-
Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem Leuchtengehäuse in Form eines Hohlprofils mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
-
Eine Leuchte der gattungsgemäßen Art ist aus der
DE 203 17 373 U1 bekannt. Die mehreren Leuchtmittel sind unter Bildung einer Lichtabstrahlebene umlaufend ringförmig auf einem rohrförmigen Träger angeordnet. Das Rohr dient zugleich als Kühlkörper mit einer Erstreckung im Wesentlichen quer zur Lichtabstrahlebene. Jedes Leuchtmittel hat zumindest mittelbar Kontakt mit dem Kühlkörper, so dass die Wärme der Leuchtmittel aus dem Bereich derselben abführbar ist. Das Rohr ist senkrecht angeordnet und weist untenseitig einen hohlen Montagefuß mit Luftschlitzen auf, so dass die einströmende Luft die in die Wand des Rohres abgegebene Verlustwärme abzuführen vermag. Bei den Leuchten handelt es sich um Signalleuchten, die beispielsweise auf den Oberseiten der Gehäuse von Inkrafttretern montierbar sind. Das Rohr mit den Leuchten ist von einer lichtdurchlässigen Haube umgeben.
-
Aus der
DE 20 2005 020 734 U1 ist ein Gefahrenfeuer mit einem zylindrischen Tragelement mit einer Mehrzahl von Montageplätzen zur Anordnung von Leuchtelementen auf der Mantelfläche des Tragelementes bekannt. Die Montageplätze weisen Montageflächen auf, die zu einer Symmetrieachse des zylindrischen Tragelementes geneigt sind. An der Innenseite ist das zylindrische Tragelement, das oben und unten offen ist, mit Kühlrippen versehen, worüber eine größtmögliche Wärmeabgabe ebenfalls möglich ist. Die Luft durchströmt das zylindrische Tragelement.
-
Aus der
DE 20 2004 012 322 U1 ist eine Leuchte bekannt, die einen Schaltungsträger mit mindestens einer Leuchtdiode aufweist, 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.
-
Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der Leuchte gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre.
-
Um die Luftströmung zu erhöhen, weist die Leuchte nach der Erfindung eine untenseitige Verlängerung auf, 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 Wärmeabfuhr gegeben ist. Selbstverständlich kann die Wärmeabfuhr 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.
-
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 Leuchtengehäuses 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen im Detail beschrieben.
-
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.
-
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 verhindert, dass beispielweise Regenwasser oder Teile ins Innere des Hohlkörpers fallen können.
-
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.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Stehleuchte in schematischer Darstellung in Säulenform,
-
1a eine ovale Querschnittsform der Säule,
-
1b eine quadratische Querschnittsform der Säule,
-
1c eine runde Querschnittsform der Säule,
-
2 ein Beispiel der Leuchte nach der Erfindung in Verbindung mit einem Peitschenmast einer Straßenlaterne und
-
3 einen Rohrabschnitt des Mastes einer Straßenlaterne, wie sie in 2 zum Einsatz kommt.
-
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 Hohlprofil 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.
-
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 versetzt oder in Reihe über die Höhe der Leuchte verteilt angeordnet sind, zurückzuführen ist.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 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
