EP1947379A1 - Außenleuchte - Google Patents

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EP1947379A1
EP1947379A1 EP07025237A EP07025237A EP1947379A1 EP 1947379 A1 EP1947379 A1 EP 1947379A1 EP 07025237 A EP07025237 A EP 07025237A EP 07025237 A EP07025237 A EP 07025237A EP 1947379 A1 EP1947379 A1 EP 1947379A1
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reflector
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Eckhard Hofmann
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LICHT Design Management Eckhard Hofmann
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    • F21S8/08—Lighting devices intended for fixed installation with a standard
    • F21S8/085—Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light
    • F21S8/088—Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light with lighting device mounted on top of the standard, e.g. for pedestrian zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21V5/045—Refractors for light sources of lens shape the lens having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to an outdoor lamp for lighting terrain, in particular streets, squares, etc.
  • the lighting of streets, squares, etc. is generally carried out with luminaires mounted on poles, guy ropes or house facades at a height (point height) between 4 meters and 20 meters above the surface to be illuminated.
  • the different light heights result from the different applications, eg. As the size of the surface to be illuminated or the distance of the lights to each other.
  • the essential goal is that these lights illuminate a large area as evenly as possible. This will u. a. achieved in that the height of the light points is optimized upwards.
  • high-pressure sodium vapor lamps and mercury-vapor lamps are used in the range of the required power of 50 W to 1000 W. Due to their radiation pattern characteristics, these lamps require a three-dimensionally shaped reflector which is optimized for the distribution of light intensity.
  • the principle described remains the lights on poles or guy ropes or house facades with a conspicuous high light height even with a substitution of the aforementioned bulbs by LEDs.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a suitable for the lighting of a terrain, especially streets and squares outdoor lamp in which the light source is brought closer to the terrain to be lit and the area to be illuminated is still illuminated uniformly.
  • FIG. 1 is designed as a vertical column inventive outdoor lamp 1 is shown.
  • Such columns may be along streets S, z. B. are placed on the outer edge of the sidewalk and direct all the light emitted by LED's 3, via a reflector 4 and a light-guiding unit 6 on short paths to the surfaces to be illuminated of the sidewalk and the street.
  • the light-directing unit 6 has a circular and / or linear Fresnelllinsen- and / or micro-prism structure, and their targeted optical design, the light is directed exclusively to the surfaces to be illuminated and radiation in directions that do not require light, for. B. prevented upwards.
  • the minimum height of 4 meters indicated in the luminaires of the state of the art plays no role, d. H. the light spot heights of the lights according to the invention are usually far below 4 meters.
  • FIG. 1 illustrated vertical arrangement of the outdoor lamp according to the invention is merely an example to explain the feasible with such lights new lighting principle.
  • the lights can of course also in other ways, eg. B. be arranged horizontally.
  • FIG. 2 is a cross section through the outdoor light after FIG. 1 shown.
  • the cross-section shows one of the series of high-power LEDs 3, which are arranged at the bottom of a common reflector 4.
  • the reflector 4 is mounted within the enclosure 5.
  • the reflector 4 serves to parallelize the light beams 2 generated by the LEDs to its light exit opening. How out FIG. 2 can be seen, the enclosure 5 is sealed at the front of the reflector 4 by a glass or a glassy plastic existing light-directing unit 5.
  • the light-directing unit 6 in this embodiment is a flat plate with a circular and / or linear Fresnelllinsen- and / or micro-prism structure.
  • the Fresnelllinsen- and / or micro prism structure is adapted to the specific application of the lamp in such a way that the light rays optically exclusively to the surfaces to be illuminated, z. B. be directed to the limit of illumination by the adjacent lights.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the reflector 4 in a horizontal position.
  • the light emanating from the LED's is passed through the common reflector 4 parallelized to the light-directing device 6 and the light beams 2 are distributed by the latter in a targeted manner onto the surfaces to be illuminated.
  • the light-directing device 6 is a flat plate in the embodiment described here. But it can also be a curved plate, if accordingly the Fresnelllinsen- and / or micro-prism structure is tuned with the curvature.
  • FIG. 4 schematically shows the application of the lights according to the invention at a road intersection in a plan view.
  • the lights 1 are the in FIG. 1 shown lamp, ie it is vertically arranged columnar lights.
  • the light fixture shown accommodates four four reflectors 4 and radiates the light on all four sides, the light-directing devices are tuned so that the light illuminates both the intersection and the outgoing from the intersection streets including the sidewalks evenly.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei einer Außenleuchte (1) zur Beleuchtung von Geländen, insbesondere von Straßen, Plätzen usw. mit mehreren in mindestens einem Reflektor (4) angeordneten, Lichtstrahlen (2) aussendenden LED's (3), wobei der mindestens eine Reflektor (4) in einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Umhausung (5) angeordnet ist, welche mindestens eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die jeweils durch eine aus Glas oder einem glasartigen Kunststoff bestehende lichtlenkende Einheit (6) dicht verschlossen ist, weist die lichtlenkende Einheit (6) in Lichtdurchgangsrichtung eine zirkulare und/oder lineare Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Außenleuchte zur Beleuchtung von Geländen, insbesondere von Straßen, Plätzen usw.
  • Die Beleuchtung von Straßen, Plätzen usw. erfolgt im Allgemeinen mit Leuchten, die in einer Höhe (Lichtpunkthöhe) zwischen 4 Meter und 20 Metern über der zu beleuchtenden Fläche an Masten, Abspannseilen oder Häuserfassaden angebracht sind.
  • Die unterschiedlichen Lichtpunkthöhen ergeben sich aus den unterschiedlichen Anwendungsfällen, z. B. der Größe der zu beleuchtenden Fläche oder des Abstandes der Leuchten zueinander. Wesentliches Ziel ist es, dass diese Leuchten möglichst einen großen Bereich gleichmäßig ausleuchten. Das wird u. a. dadurch erreicht, dass die Höhe der Lichtpunkte nach oben hin optimiert wird.
  • Üblicherweise kommen Natriumdampf-Hochdrucklampen und Quecksilberdampflampen im Bereich der erforderlichen Leistung von 50 W bis 1000 W zum Einsatz. Diese Leuchtmittel verlangen auf Grund ihrer Strahlenmodell-Charakteristik einen dreidimensional ausgeformten Reflektor, der für die Lichtstärkeverteilung optimiert wird.
  • Ein Beispiel für derartige Leuchten ist in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 71 24 696 U1 beschrieben und dargestellt.
  • Natriumdampf-Hochdruck- und Quecksilberdampflampen haben jedoch eine relativ begrenzte Lebensdauer, so dass sie des Öfteren ersetzt werden müssen, wodurch hohe Kosten entstehen. Auch ist der Energiebedarf der in diesen bekannten Leuchten verwendeten Lampen relativ hoch.
  • Um die Lebensdauer zu verlängern und den Energiebedarf zu senken, wurde eine mit Hochleistungs-Leuchtdioden (LED's) bestückte Außenleuchte entwickelt, die im deutschen Gebrauchsmuster DE 201 14 085 U1 beschrieben und dargestellt ist. Sie unterscheidet sich von den vorgenannten Leuchten im Wesentlichen lediglich durch den Austausch der energieintensiven und kurzlebigen Lampen gegen die energiesparenden und in Größenordnungen langlebigeren LED's.
  • Eine Weiterentwicklung vorgenannter Außenleuchte auf LED-Basis wird in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 203 17 444 U1 beschrieben. Bei dieser Leuchte wurde die aus dem Stand der Technik bekannte, das Reflektorgehäuse in der Lichtabstrahlrichtung verschließende transparente Leuchtenabdeckung durch einen das von den LED's ausgehende Licht sammelnden und auf die auszuleuchtende Fläche leitenden Lichtlenkkörper ersetzt. Durch den Lichtlenkkörper werden eine weitere Erhöhung der Lichtausbeute und eine gleichmäßigere Ausleuchtung erreicht. Der Lichtlenkkörper ist jedoch ein relativ voluminöses, optisch aufwändiges Gebilde.
  • Außerdem bleibt das beschriebene Prinzip der Leuchten an Masten oder Abspannseilen oder an Häuserfassaden mit einer auffällig hohen Lichtpunkthöhe auch bei einer Substitution der genannten Leuchtmittel durch LED's bestehen.
  • Das vorstehend beschriebene, bisher zur Anwendung gekommene Beleuchtungsprinzip hat folgende Nachteile:
  • Die Energieeffizienz ist durch die genannten großen Lichtpunkthöhen mangelhaft. Die Beleuchtungsstärke nimmt im Quadrat der Entfernung von der zu beleuchtenden Fläche immer weiter ab. Der bisherige Trend, immer höhere Lichtpunkthöhen zu wählen, steht der Forderung nach einer höheren Energieeffizienz konträr entgegen. Durch die großen Lichtpunkthöhen entsteht ein erheblicher uneffizienter Anteil an der gesamten Strahlleistung einer Leuchte, der nicht für die eigentliche Sehaufgabe genutzt wird. Es werden z. B. ungewollt Hausfassaden oder rückwärtige Grundstücke oder andere Flächen mit beleuchtet. Nach eingehenden messtechnischen Untersuchungen gibt es Anwendungsfälle, bei denen nur 5 % der eigentlichen Strahlleistung für die eigentliche Sehaufgabe verwendet wird, d. h., es entsteht ein erheblicher Anteil an ungewollter Lichtimmission.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine für die Beleuchtung eines Geländes, insbesondere von Straßen und Plätzen geeignete Außenleuchte zu schaffen, bei der die Lichtquelle näher an das zu beleuchtende Gelände herangeführt ist und das zu beleuchtende Gelände dennoch gleichmäßig ausgeleuchtet wird.
  • Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bilden die Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 5.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren 1 bis 4 näher erläutert werden.
    • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Außenleuchte in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
    • Figur 2 zeigt in einer schematischen Querschnittsansicht eine in einem Reflektor sowie unter einer lichtlenkenden Einheit angeordnete Leuchtdiode sowie den Verlauf der von der LED ausgehenden Lichtstrahlen;
    • Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung mehrerer LED's in Reihe am Grunde eines gemeinsamen Reflektors und
    • Figur 4 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Anordnung von erfindungsgemäßen Außenleuchten an einer Straßenkreuzung, wobei in den Umhausungen der Außenleuchten jeweils mehrere Reflektoren angeordnet sind und die Lichtaustrittsöffnungen der Umhausung in verschiedene Richtungen weisen.
  • In Figur 1 ist eine als senkrechte Säule ausgebildete erfindungsgemäße Außenleuchte 1 dargestellt. Derartige Säulen können längs von Straßenzügen S, z. B. am Außenrand des Gehsteiges aufgestellt werden und leiten das gesamte Licht, welches von LED's 3 ausgestrahlt wird, über einen Reflektor 4 und eine lichtlenkende Einheit 6 auf kurzem Wege auf die zu beleuchtenden Flächen des Gehsteiges und der Straße.
  • Die lichtlenkende Einheit 6 besitzt eine zirkulare und/oder lineare Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur, und durch deren gezielte optische Gestaltung wird das Licht ausschließlich auf die zu beleuchtenden Flächen geleitet und eine Abstrahlung in Richtungen, die kein Licht benötigen, z. B. nach oben verhindert. Die nahe Heranführung der Leuchte 1 an die zu beleuchtenden Flächen sowie die gezielte Abstrahlung des Lichtes ausschließlich in Richtungen, in denen das Licht auch tatsächlich erforderlich ist, erhöhen die Energieeffizienz der erfindungsgemäßen Leuchten im Vergleich zu Leuchten des Standes der Technik beträchtlich. Obwohl auch bei den Leuchten des Standes der Technik bereits energiesparende Hochleistungs-LED's zum Einsatz kamen, wurden durch die zur Ausleuchtung der Flächen für notwendig gehaltenen großen Lichtpunkthöhen die durch die LED's erzielten Energieeinsparungen zum großen Teil wieder zunichte gemacht, weil die Beleuchtungsstärke sich im Quadrat der Entfernung der Lichtquelle von der zu beleuchtenden Fläche verringert.
  • Mit den erfindungsgemäßen Leuchten spielt die bei den Leuchten des Standes der Technik als Minimum angegebene Lichtpunkthöhe von 4 Metern keine Rolle mehr, d. h. die Lichtpunkthöhen der erfindungsgemäßen Leuchten liegen in der Regel weit unter 4 Metern.
  • Die in Figur 1 dargestellte senkrechte Anordnung der erfindungsgemäßen Außenleuchte ist lediglich ein Beispiel, um das mit solchen Leuchten realisierbare neue Beleuchtungsprinzip zu erläutern. Die Leuchten können selbstverständlich auch in anderer Weise, z. B. waagerecht angeordnet werden. Entscheidend für das neue Beleuchtungsprinzip, welches durch die erfindungsgemäßen Außenleuchten realisiert wird, ist die Anordnung der Leuchten in größtmöglicher Nähe der zu beleuchtenden Flächen und die Ausrichtung der Lichtabstrahlung durch die optische Wirkung der zirkularen und/oder linearen Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstrukturen.
  • In Figur 2 ist ein Querschnitt durch die Außenleuchte nach Figur 1 dargestellt. Der Querschnitt zeigt eine der Reihe von Hochleistungs-LED's 3, die am Grunde eines gemeinsamen Reflektors 4 angeordnet sind. Der Reflektor 4 ist innerhalb der Umhausung 5 befestigt. Der Reflektor 4 dient dazu, die von den LED's erzeugten Lichtstrahlen 2 zu dessen Lichtaustrittsöffnung hin zu parallelisieren. Wie aus Figur 2 erkennbar ist, wird die Umhausung 5 an der Vorderseite des Reflektors 4 durch eine aus Glas oder einen glasartigen Kunststoff bestehende lichtlenkende Einheit 5 dicht abgedeckt.
  • Die lichtlenkende Einheit 6 ist bei dieser Ausführungsform eine ebene Platte mit einer zirkularen und/oder linearen Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur. Die Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur ist dem konkreten Anwendungsfall der Leuchte in der Weise angepasst, dass die Lichtstrahlen optisch ausschließlich zu den zu beleuchtenden Flächen, z. B. bis zur Grenze der Ausleuchtung durch die benachbarten Leuchten gelenkt werden.
  • Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den Reflektor 4 in waagerechter Lage. Hier ist nochmals deutlich zu erkennen, dass das von den LED's ausgehende Licht durch den gemeinsamen Reflektor 4 parallelisiert zu der lichtlenkenden Einrichtung 6 geleitet und die Lichtstrahlen 2 von dieser gezielt auf die zu beleuchtenden Flächen verteilt werden.
  • Die lichtlenkende Einrichtung 6 ist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine ebene Platte. Sie kann aber ebenso eine gewölbte Platte sein, wenn dementsprechend die Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur mit der Wölbung abgestimmt wird.
  • Figur 4 zeigt schematisch die Anwendung der erfindungsgemäßen Leuchten an einer Straßenkreuzung in einer Draufsicht. Die Leuchten 1 sind der in Figur 1 dargestellten Leuchte ähnlich, d. h. es handelt sich um senkrecht angeordnete säulenartige Leuchten. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Leuchte nimmt die Umhausung 5 vier Reflektoren 4 auf und strahlt das Licht nach allen vier Seiten ab, wobei die lichtlenkenden Einrichtungen so abgestimmt sind, dass das Licht sowohl den Kreuzungsbereich als auch die von der Kreuzung abgehenden Straßenzüge einschließlich der Gehwege gleichmäßig ausleuchtet.
  • Diese an den Straßenecken angeordneten säulenartigen Leuchten können z. B. auch mit einer Verkehrsampelanlage kombiniert werden.
  • Durch die erfindungsgemäßen Außenleuchten lassen sich im Vergleich zu den bekannten Außenleuchten beträchtliche Energieeinsparungen erzielen.

Claims (5)

  1. Außenleuchte (1) zur Beleuchtung von Geländen, insbesondere von Straßen, Plätzen usw. mit mehreren in mindestens einem Reflektor (4) angeordneten, Lichtstrahlen (2) aussendenden LED's (3), wobei der mindestens eine Reflektor (4) in einer vor Umgebungseinflüssen schützenden Umhausung (5) angeordnet ist, welche mindestens eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die jeweils durch eine aus Glas oder einem glasartigen Kunststoff bestehende lichtlenkende Einheit (6) dicht verschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die lichtlenkende Einheit (6) in Lichtdurchgangsrichtung eine zirkulare und/oder lineare Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur aufweist.
  2. Außenleuchte (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die LED's (3) in Reihe am Grunde eines gemeinsamen, parallel zur Längsausrichtung der Umhausung (5) erstreckenden Reflektors (4) angeordnet sind.
  3. Außenleuchte (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) einen die Lichtstrahlen (2) der LED's zur lichtlenkenden Einheit (6) hin parallelisierenden Querschnitt aufweist.
  4. Außenleuchte (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mit der zirkularen und/oder linearen Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur versehene lichtlenkende Einheit (6) eine ebene oder gewölbte Platte aus Glas oder einem glasartigen Kunststoff von im Wesentlichen gleichförmiger Dicke umfasst.
  5. Außenleuchte (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Umhausung (5) mehrere Reflektoren (4) angeordnet sind, wobei die Lichtaustrittsöffnungen der Umhausung (5) in verschiedene Richtungen weisen.
EP07025237A 2007-01-19 2007-12-29 Außenleuchte Revoked EP1947379B1 (de)

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