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Die
Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtungen, genauer gesagt, eine
LED(Leuchtdiode)-Straßenleuchte
sowie ein Lichtquellenmodul für eine
solche.
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LEDs
zeigen eine hohe Beleuchtungseffizienz, weswegen sie umfangreich
für verschiedene Beleuchtungsvorrichtungen
verwendet werden, um Energie einzusparen. Außer für Innenbeleuchtungen, wie Tischleuchten,
werden LEDs zunehmend für Straßenleuchten
zur nächtlichen
Beleuchtung von Straßen
eingesetzt, da bei derartigen Anwendungen ein großes Energieeinsparpotenzial
besteht.
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In
den meisten herkömmlichen
LED-Straßenleuchten
sind mehrere LED-Bauteile oder -module kombiniert, um für ausreichende
Straßenbeleuchtung
zu sorgen. Gemäß der 1 sind
Straßenleuchten 10 entlang
einer Straße 11 um
ein vorbestimmtes Intervall L gegeneinander versetzt installiert,
wobei die aneinander anschließenden
Beleuchtungsbereiche 12 der Straßenleuchten dafür sorgen, dass
die Straße 11 vollständig ausgeleuchtet
wird.
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Der
Beleuchtungsbereich 12 jeder Straßenleuchte 10 entlang
der Straße 11 entspricht
einer Weite R, die direkt das Intervall L für die Straßenleuchten 10 beeinflusst.
Je größer die
Weite R des Beleuchtungsbereichs 12 ist, desto größer ist
das Intervall L zu einer benachbarten Straßenleuchte 10, und
entsprechend kleiner ist die Anzahl der für ein vorbestimmtes Straßenstück benötigten Straßenleuchten.
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Daher
ist es für
Straßenleuchtenhersteller wesentlich,
die Straßenleuchten 10 in
solcher Weise zu verbessern, dass die vorbestimmte Weite R des Beleuchtungsbereichs 12 entlang
einer Straße 11 möglichst
groß ist,
um die Anzahl der für
ein vorbe stimmtes Straßenstück benötigten Straßenleuchten möglichst
klein zu halten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein als Lichtquelle einer
Straßenleuchte
dienendes Quellenmodul zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Weite des Beleuchtungsbereichs
einer Straßenleuchte
entlang einer Straße
zu vergrößern, um
die entlang einem Straßenstück erforderliche
Anzahl von Straßenleuchten
möglichst
klein zu halten.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine LED-Straßenleuchte
zu schaffen, die eine möglichst
große
Weite des Beleuchtungsbereichs entlang einer Straße zeigt,
um entlang einem vorbestimmten Straßenstück mit einer möglichst
kleinen Anzahl von Straßenleuchten
auszukommen.
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Um
diese Aufgaben zu lösen,
ist durch die Erfindung ein Quellenmodul mit einem Sockel, mindestens
einem LED-Bauteil, einem Reflektor und einer transparenten Platte
geschaffen. Das LED-Bauteil
ist auf dem Sockel installiert. Der Reflektor ist mit dem Sockel
verbunden und um das LED-Bauteil herum angeordnet. Die transparente
Platte ist am Reflektor installiert, wobei sie mehrere dem LED-Bauteil zugewandte
Fresnellinsenbereiche bildet, die entlang einer vorbestimmten Richtung
angeordnet sind.
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Durch
die Erfindung ist ferner eine an einer Straße zu installierende LED-Straßenleuchte
geschaffen. Diese LED-Straßenleuchte
verfügt über einen
an der Straße
zu installierenden Laternenmast, einen am oberen Ende desselben
installierten Leuchtensitz sowie mindestens ein an diesem installiertes Quellenmodul,
um Licht auf die Straße
zu strahlen. Das Z-Achse-Motor verfügt über einen mit dem Leuchtensitz
verbundenen Sockel, mindestens ein auf dem Sockel installiertes
LED-Bauteil, einen mit dem Sockel verbundenen Reflektor, der um
das LED-Bauteil herum angeordnet ist, sowie eine am Reflektor installierte
transparente Platte, die mehrere dem LED-Bauteil zugewandte Fresnellinsenbereiche bildet,
wobei das Quellenmodul beim Aufstellen der Straßenleuchte so auszurichten
ist, dass die Anordnungsrichtung der Fresnellinsenbereiche der Erstreckungsrichtung
der Straße
entspricht.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsformen
näher erläutert.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Straßenleuchte;
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2 ist
eine schematische Ansicht einer LED-Straßenleuchte gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
eine Schnittansicht einer LED-Straßenleuchte gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
eine schematische Ansicht eines Quellenmoduls einer LED-Straßenleuchte
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 ist
eine schematische Ansicht des Quellenmoduls;
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6 ist
eine schematische Ansicht einer transparenten Platte des Quellenmoduls;
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7 ist
eine schematische Ansicht, die den Betrieb des Quellenmoduls veranschaulicht;
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8 ist
eine schematische Ansicht, die den Betrieb der LED-Straßenleuchte
veranschaulicht; und
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9 bis 13 sind
schematische Ansichten einer jeweiligen transparenten Platte gemäß jeweils
einer anderen bevorzugten Ausführungsform.
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Gemäß der 2 verfügt eine
LED-Straßenleuchte 20 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung über
einen Laternenmast 21, einen Leuchtensitz 22 sowie
ein Quellenmodul 23. Der Laternenmast 21 wird
an einer Straße
installiert, und der Leuchtensitz 22 wird am oberen Ende 211 desselben
installiert. Der Leuchtensitz 22 bildet einen Hohlraum 221,
der konkav nach oben an der Unterseite des Leuchtensitzes 22 angeordnet
wird.
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Gemäß der 3 wird
das Quellenmodul 23 im Inneren des Hohlraums 221 des
Leuchtensitzes 22 so installiert, dass es Licht nach unten
abstrahlt. Jedes Quellenmodul 23 verfügt über einen mit dem Leuchtensitz 22 zu
verbindenden Sockel 231, mindestens ein an diesem installiertes
LED-Bauteil 232, einen mit dem Sockel verbundenen Reflektor 233, der
um das LED-Bauteil herum angeordnet ist, und eine am Reflektor installierte
transparente Platte 234. Vorzugsweise ist der Sockel 231 ein
flaches Wärmeleitrohr
zum Abführen
von Wärme
von den LED-Bauteilen 232.
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Gemäß den 4 und 5 verfügt die transparente
Platte 234 über
zwei einander gegenüberstehend
angeordnete Fresnellinsenbereiche 235, wobei diese Platte
zum LED-Bauteil 232 vorsteht. Die Zentren der Fresnellinsenbereiche 235 sind
entlang einer vorbestimmten Richtung angeordnet, wobei das Quellenmodul
so montiert wird, dass diese Richtung mit der Erstreckungsrichtung
der Straße übereinstimmt.
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Gemäß der 6 besteht
jeder Fresnellinsenbereich 235 aus mehreren konzentrischen
Ringen 236, die nach oben von der transparenten Platte 234 abstehen,
wobei jeder Ring über
eine Innenseite 237 und eine Außenseite 238, die
miteinander verbunden sind, verfügt.
Die Innenseite 237 verläuft
im Wesentlichen orthogonal zur vertikalen Seite der transparenten
Platte 234, und die Außenseite 238 ist eine
schräge
Fläche
oder eine nach außen
konvexe Fläche.
Jeder Fresnellinsenbereich 235 kann Licht ähnlich wie
eine herkömmliche
Konvexlinse brechen, jedoch zeigt er den Vorteil eines stark verringerten Volumens
und eines sehr geringen Gewichts gegenüber einer herkömmlichen
Konvexlinse.
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Gemäß der 7 kann
von den Fresnellinsenbereichen 235 gebrochenes Licht von
der transparenten Platte 234 auf eine vorbestimmte Fläche gestrahlt
werden, wobei es in ein langes elliptisches Gebiet 40,
wie in der 7 dargestellt, konzentriert wird.
Anders gesagt, ist die Verteilung von Licht von der transparenten
Platte 234 nicht kreissymmetrisch, sondern es handelt sich
um eine asymmetrische elliptische Form.
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Wenn
diese LED-Straßenleuchte 20 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung an einer Straße 30 aufgestellt
wird, wie es in der 8 dargestellt ist, werden die
Fresnellinsenbereiche 235 in der Erstreckungsrichtung der
Straße 30 (wie
durch den Pfeil in der Figur dargestellt) ausgerichtet, um dafür zu sorgen,
dass die asymmetrische Lichtverteilung der transparenten Platte 234 für eine große Weite
des Beleuchtungsbereichs 50 der LED-Straßenleuchte
in der Erstreckungsrichtung der Straße sorgt, wodurch die Anzahl
der an einem vorbestimmten Straßenstück aufzustellenden
LED-Straßenleuchten
verringert werden kann.
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Gemäß der 9 sind
an einer transparenten Platte 244 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform
drei Fresnellinsenbereiche 246, 245, 246 entlang
einer Richtung angeordnet, wobei der mittlere Fresnellinsenbereich 245 einen
größeren Durchmesser
als die beiden äußeren Fresnellinsenbereiche 246 zeigt,
wodurch die Verteilung des von der transparenten Platte 244 nach
außen
abgestrahlten Lichts eingestellt werden kann.
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Gemäß der 10 ist
an einer transparenten Platte 264 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
elliptische Fresnellinsenbereiche 265 zum Einstellen einer
im Wesentlichen asymmetrischen elliptischen Verteilung des von der
Platte nach außen
abgestrahlten Lichts ausgebildet.
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Gemäß der 11 ist
an einer transparenten Platte 274 gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
ein rechteckiger Fresnellinsenbereich 275 zum Einstellen
einer im Wesentlichen asymmetrischen rechteckigen Verteilung des
von der Platte nach außen
abgestrahlten Lichts ausgebildet.
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Gemäß der 12 sind
an einer elliptischen transparenten Platte 254 gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
fünf Fresnellinsenbereiche 255 mit
gleichem Durchmesser ausgebildet, die in einer vorbestimmten Richtung
X angeordnet sind. Die Fresnellinsenbereiche 255 weisen
jeweils verschiedene Brennweiten auf, wodurch die Asymmetrie der
Lichtverteilung entsprechend Erfordernissen an einer aktuellen Straße eingestellt
werden kann. Jeder Fresnellinsenbereich auf derselben transparenten Platte
kann eine andere Brennweite aufweisen, oder es kann einer der in
den 2 bis 11 dargestellten Fresnellinsenbereiche
sein.
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Um
die Asymmetrie der Lichtverteilung des von den Fresnellinsenbereichen 255 abgestrahlten Lichts
zu verbessern, wurde ein optisches Simulationsprogramm verwendet,
um Fresnellinsenbereiche einer transparenten Platte 254 durch
ein Spritzgießverfahren
mit einem Design asymmetrischer Brennweiten herzustellen. Gemäß der 3 sind,
in der eine Richtung Y in der orthogonal zu einer Richtung X verläuft, zeigen
Fresnellinsenbereiche 255 in der Richtung X eine Brennweite
Fx, die größer als
die Brennweite Fy in der Richtung Y ist, so dass das Ausmaß der Divergenz
in der Richtung X, nachdem Licht durch die Fresnellinsenbereiche 255 gelaufen
ist, größer als
das Ausmaß der
Divergenz in der Richtung Y ist, wodurch die Asymmetrie der Lichtverteilung
verbessert ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das genannte Design
mit asymmetrischer Brennweite auch bei den durch die 2 bis 11 veranschaulichten
Fresnellinsenbereichen anwendbar ist.
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Während die
Erfindung durch spezielle Ausführungsformen
beschrieben wurde, können
vom Fachmann zahlreiche Modifizierungen und Variationen vorgenommen
werden, ohne dass dadurch vom Grundgedanken und Schutzumfang der
in den Ansprüchen
dargelegten Erfindung abgewichen würde.