DE102016002849A1

DE102016002849A1 - Nauch unten abstrahlendes Leuchtenelement für eine Wegebeleuchtung oder Straßenlaterne mit einer ringförmigen, nach unten abstrahlenden Lichtquelle

Info

Publication number: DE102016002849A1
Application number: DE102016002849.1A
Authority: DE
Inventors: André Peries
Original assignee: Selux AG
Current assignee: Selux AG
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein nach unten abstrahlendes Leuchtenelement (1) wie es beispielsweise bei Wegbeleuchtungen oder Straßenlaternen eingesetzt wird. Das Leuchtenelement (1) weist eine Lichtquelle (12) auf. Um Bauraum im Inneren des Leuchtenelements (1) nutzen zu können, ist die Lichtquelle (12) ringförmig.

Description

Die Erfindung betrifft ein nach unten abstrahlendes Leuchtenelement, beispielsweise für eine Wegbeleuchtung oder Straßenlaterne, mit einer Lichtquelle.
Nach unten abstrahlende Leuchtenelemente werden auf, an oder in Laternen montiert, um beispielsweise Straßen oder Gehwege von oben auszuleuchten. Um die Lichtleistung des Leuchtmittels effizient zu nutzen, sind unterschiedliche Bauarten von Leuchtenelementen bekannt.
Gemäß einer Bauart von Laternen strahlt das Leuchtmittel direkt nach unten ab. Die Lichtstärkeverteilung kann durch einen die Lichtquelle umgebenden Reflektor beeinflusst werden. Der Nachteil dieser Bauart liegt darin, dass eine das Leuchtenelement tragende Laterne einen nach unten zur Straße oder zum Weg hin weisenden Abschnitt aufweisen muss, damit die Straße oder der Weg direkt beleuchtet werden können. Ein Beispiel derartiger direkt nach unten strahlender Leuchtenelemente sind die in Peitschenmasten montierten Leuchtelemente. Eine sich im Vollkreis um die Laterne erstreckende Lichtstärkeverteilung ist mit einer solchen Leuchte nicht möglich.
Um das Umfeld einer Laterne möglichst im Vollkreis auszuleuchten, werden im Stand der Technik Leuchten eingesetzt, bei denen die Lichtquelle zentral im Inneren einer hohlzylindrischen Linse angeordnet ist. Die Linse leitet das Licht von der Lichtquelle nach unten hin um und weitet die Lichtquelle zur Vermeidung von Blendeffekten auf. Nachteilig bei diesen Leuchten ist, dass aufgrund der Anordnung des Leuchtmittels zentral im Inneren des Leuchtenelements außenliegende Tragstrukturen notwendig sind, die oberhalb des Leuchtenelements angeordnete Teile der Laterne abstützen. Die außenliegende Tragstruktur führt zu einer teilweisen Verschattung in der Lichtstärkeverteilung.
Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein nach unten abstrahlendes Leuchtenelement zu schaffen, das die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für das eingangs genannte Leuchtenelement dadurch gelöst, dass die Lichtquelle ringförmig ist.
Durch diese einfache Maßnahme ist es möglich, auf eine außenliegende Tragstruktur zu verzichten, da diese nunmehr im Inneren der Lichtquelle verlaufen kann. Zudem erlaubt die ringförmige Ausgestaltung der Lichtquelle eine auch direkte Ausleuchtung des Vollkreises um das Leuchtenelement bzw. eine das Leuchtenelement tragende Laterne herum.
Die Erfindung kann durch die folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
So kann gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung die ringförmige Lichtquelle ein ringförmiges Feld von Einzellichtquellen aufweisen. Eine derartige Einzellichtquelle kann beispielsweise eine LED sein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sich die Wärmeerzeugung durch den Betrieb der Lichtquelle über den Ring verteilt und somit im Vergleich zu einer zentral angeordneten, näherungsweise als punktförmig anzusehenden Lichtquelle leichter abzuführen ist.
Um die Lichtleistung der Lichtquelle möglichst effizient zur Beleuchtung des Weges oder der Straße zu nutzen, ist es von Vorteil, wenn die ringförmige Lichtquelle bereits ohne den Einsatz von Reflektoren und/oder Linsen ausschließlich in einen unterhalb der Lichtquelle angeordneten Halbraum abstrahlt. Im Falle von LEDs als Einzellichtquellen kann dies auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass die LEDs nach unten weisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die ringförmige Lichtquelle sich aus einzelnen, vorzugsweise identischen Segmenten zusammensetzt. Beispielsweise kann die Lichtquelle aus drei oder vier identischen Ringsegmenten aufgebaut sein. Jedes Ringsegment kann eine Mehrzahl von Einzellichtquellen aufweisen. Beim Versagen einer Einzellichtquelle muss bei dieser Ausgestaltung folglich nicht mehr die gesamte ringförmige Lichtquelle ausgetauscht werden. Außerdem ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, durch ein Weglassen eines oder mehrerer Segmente und einer vorzugsweise nach wie vor ringförmigen Neuanordnung der verbleibenden Segmente eine asymmetrische Beleuchtung zu erzeugen.
Um die Lichtstärkeverteilung der ringförmigen Lichtquelle an die Anforderungen vor Ort anpassen zu können, kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wenigstens ein Lichtführungselement vorgesehen sein. Das wenigstens eine Lichtführungselement kann eine Linse oder ein Reflektor sein. Das wenigstens eine Lichtführungselement kann auch gleichzeitig die Funktion einer Linse und eines Reflektors aufweisen.
Aufgrund der ringförmigen Lichtquelle hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Umlenkung der Lichtstrahlen der Lichtquelle in Richtung der Vertikalen durch ein erstes Lichtführungselement erfolgt, das von einem zweiten Lichtführungselement zur Umlenkung der Lichtstrahlen in Richtung der Horizontalen baulich getrennt ist. Während das erste Lichtführungselement die Lichtstrahlen der Lichtquelle bevorzugt zur Beleuchtung des Bodenbereichs in unmittelbarer Nähe um die Laterne herum lenkt, bewirkt das zweite Lichtführungselement bevorzugt eine Beleuchtung von entfernteren Bodenbereichen.
Das erste Lichtführungselement lenkt bei einer derartigen Ausgestaltung die eher horizontal gerichteten Lichtstrahlen der Lichtquelle in Richtung der Vertikalen, zum Boden an die Laterne um. Das zweite Lichtführungselement lenkt die nach unten gerichteten Lichtstrahlen der Lichtquelle in die horizontale Richtung, also in die Ferne ab. Das zweite Lichtführungselement deckt dabei bevorzugt denjenigen Teil des Halbraumes unterhalb der Lichtquelle ab, der von dem ersten Lichtführungselement noch nicht abgedeckt ist.
Das erste Lichtführungselement kann gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ringförmig und transparent ausgestaltet sein. Das erste Lichtführungselement kann beispielsweise als eine Ringlinse bzw. ringförmigen Linse ausgestaltet sein. Um die Lichtstrahlen in Richtung der Horizontalen abzulenken, kann das erste Lichtführungselement innen bzw. auf der der Lichtquelle zugewandten Seite mit ringförmig um die Lichtquelle umlaufenden Prismen versehen sein. Um die Lichtquelle bzw. Einzellichtquellen aufzuweiten und das Blendrisiko für einen Betrachter zur verringern, kann das erste Lichtführungselement insbesondere außen facettiert sein. Selbstverständlich können die Prismen auch außen umlaufen und das erste Lichtführungselement innen facettiert sein. Das Einfangen und Umlenken von Lichtstrahlen ist allerdings mit nach innen vorspringenden Prismen einfacher.
Das erste Lichtführungselement kann die Lichtquelle außen bevorzugt vollständig umgeben. Das erste Lichtführungselement ist bevorzugt unterhalb der Lichtquelle, im Halbraum unterhalb der Lichtquelle, angeordnet. Die Höhe des ersten Lichtführungselements unterhalb der Lichtquelle kann in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des zweiten Lichtführungselements so bemessen sein, dass kein Lichtstrahl aus der Lichtquelle das Leuchtenelement direkt verlassen kann. Erstes und zweites Lichtführungselement können folglich zusammen die Lichtquelle komplett, also in jeder Richtung des Halbraums unterhalb der Lichtquelle, verschatten, Das zweite Lichtführungselement kann ein sich unterhalb der Lichtquelle befindlicher, insbesondere zylindrischer Reflektor sein. Der Reflektor kann an seinem oberen Ende von der Lichtquelle ringförmig umgeben sein. Der Reflektor reflektiert folglich die in Richtung der Achse der Ringform nach unten gerichteten Lichtstrahlen der ringförmigen Lichtquelle nach außen, was die Lichtausbeute erhöht.
Der Durchmesser des Reflektors kann sich mit dem Abstand zur Lichtquelle bevorzugt überproportional im Verhältnis zum Abstand vergrößern. Die weiter von der Lichtquelle entfernten Bereiche des Reflektors lenken somit das von der Lichtquelle ausgehende Licht stärker in Richtung der Horizontalen ab als die näher an der Lichtquelle gelegenen Bereiche. Durch die Wahl der Durchmesservergrößerung lässt sich am Boden ein glatter Übergang zwischen den Lichtstärkeverteilungen des ersten Lichtführungselements und des zweiten Lichtführungselements erreichen.
Der Durchmesser des Reflektors an seinem zur Lichtquelle hin weisenden Ende ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser der Lichtquelle bzw. des Feldes von Einzellichtquellen. An seinem von der Lichtquelle abgewandten Ende kann der Reflektor seinen größten Durchmesser aufweisen. Der größte Durchmesser entspricht dem Durchmesser der Lichtquelle und/oder dem Innendurchmesser des zweiten Lichtführungselements.
Die Reflektorfläche kann facettiert sein, um Blendeffekte zu vermeiden und die Lichtquelle aufzuweiten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das zweite Lichtführungselement als ein zylindrischer Hohlkörper mit außenliegender Reflektorfläche ausgestaltet sein. Die Ausgestaltung als zylindrischer Hohlkörper erlaubt es, die Tragstruktur des Leuchtenelements innerhalb des Reflektors und damit von außen unsichtbar unterzubringen.
Es kann in der Praxis erwünscht sein, dass die mit Hilfe des ersten und/oder zweiten Lichtführungselements erzeugte Lichtstärkeverteilung noch einmal insbesondere nachträglich modifiziert wird. So kann es beispielsweise erwünscht sein, eine vom zweiten Lichtführungselement erzeugte symmetrische Lichtstärkeverteilung nachträglich in eine asymmetrische Lichtstärkeverteilung umzuwandeln. Bei einer Straßenlaterne kann es beispielsweise erforderlich sein, sowohl auf der Straßenseite als auch auf der Seite des Fußgängerweges ein breites Lichtfeld zu erzeugen, das sich senkrecht zum Verlauf der Straße jedoch nur über eine deutlich geringere Tiefe erstreckt.
Das erste und zweite Lichtführungselement können sich in radialer Richtung überlappen. Zwischen dem ersten und zweiten Lichtführungselement kann ein Ringspalt vorhanden sein, in dem sich die Lichtquelle befindet. In axialer Richtung kann das zweite Lichtführungselement den Ringspalt zumindest an seinem unteren Ende überlappen bzw. abdecken.
Um die Lichtstärkeverteilung solchermaßen zu beeinflussen, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wenigstens ein weiteres, beispielsweise ein drittes Lichtführungselement vorhanden sein, das außen an dem zweiten Lichtführungselement anbringbar ausgestaltet ist. Insbesondere kann das dritte Lichtführungselement ein Reflektor zur Erzielung einer asymmetrischen Lichtstärkeverteilung sein. Dieser Zusatzreflektor kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung einfach außen am Reflektor angebracht und dabei insbesondere verrastet werden.
Hierzu kann das dritte Lichtführungselement mit einem Rastelement, wie beispielsweise einer Rastfeder, ausgestaltet sein.
Das dritte Lichtführungselement kann außen als Begrenzungsfläche eine Zylindermantelfläche aufweisen.
Um eine breitere Lichtstärkeverteilung zu erzeugen, kann das dritte Lichtführungselement im montierten Zustand Reflektorflächen aufweisen, die in Umfangsrichtung der Ringform der Lichtquelle weisen. Die Reflektorflächen können auch hier facettiert sein. Bei dieser Ausgestaltung reflektieren die in Umfangsrichtung weisenden Reflektorflächen zusätzlich Licht in einer radiusparallelen Richtung.
Das dritte Lichtführungselement kann im Wesentlichen keilförmig ausgestaltet sein und/oder sich im montierten Zustand zur Lichtquelle hin verjüngen. Insbesondere mit einer zur Lichtquelle hin weisenden Spitze führt das dritte Lichtführungselement zu einer allmählichen Reflexion der von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlung.
Eine zum zweiten Lichtführungselement weisende Innenkontur des dritten Lichtführungselements kann komplementär zur Außenkontur des zweiten Lichtführungselements ausgestaltet sein, so dass es sich an dessen Außenfläche anschmiegt.
Im montierten Zustand kann das der Lichtquelle zugewandte obere Ende des dritten Lichtführungselements unterhalb des ersten Lichtführungselements liegen.
Zusätzlich zum dritten Lichtführungselement können weitere Lichtführungselemente vorhanden sein, die die oben beschriebene Ausgestaltung des dritten Lichtführungselements aufweisen. Sie können sich jedoch in ihrer Größe und Geometrie vom dritten Lichtführungselement unterscheiden, so dass unterschiedliche Asymmetrien in die Lichtstärkeverteilung durch Anbau eines dritten oder vierten Lichtführungselements erzeugt werden. Beispielsweise kann ein viertes Lichtführungselement sich schwächer oder stärker verjüngen und/oder eine in Umfangsrichtung breitere erste schwache Basis zu seinem von der Lichtquelle wegweisendes Ende aufweisen.
Das gesamte Leuchtenelement ist bevorzugt hohlzylindrisch. Ein zentraler Montageraum erstreckt sich bevorzugt durchgängig zwischen den beiden in Achsrichtung der Ringform des Leuchtmittels gelegenen Enden des Leuchtenelements. Der zentrale Montageraum kann beispielsweise zur Durchleitung von Energieversorgungs-, Steuerungs- und/oder Datenleitungen verwendet werden. Der Montageraum endet bevorzugt in zwei Öffnungen an dem ersten Ende des Leuchtenelements.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Tragstruktur zur Abstützung des Gewichts des Leuchtelements und/oder des Gewichts von auf dem Leuchtenelement aufliegenden Bauteilen von der Lichtquelle umgeben sein. Die Tragstruktur kann sich insbesondere im Inneren des hohlzylindrischen Leuchtenelements befinden.
Um bei einem kleinen Durchmesser des Leuchtenelements eine hohe Lichtleistung zu erzeugen, kann es notwendig sein, mehrere Leuchtenelemente zusammen in einer Laterne einzusetzen. Um eine solche Anordnung zu vereinfachen, kann das Leuchtenelement modular übereinander stapelbar ausgestaltet sein. Jedes Leuchtenelement kann mit einer Tragstruktur versehen sein, die an die Tragstrukturen eines darüber und/oder darunter liegenden Leuchtenelements ankoppelbar ist und das eigene sowie das zusätzliche Gewicht tragen kann. An seinem oberen bzw. unteren Ende oder an einer anderen Stelle im Montageraum kann das Leuchtenelement zueinander komplementär ausgestaltete mechanische und/oder elektrische Stapelschnittstellen wie beispielsweise Flansche und/oder elektrische Kontakte aufweisen. Beispielsweise kann ein Bussystem durch die Leuchtenelement durchgeschleift sein.
Jedes Leuchtenelement kann zudem mit eigenen Steuer-, Schalt- und/oder elektrischen Versorgungselementen wie Transformatoren, Gleichrichter und/oder Steuerschaltkreisen versehen sein, so dass es im Wesentlichen autark und unabhängig von eventuell weiter vorgesehenen Leuchtenelementen arbeitet.
Wenn eine Lichtquelle oder Einzellichtquellen verwendet werden, die Wärme erzeugen, ist es für eine kontrollierte Wärmeabfuhr von Vorteil, wenn oberhalb der Lichtquelle ein ringförmiger Kühlkörper angeordnet ist. Der Kühlkörper kann Teil eines modular ausgestalteten Leuchtenelements sein.
Bei übereinander angeordneten Leuchtenelementen kann der Kühlkörper des unteren Leuchtenelements innerhalb des darüberliegenden Leuchtenelements, insbesondere innerhalb des zweiten Lichtführungselements des darüberliegenden Leuchtenelements angeordnet sein. Dies führt zu einer verringerten Bauhöhe und zu einem nur schmalen, nicht reflektierenden Bereich zwischen aufeinandergestapelten Leuchtenelementen.
Der Kühlkörper kann mit insbesondere nach oben vorstehenden Kühlrippen versehen sein, die zwischen sich in radialer Richtung und nach oben hin offene Kühlspalten bilden. Die Kühlrippen können auf einer gemeinsamen ringförmigen Basis angeordnet sein. Zwischen wenigstens einzelnen Kühlkörpern können in der Basis Kühldurchlässe vorgesehen sein, um einen Kühlluftstrom zwischen den Kühlrippen hindurch zu ermöglichen.
Die Kühldurchlässe sind bevorzugt mit wenigstens einem Kühlkanal verbunden, der sich durchgängig durch das gesamte Leuchtenelement erstreckt. Der Kühlkanal kann wenigstens abschnittsweise innerhalb des zweiten Lichtführungselements angeordnet sein.
Der Kühlkörper kann Teil der Tragstruktur des Leuchtenelements sein. Ein unterer flanschförmiger Abschnitt des Kühlkörpers, beispielsweise die Basis, auf der die Kühlkörper stehen, kontaktiert bevorzugt die Lichtquelle, so dass ein guter Wärmeübergang erzielt wird. Die Lichtführungselemente und/oder die Lichtquelle können in den Kühlkörper eingehängt sein. Beim Stapeln von Leuchtelementen müssen bei dieser Ausgestaltung folglich lediglich die Kühlkörper aneinander befestigt werden. Die Kühlkörper können hierzu mit einem Flanschabschnitt versehen sein, der Teil der Basis sein kann.
Eine Leuchte, die wenigstens zwei übereinander angeordnete Leuchtenelemente nach einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen aufweist, weist bevorzugt wenigstens einen Kühlkanal auf, der sich durch die beiden Leuchtenelemente durchgängig erstreckt. Dies führt zu einer guten Kühlung selbst bei hohen Wärmeleistungen.
Die Kühlkanäle müssen nicht in die Umgebung der Leuchte münden. Es ist ausreichend, wenn innerhalb der Leuchte bzw. Leuchtenelemente eine ausreichende Zirkulation von Warm- und Kaltluft stattfinden kann. Dies ist bei einem hinreichend großen Montageraum im Inneren des Leuchtenelements, wenn der wenigstens eine Kühlkanal in den Montageraum mündet, und/oder einer baulichen Trennung der Kühlkanäle vom zentralen Raum des Leuchtenelements in ausreichendem Maße gewährleistet.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren beispielhaft erläutert. Dabei werden in den Figuren für Elemente, die einander hinsichtlich Aufbau und/oder Funktion entsprechen, der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen verwendet.
Nach Maßgabe der obigen Beschreibung können bei den Ausgestaltungen, wie sie in den einzelnen Figuren dargestellt sind, jeweils einzelne Merkmale in beliebiger Kombination hinzugefügt werden, wenn es auf die mit diesen Merkmalen verknüpften technischen Effekte bei einer bestimmten Anwendung ankommen sollte. Umgekehrt kann auch auf in den Figuren dargestellte Merkmale nach Maßgabe der obigen Beschreibung verzichtet werden, wenn es auf den mit diesem Merkmal verknüpften technischen Effekt nicht ankommen sollte.
Es zeigen:
1 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Leuchtenelements;
2 eine schematische Seitenansicht des Leuchtenelements der 1 mit einem zusätzlichen Sockel;
3 eine schematische Perspektivdarstellung eines ersten Lichtführungselements;
4 eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausgestaltung eines Leuchtmittels;
5 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Leuchtenelements;
6 eine schematische Perspektivdarstellung eines Kühlkörpers;
7 eine schematische Seitenansicht des Leuchtenelements der 2 mit weiteren Lichtführungselementen;
8 eine schematische Perspektivdarstellung eines weiteren, insbesondere dritten Lichtführungselements;
9 eine schematische Perspektivdarstellung eines weiteren, insbesondere vierten Lichtführungselements;
10 eine schematische Perspektivdarstellung der Lichtführungselemente der 8 und 9 mit Befestigungselementen;
11 eine schematische Perspektivdarstellung des Leuchtenelements der 1 ohne zweites Lichtführungselements zur Darstellung der Befestigung der Lichtführungselemente der 10;
12 eine schematische Perspektivdarstellung von übereinander angeordneten Leuchtenelementen;
13 eine schematische Darstellung eines Schnittes entlang eines Durchmessers der Anordnung der 12.
Zunächst wird der Aufbau eines Leuchtenelements 1 anhand der 1 und 2 beschrieben. In 2 ist das Leuchtenelement 1 zusätzlich mit einem Sockel 2 versehen, der beispielsweise zur Anbringung auf einer in 2 nur angedeuteten Laterne 4 dient.
Das Leuchtenelement 1 weist einen insgesamt hohlzylindrischen Aufbau mit einem zentralen Montageraum 6 auf, der sich zu den beiden Enden 8, 10 des Leuchtenelements 1 öffnet.
Das Leuchtenelement 1 ist mit einer in den 1 und 2 nicht zu erkennenden ringförmigen Lichtquelle 12 versehen, die nach unten hin, bevorzugt ausschließlich in den Halbraum 13 unterhalb der Lichtquelle abstrahlt. Die Lichtquelle 12 ist näher mit Bezug auf 4 beschrieben.
An der Rückseite der Lichtquelle 12 befindet sich ein Kühlkörper 14, der mit Kühlrippen 16 versehen ist. Der Kühlkörper 14 kann das in einer axialen Richtung 18 obere Ende 8 des Leuchtenelements 1 bilden.
Die Kühlrippen 16 sind jeweils voneinander durch in radialer Richtung 20 und nach oben hin offene Kühlspalten 22 voneinander getrennt.
Die Kühlrippen 16 können auf einer gemeinsamen ringförmigen Basis 24 stehen, die Teil einer Tragstruktur 26 des Leuchtenelements sein kann. Die Tragstruktur 26 ist ausgestaltet, mehr als das Eigengewicht des Leuchtenelements 1 zu tragen.
Zwischen wenigstens einzelnen Kühlrippen 16 können Kühldurchlässe 28 angeordnet sein, die sich in jeweils einen Kühlspalt öffnen. Die Kühldurchlässe 28 erstrecken sich durch die Basis 24 und können an dem den Kühlspalten 22 gegenüberliegenden Ende im Montageraum 6 münden.
Das Leuchtenelement 1 ist bevorzugt stapelbar ausgestaltet. Hierzu weist es an seinen Enden 8, 10 komplementär ausgestaltete mechanische und/oder elektrische Schnittstellen 30 auf. Die obere Schnittstelle 30 kann unterhalb der Kühlrippen 16 beispielsweise auf Höhe der Basis 24 liegen. Außerdem kann die obere Schnittstelle 30 radial außerhalb der Kühlrippen 16 liegen. Bei übereinander gestapelten Leuchtenelementen 1 liegen somit die Kühlrippen des darunterliegenden Leuchtenelements innerhalb des darüberliegenden Leuchtenelements.
Am oberen Ende 8 kann ein ringförmiger Kragen 32 ausgebildet sein, der einen radial innenliegenden Aufnahmespalt 34 für ein darüber anzuordnendes Leuchtenelement 1 oder eine Abschlusskappe (nicht dargestellt) bildet. Radial innen kann der Aufnahmespalt 34 von den Kühlrippen 16 begrenzt sein, die somit gleichzeitig eine Führungsfläche bilden. Eine selbsttätige Zentrierung kann erreicht werden, wenn die Kühlrippen wie dargestellt einen sich nach unten hin vergrößernden Außendurchmesser bilden, der als Führungsschräge beim Aufsetzen eines darüberliegenden Leuchtenelements 1 bildet.
Das Leuchtenelement 1 kann mit zwei baulich voneinander getrennten Lichtführungselementen 38, 40 ausgestaltet sein.
Das erste Lichtführungselement 38 ist nachstehend mit Bezug auf 3 näher beschrieben. Es dient dazu, die nach unten gerichteten Lichtstrahlen 42 der Lichtquelle 12 zur Horizontalen 44 hin umzulenken. Damit kann das weitere Umfeld der Laterne 4 im Vollkreis ausgeleuchtet werden.
Das zweite Lichtführungselement 40 lenkt die von der Lichtquelle 12 eher vertikalen ausgehenden Lichtstrahlen in die Horizontale 45 um. Das zweite Lichtführungselement 40 ist bevorzugt ein insbesondere hohlzylindrischer Reflektor 46, der mit Facettenaugen 50 versehen sein kann. Die Facettierung der Reflektorfläche 48 dient dazu, die Lichtquelle 12 für einen unterhalb der Laterne stehenden Betrachter aufzuweiten und damit Blendeffekte zu vermeiden oder wenigstens zu verringern.
Das zweite Lichtführungselement 40 weist einen Außendurchmesser 52 auf, der sich nach unten hin, in axialer Richtung 18 weg von der Lichtquelle, bevorzugt überproportional vergrößert. Ein größter Durchmesser 54 des zweiten Lichtführungselements 40 kann am unteren Ende 10 liegen. Der größte Durchmesser 54 kann so bemessen sein, dass die Lichtquelle 12 in axialer Richtung 18 durch das zweite Lichtführungselement 40 abgedeckt ist bzw. das zweite Lichtführungselement 40 die Lichtquelle 12 vollständig überlappt.
An seinem oberen Ende (in 1 und 2 nicht zu erkennen) kann das zweite Lichtführungselement 40 außen von der ringförmigen Lichtquelle 12 umgeben sein.
Das Leuchtenelement 1 kann wenigstens ein von außen zugängliches Befestigungselement 56, beispielsweise in Form einer Rastöffnung 58 oder ein Rastvorsprung, aufweisen, um weitere Lichtführungselemente anzubringen. Dies ist mit Bezug auf 6 näher beschrieben.
3 zeigt das erste Lichtführungselement 38, das zumindest abschnittsweise als Ringlinse 60 ausgestaltet ist. Die Ringlinse nimmt den in axialer Richtung 20 unten liegenden Abschnitt des ersten Lichtführungselements 38 ein. Die Ringlinse liegt bevorzugt vollständig unterhalb der Lichtquelle 12 bzw. vollständig im Halbraum 13. Oben befindet sich am ersten Lichtführungselement 38 ein ringförmiger Befestigungsabschnitt 62, der beispielsweise mit Teilen 64 eines Bajonettverschlusses oder eines anderen bevorzugt schnell lösbaren Befestigungssystems versehen ist. Das Befestigungssystem 64 kann in Eingriff insbesondere mit dem Kühlkörper 14 bzw. dessen Basis 24 gebracht werden.
Der Außendurchmesser 66 des ersten Lichtführungselements 38 kann nach unten hin, in Richtung weg von der Lichtquelle 12, abnehmen, wie schon die 1 und 2 zeigen. Der Innendurchmesser 68 kann nach unten hin, weg von der Lichtquelle 12, gleichbleiben oder ebenfalls abnehmen.
An einer Innenseite 70 ist das erste Lichtführungselement 38 mit ringförmigen, nach innen vorstehenden Prismen versehen. An der Außenfläche 74 kann das erste Lichtführungselement 38 facettiert sein. Die Höhe 76 des ersten Lichtführungselements 38 unterhalb der Lichtquelle ist so bemessen, dass in Zusammenwirkung mit dem zweiten Lichtführungselement (1 und 2) kein Lichtstrahl direkt aus der Lichtquelle 12 das Leuchtenelement passieren kann. Jeder Lichtstrahl aus der Lichtquelle 12 wird folglich entweder durch das erste Lichtführungselement 38 oder das zweite Lichtführungselement 40 umgelenkt.
Die Lichtquelle 12 ist ringförmig. Die Lichtquelle 12 kann insbesondere aus einem Feld 80 von Einzellichtquellen 82, insbesondere LEDs 84 aufgebaut sein.
Die ringförmige Lichtquelle 12 kann in einzelne, bevorzugt mehr als zwei, Ringsegmente 86, beispielsweise drei oder vier identische Ringsegmente 86, unterteilt sein, die sich zur Ringform 88 ergänzen, wie durch die doppelt strichpunktierten Linien in 4 angedeutet ist. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise durch Weglassen eines oder mehrerer Ringsegmente 86 und neuanordnen der verbleibenden Ringsegmente 86 auf der Ringform 88 eine Anpassung der Lichtverteilung vornehmen.
In 5 ist die Struktur eines Leuchtenelements 1 gezeigt, wobei lediglich beispielhaft ein elektrisches Bauelement 90 dargestellt ist, das zur Energieversorgung und/oder zum Schalten der Lichtquelle 12 dient. Das elektrische Element 90 kann selbstverständlich auch deutlich kleiner sein und beispielsweise vollständig im Montageraum 6 eines einzelnen Leuchtenelements 1 vollständig aufgenommen sein. Bei dieser Ausgestaltung kann dann jedes einzelne Leuchtenelement 1 hinsichtlich Schaltung und/oder Energieversorgung voll funktionsfähig sein. Zu erkennen ist ferner in 5, dass der Kühlkörper 14 bzw. dessen Basis 24 die zentrale Auflage einer das gesamte Leuchtenelement 1 haltenden Tragstruktur 92 sind. So sind das erste und/oder zweite Lichtführungselement 38, 40 sowie die Lichtquelle 12 an dem Kühlkörper 14 bzw. der Basis 24 aufgehängt. Zur Befestigung des Leuchtenelements 1 muss der Kühlkörper 14 bzw. die Basis 24 lediglich über ein Stützenelement 94 an darunterliegenden Bauteilen abgestützt werden. Das zweite Lichtführungselement 40 selbst nimmt keine Tragkräfte auf.
In 5 ist noch zu erkennen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Lichtführungselement 38, 40 ein nach unten offener, ringförmiger Leuchtspalt 96 vorhanden ist, an dessen oberen Ende sich das Leuchtmittel 12 befindet.
Der Kühlkörper 14 ist noch einmal in 6 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die flanschförmige Basis 24 Verankerungsstellen 98 bildet, an denen übereinanderliegende Leuchtenelemente befestigt werden können. Die Basis 24 muss nicht Teil des Kühlkörpers 14 sein, sondern kann auch ein separates Bauteil des Leuchtenelements 1 sein. Ist die Basis 24 dann jedoch zwischen einem Kühlkörper 14 und dem Leuchtmittel 12 angebracht, so muss auf einen guten Wärmeübergang geachtet werden. Die Basis 24 kann die mechanische Schnittstelle 30 sein, über die übereinander stapelbare Leuchtenelemente mechanisch untereinander gekoppelt sind.
Die Lichtstärkeverteilung des Leuchtenelements 1, wie es in den vorangegangenen Figuren gezeigt ist, kann durch Verwendung wenigstens eines weiteren Lichtführungselements 100 insbesondere nachträglich verändert werden. Insbesondere kann eine symmetrische Lichtstärkeverteilung durch Verwendung eines solchen weiteren Lichtführungselements 100 asymmetrisch ausgestaltet werden. In typischen Straßensituationen, bei denen eine doppelseitige Asymmetrie sowohl auf Seiten des Fußgängerweges als auch auf Seiten der Straße gewünscht ist, können zwei weitere Lichtführungselemente 100, 102 verwendet werden. 7 zeigt lediglich beispielhaft zwei weitere Lichtführungselemente 100, 102 an einem Leuchtenelement 1. Die 8 bis 10 zeigen die weiteren Lichtführungselemente 100, 102 jeweils einzeln. Im Folgenden ist auf diese Figuren Bezug genommen. Die Lichtführungselemente 100, 102 sind bevorzugt als Reflektoren ausgestaltet.
Jedes der weiteren Lichtführungselemente 100, 102 kann unabhängig von den übrigen weiteren Lichtführungselemente 102, 100 an dem zweiten Lichtführungselement 38, insbesondere auf dessen Reflektorfläche 40 bevorzugt lösbar befestigt werden.
Die weiteren Lichtführungselemente 100, 102 weisen eine keilförmige Grundstruktur auf. Eine radial außenliegende Außenfläche 104 ist zylindermantelförmig geformt. Im montierten Zustand liegt die Außenfläche 104 parallel um die axiale Richtung 18. Der Außendurchmesser der Außenfläche 104 ist in einer Variante höchstens so groß wie der Außendurchmesser des gesamten Leuchtenelements 1.
Im montierten Zustand 108 weist das weitere Lichtführungselement 100, 102 an der von der Lichtquelle 12 in axialer Richtung 18 beabstandeten Seite eine Basis 110 auf, von der aus sich das weitere Lichtführungselement 100, 102 in Umfangsrichtung 112 in axialer Richtung 18 verjüngt. Diese Verjüngung findet bevorzugt überproportional zum Abstand von der Basis 110 statt. Die jeweils in Umfangsrichtung 112 weisenden Flächen des weiteren Lichtführungselements 100, 102 im montierten Zustand 108 sind Reflektorflächen 114, die, wie die Reflektorfläche 46, facettiert sein können. Das zur Lichtquelle 12 hin gelegene Ende 116 ist vom unteren Ende des ersten Lichtführungselements 38 bevorzugt etwas beabstandet. Die dem zweiten Lichtführungselement 40 zugewandte Innenseite 118 des Lichtführungselements 100, 102 ist komplementär zur Außenkontur des zweiten Lichtführungselements 40 ausgestaltet, so dass sich das weitere Lichtführungselement 100, 102 an das zweite Lichtführungselement 40 bzw. dessen Reflektorfläche 46 anschmiegt.
Wie aus den 8 bis 10 hervorgeht, können die weiteren Reflektorelemente 100, 102 unterschiedlich ausgestaltet sein. So kann das eine weitere Lichtführungselement 102 in Umfangsrichtung 112 breiter sein als das andere Lichtführungselement 100. Dies führt zu einer stärkeren Konzentration des Lichtstromes von der Lichtquelle 12 in den übrigen Bereich des Vollkreises um die Laterne 4.
Das weitere Lichtführungselement 100, 102 ist bevorzugt einfach und werkzeugfrei an dem Leuchtenelement 1 montierbar ausgestaltet. Insbesondere kann das weitere Lichtführungselement 100, 102 am Leuchtenelement 1 verrastet sein. Dies ist beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Federbügel 120 möglich, die mit dem Befestigungselement 56 verrasten.
Ein zusätzliches drittes oder viertes Lichtführungselement 100, 102, wie es in den 7 bis 10 gezeigt ist, wirkt vorteilhaft mit der segmentierten Lichtquelle 12 zusammen, wie sie in 4 gezeigt ist. Dies ergibt sich aus der Darstellung der 11, in der der Übersichtlichkeit halber das zweite Lichtführungselement 40 weggelassen ist.
So ist in 11 ein Ringsegment 86 weggelassen und die beiden verbleibenden Segmente 86 sind in Umfangsrichtung 112 gegenüber ihrer Lage bei einer ringförmig geschlossenen Lichtquelle versetzt, so dass zwischen zwei benachbarten Ringsegmenten 86 jeweils eine Lücke entsteht. Diese Lücke fluchtet in axialer Richtung 18 mit jeweils den weiteren Lichtführungselementen 100, 102. Damit wird ein unnötiger Lichtstrom in den Bereichen des Vollkreises unterhalb der Lichtquelle 12 vermieden, die ohnehin durch die weiteren Lichtführungselemente 100, 102 verschattet werden.
In 11 sind zudem gut die Kühldurchlässe 38 im Kühlkörper 14 bzw. der Basis 24 zu erkennen.
In den 12 und 13 ist gezeigt, dass mehrere Leuchtenelemente 1 übereinander angeordnet sein können, um eine Leuchte 123 zu bilden. Die Kühlrippen 16 eines darunterliegenden Leuchtenelements 1 sind dabei jeweils innerhalb des darüberliegenden Leuchtenelements aufgenommen. In 12 ist lediglich beispielhaft gezeigt, dass sämtliche Leuchtenelemente 1 mit weiteren Lichtführungselementen 100, 102 versehen sind. Selbstverständlich können auch einzelne oder alle Leuchtenelemente 1 mit nur einem oder keinem weiteren Lichtführungselement 100, 102 versehen sein.
Die übereinanderliegenden Leuchtenelemente 1 sind über ihre Verankerungsstellen 98 aneinander gekoppelt. Lediglich beispielhaft dient zum Übereinanderstapeln mehrerer Leuchtenelemente 1 ein Schraubenbolzen 124 mit Abstandhaltern 126 zwischen den Verankerungsstellen 98. Anstelle dieser Ausgestaltung können übereinanderliegende Leuchtenelemente 1 beispielsweise auch miteinander durch um die axiale Richtung 18 herum verlaufende Gewinde oder Bajonettverschlüsse miteinander gekoppelt sein.
Die Basis 24 eines jeden Leuchtenelements 1 bildet zum Übereinanderstapeln eine mechanische Schnittstelle 30 in Form eines die Verankerungsstellen 98 einschließenden Flansches.
Durch die übereinandergestapelten Leuchtenelemente 1 erstreckt sich ein durchgängiger Kühlkanal 130, der die Kühlkörper 14, bevorzugt sämtliche Leuchtenelemente 1 durchgängig passiert. Zusammen mit dem zentralen Montageraum 6, mit dem der Kühlkanal 130 verbunden sein kann, kann so ohne Einschluss von Außenluft eine ausreichende Kühlzirkulation stattfinden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Leuchtenelemente 1 außen von einem zylinderförmigen Glas umgeben sind.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtenelement
2: Sockel
4: Laterne
6: Montageraum im Leuchtenelement
8: oberes Ende des Leuchtenelements
10: unteres Ende des Leuchtenelements
12: Lichtquelle
13: Halbraum unterhalb Lichtquelle
14: Kühlkörper
16: Kühlrippe
18: axiale Richtung
20: radiale Richtung
22: Kühlspalt
24: Basis
26: Tragstruktur
28: Kühldurchlass
30: Schnittstelle des Leuchtenelements
32: Kragen
34: Aufnahmespalt
36: Führungsschräge
38: erstes Lichtführungselement
40: zweites Lichtführungselement
42: Lichtstrahl
44: Vertikale
45: Horizontale
46: Reflektor
48: Reflektorfläche
50: Facettenauge
52: Durchmesser des zweiten Lichtführungselements
54: größter Durchmesser des zweiten Lichtführungselements
56: Befestigungselement
58: Rastöffnung
60: Ringlinse
62: Befestigungsabschnitt
64: Teil eines Befestigungssystems für das erste Lichtführungselement
66: Außendurchmesser des ersten Lichtführungselements
68: Innendurchmesser des ersten Lichtführungselements
70: Innenseite des ersten Lichtführungselements
72: ringförmiges Prisma
74: Außenfläche des ersten Lichtführungselements
76: Höhe des ersten Lichtführungselements unterhalb der Lichtquelle
80: Feld von Einzellichtquellen
82: Einzellichtquelle
84: LED
86: Ringsegment
88: Ringform
90: elektrisches Bauelement
92: Tragstruktur
94: Stützelement
96: Leuchtspalt
98: Verankerungsstelle
100: weiteres Lichtführungselement
102: weiteres Lichtführungselement
104: Außenfläche des weiteren Lichtführungselements
106: Außendurchmesser des weiteren Lichtführungselements im montierten Zustand
108: montierter Zustand
110: Basis des weiteren Lichtführungselements
112: Umfangsrichtung
114: Reflektorfläche des weiteren Lichtführungselements
116: an der Lichtquelle gelegenes Ende des weiteren Lichtführungselements
118: Innenfläche des weiteren Lichtführungselements
120: Federbügel
122: Lücke zwischen benachbarten Ringsegmenten
123: Leuchte
124: Schraubenbolzen
126: Abstandshalter
130: Kühlkanal
132: Luftzirkulation

Claims

Nach unten abstrahlendes Leuchtenelement (1), beispielsweise für eine Wegbeleuchtung oder eine Straßenlaterne, mit einer Lichtquelle (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) ringförmig ist.
Leuchtenelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Lichtquelle (12) ein ringförmiges Feld (80) von Einzellichtquellen (82) aufweist.
Leuchtenelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Lichtquelle (12) ausschließlich in einen unterhalb der Lichtquelle angeordneten Halbraum (13) abstrahlt.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lichtführungselement (38) zur Umlenkung der Lichtstrahlen (42) der Lichtquelle (12) in Richtung der Vertikalen (44) und ein vom ersten Lichtführungselement (38) baulich getrenntes zweites Lichtführungselement (40) zur Umlenkung der Lichtstrahlen (42) in Richtung der Horizontalen (45) vorgesehen sind.
Leuchtenelement (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lichtführungselement (38) ringförmig und transparent ist.
Leuchtenelement (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lichtführungselement (38) die Lichtquelle (12) außen umgibt.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass erste Lichtführungselement (38) unterhalb der Lichtquelle (12) angeordnet ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lichtführungselement (40) ein unterhalb der Lichtquelle (12) liegender Reflektor (46) ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lichtführungselement (40) ein zylindrischer Hohlkörper mit außenliegender Reflektorfläche (48) ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein drittes Lichtführungselement (100, 102) vorhanden ist, das außen an dem zweiten Lichtführungselement (40) anbringbar ausgestaltet ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tragstruktur (26) zur Abstützung des Leuchtenelements (1) und/oder von auf dem Leuchtenelement (1) aufliegendem Bauteil (1) vorgesehen ist und dass die Tragstruktur (26) von der Lichtquelle (12) umgeben ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenelement (1) hohlzylindrisch ist
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenelement (1) modular übereinander stapelbar ausgestaltet ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Lichtquelle (12) ein ringförmiger Kühlkörper (14) angeordnet ist.
Leuchtenelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Lichtquelle (12) sich von einer Basis (24) weg erstreckende Kühlrippen (16) vorhanden sind und dass die Basis (24) zwischen wenigstens einzelnen Kühlrippen (16) Kühldurchlässe (28) aufweisen.
Leuchte (123) mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Leuchtenelementen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die beiden Leuchtenelemente (1) wenigstens ein Kühlkanal (130) durchgängig erstreckt.