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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