Erfindung der Chip auf der Seite mit den Halbleiterelementen verspiegelt ausgebildet ist.The versatility of the invention is also clear from the fact that according to oneTraining is provided that the housing made of combustible material such as cardboard,Textile or plastic is made. This is due to the favorable design and thelow temperatures on the semiconductor elements or light emitting diodes and on thePower supply applied, for the first time given the opportunity to the housing itself, d. H.So to assign the light source directly to these materials, which are important for the optics. ItThis results in completely new effects and possible uses without therecaused by any dangers. The effect of each light source andso that the lamp is specifically increased in that according to the invention, the chip onthe side with the semiconductor elements is mirrored.

Weiter oben ist bereits erwähnt, daß die Stromversorgung und Ansteuerung für die Leuchtdioden in das geschlossene Gehäuse der Lichtquelle integriert ist. Dabei ist eine den Platzverhältnissen optimal anzupassende Verwirklichung die, bei der die Stromversorgung und Transformation von AC/DC- und DC/DC-Wandlern gebildet ist. Derartige Bauteile können vorteilhaft in den Chip bzw. in das Gehäuse der Lichtquelle mit integriert werden, so daß sie geschützt angeordnet sind und immer voll wirksam werden und darüber hinaus die Möglichkeit bieten, derartige Lichtquellen bzw. Leuch­ten an übliche Wechselstromversorger anzuschließen.It has already been mentioned above that the power supply and control forthe LEDs are integrated in the closed housing of the light source. It isa realization that can be optimally adapted to the available space Power supply and transformation of AC / DC and DC / DC converters is formed.Such components can advantageously in the chip or in the housing of the light sourcewith be integrated so that they are protected and always fully effectiveand also offer the possibility of such light sources or lightto be connected to standard AC power supply.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Leuchte ist vorgesehen, daß den Leuchtdioden ein optisches Bauelement zur Homogenisierung der Lichtfarbe und der Lichtstärkenverteilung zugeordnet ist. Bei diesem Bauelement han­delt es sich zweckmäßigerweise um eine Linse oder Streuscheibe, wobei Linsen beliebi­ger Bauform eingesetzt werden können. Über die Bündelung der unterschiedlichen Lichtwellen erfolgt eine zielgerichtete Beeinflussung in der beschriebenen Form.According to an expedient development of the lamp according to the inventionprovided that the light-emitting diodes an optical component for homogenizing theLight color and the light intensity distribution is assigned. With this component hanit is expedient to use a lens or lens, lenses being optionalcan be used. About bundling the differentLight waves have a targeted influence in the form described.

Aufgrund des sehr niedrigen Stromverbrauches des Schaltkreises bzw. der ein­zelnen Leuchtdioden eignet sich die Erfindung besonders für den Einsatz der Solar­energie. Erfindungsgemäß ist dementsprechend vorgesehen, daß der Schaltkreis bzw. die Stromversorgung mit Solarzellen verbindbar ausgebildet ist. Damit ist auch in grö­ßerem Umfang der Einsatz von Solarzellen und fotovoltaischen Elementen für Außen­leuchten oder auch Innenraumleuchten möglich, die in Kombination mit der Nutzung von Tageslicht eingesetzt werden. Hierbei wird das Tageslicht in Strom umgewandelt, der Akkus auflädt und nach Auflösung eines Impulses die gespeicherte Energie für die Stromversorgung der Halbleiterelemente freigibt. Da sich dieser Prozeß ausschließlich im Bereich von Gleichstrom abspielt, fallen vorteilhaft keine Transformationsverluste an. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Schaltkreis bzw. das Gehäuse einen Dämmerungs- oder Zeitschalter aufweist, weil darüber sichergestellt werden kann, daß der Stromverbrauch erst einsetzt, wenn dies aufgrund der Lichtverhältnisse erforderlich wird. Verhindert ist damit, daß aufgrund einer zu geringen Speicherung in den Akkus die Stromversorgung zu früh ausfällt.Due to the very low power consumption of the circuit or the oneindividual light emitting diodes, the invention is particularly suitable for the use of solarenergy. According to the invention it is accordingly provided that the circuit orthe power supply is designed to be connectable to solar cells. So that is also in sizeto a large extent the use of solar cells and photovoltaic elements for outdoorsluminaires or interior lights possible in combination with usebe used by daylight. Here the daylight is converted into electricity,recharges the batteries and, after the resolution of a pulse, the stored energy for thePower supply of the semiconductor elements releases. Because this process is exclusivein the direct current range, there are advantageously no transformation losseson. It is advantageous if the circuit or the housing oneHas twilight or time switch, because it can be ensured thatpower consumption only begins when this is necessary due to the lighting conditionsbecomes. This prevents that due to insufficient storage in the batteriesthe power supply fails too soon.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine gleichmäßige Beleuchtung bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lichtquelle bzw. der Leuchte möglich ist, da die Halbleiterelemente, die eine Lichtstärke von jeweils wenigstens 0,2 cd erzeu­ gen und Licht in mindestens drei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren, mittels einer elektrischen Schaltung gleichzeitig einzeln angesteuert werden und dann durch additive Überlagerung der Wellenlängenbereiche im wesentlichen weißes Licht auf das beleuchtete Objekt abgeben. Da die Leuchtdioden eine Lebensdauer von 100 000 Stunden bei einem nur 25%igen Leistungsabfall aufweisen, ist hier der besondere Vorteil zu verzeichnen, daß ein Austauschen des Leuchtmittels sich quasi vollständig erübrigt. Da die Leuchtdioden darüber hinaus nur eine sehr geringe Baugröße aufwei­sen, läßt sich eine sehr geringe Baugröße der Gesamtleuchte bei hoher Lichtintensität verwirklichen. UV-Strahlung und IR-Strahlung werden vermieden, so daß eine Gesund­heitsbeeinträchtigung nicht auftreten kann. Die niedrige Bauform und die niedrigen Temperaturen, die an den Halbleiterelementen und an der Stromversorgung anliegen, gestatten die Verwendung von leicht brennbaren Materialien auch als Gehäusematerial. Dadurch ergeben sich sehr viele neue Applikations- und Designmöglichkeiten. Es wer­den mindestens drei Halbleiterelemente verwendet, bevorzugt zur Erzielung einer mög­lichst gleichmäßigen Lichtfarbe auf dem beleuchteten Objekt, mindestens neun, be­sonders bevorzugt 27. Es ist auch die Möglichkeit, durch Verknüpfung mehrerer klei­nerer Elementbaugruppen eine entsprechend große Baugruppe vorzugeben. Die Anzahl der Halbleiterelemente ist nach oben nur durch die Baugröße der Elemente und die maximale Größe der Leuchte begrenzt. Der Lichtaustrittswinkel der verschiedenfarbig strahlenden Halbleiterelemente ist derart groß und die Elemente sind entsprechend an­geordnet, so daß das Licht der unterschiedlichen Wellenlängenbereich sich derart über­lagert, daß sich im wesentlichen weißes Licht ergibt. Es ist auch möglich, dem weißen Licht durch entsprechende Einstellung der an den jeweiligen Halbleiterelementen anlie­genden Versorgungsspannungen oder durch die Wahl der Halbleiterelemente selbst eine Färbung zu geben, falls dies aus beleuchtungstechnischen Gründen gewünscht ist. Vor­teilhaft ist weiter, daß die Möglichkeit gegeben ist, die erfindungsgemäße Leuchte mit dem Einsatz von Solarenergie zu koppeln, zumal dadurch Transformationsverluste ver­mieden werden können und damit eine noch bessere Ausbeute der vorhandenen Ener­gie. Die Integrierung aller Teile einschließlich der Schaltung, der Stromversorgung und der Ansteuerung in ein komplettes geschlossenes Gehäuse gibt darüber hinaus die vor­teilhafte Möglichkeit, derartige Lichtquellen mit handelsüblichen Sockeln oder Fassun­gen zu versehen und damit die Verwendung wesentlich zu erleichtern. Schließlich ist durch Einsatz von Akkus oder Batterien die Möglichkeit gegeben, auch transportable Einheiten zu verwirklichen.The invention is particularly characterized in that a uniformIllumination possible when using the light source according to the invention or the luminaireis because the semiconductor elements that each produce a light intensity of at least 0.2 cd conditions and emit light in at least three different wavelength ranges,can be controlled individually and then simultaneously by means of an electrical circuitdue to additive superposition of the wavelength ranges essentially white lightto the illuminated object. Since the LEDs have a lifespan of 100,000Having hours with only a 25% drop in performance is the special thing hereAdvantage to be noted that replacing the lamp is almost completelysuperfluous. Since the LEDs also have a very small sizesen, can be a very small size of the overall luminaire with high light intensityrealize. UV radiation and IR radiation are avoided, so that a healthyimpairment cannot occur. The low design and the lowTemperatures at the semiconductor elements and at the power supply,allow the use of easily flammable materials as housing material.This results in many new application and design options. It whouses the at least three semiconductor elements, preferably to achieve a possibleas uniform as possible light color on the illuminated object, at least nine, beparticularly preferred 27. It is also possible to link several small onesto specify a correspondingly large assembly for other element assemblies. The numberof the semiconductor elements is only due to the size of the elements and the topmaximum size of the lamp limited. The light emission angle of the different colorsradiating semiconductor elements is so large and the elements are on accordinglyordered so that the light of the different wavelength range overstores that essentially white light results. It is also possible the white oneLight by appropriate adjustment to the respective semiconductor elementssupply voltages or the choice of semiconductor elements themselvesTo give coloring if this is desired for lighting reasons. Beforeit is also advantageous that there is the possibility of using the lamp according to the inventionto couple the use of solar energy, especially since this leads to loss of transformationcan be avoided and thus an even better yield of the existing energygie. The integration of all parts including the circuit, the power supply andthe control in a completely closed housing also specifies thepartial possibility, such light sources with commercially available bases or Fassungene to provide and thus significantly facilitate the use. Finally is through the use of rechargeable batteries or batteries, also the possibility of transportableRealizing units.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:Further details and advantages of the subject matter of the invention result fromthe following description of the accompanying drawing, in which a preferredEmbodiment with the necessary details and items shownis. Show it:

Fig. 1a in perspektivischer Darstellung eine Mehrzahl von Leucht­dioden auf einer Platine,Fig. 1a in a perspective view a plurality of light emitting diodes on a board,

Fig. 1b in der Draufsicht eine Mehrzahl von Leuchtdioden auf ei­ner Platine,FIG. 1b in the top view of a plurality of light emitting diodes on egg ner board,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Mehrzahl von Leucht­dioden auf einer Platine mit einer Sammellinse als opti­sches Bauelement,Fig. 2 shows a schematic representation of a plurality of light-emitting diode on a circuit board with a converging lens as opti ULTRASONIC component,

Fig. 3 ein Chip, in den 25 Halbleiterelemente direkt integriert sind,Fig. 3 is a chip, are integrated directly in the 25 semiconductor elements,

Fig. 4 ein geschlossenes Gehäuse, in dem der Chip mit den Halb­leiterelementen und die Stromversorgung mit Ansteuerung eingebaut sind undFig. 4 is a closed housing in which the chip with the semiconductor elements and the power supply with control are installed and

Fig. 5 ein weiteres Gehäuse, in dem eine Platine mit Leuchtdioden und Stromversorgung und Ansteuerung integriert sind.Fig. 5 shows another housing in which a circuit board with light emitting diodes and power supply and control are integrated.

Fig. 1a zeigt einen einfachen Aufbau einer Leuchte1 bzw. einer Lichtquelle2, die hier lediglich aus einer Platine10 mit einer Baugruppe3 verschiedener Halbleiter4 bzw. Leuchtdioden5,6 besteht. Die Leuchtdioden4,5,6 sind durch eine hier nicht erkennbare separate Stromversorgung angesteuert.Fig. 1a shows a simple construction of a lamp1 and a light source2, here only of a board10 with a different module3 semiconductor light-emitting diodes4 or5,6 is made. The LEDs4 ,5 ,6 are controlled by a separate power supply, which cannot be seen here.

Fig. 1b zeigt eine Draufsicht auf die Platine10 mit der Vielzahl von Leucht­dioden4,5,6, die hier symmetrisch angeordnet sind.Fig. 1b shows a plan view of the circuit board10 with the plurality of light emitting diodes4 ,5 ,6 , which are arranged symmetrically here.

Fig. 2 zeigt eine Platine10, der ein optisches Bauelement16 vorgelagert ist, das die einzelnen Strahlengänge18,19,20 und Farbanteile in einem Brennpunkt17 überla­gert und mischt.Fig. 2 shows a circuit board10 , which is an optical component16 upstream, the individual beam paths18 ,19 ,20 and color components in a focal point17 superimposed and mixed.

Fig. 3 zeigt einen Chip bzw. einen Schaltkreis8, der direkt mit Halbleiterele­menten bzw. Leuchtdioden4,5,6 bestückt ist und aufgrund seiner Bauform sich für den Einbau in verschiedenste Lichtquellen2 bzw. Leuchten1 eignet.Fig. 3 shows a chip or a circuit8 , the elements directly with semiconductor elements or LEDs4 ,5 ,6 is equipped and due to its design is suitable for installation in various light sources2 or lights1 .

DieFig. 4 und 5 verdeutlichen, daß die erforderlichen Komponenten wie z. B. der Chip bzw. Schaltkreis8 oder die Platine10 mit den Leuchtdioden4,5,6 einem geschlossenen Gehäuse9 zugeordnet werden können. Dieses geschlossene Gehäuse9 weist nachFig. 4 die angenäherte Form einer Glühbirne auf, wobei der integrierte Schaltkreis8 im Inneren des Gehäuses9 erkennbar ist. Ebenfalls integriert ist die Stromversorgung14, die nicht erkennbare Ansteuerung. Der untere Teil22 des Gehäu­ses9 stellt eine geschlossene Einheit dar und kann auch mit brennbaren Materialien wie Pappe, Stoff oder Kunststoffen beschichtet sein, weil die im Inneren des Gehäuses9 entstehenden Temperaturen unbeachtlich sind.FIGS. 4 and 5 illustrate that the necessary components such. B. the chip or circuit8 or the circuit board10 with the LEDs4 ,5 ,6 can be assigned to a closed housing9 . This closed casing9 has according toFIG. 4, the approximate form of a bulb, wherein the integrated circuit8 inside the casing9 can be seen. Also integrated is the power supply14 , the unrecognizable control. The lower part22 of the housing9 represents a closed unit and can also be coated with combustible materials such as cardboard, fabric or plastics, because the temperatures arising inside the housing9 are irrelevant.

An den oberen Teil22 des Gehäuses9 angeformt ist ein Sockel11, der ein Einschrauben in eine korrespondierende Fassung beispielsweise einer Lampe oder Leuchte1 ermöglicht, um 50 die vorhandene Technik benutzen zu können. Damit ist ein direkter Anschluß an die Netzversorgung möglich, wobei über die Stromversorgung14 und die Ansteuerung eine Versorgung und Steuerung der Leuchtdioden4,5,6 mög­lich ist.A base11 is molded onto the upper part22 of the housing9 and allows screwing into a corresponding socket, for example a lamp or lamp1 , in order to be able to use the existing technology. This enables a direct connection to the mains supply, supply and control of the LEDs4 ,5 ,6 being possible via the power supply14 and the control.

NachFig. 5 kann das Gehäuse9 auch eine andere Form aufweisen. Hier ist das Gehäuse9 mit einem Sockel12 mit Steckelementen13 ausgerüstet, so daß auch hier der Einsatz beispielsweise in Halogenleuchten möglich wird, wobei dann eine verein­fachte Stromversorgung14 zum Einsatz kommen kann, da in der Regel Transformato­ren in der Leuchte1 bereits vorhanden sind. Das Gehäuse9 ist über ein Schutzglas21 ähnlich wie bei der Ausführung nachFig. 4 abgeschlossen, so daß ein insgesamt ge­schützter Innenraum23 vorhanden ist. Zur Erhöhung der Lichtintensität kann die Seite15 der Platine10 bzw. des Chips8 mit den Leuchtdioden4,5,6 verspiegelt ausge­ bildet werden.According toFIG. 5, the housing9 may also have a different shape. Here, the housing9 is equipped with a base12 with plug-in elements13 , so that use in halogen lamps, for example, is also possible here, a simple power supply14 then being able to be used, since transformers generally already exist in the lamp1 are. The housing9 is completed with a protective glass21 similar to the embodiment ofFIG. 4, so that an overall protected interior23 is available. To increase the light intensity, the side15 of the circuit board10 or the chip8 with the light-emitting diodes4 ,5 ,6 can be formed mirrored out.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.All of the above-mentioned features, including those that can only be taken from the drawings,alone and in combination are regarded as essential to the invention.

Claims (12)

Translated fromGerman

1. Leuchte (1) mit einer künstlichen Lichtquelle (2) zum gleichmäßigen Beleuchten von Flächen und Räumen, die von mehreren, eine Baugruppe (3) darstellen­den Halbleiterelemente (4) gebildet ist, die Licht in unterschiedlichen Wellenlängen­bereichen emittieren,dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Baugruppe (3) als integrierter, die einzelnen Lichtemittierenden Halbleiterelemente (4,5,6) aufnehmender Chip/Schaltkreis (8) ausgebildet ist, daß die Halbleiterelemente (4,5,6) eine Lichtstärke von jeweils mindestens 0,2 cd aufweisen und daß der Ausstrahlwinkel der Halbleiterelemente (4,5,6) so groß ist, daß sich aus kurzer Distanz im wesentlichen weißes Licht auf dem auszuleuchtenden Objekt ergibt.1. luminaire (1 ) with an artificial light source (2 ) for uniformly illuminating areas and rooms, which is formed by a plurality of modules (3 ), the semiconductor elements (4 ), which emit light in different wavelengths,characterized in that that the electronic assembly (3 ) is designed as an integrated chip / circuit (8 ) receiving the individual light-emitting semiconductor elements (4 ,5 ,6 ), that the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) each have a light intensity of at least 0.2 cd and that the beam angle of the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) is so large that there is essentially white light on the object to be illuminated from a short distance.2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (8) mit einer in die Lichtquelle (2) integrierten Stromversorgung (14) und Ansteuerung für die Halbleiterelemente (4,5,6) ausgerüstet ist, die vorzugs­weise eine Lichtstärke von jeweils 1 cd erzeugend ausgebildet sind.2. Luminaire according to claim 1, characterized in that the circuit (8 ) with an in the light source (2 ) integrated power supply (14 ) and control for the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) is equipped, the preference as a light intensity of are each 1 cd generating.3. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) ein geschlossenes Gehäuse (9) mit Kunststoff- und/oder Glas­körper aufweist und über den Sockel (11) bzw. die Fassung (12) an das Stromnetz anschließbar ist.3. Luminaire according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (2 ) has a closed housing (9 ) with plastic and / or glass body and via the base (11 ) or the socket (12 ) to the power supply can be connected.4. Leuchte nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung (14) und Ansteuerung für die Halbleiterelemente (4,5,6) in das geschlossene Gehäuse (9) der Lichtquelle (2) integriert ist.4. Luminaire according to claim 2 and claim 3, characterized in that the power supply (14 ) and control for the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) in the closed housing (9 ) of the light source (2 ) is integrated.5. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) aus brennbarem Material wie Pappe, Textilstoff oder Kunststoff besteht.5. Lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (9 ) consists of flammable material such as cardboard, textile or plastic.6. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (8) auf der Seite (15) mit den Halbleiterelemente (4,5,6) verspiegelt ausgebildet ist.6. Luminaire according to one of the preceding claims, characterized in that the chip (8 ) on the side (15 ) with the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) is mirrored.7. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung (14) und Transformation von AC/DC- und DC/DC-Wandlern gebildet ist.7. Light according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply (14 ) and transformation of AC / DC and DC / DC converters is formed.8. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Leuchtdioden (4,5,6) ein optisches Bauelement (16) zur Homogenisierung der Lichtfarbe und der Lichtstärkenverteilung zugeordnet ist.8. Luminaire according to one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes (4 ,5 ,6 ) is assigned an optical component (16 ) for homogenizing the light color and the light intensity distribution.9. Leuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement (16) eine Linse oder Streuscheibe ist.9. Light according to claim 8, characterized in that the optical component (16 ) is a lens or lens.10. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (8) bzw. die Stromversorgung (14) mit Solarzellen verbindbar aus­gebildet ist.10. Luminaire according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (8 ) or the power supply (14 ) is formed from solar cells.11. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltkreis (8) bzw. dem Schaltkreis (8), Stromversorgung (14) und Ansteue­ rung für die Halbleiterelemente (4,5,6) aufnehmenden Gehäuse (9) ein Akku oder eine Batterie zugeordnet ist.11. Light according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit (8 ) or the circuit (8 ), power supply (14 ) and control for the semiconductor elements (4 ,5 ,6 ) receiving housing (9 ) a battery or a battery is assigned.12. Leuchte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (8) bzw. das Gehäuse (9) einen Dämmerungs- oder Zeitschalter aufweist.12. Luminaire according to claim 11, characterized in that the circuit (8 ) or the housing (9 ) has a twilight or time switch.