EP1947379B1

EP1947379B1 - Außenleuchte

Info

Publication number: EP1947379B1
Application number: EP07025237A
Authority: EP
Inventors: Eckhard Hofmann
Original assignee: LICHT Design Management Eckhard Hofmann
Current assignee: LICHT Design Management Eckhard Hofmann
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: ATE514896T1; DE202007001148U1; EP1947379A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenleuchte zur Beleuchtung von Geländen, insbesondere von Straßen, Plätzen usw. gemäß des Oberbegriffs von An spruch 1. Eine derartige Außenleuchte ist bekannt aus JP 2004-281327 .
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.
Aus der JP2004-281327 ist schließlich noch eine LED-Außenleuchte zur Beleuchtung eines Fußweges mit geringer Lichtpunkthöhe von z. B. 1 Meter bekannt. Diese Leuchte wird mit Solarenergie sowie einer Pufferbatterie betrieben, und sie enthält einen Bewegungssensor, der die Leuchte zwecks minimalen Energieverbrauchs bei Annäherung von Personen ein- und nach Weggang der Personen wieder ausschaltet. Die Leuchte umfasst mehrere LED's, die in einem Reflektor angeordnet sind, welche an der Spitze eines Mastes befestigt ist. Der Mast ist am Rande des zu beleuchtenden Weges aufgestellt, und die Leuchte ist schräg auf den Weg gerichtet. Diese Leuchte ist zwar nahe an die zu beleuchtende Fläche herangeführt, sie verteilt aber das von der Lichtquelle emittierte Licht auf der Fläche nur ungleichmäßig.
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 des Unteranspruchs 2.
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

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, und welche
in Lichtdurchgangsrichtung eine zirkulare und/oder lineare Fresnelllinsen- und/oder Mikroprismenstruktur aufweist und
die LED's (3) in Reihe am Grunde eines gemeinsamen, parallel zur Längsausrichtung der Umhausung (5) erstreckenden Reflektors (4) angeordnet sind und
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4) einen die Lichtstrahlen (2) der LED's zur lichtlenkenden Einheit (6) hin parallelisierenden Querschnitt aufweist, und dass
die Umhausung (5) der Außenleuchte (1) als gerade Säule ausgebildet ist, die senkrecht auf dem Boden aufgestellt wird.
Außenleuchte (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Umhausung (5) mehrere Reflektoren (4) angeordnet sind, wobei die Lichtaustrittsöffnungen der Umhausung (5) in verschiedene Richtungen weisen.