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Die
Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem Leuchtengehäuse
in Form eines Hohlprofils mit mindestens einem Längsabschnitt
der Mantelwand aus Metall als Träger und Kühlkörper
für daran befestigbare, außenseitig Licht abgebende
Leuchtmittel.
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Eine
Leuchte der gattungsgemäßen Art ist aus der
DE 20 2004 012 322
U1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungseinrichtung
weist einen Schaltungsträger mit mindestens einer Leuchtdiode auf,
die mit Leiterbahnen des Schaltungsträgers kontaktiert.
Der Schaltungsträger ist eine Wärmeleitfolie mit
darauf einseitig aufgebrachten Leiterbahnen. Die Wärmeleitfolie
ist auf einem metallischen Träger aufgezogen, geklebt oder
durch mindestens einen mechanischen Niederhalter an dem metallischen
Träger lösbar angedrückt. Der metallische
Träger ist an einer Aufnahmevorrichtung eines Lampenkörpers
befestigt. Der metallische Träger ist eben, dreidimensional
geformt, konkav, kalottenförmig, parabolspiegelförmig,
rund oder ellipsenförmig ausgeführt. In einer Ausführungsform
ist angegeben, dass der metallischen Träger in längliche
Profile, auch Rohrprofile, einschiebbar ist.
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Aus
der
DE 20 2006
015 981 U1 ist eine Zusammenbaukonstruktion für
eine LED-Straßenleuchte mit einer Wärmeableitanordnung
bekannt, die eine Trennplatte aufweist, mit der das Gehäuse
zugleich an das schrägverlaufende Rohrende eines Straßenlampenmastes
anschraubbar ist. Die Trennplatte wird von einem oberen Gehäuseteil
abgedeckt und bildet mit der Trennplatte einen Aufnahmeraum für
einen Wärmeableitkörper oder ist als Wärmeableitkörper,
mit Kühlrippen versehen, ausgeführt. Zur Wärmeableitung
der an der Trennplatte befestigten LEDs sind Wärmeleitröhrchen
zwischen der Trennplatte und dem Wärmeableitkörper
vorgesehen. Unterhalb der Trennplatte befindet sich eine Lichttransmissionslinse,
die abgedichtet an der Unterseite der Trennplatte angebracht ist.
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Eine ähnliche
Konstruktion ist in der
DE 20 2006 015 099 U1 angegeben. Die darin
beschriebene LED-Beleuchtungsvorrichtung weist ein Lampengehäuse
aus extrudiertem Aluminium auf der Basis mehrerer Wärmesenken
auf, die sich von der Oberseite derselben aus erstrecken. Zwischen
zwei benachbarten Wärmesenken ist jeweils ein Wärmeabführkanal
angeordnet. Die Basis des Lampengehäuses ist im Wesentlichen
M-förmig ausgebildet und weist an den Schenkeln die Beleuchtungskörper, LED-Lampeneinsätze,
auf, die an dem Lampengehäuse befestigt sind. Eine Lichtdurchlasshaube
verhindert eine Verschmutzung der Leuchtmittel, die LEDs sind.
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Aus
der
WO 2007/071107
A1 ist eine Leuchte mit einem Leuchtengehäuse
bekannt, das an einem Straßenlaternenmast, und zwar am
abgewinkelten Ende, anschraubbar ist, das ein haubenförmiges Gehäuse
aufweist, in welchem Ventilatoren angebracht sind, die einen querverlaufenden
Luftstrom durch einen Kühlkörper erzeugen, und
an dem LEDs in Verlängerung angebracht sind. Zur Kühlung
sind in den Außenwänden des Gehäuses
Schlitze eingebracht.
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In
der modernen Beleuchtungstechnik kommen immer mehr Leuchtdioden
zum Einsatz, die eine wesentliche höhere Lichtausbeute
bei geringerer Leistungsaufnahme gewährleisten als herkömmliche Glühlampen,
Energiesparlampen, Leuchtstoffröhren oder andere Spezialleuchten.
Um eine gewünschte Beleuchtungsstärke und Ausleuchtung
zu erreichen, ist es bei Verwendung von Lumineszenzdioden (Leuchtdioden) üblich,
mehrere solche Leuchtdioden anzuordnen, um die Anforderungen an
die Raumbeleuchtung nach DIN 5035 oder an die der
Straßenbeleuchtung nach DIN 5044 sicherzustellen.
Derartigen Leuchtmitteln haftet allerdings der Nachteil an, dass sie
temperaturempfindlich sind und deshalb auf Trägern, die
als Kühlkörper dienen, montiert werden müssen,
was auch der eingangs beschriebene Stand der Technik belegt. Die
bekannten Auslegungen der Leuchten mit Kühlkörpern
sind sehr aufwändig und kompliziert gestaltet.
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Ausgehend
von dem dargestellten Stand der Technik und den Problemen, die in
Verbindung mit temperaturempfindlichen Leuchtmitteln und deren Verwendung
in Leuchten bestehen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Leuchte mit temperaturempfindlichen Leuchtmitteln, wie Leuchtdioden, anzugeben,
die aufgrund ihrer baulichen Konzeption eine optimale Kühlung
der Leuchtmittel auch ohne Ventilatoren gewährleistet.
Das anzuwendende Konstruktionsprinzip soll dabei auf Leuchten verschiedenster
Ausprägung mit bestimmten Mindestlängen anwendbar
sein. Ein weiteres Ziel ist es, durch geeignete Maßnahmen
eine Wärmeabfuhr durch einen von der Lampe selbst erzeugten
Luftstrom herzustellen.
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Die
Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der Leuchte
gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen
Lehre.
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Durch
die Verwendung eines röhrenförmigen Hohlprofils
mit einer relativ geschlossenen Mantelwand, bei der mindestens ein
Teil der Mantelwand den Träger für die Leuchtmittel
bildet und durch die senkrechte oder in einem Winkel schräg
nach oben verlaufende Anordnung des Hohlprofils, wird, da das Hohlprofil
untenseitig mindestens eine Luftzuführöffnung
und obenseitig mindestens eine Luftaustrittsöffnung und
eine wesentlich größere Längserstreckung als
Querschnittsweite aufweist, eine Kamin- oder Schornsteinwirkung
durch Änderung der Luftdichte erzielt, so dass automatisch
kühlende Luft angesaugt und nach dem Erwärmen
durch Überstreichen des Trägers der Leuchtmittel
nach oben abgeführt wird. Es entsteht also ein kontinuierlicher
Luftstrom durch das Hohlprofil selbst, was zu einer kontinuierlichen Kühlung
der die Verlustwärme der Beleuchtungsmittel abführenden
metallischen Träger bewirkt. Die Luftströmungsgeschwindigkeit
der durch die Lampe strömenden Luft kann durch entsprechende
Dimensionierung des Längen-/Weitenverhältnisses
so eingestellt werden, dass an dem Träger für
die Beleuchtungsmittel keine weiteren Kühlrippen oder Ventilatoren
erforderlich sind. Wenn allerdings Hochleistungsleuchtdioden als
Beleuchtungsmittel verwendet werden, empfiehlt es sich, dass in
den Innenraum des Hohlprofils vorstehende Kühlrippen an
dem Träger angebracht werden, um hierüber eine
größere Wärme-Abstrahlungsfläche
zum Abführen der Konvektionswärme zu erreichen.
Da durch die bauliche Anordnung ein Luftstrom die Kühlung
bewirkt und in der Regel ein relativ hoher Platzbedarf in dem so
gebildeten schornsteinförmigen Leuchtengehäuse
gegeben ist, empfiehlt es sich, die zugehörigen elektrischen und
elektronischen Komponenten zur Ansteuerung der Leuchtmittel in das
Rohrprofil zu montieren, um auch die von diesen Elementen erzeugte
Verlustwärme an die Luft abgeben zu können.
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Das
konstruktionsbedingte Kühlsystem bei Lampen mit temperaturempfindlichen
Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, lässt sich auf Stehlampen,
also säulenförmigen Lampen, auf Lampen mit schräg
gestelltem Hohlprofil, aber auch auf Lampen mit geschwungenem Gehäuse
anwenden, sofern diese eine wesentlich größere
Längserstreckung als Querschnittsweite aufweisen. In jedem
Fall ist durch die Verteilung der Beleuchtungskörper auf
dem Träger eine Erwärmung der Luft innerhalb der
so entstehenden Luftsäule gegeben, so dass der Kamineffekt durch
die unterschiedlichen Druckverhältnisse dazu führt,
dass ein Luftstrom in dem Hohlprofil entsteht, der an den Flächen
des Trägers entlang strömt und die abgegebene
Wärme aufnimmt und nach außen abführt.
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Um
die Luftströmung zu erhöhen, kann eine Leuchte,
die nach der Erfindung ausgestaltet ist, auch eine untenseitige
Verlängerung aufweisen, beispielsweise eine röhrenförmige
Verlängerung. Die Luft wird dann am Ende über
Lufteintrittsschlitze oder -öffnungen angesaugt. Hierdurch
entsteht eine längere Luftsäule, die mit höherer
Geschwindigkeit das Hohlprofil durchströmt, so dass eine
schnellere Kühlung gegeben ist. Selbstverständlich
kann die Kühlung auch durch mittels Ventilator gesteuerter
Luftzufuhr erhöht oder auch geregelt werden. Zu diesem Zweck
muss in dem Hohlprofil oder einem darunter befindlichen Ansauggehäuse
ein Ventilator installiert sein, der die Zuluft ansaugt, um eine
noch höhere Durchtrittsgeschwindigkeit der Luft in dem
Hohlprofil zu erreichen.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Leuchtenkonstruktion
auch auf Straßenleuchten anzuwenden, die bekanntermaßen
Peitschenmaste aufweisen, also Hohlrohrmaste, die obenseitig ein
abgewinkeltes Rohrende aufweisen. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform macht sich die Erfindung die natürliche
Schornsteinwirkung eines solchen langen Rohres zunutze, indem die Leuchte
an das offene Rohrende anmontiert wird, so dass der Luftstrom, der
durch den Mast strömt, in das Hohlprofil des Leuch tengehäuses
eintreten kann. Die Luft wird dabei über Lufteintrittsschlitze
in den Mast in den unteren Bereich, also in Bodennähe oder
in einem Abstand darüber, gesaugt und strömt erwärmt am
oberen Ende des offenen Hohlprofils mit erhöhter Geschwindigkeit
aus. Bedingt durch die Rohrlänge eines Mastes einer Straßenlampe
oder -leuchte werden relativ hohe Luftdurchtrittsgeschwindigkeiten
erzielt, so dass eine effiziente Kühlung der in dem Hohlraum
vorstehenden Trägerfläche gegeben ist. Im Mastfuß befindet
sich ohnehin eine Montageöffnung, die mittels eines Verschlussteils
verschlossen ist. Anstelle eines solchen Verschlussteils kann ein
solcher Einsatz verwendet werden, der ein Einströmen der bodenseitigen
kühleren Umgebungsluft ermöglicht. Um den Luftstrom
zu beschleunigen, können die elektrischen Bauteile, wie
Transformatoren und Steuerbauteile der Lampe, in das Rohr des Mastes
oberhalb der Lufteintrittsöffnung montiert werden. Dadurch
wird die kühlere Luft erwärmt und strömt
durch das Rohr in das Hohlprofil der Lampe. Zusätzlich
wird die Luft in dem Hohlprofil der Lampe erwärmt und tritt dann
aus der am Ende vorgesehenen Austrittsöffnung des Hohlprofils
ins Freie. Der Luftstrom kühlt dabei die erwärmten
Flächen des Trägers in gewünschter Weise
ab. Die wärmeempfindlichen Leuchtmittel werden dadurch
in ausreichender Weise gekühlt, auch dann, wenn sie in
einer großen Anzahl montiert sind.
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Auch
können im Hohlprofil zusätzliche Lufteintrittsöffnungen
vorgesehen sein, die allerdings an einer solchen Stelle zu platzieren
sind, dass der Luftstrom hier nicht auszutreten vermag, sondern
erst aus der vorgesehenen Austrittsöffnung des Hohlprofils
am oberen Ende ins Freie tritt. Wenn beispielsweise der Träger
ein Segment von 120° eines Rundprofils überspannt,
so können in der Mantelwand des Hohlprofils, oberhalb der
seitlichen Kanten des Längsprofils, Schlitze eingebracht
sein. Die Schlitze dürfen allerdings nicht in dem um 180° überspannenden oberen
Bogenteil des Rohrprofils eingebracht sein, da dann der Luftstrom
durch diese Schlitze austreten würde. Der Luftstrom muss
also bis zum Ende des Hohlprofils sichergestellt sein, um die gewünschte
Kühlung der Flächen des Trägers, an dem
die temperaturempfindlichen Beleuchtungsmittel befestigt sind, zu
gewährleisten.
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Die
vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
im Detail beschrieben.
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Die
Trägerplatte, an der außenseitig die Leuchtdioden
bzw. andere temperaturempfindliche Leuchtmittel montiert sind, kann
verschiedene Ausbildungen aufweisen. Grundsätzlich kann
das Hohlprofil beispielsweise auch insgesamt rund und als Rohr ausgebildet
sein und aus Metall bestehen, so dass die Beleuchtungsmittel direkt
auf die Mantelwand aufmontierbar sind. Bei Lampen, die insbesondere
nach unten abstrahlen, ist es jedoch erforderlich, dass der Träger
eine bestimmte Form aufweist, um die gewünschte flächenmäßige
Ausleuchtung mittels der angebrachten temperaturempfindlichen Leuchtmittel
zu erzielen, wie dies beispielsweise bei Straßenlampen üblich
und gefordert ist. An einem solchen Längsträger
kann dann aber auch die obere Haube des Hohlprofils befestigt sein.
Diese kann aus Kunststoff bestehen oder aus Metall und beispielsweise
wesentlich dünnwandiger ausgeführt sein als der
Träger selbst. Entsprechend sind an dem Träger Haltemittel,
z. B. Laschen, vorzusehen, um solche Hauben anschrauben oder anklippen
zu können.
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Auch
kann der Träger untenseitig oder seitlich Befestigungsmittel
aufweisen, um eine durchsichtige Haube daran befestigen zu können,
damit die Beleuchtungsmittel nicht verschmutzen. Des Weiteren kann
am Ende des Hohlprofils die Öffnung so gelegt sein, dass
der Luftstrom nach unten abgelenkt wird. Zu diesem Zweck kann beabstandet
zum Austritt auch eine Abdeckung vorgesehen sein, die verhin dert,
dass beispielweise Regenwasser oder Teile ins Innere des Hohlkörpers
fallen können.
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Durch
die erzwungene Kühlung der temperaturempfindlichen Leuchtmittel
wird der Wirkungsgrad der Energieumsetzung (Lumen pro Watt) erheblich gesteigert.
Ebenso wird die Lebensdauer der Leuchtmittel und der zugehörigen
elektrischen und elektronischen Komponenten, z. B. Trafo, Konverter,
etc., deutlich verlängert, so dass das Konstruktionsprinzip,
das die Erfindung auszeichnet, auch auf alle säulenförmigen
oder schräg verlaufend angeordneten Leuchten angewendet
werden kann und auch auf keine Baugröße beschränkt
ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Stehleuchte in schematischer Darstellung in Säulenform,
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1a eine
ovale Querschnittsform der Säule,
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1b eine
quadratische Querschnittsform der Säule,
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1c eine
runde Querschnittsform der Säule,
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2 ein
Beispiel der Leuchte nach der Erfindung in Verbindung mit einem
Peitschenmast einer Straßenlaterne und
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3 einen
Rohrabschnitt des Mastes einer Straßenlaterne, wie sie
in 2 zum Einsatz kommt.
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Das
Ausführungsbeispiel in den 1, 1a, 1b, 1c zeigt
eine säulenförmige Leuchte mit einem Hohlprofil 1,
das beispielsweise die in den 1a, 1b, 1c dargestellten Querschnittsprofile
aufweisen kann. Das Hohlpro fil 1 kann einteilig aus einem
Material bestehen. Es ist aber auch möglich, nur den Teil,
an dem die Leuchtmittel 3, nämlich Leuchtdioden,
angebracht sind, von oben nach unten, streifenförmig aus
Metall auszubilden und den Rest des Hohlprofils, der sich anschließt und
die Säulenform prägt, aus Kunststoff oder dünnem
Blech zu fertigen und mit dem Träger 2 zu verbinden.
In jedem Fall entsteht ein säulenförmiger hohler
Körper, der eine wesentliche größere
Längserstreckung als Querschnittsweite aufweist. Dieser Körper
ist obenseitig offen. Er kann auch einen sich verjüngenden
Aufsatz aufweisen mit einer entsprechenden Öffnung oder
eine anders gestaltete Austrittsöffnung am Kopf. Untenseitig
weist die Leuchte einen Sockel 14 auf, in den Luftzuführöffnungen 5 eingebracht
sind, durch die Luft in das Hohlprofil 1 einzuströmen
vermag. Um den Luftstrom regeln oder erhöhen zu können,
ist außerdem ein Ventilator 7 in dem Hohlprofil 1 vorgesehen,
der aber nicht unbedingt erforderlich ist, sofern die Dimensionierung
des Hohlprofils der Verlustwärme der Beleuchtungsmittel 3 angepasst
ausgelegt ist.
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Die 1a zeigt
ein elliptisches Querschnittsprofil mit an der Außenseite
einseitig angebrachten Beleuchtungsmitteln 3 an dem Trägerabschnitt 2.
Die 1b zeigt eine quadratische Querschnittsanordnung,
bei der an den gegenüberliegenden Seiten Träger 2 mit
daran montierten Leuchtmitteln 3 vorgesehen sind. 1c zeigt
einen runden Querschnitt mit auf der Mantelfläche versetzt
angeordneten Beleuchtungsmitteln 3. Diese Beispiele zeigen,
dass unterschiedliche Querschnittsformen und damit auch Ausgestaltungsformen
der Leuchte nach dem gleichen Bauprinzip aufbaubar sind und dass
durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein Luftstrom durch
Kaminwirkung innerhalb der Säule erzeugt wird. Dieser Luftstrom
strömt an der Innenfläche des Trägers 2 entlang,
so dass die Konvektionswärme mitgenommen und abgeführt
wird, die auf die Verlustleistung der Beleuchtungsmittel 3,
die ver setzt oder in Reihe über die Höhe der Leuchte
verteilt angeordnet sind, zurückzuführen ist.
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In
den 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Leuchte nach der Erfindung dargestellt, die am oberen abgewinkelten
Rohrende eines Leuchtenmastes einer Straßenlampe montiert ist.
Der Mast 8 der Straßenbeleuchtung ist ein Hohlmast,
der im unteren Abschnitt einen größeren Querschnitt
aufweist als im oberen Abschnitt. Der Mast 8 ist oben peitschenförmig
abgewinkelt. An dem Rohrende ist das Hohlprofil 1 mit einem
rohrförmigen Stutzen 10 befestigt. Das im Querschnitt
in 2 dargestellte Lampengehäuse besteht
aus einem Träger 2 aus Metall, an dem eine Vielzahl
von Leuchtdioden als Beleuchtungsmittel 3 montiert sind.
Diese können beispielsweise angeschraubt, angeklammert oder
angeklebt sein. Die Anschlussbeine werden entweder mit Leitern verbunden,
die isoliert auf der Unterseite des Trägers 2 vorgesehen
sind, oder aber mit Leitern an der Innenseite des Trägers
kontaktiert, indem die Anschlüsse durch Bohrungen in dem
Träger 2 hindurch gesteckt und mit an der Innenseite
des Hohlprofils 1 befindlichen Zu- und Ableitungen elektrisch
verbunden werden. In dem Hohlprofil 1 können ferner
die Steuerelektronik und ggf. auch Transformatoren 9 angebracht
sein, um die Ansteuerung der Leuchtdioden 3 sicherzustellen.
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Im
Ausführungsbeispiel befinden sich die Transformatoren 9,
wie aus der schematischen Darstellung aus der 3 ersichtlich
ist, in dem Rohr des Mastes 8, und zwar oberhalb des Bodens
in einem bestimmten Abstand; hierauf wird später noch eingegangen. 2 zeigt
ferner, dass ein Luftstrom durch das den Mast 8 bildende
Rohr in das Hohlprofil 1 einströmt. Durch die
zumindest obenseitig geschlossene Mantelwand 4 wird dabei
sichergestellt, dass der Luftstrom aus der Luftaustrittsöffnung 12 am
linken Ende des Hohlprofils 1 auszuströmen vermag.
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Beabstandet
zur Luftaustrittsöffnung 12 ist eine Abdeckung 11 vorgesehen,
die verhindert, dass Regenwasser in das Hohlprofil 1 eindringen
kann. Der Luftstrom wird dadurch nicht behindert, so dass eine kontinuierliche
Luftströmung in dem Rohr 8 und durch das Hohlprofil 1 gegeben
ist. Dieser Luftstrom nimmt die von dem Träger 2 abgegebene
Konvektionswärme auf und führt sie ab.
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3 zeigt,
dass im unteren Bereich des Mastes 8 Lufteintrittsschlitze 5 vorgesehen
sind, durch die kühlere Luft einzudringen vermag. Diese Luft
kühlt dabei die ebenfalls in dem Rohr angebrachten Transformatoren 9 ab,
erwärmt sich dabei, strömt nach oben und kühlt
den Träger 2. Dadurch wird die Luft etwas erwärmt
und der Luftstrom in dem Rohr 8 bzw. Mast beschleunigt.
Der so erzielte Luftstrom wird durch die Kühlfläche
des Trägers 2 weiterhin erwärmt, so dass
ein Luftstrom mit relativ hoher Geschwindigkeit zur Kühlung
der Bauteile und der Beleuchtungsmittel 3 beiträgt.
Da das Rohr 8 des Mastes darüber hinaus aus Metall
besteht, wird eine zusätzliche Beschleunigung des Luftstroms
in der wärmeren Jahreszeit und eine stärkere Abkühlung
des Luftstromes in der kälteren Jahreszeit bewirkt, so dass
stets eine gute gewünschte Kühlung der Beleuchtungsmittel 3 gegeben
ist. Unterhalb der Beleuchtungsmittel 3 ist ferner eine
Haube 13 eingezeichnet, was symbolisieren soll, dass die
Beleuchtungsmittel 3 durch eine durchsichtige Haube gegen Verschmutzung
geschützt sind.
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- 1
- Hohlprofil
- 2
- Träger
- 3
- Leuchtmittel
- 4
- Mantelwand
- 5
- Luftzuführöffnungen
- 6
- Luftaustrittsöffnung
- 7
- Ventilator
- 8
- Mast
oder Rohr
- 9
- Transformatoren
- 10
- rohrförmiger
Stutzen
- 11
- Abdeckung
- 12
- Luftaustrittsöffnung
- 13
- Abdeckhaube
- 14
- Sockel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004012322
U1 [0002]
- - DE 202006015981 U1 [0003]
- - DE 202006015099 U1 [0004]
- - WO 2007/071107 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DIN 5035 [0006]
- - DIN 5044 [0006]