DE19919080A1

DE19919080A1 - Lighting device for illuminating surfaces and spaces incorporates light-emitting semiconductor elements acting as sources of light supplied with a power source and controlled by electronic components.

Info

Publication number: DE19919080A1
Application number: DE19919080A
Authority: DE
Inventors: Kurt Blessing
Original assignee: Insta Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: INSTA ELEKTRO GMBH, 58511 LUEDENSCHEID, DE
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-02

Abstract

Light-emitting semiconductor elements (1-3) acting as a source of light and controlled individually emit light in various wave areas and radiate light in complementary color. An electronic chip or printed circuit board component (6) is used, so that the whole device can be fitted into a conventional flush mounting electrical box (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lighting device according to the preamble of the claim 1.

Üblicherweise werden Wohn-, Verwaltungs-, Behandlungs- und Verkaufsräume mittels Glüh- und Halogenlampen und anderen Entladungslampen beleuchtet.Living, administration, treatment and sales rooms are usually and halogen lamps and other discharge lamps.

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 Glühlampen, NV- Halogenlampen oder Leuchtstofflampen verwendet werden. Diese Leuchtmittel 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 und über die jeweilige Fassung mit dem erforderlichen Strom versorgt werden, der aus dem Netz oder mittels Vorschaltgeräten wie Drosseln oder Transformatoren in der geeigneten Form bereitgestellt wird.General requirements such as uniformity of lighting that Miniaturization of the lights themselves, the good color rendering, the good one Glare limitation and a variable beam angle with high light output have led to the fact that mainly incandescent lamps, NV- Halogen lamps or fluorescent lamps can be used. These lamps are used in the Usually supplemented by reflectors or reflector systems to the desired To fulfill lighting task. It is common to all conventional lights that their Lamps are held in sockets and with the respective version with the required power can be supplied from the network or using ballasts such as Chokes or transformers are provided in the appropriate form.

Die Leuchten werden in Form von Deckeneinbau- und Anbauleuchten, Stand- und Wandleuchten in beliebigem Design produziert.The lights are in the form of recessed ceiling and surface-mounted lights, stand and Wall lights produced in any design.

Nachteilig beim Stand der Technik ist es, daß die Lebensdauer der Leuchtmittel relativ niedrig ist und bestenfalls 8.000 Betriebsstunden bei Leuchtstofflampen beträgt. Daraus folgen hohe Betriebskosten der Leuchte, nämlich hohe Ersatzteilkosten, als auch hohe Wartungskosten für den Arbeitsaufwand beim Auswechseln des Leuchtmittels selbst. Mindestens ebenso nachteilig wirkt sich der schlechte Wirkungsgrad der vorgenannten Leuchtmittel 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 Leuchtmittel ergeben sich daraus, daß die Baugröße der Leuchten, welche wesentlich durch den erforderlichen Reflektor mitbestimmt wird, relativ groß ist, und überdies die Farbe des ausgestrahlten Lichtes nicht beeinflußt werden kann. Die Positionierung der üblichen Beleuchtungskörper erfordert einen erheblichen Verdrahtungsaufwand unter Putz, an Decken oder in Zwischenräumen der Decken oder eine sichtbare Zuleitung zu Standleuchten.A disadvantage of the prior art is that the life of the lamps is relative is low and is at best 8,000 hours of operation for fluorescent lamps. Out of it follow high operating costs of the lamp, namely high spare parts costs, as well as high Maintenance costs for the work involved when changing the lamp itself. The poor efficiency of the aforementioned also has an equally disadvantageous effect Bulbs out because a lot of the electrical energy, rather than in visible light, in Convection heat and converted to invisible infrared and ultraviolet radiation which, moreover, can also be harmful to health. Other disadvantages of Conventional lamps result from the fact that the size of the lights, which is significantly determined by the required reflector, is relatively large, and moreover, the color of the emitted light cannot be influenced. The Positioning the usual lighting fixtures requires a considerable amount Wiring expenditure under plaster, on ceilings or in spaces between the ceilings or a visible supply line to floor lamps.

Lumineszenzdioden sind im Stand der Technik bekannt. 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. Luminescent diodes are known in the prior art. Usually it is around semiconductor diodes which emit electromagnetic radiation when current flows in the forward direction emit. The wavelength of the emitted radiation is essentially determined by the Semiconductor material used is determined and is due to the electronic transitions that are the cause of the emission, limited to a narrow wavelength range.

Im Stand der Technik ist die Verwendung von lichtemittierenden Halbleiterelementen im wesentlichen auf den Einsatz in Signalelementen, Lichtschranken, Lochkartenlesegeräten, bei der IR-Fernsteuerung und in Fotodetektoren beschränkt.In the prior art, the use of light-emitting semiconductor elements in the essential for use in signal elements, light barriers, punch card readers, at the IR remote control and limited in photo detectors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Beleuchtungseinrichtung zu entwickeln, die einen sehr geringen Montage- und Wartungsaufwand benötigt, die auch nachträglich in Räume integriert werden und die zudem darüber hinaus unabhängig von einer Leuchtkörpergestaltung ist.The invention has for its object to develop a lighting device that requires very little assembly and maintenance, which can also be retrofitted Spaces are integrated and are also independent of one Luminous body design is.

Ferner soll die Raumerwärmung durch die Beleuchtung reduziert werden und die Lichtfarbe und -intensität variabel sein. Dies wird gemäß der Erfindung durch Bereitstellung einer Beleuchtungseinrichtung erreicht, die mit einer elektrischen Baugruppe mit mindestens einem oder mehreren lichtemittierenden Halbleiterelementen und mit einer integrierten elektrischen Schaltung und Stromversorgung versehen ist, mit der die Halbleiterelemente angesteuert werden. In die jeweilige Stromversorgung kann bevorzugt auch ein Regelkreis für die Versorgungsspannung nach Art eines Potentiometers integriert sein, der die Helligkeit und die Farbe des gesamten abgestrahlten Lichtes steuert. Eine gleichmäßige Beleuchtung ist jedoch möglich, da die lichtemittierenden Halbleiterelemente, die Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren können, mittels einer elektrischen Schaltung gleichzeitig einzeln angesteuert werden und sich so durch additive Überlagerung der Wellenlängenbereiche im wesentlichen weißes Licht ergibt. Es ist selbstverständlich auch möglich dem weißen Licht durch entsprechende Einstellung der an den jeweiligen lichtemittierenden Halbleiterelementen anliegenden Versorgungsspannungen oder durch die Wahl der Halbleiterelemente selbst eine Färbung zu geben, falls das aus beleuchtungstechnischen Gründen gewünscht ist.Furthermore, the room heating should be reduced by the lighting and the light color and intensity can be variable. This is done according to the invention by providing a Lighting device achieved with an electrical assembly with at least one or more light-emitting semiconductor elements and with an integrated electrical Circuit and power supply is provided with which the semiconductor elements are controlled become. A control circuit for the can also preferably be incorporated into the respective power supply Supply voltage can be integrated in the manner of a potentiometer, the brightness and Controls the color of all the emitted light. Even lighting is, however possible because the light-emitting semiconductor elements, the light in different Can emit wavelength ranges simultaneously by means of an electrical circuit can be controlled individually and so by additive superimposition of the Wavelength ranges are essentially white light. Of course it is possible the white light by appropriate adjustment to the respective light-emitting semiconductor elements applied to supply voltages or by the Choice of the semiconductor elements themselves to give a coloring, if that is lighting reasons is desired.

Da die lichtemittierenden Halbleiterelemente eine Lebensdauer von 100.000 Stunden haben, bietet die Erfindung den besonderen Vorteil, daß ein Austauschen des Leuchtmittels sich quasi vollständig erübrigt.Since the semiconductor light-emitting elements have a lifespan of 100,000 hours, The invention offers the particular advantage that the lamp can be replaced almost completely unnecessary.

Die niedrigen Temperaturen die an den lichtemittierenden Halbleiterelementen und an der Stromversorgung anliegen, gestatten erstmals die Verwendung von leicht brennbaren Materialien wie z. B. Kunststoffe als Gehäusematerial sowie auch Kunststofflinsen oder -streuscheiben in unmittelbarer Nähe des Leuchtmittels zur Lichtlenkung. Damit kann eine so kleine flache Bauform realisiert werden, die auch in Unterputzdosen, Kabelkanäle o. ä. paßt.The low temperatures on the light emitting semiconductor elements and on the Power supply, allow for the first time the use of easily flammable Materials such as B. plastics as housing material and also plastic lenses or -spreading discs in the immediate vicinity of the lamp for directing light. So that can be done small flat design can be realized, which also fits in flush-mounted boxes, cable ducts or the like.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung beispielsweise so aufgebaut sein, daß die Einrichtung in einer geschlossenen Bauform aus Kunststoff gebildet wird, die die Halbleiterelemente und die dazugehörige Stromversorgung komplett aufnimmt und durch beliebige Anschlüsse an das Stromnetz angeschlossen werden kann. Die Bauform paßt in handelsübliche Unterputzdosen, Kabelkanäle etc. und paßt sich durch Verwendung z. B. einer Systemblende dem Gesamtdesign des Schalterprogramms an.In a particularly advantageous embodiment, the invention Lighting device, for example, be constructed so that the device in one closed design is formed from plastic, the semiconductor elements and the associated power supply completely and through any connections to the Power grid can be connected. The design fits into standard flush boxes, Cable ducts etc. and adapts by using z. B. a system aperture Overall design of the switch range.

In einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist zur Lichtlenkung, zur Lichtstärkenverteilung und zur Homogenisierung der Lichtfarbe ein optisches Bauelement vorgesehen. Dieses Bauelement kann sowohl eine Linse beliebiger Bauform, als auch eine Streuscheibe sein. Die in das Schalterprogramm integrierten Beleuchtungseinrichtungen strahlen das erzeugte Licht je nach Einsatzposition in verschiedene Richtungen ab und stellen in ihrer Gesamtheit die komplette Raumbeleuchtung. In another development of the lighting device according to the invention Light control, for light intensity distribution and for homogenizing the light color optical component provided. This component can be any lens Design, as well as a lens. The integrated in the switch range Lighting devices radiate the generated light depending on the position of use different directions and in their entirety provide the complete room lighting.

Die Erfindung ist anhand von einem Ausführungsbeispiel in den Zeichnungsfiguren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on an embodiment in the drawing figures shown and is explained in more detail below. It shows:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Unterputzinstallationsdose mit der erfindungsgemäßen Einrichtung;1 shows a section through a flush-mounted installation box with the inventive device.

Fig. 2 eine Ansicht mit einer lichtverteilenden Optik. Fig. 2 is a view with a light-distributing optics.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist in einer Unterputzinstallationsdose 4 eine elektronische Baugruppe 6 angeordnet, welche frontseitig mit lichtemittierenden Halbleiterelementen 1, 2, 3 versehen ist. Da die Ansteuerung und Stromversorgung solcher Baugruppen Stand der Technik ist, wurde auf eine detaillierte Darstellung mit entsprechender Schaltung verzichtet. Die hier gezeigten drei Halbleiterelemente sind lediglich beispielhaft, selbstverständlich ist die Einrichtung mit einer oder mehreren größeren Anzahl von Lichtquellen denkbar. Dabei können die lichtemittierten Elemente bei entsprechender Ansteuerung Licht sowohl in unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen, so daß unterschiedliche Lichtfarben zustande kommen. Ebenso kann auch bei gleichzeitiger Ansteuerung eine Komplementärfarbe des Lichts erzeugt werden. Die Lichtabstrahlung kann von einer Optik 5 (Fig. 2) gebündelt oder gestreut werden, so daß wahlweise unterschiedliche Lichtbedürfnisse erzeugt werden können. As can be seen from FIG. 1, an electronic assembly 6 is arranged in a flush-mounted installation box 4 and is provided on the front side with light-emitting semiconductor elements 1 , 2 , 3 . Since the control and power supply of such modules is state of the art, a detailed description with the corresponding circuitry has been omitted. The three semiconductor elements shown here are only examples; of course, the device with one or more larger number of light sources is conceivable. With appropriate control, the light-emitted elements can generate light both in different wavelengths, so that different light colors come about. Likewise, a complementary color of the light can also be generated with simultaneous activation. The light radiation can be bundled or scattered by optics 5 ( FIG. 2), so that different lighting requirements can be generated.

Reference list

11

lichtemittierende Halbleiterelemente
semiconductor light emitting elements

22nd

lichtemittierende Halbleiterelemente
semiconductor light emitting elements

33rd

lichtemittierende Halbleiterelemente
semiconductor light emitting elements

44th

Unterputzinstallationsdose
Flush-mounted installation box

55

Optik
Optics

66

elektrische Baugruppe
electrical assembly

Claims

1. Lighting device for illuminating areas or rooms in which light-emitting semiconductor elements are provided as light sources, which are controlled via electronic modules and supplied with current, characterized in that one or more light-emitting semiconductor elements ( 1 , 2 , 3 ) are provided as the light source , which individually control both emit light in different wavebands, and also emit light in a complementary color while being controlled, and that an electronic assembly ( 6 ) in the form of a chip or a corresponding circuit board is provided such that the entire device is in one conventional flush-mounted installation box ( 4 ) can be easily installed.

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the light exit point from a flush-mounted installation box ( 4 ) is provided with a light-distributing lens ( 5 ).

3. Lighting device according to claim 1 and 2, characterized in that the light-distributing optics ( 5 ) consists of a lens or of a focusing glass or plastic.

4. Lighting device according to claim 1, characterized in that the Power supply via an electronic circuit for controlling the has light-emitting semiconductor elements that have a dimming function for color and Light intensity.

5. Lighting device according to claim 1 and 4, characterized in that the Supply voltage and the control of the light-emitting semiconductor elements can be regulated by a potentiometer.