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Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung zum Ausleuchten von begrenzten Flächen, wie Plätze, Strassenabschnitte, Kreuzungen und so weiter, umfassend eine Trägerplatte, in welche Leuchtdioden eingesetzt und elektrisch mit einer Stromquelle verbunden sind, ein Tragelement, auf welchem die Trägerplatte aufgesetzt ist, einen Gehäusekörper, in welchem die Trägerplatte und das Tragelement gehalten sind und welcher Gehäusekörper auf der Beleuchtungsseite mit einem Linsensystem zur Erzeugung eines die begrenzte Fläche ausleuchtenden divergierenden Strahlenbündels ausgestaltet ist, und einer am Tragelement angebrachten Halterung.
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Beleuchtungseinrichtungen, die zur Ausleuchtung von begrenzten Flächen wie Plätze, Strassen, Kreuzungen und so weiter verwendet werden, sind in vielfältiger Weise bekannt. Bekannt sind beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen, welche als Leuchtkörper Natrium-Dampflampen verwenden. Üblicherweise müssen derartige Natrium-Dampflampen bereits innerhalb eines Jahres oder sehr regelmässig ausgewechselt werden, da diese Natrium-Dampflampen den Dienst versagen oder die Lichtintensität zu stark nachgelassen hat. Üblicherweise befinden sich derartige Beleuchtungseinrichtungen zur Ausleuchtung beispielsweise von grossen Verkehrsflächen meist in grosser Höhe. Der Aufwand zum Auswechseln der entsprechenden Leuchtkörper ist sehr gross, insbesondere besteht auch eine relativ grosse Unfallgefahr für die Personen, welche diese Beleuchtungseinrichtungen warten oder den entsprechenden Leuchtkörper auswechseln müssen.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Beleuchtungseinrichtungen zum Ausleuchten von begrenzten Flächen wie Plätze, Strassen, Kreuzungen und so weiter bekannt, bei welchen als Leuchtkörper Leuchtdioden eingesetzt werden. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise aus der Patentveröffentlichung
CH 697 541 B1 bekannt. Auch bei derartigen Beleuchtungseinrichtungen lässt die Lichtintensität nach einer gewissen Zeitdauer nach, insbesondere wenn einzelne Leuchtdioden ausfallen. Für die Lebensdauer von derartigen Leuchtdioden ist entscheidend, wie hoch die Betriebstemperatur einer derartigen Beleuchtungseinrichtung ist, und wie gut eine zu grosse Wärme abgeführt werden kann. So ist bekannt, dass bei einer Temperatur von mehr als 120 Grad Celsius die Lebensdauer dieser Leuchtdioden stark reduziert wird. Bei Ausfall von einzelnen Leuchtdioden lässt die Lichtleistung der Beleuchtungseinrichtung schnell nach, die Beleuchtungseinrichtung muss dann ebenfalls, wie vorgängig beschrieben worden ist, mit dem erforderlichen Aufwand und dem Gefahrenrisiko ausgewechselt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Lebensdauer aufweist, wodurch der Wartungsaufwand und insbesondere das mit Gefahren verbundene Auswechseln der Leuchtkörper dieser Beleuchtungseinrichtung auf ein Minimum beschränkt wird.
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Erfindungsgemäss erfolgt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass im Strahlenbündel dieser Beleuchtungseinrichtung mindestens ein Sensor zur Messung der im Strahlenbündel vorhandenen Lichtintensität angeordnet ist, welcher mindestens eine Sensor mit einer Mess- und Steuereinheit verbunden ist, mittels welcher bei durch den mindestens einen Sensor festgestellten nachlassender Lichtintensität die in die Trägerplatte eingesetzten Leuchtdioden zusätzlich aktivierbar sind.
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Mit dieser erfindungsgemässen Anordnung kann die Lichtintensität einer derartigen Beleuchtungseinrichtung über längere Zeit auf einem akzeptierbaren Niveau gehalten werden, auch wenn die Lichtstärke einzelner Leuchtdioden nachlässt oder diese sogar ausfallen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Leuchtdioden mindestens in zwei Gruppen unterteilt sind und jede Gruppe einzelnen mit der Mess- und Steuereinheit verbunden ist, und dass eine Gruppe der mindestens zwei Gruppen erst beim Nachlassen der Lichtintensität der anderen Gruppe zuschaltbar ist. Mit dieser Lösung hat man in der Beleuchtungseinrichtung so genannte Reserveleuchtdioden, die erst zugeschaltet werden, wenn die Lichtstärke der in Betrieb stehenden Lichtdioden nachlässt. Dadurch kann die Lichtintensität dieser Beleuchtungseinrichtung über eine längere Zeit auf dem gewünschten Niveau gehalten werden.
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Eine andere Ausführungsform zur Aufrechterhaltung der Lichtintensität von Leuchtdioden einer Beleuchtungseinrichtung über einen längeren Zeitraum besteht darin, dass die Leuchtdioden an eine Dimmereinrichtung angeschlossen sind, mittels welcher die Lichtintensität der Leuchtdioden reduziert ist, und dass bei Abfall der reduzierten Lichtintensität diese durch Verstellen der Dimmereinrichtung erhöht wird. Mit dieser Ausgestaltung wird somit die ursprüngliche Lichtintensität der Leuchtdioden durch die Dimmereinrichtung reduziert, wenn die Leuchtdioden in der Leistung nachlassen, kann diese durch entsprechende Verstellung der Dimmereinrichtung erhöht werden, die Lebensdauer wird dadurch ebenfalls erhöht.
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In vorteilhafter Weise ist das Tragelement plattenförmig ausgebildet und ist mit Durchbrüchen versehen, die derart angeordnet sind, dass, wenn die Trägerplatte mit den Leuchtdioden auf das Tragelement aufgesetzt ist, in jedem Durchbruch einen Leuchtdiode zu liegen kommt. Einerseits wird dadurch die Lichtstrahlung der einzelnen Leuchtdioden im Wesentlichen in eine Richtung gebündelt, andererseits kann durch das Tragelement die entstehende Wärme aufgenommen und abgeleitet werden.
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In vorteilhafter Weise sind die inneren Oberflächen der Durchbrüche lichtreflektierend ausgebildet, was beispielsweise durch Verspiegelung dieser Oberflächen erfolgen kann, wodurch der Strahlungsverlust in diesem Bereich möglichst gering gehalten werden kann.
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Um die Wärmeabführung optimal zu gestalten, ist das Tragelement aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet.
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In vorteilhafter Weise ist das Tragelement mit dem Gehäusekörper wärmeleitend verbunden und ist der Gehäusekörper mit Wellen und/oder Lamellen zur Vergrösserung der Oberfläche ausgestattet, wodurch eine Wärme-Abstrahlung und -Übertragung optimiert wird.
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Hierbei ist in vorteilhafter Weise auch der Gehäusekörper aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet.
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Um zu vermeiden, dass der Wärmeübergang beziehungsweise die Wärmeabstrahlung des Gehäusekörpers durch Verschmutzung beeinträchtigt wird, ist in vorteilhafter Weise die Oberfläche des Gehäusekörpers mit einer wasser- und schmutzabweisenden Schicht beschichtet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Linsensystem modulartig aufgebaut und austauschbar ist, wodurch die ausleuchtbare Fläche ohne grossen Aufwand an die Bedürfnisse angepasst werden kann.
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In vorteilhafter Weise kann das Linsensystem durch eine transparente Abdeckplatte abgedeckt und geschützt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Sensor auf einem Arm angeordnet ist, der am Tragelement oder an der Halterung angebracht ist und in das Strahlenbündel hineinragt. Dies ergibt einen sehr einfachen Aufbau.
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Es können aber auch Sensoren in die transparente Abdeckblatte eingesetzt werden, beispielsweise durch Eingiessen, wodurch diese Sensoren und deren Verkabelung in optimaler Weise geschützt sind.
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Die Sensoren können aber auch direkt am Linsensystem angebracht werden, auch hier wird der Aufbau dadurch sehr einfach.
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Ausführungsformen der erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigt
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung;
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2 eine Schnittdarstellung durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung;
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3 eine Schnittdarstellung durch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung; und
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4 in räumlicher Darstellung die transparente Abdeckblatte mit darin angeordneten Sensoren gemäss der Ausführungsform nach 3.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, besteht die erfindungsgemässe Beleuchtungseinrichtung 1 aus einer Trägerplatte 2, in welcher die Leuchtdioden 3 eingesetzt sind. Die mit den Leuchtdioden 3 versehene Trägerplatte 2 ist auf ein plattenförmiges Tragelement 4 aufgesetzt. Dieses plattenförmige Tragelement 4 ist mit Durchbrüchen 5 versehen, die in Form von Bohrungen durch das plattenförmige Tragelement 4 erreicht werden können, und die derart angeordnet sind, dass in jeden der Durchbrüche 5 eine Leuchtdiode 3 zu liegen kommt. An diesem Tragelement 4 ist eine Halterung 6 befestigt, mittels welcher die Beleuchtungseinrichtung 1 beispielsweise an einem nicht dargestellten Masten angeordnet werden kann. Die Halterung 6 kann auch so ausgebildet sein, dass diese Beleuchtungseinrichtung beispielsweise an einem Tragseil aufgehängt werden kann.
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Auf das Tragelement 4 aufgesetzt ist ein Gehäusekörper 7, die Befestigung dieses Gehäusekörpers 7 auf dem Tragelement 4 kann in bekannter Weise beispielsweise durch Verschraubung erfolgen, es sind aber auch andere Befestigungsarten denkbar, idealerweise ist der Gehäusekörper 7 lösbar mit dem Tragelement 4 verbunden.
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Der dem Gehäusekörper 7 gegenüberliegende Teil des Tragelementes 4 ist mit einem Linsensystem 8 ausgestattet. Auf das Tragelement 4 ist zusätzlich eine transparente Abdeckplatte 9 aufgesetzt, dadurch wird die Beleuchtungseinrichtung 1 verschlossen, das Linsensystem 8 und die Leuchtdioden 3 sind dadurch geschützt. Das Linsensystem 8 ist so ausgebildet, dass ein divergierendes Strahlenbündel 10 erzeugt wird, mit welchem die gewünschte Fläche ausgeleuchtet werden kann. Das Linsensystem 8 kann hierbei in bekannter Weise aus einer Mehrzahl von Linsen gebildet sein, die beispielsweise modulartig zusammen gesetzt werden können und dadurch austauschbar sind. Somit kann durch die Auswahl des geeigneten Linsensystems 8 das Strahlenbündel 10 so beeinflusst werden, dass die jeweils mit einer entsprechend ausgebildeten Beleuchtungseinrichtung die gewünschte Fläche ausgeleuchtet werden kann.
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An der Halterung 6 ist ein Arm 11 angebracht, welcher in das Strahlenbündel 10 hineinragt, und auf welchem ein Sensor 12 angeordnet ist.
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In die Beleuchtungseinrichtung 1 ist ein Netzgerät 13 und ein Mess- und Steuergerät 14 eingesetzt. Diese können beispielsweise auf einem Steg 15 angeordnet sein, welcher in den Gehäusekörper 7 der Beleuchtungseinrichtung 1 eingesetzt ist. Die in der Trägerplatte 2 angeordneten Leuchtdioden 3 sind gruppenweise verdrahtet, beispielsweise sind bei den rasterförmig angeordneten Leuchtdioden 3 immer drei in einer ersten Gruppe verdrahtet, während jede vierte Leuchtdiode 3 in einer zweiten Gruppe verdrahtet ist. Zum Ausleuchten der Fläche wird üblicherweise die erste Gruppe von Leuchtdioden eingeschaltet, die zweite Gruppe von Leuchtdioden 3 bleibt ausgeschaltet. Die Beleuchtungseinrichtung ist so ausgelegt, dass dadurch die Lichtintensität gross genug ist, um die Fläche im gewünschten Masse auszuleuchten. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass mehr und/oder andere Gruppen gebildet werden, so wäre es denkbar, dass beispielsweise zur ersten Gruppe zwei unabhängig voneinander schaltbare Gruppen von Leuchtdioden in zwei Stufen zugeschaltet werden können.
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Mit dem im Strahlenbündel 10 angeordnete Sensor 12, der in bekannter Weise mit der Mess- und Steuereinheit 14 verbunden ist, wird die Lichtintensität gemessen und in bekannter Weise an die Mess- und Steuereinheit 14 weitergeleitet. Wenn diese Lichtintensität um ein bestimmtes, festlegbares Mass nachlässt, wird über die Mess- und Steuereinheit 14 die zweite Gruppe von Lichtdioden 3 aktiviert, diese leuchten dann zusätzlich zu denjenigen der ersten Gruppe, die Lichtintensität wird wieder auf ein erhöhtes Mass gebracht, die Lebensdauer der Beleuchtungseinrichtung kann dadurch verlängert werden. Die Lichtintensität kann durch Nachlassen der Leuchtkraft der Leuchtdioden kleiner werden, es können aber auch einzelne Leuchtdioden den Dienst versagen, die Erhöhung der Lichtintensität erfolgt auf dieselbe Weise.
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In die Mess- und Steuereinheit 14 kann auch in bekannter Weise eine nicht dargestellte Dimmereinrichtung angeordnet werden. Im Normalbetrieb der Beleuchtungseinrichtung wird durch die Dimmereinrichtung die Leuchtkraft der Dioden 3 beispielsweise auf etwa 70% reduziert, über den Sensor 12 wird festgestellt, ob die Lichtintensität mit der Zeit nachlässt, wenn dies der Fall ist, wird die Dimmereinrichtung in bekannter Weise derart aktiviert, dass die Lichtintensität der Leuchtdioden 3 ansteigt, was bis zu einem Maximum von 100% gemacht werden kann. Auch dadurch kann die Lebensdauer der Beleuchtungseinrichtung 1 erhöht werden.
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Die Oberflächen der Durchbrüche 5 sind in vorteilhafter Weise lichtreflektierend ausgebildet, was beispielsweise durch eine Verspiegelung erfolgen kann. Dadurch wird der Verlust der Strahlung der einzelnen Dioden 3 in diesem Bereich minimalisiert.
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Die von den Lichtdioden 3 erzeugte Wärme wird durch die Ausgestaltung des plattenförmigen Tragelementes 4, das aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet ist, beispielsweise Aluminium, in optimaler Weise über die zwischen den Durchbrüchen stehenden Stege abgeleitet und an den direkt mit dem plattenförmigen Tragelement verbundenen Gehäusekörper 7 weitergeleitet, von welchem die Wärme an die Umgebung abgestrahlt oder übertragen wird. Der Gehäusekörper ist ebenfalls aus einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Aluminium gebildet. Um eine Verschmutzung der Aussenseite des Gehäusekörpers 7 zu minimalisieren, kann dieser mit einer wasser- und schmutzabweisenden Schicht beschichtet werden, wodurch beispielsweise der sogenannte Lotus-Effekt erreicht werden kann. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, in diesem Beleuchtungskörper 1 eine aktive Kühlung anzuordnen, was beispielsweise in Form eines Ventilators geschehen könnte, der in die Beleuchtungseinrichtung 1 eingesetzt ist, und mit welchem in aktiver Weise im Bereich der Dioden eine Luftströmung erzeugt wird, wozu in der Beleuchtungseinrichtung 1 in bekannter Weise die erforderlichen Belüftungsschlitze angebracht sein könnten. Bekannterweise sollten die Leuchtdioden eine Betriebstemperatur haben, die kleiner ist als 120 Grad Celsius, um eine genügend grosse Lebensdauer erreichen zu können. Selbstverständlich könnten die Ausgestaltungen zur Abführung der entstehenden Wärme auch bei anders funktionierenden Beleuchtungskörpern eingesetzt werden.
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In 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt, die im Prinzip gleich aufgebaut ist, wie diejenige, die in 1 dargestellt worden ist, und die auch in gleicher Weise funktioniert. Ein Unterschied besteht darin, dass auf dem Arm 11 mehrere Sensoren 12 angeordnet sind, mittels welchen die Lichtintensität des Strahlenbündels 10 in mehreren Bereichen gemessen werden kann. So kann beispielsweise die Lichtintensität in der oben beschriebenen Weise erhöht werden, wenn in einem Bereich des Strahlenbündels 10 die festgestellte Lichtintensität nachlässt.
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Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungseinrichtung 1 ist zur Verbesserung der Wärme-Abstrahlung und -Abgabe an die Umgebung die Oberfläche des Gehäusekörpers 7 mit Rippen 16 versehen, wodurch die Oberfläche des Gehäusekörpers 7 massiv erhöht werden kann und eine entsprechend verbesserte Wärmeabgabe erreicht wird. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Gehäusekörper 7 eine wellenförmige Oberfläche aufweist, wodurch ebenfalls die Oberfläche vergrössert wird. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten denkbar, mit welchen die Gehäusekörperoberfläche vergrössert werden kann.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung 1 dargestellt, das im Wesentlichen gleich aufgebaut ist und auf die gleiche Art und Weise funktioniert, wie dies zu den Ausführungsbeispielen gemäss den 1 und 2 beschrieben worden ist. Der Unterschied zu den vorgängig beschriebenen Ausführungsbeispielen von Beleuchtungseinrichtungen besteht hier darin, dass die Sensoren 12 in die transparente Abdeckplatte 9 integriert sind, wie dies insbesondere auch aus 4 ersichtlich ist. Die Sensoren 12 können in die transparente Abdeckplatte 9, die beispielsweise aus einem Kunstsoff besteht, zusammen mit der Verkabelung 17 eingegossen werden. Neben der Überwachung praktisch der gesamten Fläche des Strahlenbündels 10 wird dadurch der Vorteil erreicht, dass die Sensoren 12 insbesondere vor Witterungseinflüssen geschützt sind.
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Selbstverständlich wäre es auch denkbar, die Sensoren 12 direkt am Linsensystem 8 anzuordnen, eine Anordnung zwischen der transparenten Abdeckplatte 9 und dem Linsensystem 8 wäre ebenfalls denkbar.
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Mit dieser erfindungsgemässen Beleuchtungseinrichtung 1 zum Ausleuchten von begrenzten Flächen wie Plätze, Strassenabschnitte, Kreuzungen und so weiter kann in optimaler Weise die Lebensdauer verbessert werden, wodurch die Wartung erleichtert wird, was sich positiv auf die Betriebskosten auswirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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