EP2534413A1 - Leuchtmodul zur verkehrswegebeleuchtung und verkehrswegeleuchte - Google Patents
Leuchtmodul zur verkehrswegebeleuchtung und verkehrswegeleuchteInfo
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- EP2534413A1 EP2534413A1 EP11706774A EP11706774A EP2534413A1 EP 2534413 A1 EP2534413 A1 EP 2534413A1 EP 11706774 A EP11706774 A EP 11706774A EP 11706774 A EP11706774 A EP 11706774A EP 2534413 A1 EP2534413 A1 EP 2534413A1
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- Lighting module for traffic route lighting
- the invention relates generally to the technical field of traffic route lighting. More particularly, the invention relates to a lighting module for stationary traffic route lighting and a traffic route light in which LEDs serve as light sources.
- a "traffic route” is understood to mean all public or private traffic areas, for example, roads, cycle and pedestrian paths, pedestrian zones, railway lines, public and private public places, and so on.
- Lighting modules and traffic lights with LEDs are known per se.
- WO 2008/137172 A1 shows a lighting module for a traffic route light.
- the light module has a multiplicity of light-emitting diodes, to each of which a light-shaping element having a refractive optical freeform surface for light-shaping is assigned.
- a luminaire construction would be desirable, which reduces the glare effect for passers-by and other road users.
- a first aspect of the invention is based on the basic idea of using a light-shaping element which has a plurality of refractive optical free-form surfaces for light shaping and at least one light-scattering region in the vicinity of the free-form surfaces.
- the light-scattering area is adapted to emit diffused light during operation of the light module.
- the effect of additional diffuse light for glare reduction is particularly pronounced if - as provided in some embodiments - the light-shaping element in the region of each free-form surface is clearly formed and in this area no further scattering element in the light module or the traffic route light is provided.
- Each free-form surface is preferably provided to achieve a desired emission characteristic for the useful light emitted by the light module, which is generally predetermined by relevant standards.
- a particularly accurate light shaping is achieved by relatively large Free-form surfaces are used, for example, each of which has an area of at least 5 cm 2 or at least 7.5 cm 2 or at least 10 cm 2 . This is particularly advantageous in the context of LED lights, because it would cause high costs here, if the light sources would have to be oversized to compensate for light distribution errors.
- not only one light-emitting diode but a group of several light-emitting diodes is provided for each free-form surface.
- the luminous flux can be increased by each free-form surface, so that less of the relatively complex freeform surfaces are required to obtain a desired total light output.
- the feature that the light-shaping element has at least one light-scattering region in the vicinity of the free-form surfaces is considered an optional feature, which is advantageous, but not absolutely necessary.
- the light-emitting diodes of each group can be arranged, for example, mirror-symmetrically with respect to exactly one plane.
- the light emitting diodes of a group are located at the corners of an isosceles - but not equilateral - triangle.
- the free-form surfaces can also be designed mirror-symmetrically to exactly one mirror plane each, wherein this plane of symmetry of a free-form surface in some embodiments coincides with the plane of symmetry of the associated light-emitting diode group.
- the light shaping element has a light entry side and a light emission side.
- side is not necessarily understood to mean a straight or smooth surface.
- a second aspect of the invention is based on the basic idea of arranging the lighting modules laterally next to one another in the housing in the case of a traffic route luminaire having a housing and a plurality of lighting modules, in such a manner inclined in a uniform direction that Lichtabstrahlen the lighting modules are arranged in a sawtooth to each other.
- This refinement provides the technical basis for a traffic route luminaire which, with a relatively simple optical structure, has a main emission direction running obliquely to the housing.
- Such a traffic route light can be provided, for example, for mounting in the horizontal direction-approximately parallel to a road level. As a result, disturbing stray light can be shielded with little construction effort.
- the lighting modules of the traffic route lamp according to the second aspect of the invention are constructed like the lighting modules according to the first aspect described above.
- the lighting modules then have features and combinations of features as described above and / or defined in claims 1 to 11.
- the feature of a light-scattering region of the light-shaping element is considered as an optional feature that is present in some, but not all, embodiments.
- instead of a light-shaping element having a plurality of free-form surfaces it is also possible to provide a plurality of light-shaping elements each having at least one free-form surface in such lighting modules.
- the light modules in the housing are arranged side by side along an array axis, and light emission axes of the light modules are approximately parallel to each other but oblique to the array axis.
- the angle between the light emission axes of the lighting modules and the arrangement axis is fixed by the design. In some embodiments, this angle may be, for example, between 45 ° to 135 ° or between 60 ° to 120 °, with each of the vertical angle of 90 ° is excluded.
- a particularly economical embodiment of the traffic route light is obtained by using identical lighting modules.
- FIG. 1 is an exploded view of a lighting module according to a first embodiment
- FIG. 1 is a perspective view of the lighting module of Fig. 1,
- FIG. 3 is a plan view of the lighting module of FIG. 1, wherein the light shaping element faces the viewer,
- FIG. 4 is a side view of the lighting module of Fig. 1,
- FIG. 5 shows a longitudinal section through a traffic route light according to a second embodiment, which has a plurality of lighting modules in a housing, and
- FIG. 6 is a perspective view of the traffic route lamp of FIG. 5th
- the lighting module 10 shown in FIG. 1 has as main components a light-shaping element 12, a light-emitting diode unit 14 and a cooling body 16 serving as the base.
- the light emitting diode unit comprises a printed circuit board 18 and a plurality of light emitting diodes 20A, 20B, 20C, 22A, 22B, 22C, 24A, 24B, 24C.
- the light-emitting diodes 20A-24C are divided in the present embodiment in groups of three, in a first group with the three LEDs 20A, 20B, 20C, a second group with the LEDs 22A, 22B, 22C, and a third group with the light emitting diodes 24A, 24B, 24C. In the following, these groups are collectively referred to as 20x, 22x, 24x.
- the light-shaping element 12 has a plurality-in the present exemplary embodiment three-refractive optical freeform surfaces 26, 28, 30.
- the first free-form surface 26 of the first light-emitting diode group 20x is associated optically in the sense that the light emitted by the light-emitting diode group 20x passes through the light-shaping element 12 largely in the region of the first free-form surface 26.
- the first free-form surface 26 thus serves for light shaping for a predominant part of that light which is emitted by the first light-emitting diode group 20x in the direction of the light-shaping element 12.
- the second free-form surface 28 is assigned to the second light-emitting diode group 22x
- the third free-form surface 30 is assigned to the third light-emitting diode group 24x.
- each free-form surface 26, 28, 30 forms the light of the respective associated light-emitting diode group 20x, 22x, 24x corresponding to the desired emission characteristic.
- this radiation characteristic depends on a traffic route light in order to achieve an overall light distribution of the traffic route light, which is predetermined by relevant standards.
- free-form surfaces instead of conventional spherical or aspherical lenses in the light-shaping element 12, the desired emission characteristic can be achieved very precisely and with only low light losses. This applies in particular to the relatively large free-form surfaces 26, 28, 30 of the present exemplary embodiments, which, for example, each have an optically effective surface with a content of at least 5 cm 2 .
- the light-shaping element 12 is clearly formed in the region of the free-form surfaces 26, 28, 30 in order to allow light shaping with maximum accuracy.
- the light-shaping element 12 has a light-scattering region 32 which emits diffused light during operation of the light-emitting module 10.
- the light-scattering region 32 occupies the entire available surface between the free-form surfaces 26, 28, 30 and an outer frame 34 of the light-shaping element 12, but at some points the free-form surfaces 26, 28, 30 are direct-ie without a light scattering area 32 - border the frame 34.
- the light-scattering region 32 extends uninterruptedly between two free-form surfaces 26, 28 and 28, 30.
- the light-shaping element 12 may be milky or have a light-scattering coating or a light-scattering surface treatment ,
- the free-form surfaces 26, 28, 30 are formed on a light emission side 36 of the light-shaping element 12, while the light of the light-emitting diodes 20x, 22x, 24x enters the light shaping element 12 at a light entrance side 38. It is understood that in alternative embodiments, the free-form surfaces 26, 28, 30 may be formed exclusively or additionally on the light entrance side 38, or that additional optically effective surfaces (not necessarily free-form surfaces) may be provided on the light entrance side 38. Further, a light-scattering coating or surface treatment may be provided in the light-diffusing region 32 on the light-emitting side 36, the light-entrance side 38, or both sides.
- Each free-form surface 26, 28, 30 has a butterfly shape in the exemplary embodiment described here. As can be seen in particular from FIG. 3, each free-form surface 26, 28, 30 is mirror-symmetrical to a transverse axis Q1 of the freeform surface 26, 28, 30. To a longitudinal axis L1 of the freeform surface 26, 28, 30, however, there is neither a mirror nor a rotational symmetry. This is also clear from Fig. 4, in which the longitudinal axis L1 is perpendicular to the plane of the drawing.
- the arrangement of the light-emitting diodes 20A-24C in the light-emitting diode groups 20x, 22x, 24x corresponds in this respect to the configuration of the respective associated free-form surface 26, 28, 30, as well as the light-emitting diodes 20A-24C of each group 20x, 22x, 24x with respect to a transverse axis Q2 of this group mirror-symmetrical are arranged;
- the transverse axis Q2 of each light-emitting diode group 20x, 22x, 24x coincides with the transverse axis Q1 of the associated free-form surface 26, 28, 30.
- each light-emitting diode group 20x, 22x, 24x In the direction of an axis L2 which extends through each light-emitting diode group 20x, 22x, 24x in the longitudinal direction of the associated free-form surface 26, 28, 30, however, there is neither mirror nor rotational symmetry.
- the light-emitting diodes of each group 20x, 22x, 24x are arranged in the present embodiment at the corners of an imaginary isosceles triangle whose base is parallel to the axis L2 and whose two legs extend mirror-symmetrically to the axis Q2.
- a seal 40 is arranged between the light-shaping element 12 and serving as a base heat sink 16, which ensures a dust- and moisture-tight closure.
- the light-shaping element 12 is provided with two lateral mounting rails 42, 44 fixed to the heat sink 16, wherein the frame 34 of the light-shaping element 12 rests against a mounting surface 46 of the heat sink 16.
- the light-emitting diode unit 14 is also connected to the mounting surface 46 in order to ensure good dissipation of the heat generated by the light-emitting diodes 20A-24C into the heat sink 16.
- each light-emitting diode group 20x, 22x, 24x reaches the region of the respective associated free-form surface 26, 28, 30
- a sufficient part of the light reaches the light-diffusing region 32 and is radiated therefrom as a diffused backlight.
- FIGS. 5 and 6 show an exemplary embodiment of a traffic route light in which a plurality of lighting modules 10 ', each having a light emission side 36', are inserted into a housing 50.
- the housing 50 is designed, for example, approximately cuboid and has lower edges 52 which enclose a mounting opening for the lighting modules 10 '.
- the lighting modules 10 'shown in FIGS. 5 and 6 differ from the lighting modules 10 described so far. Like the lighting modules 10, however, the lighting modules 10' also have a plurality of light emitting diodes and a plurality of refractive optical free-form surfaces for light shaping.
- the freeform surfaces of the lighting modules 10 ' are in some - but not all - embodiments as well as the above-described free-form surfaces 26, 28, 30 of the lighting modules 10 configured.
- each such free-form surface can be assigned a group of light-emitting diodes, which can be configured and arranged, for example, just like the light-emitting diode groups 20x, 22x, 24x described above.
- the traffic route light according to FIG. 5 and FIG. 6 is modified in that lighting modules 10, as shown in FIGS. 1 to 4 and described in detail above, are provided instead of the lighting modules 10 '.
- FIGS. 5 and 6-and all the modifications just mentioned- has in common that the lighting modules 10, 10 'are arranged side by side in the housing so that the longitudinal axes of the lighting modules 10, 10' - in FIG. 5 perpendicular to the plane of the drawing - side by side and parallel to each other.
- an arrangement axis A is shown, along which the lighting modules 10, 10 'are lined up.
- Each of the lighting modules 10, 10 ' has a light emission axis L, which is characteristic for the primary light emission direction of the lighting module 10, 10'.
- the light emission axes L of the lighting modules 10, 10 ' run parallel to one another but obliquely to the arrangement axis A.
- a fixed angle exists between the light emission axes L and the arrangement axis A, which, for example, depends on the quadrant in which the angle is measured - between 45 ° and 85 ° or between 95 ° and 135 °.
- the primary light emission direction in the arrangement shown in FIG. 5 has a predominantly, but not exclusively downwardly directed, component in the drawing plane.
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Abstract
Ein Leuchtmodul (10) zur stationären Verkehrswegebeleuchtung weist mehrere Leuchtdioden (20A - 24C) und ein Lichtformelement (12) auf. Das Lichtformelement (12) weist mehrere refraktive optische Freiformflächen (26, 28, 30) zur Lichtformung und mindestens einen Licht streuenden Bereich (32) auf, der dazu eingerichtet ist, beim Betrieb des Leuchtmoduls (10) diffuses Licht, das von den Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) stammt, abzustrahlen. Eine Verkehrswegeleuchte weist ein Gehäuse und mehrere Leuchtmodule (10) auf, die in dem Gehäuse derart angeordnet sind, dass Längsachsen der Leuchtmodule (10) nebeneinander und parallel zueinander verlaufen und Lichtabstrahlseiten (36) der Leuchtmodule (10) sägezahnförmig zueinander angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht einerseits eine gute Ausleuchtung des Verkehrswegeraums und vermeidet andererseits eine Blendung oder Belästigung von Passanten oder Anwohnern.
Description
Leuchtmodul zur Verkehrswegebeleuchtung
und Verkehrswegeleuchte
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Verkehrswegebeleuchtung. Spezieller betrifft die Erfindung ein Leuchtmodul zur stationären Verkehrswegebeleuchtung sowie eine Verkehrswegeleuchte, bei denen Leuchtdioden als Lichtquellen dienen. In der Wortwahl des vorliegenden Dokuments sollen unter einem "Verkehrsweg" alle öffentlichen oder privaten Verkehrsflächen verstanden werden, also beispielsweise Straßen, Fahrrad- und Fußgängerwege, Fußgängerzonen, Bahnstrecken, öffentliche und private Plätze mit Publikumsverkehr, und so weiter.
Leuchtmodule und Verkehrswegeleuchten mit Leuchtdioden sind an sich bekannt. So zeigt beispielsweise WO 2008/137172 A1 ein Leuchtmodul für eine Verkehrswegeleuchte. Das Leuchtmodul weist eine Vielzahl von Leuchtdioden auf, denen je ein Lichtformelement mit einer refraktiven optischen Freiformfläche zur Lichtformung zugeordnet ist. Bei der gerade genannten Leuchte besteht die Möglichkeit, dass Personen geblendet werden, wenn sie von unten auf die Leuchte blicken und die einzelnen Leuchtdioden - durch die Lichtformelemente hindurch - als strahlend helle Punkte sehen. Daher wäre eine Leuchtenkonstruktion wünschenswert, die die Blendwirkung für Passanten und sonstige Verkehrsteilnehmer verringert.
Aus EP 1 916 468 A1 ist eine LED-Außenleuchte mit mehreren Leuchtmodulen bekannt, die zur Montage schräg zu einer Straßenoberfläche vorgesehen ist. Hier besteht das Risiko unerwünschten Streulichts nach oben, wodurch Anwohner geblendet oder zumindest belästigt werden können. Es wäre wünschenswert,
derartiges Streulicht nach oben (also mit einem Abstrahlwinkel von mehr als 90° gegenüber einer Richtung senkrecht nach unten) zu verringern oder ganz zu vermeiden. Die Erfindung hat allgemein die Aufgabe, ein Leuchtmodul zur Verkehrswegebeleuchtung und eine Verkehrswegeleuchte vorzuschlagen, die einerseits eine gute Ausleuchtung des Verkehrswegeraums ermöglichen und andererseits eine Blendung oder Belästigung von Passanten oder Anwohnern vermeiden. Die Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen optionale Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung.
Ein erster Aspekt der Erfindung geht von der Grundidee aus, ein Lichtformelement einzusetzen, das mehrere refraktive optische Freiformflächen zur Lichtformung und mindestens einen Licht streuenden Bereich in der Umgebung der Freiformflächen aufweist. Der Licht streuende Bereich ist dazu eingerichtet, beim Betrieb des Leuchtmoduls diffuses Licht abzustrahlen. Durch diese diffuse Lichtumgebung wird eine gegebenenfalls bestehende Blendwirkung desjenigen Lichtanteils, der konzentriert aus den Freiformflächen austritt, verringert oder vermieden.
Die Wirkung des zusätzlichen diffusen Lichts zur Blendungsverringerung ist besonders ausgeprägt, wenn - wie dies in manchen Ausgestaltungen vorgesehen ist - das Lichtformelement im Bereich jeder Freiformfläche klar ausgebildet ist und in diesem Bereich auch kein weiteres streuendes Element im Leuchtmodul oder der Verkehrswegeleuchte vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist jede Freiformfläche dazu vorgesehen, eine gewünschte - in der Regel durch einschlägige Normen vorgegebene - Abstrahlcharakteristik für das von dem Leuchtmodul abgestrahlte Nutzlicht zu erzielen. In manchen Ausgestal- tungen wird eine besonders genaue Lichtformung erreicht, indem relativ große
Freiformflächen eingesetzt werden, von denen beispielsweise jede einen Flächeninhalt von mindestens 5 cm2 oder mindestens 7,5 cm2 oder mindestens 10 cm2 aufweist. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit LED-Leuchten vorteilhaft, weil es hier hohe Kosten verursachen würde, wenn die Lichtquellen zum Ausgleich von Lichtverteilungsfehlern überdimensioniert werden müssten.
In manchen Ausgestaltungen ist für jede Freiformfläche nicht nur eine Leuchtdiode, sondern eine Gruppe mehrerer Leuchtdioden vorgesehen. Hierdurch kann der Lichtstrom durch jede Freiformfläche erhöht werden, so dass weniger der relativ aufwendigen Freiformflächen erforderlich sind, um eine gewünschte Gesamt- Lichtleistung zu erhalten. Bei Ausgestaltungen, die Leuchtdiodengruppen einsetzen, wird das Merkmal, dass das Lichtformelement mindestens einen Licht streuenden Bereich in der Umgebung der Freiformflächen aufweist, als optionales Merkmal erachtet, das zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich ist.
Bei Ausgestaltungen, die Leuchtdiodengruppen einsetzen, können die Leuchtdioden jeder Gruppe beispielsweise spiegelsymmetrisch hinsichtlich je genau einer Ebene angeordnet sein. So sind die Leuchtdioden einer Gruppe in manchen Ausführungsformen an den Ecken eines gleichschenkligen - aber nicht gleichseitigen - Dreiecks angeordnet. Auch die Freiformflächen können spiegelsymmetrisch zu je genau einer Spiegelebene ausgestaltet sein, wobei diese Symmetrieebene einer Freiformfläche in manchen Ausgestaltungen mit der Symmetrieebene der zugeordneten Leuchtdiodengruppe übereinstimmt. In manchen Ausführungsformen weist das Lichtformelement eine Lichteintrittsseite und eine Lichtabstrahlseite auf. Hierbei wird unter dem Begriff "Seite" nicht notwendigerweise eine gerade oder glatte Fläche verstanden. Insbesondere können die - gekrümmten - Freiformflächen in die Lichtabstrahlseite oder die Lichteintrittsseite oder in beide Seiten eingearbeitet sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung geht von der Grundidee aus, bei einer Verkehrswegeleuchte mit einem Gehäuse und mehreren Leuchtmodulen die Leuchtmodule seitlich nebeneinander im Gehäuse anzuordnen, und zwar derart in eine einheitliche Richtung geneigt, dass Lichtabstrahlseiten der Leuchtmodule sägezahnförmig zueinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung schafft die technischen Grundlagen für eine Verkehrswegeleuchte, die bei relativ einfachem optischen Aufbau eine schräg zum Gehäuse verlaufende Hauptabstrahlrichtung aufweist. Eine solche Verkehrwegeleuchte kann beispielsweise zur Montage in horizontaler Richtung - ungefähr parallel zu einer Straßenebene - vorgesehen sein. Hierdurch kann störendes Streulicht mit geringem baulichen Aufwand abgeschirmt werden.
In manchen Ausgestaltungen sind die Leuchtmodule der Verkehrswegeleuchte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung wie die oben beschriebenen Leuchtmodule nach dem ersten Aspekt aufgebaut. Die Leuchtmodule weisen dann Merk- male und Merkmalskombinationen auf, wie sie oben beschrieben sind und/oder in den Ansprüchen 1 bis 1 1 definiert wurden. Hierbei wird jedoch das Merkmal eines Licht streuenden Bereichs des Lichtformelements als optionales Merkmal angesehen, das in manchen, aber nicht allen Ausgestaltungen vorhanden ist. In weiteren Alternativen können bei derartigen Leuchtmodulen statt einem Lichtformelement mit mehreren Freiformflächen auch mehrere Lichtformelemente mit je mindestens einer Freiformfläche vorgesehen sein.
In manchen Ausführungsformen sind die Leuchtmodule im Gehäuse entlang einer Anordnungsachse seitlich nebeneinander angeordnet, und Lichtabstrahlachsen der Leuchtmodule verlaufen ungefähr parallel zueinander, aber schräg zu der Anordnungsachse. Der Winkel zwischen den Lichtabstrahlachsen der Leuchtmodule und der Anordnungsachse ist durch die Bauform fest vorgegeben. In manchen Ausgestaltungen kann dieser Winkel beispielsweise zwischen 45° bis 135° oder zwischen 60° bis 120° betragen, wobei jeweils der senkrechte Winkel von 90° ausgenommen ist.
Eine besonders ökonomische Ausgestaltung der Verkehrswegeleuchte ergibt sich, indem identische Leuchtmodule verwendet werden. Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten schematischen Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung eines Leuchtmoduls nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Leuchtmoduls von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Leuchtmodul von Fig. 1 , wobei das Lichtformelement dem Betrachter zugewandt ist,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Leuchtmoduls von Fig. 1 ,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Verkehrswegeleuchte nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, die mehrere Leuchtmodule in einem Gehäuse aufweist, und
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Verkehrswegeleuchte von Fig. 5.
Das in Fig. 1 gezeigte Leuchtmodul 10 weist als Hauptbestandteile ein Lichtform- element 12, eine Leuchtdiodeneinheit 14 und einen als Basis dienenden Kühlkörper 16 auf. Die Leuchtdiodeneinheit umfasst eine Leiterplatte 18 und mehrere Leuchtdioden 20A, 20B, 20C, 22A, 22B, 22C, 24A, 24B, 24C. Die Leuchtdioden 20A - 24C sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Dreiergruppen unterteilt, und zwar in eine erste Gruppe mit den drei Leuchtdioden 20A, 20B, 20C, eine zweite Gruppe mit den Leuchtdioden 22A, 22B, 22C, und eine dritte Gruppe mit
den Leuchtdioden 24A, 24B, 24C. Inn Folgenden werden diese Gruppen zusammenfassend auch mit 20x, 22x, 24x bezeichnet.
Das Lichtformelement 12 weist mehrere - im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei - refraktive optische Freiformflächen 26, 28, 30 auf. Hierbei ist die erste Freiformfläche 26 der ersten Leuchtdiodengruppe 20x optisch in dem Sinne zugeordnet, dass das von der Leuchtdiodengruppe 20x abgestrahlte Licht das Lichtformelement 12 weitgehend im Bereich der ersten Freiformfläche 26 durchläuft. Die erste Freiformfläche 26 dient somit zur Lichtformung für einen überwiegenden Teil desjenigen Lichts, das von der ersten Leuchtdiodengruppe 20x in Richtung auf das Lichtformelement 12 abgestrahlt wird. In entsprechender Weise ist die zweite Freiformfläche 28 der zweiten Leuchtdiodengruppe 22x zugeordnet, und die dritte Freiformfläche 30 ist der dritten Leuchtdiodengruppe 24x zugeordnet. Durch die Zusammenfassung jeweils mehrerer Leuchtdioden zu je einer Gruppe 20x, 22x, 24x wird der erzielbare Lichtstrom durch jede Freiformfläche 26, 28, 30 erhöht, ohne die Lichtformeigenschaften der Freiformflächen 26, 28, 30 merklich zu verschlechtern.
Insgesamt wird durch die refraktive optische Gestaltung jeder Freiformfläche 26, 28, 30 das Licht der jeweils zugeordneten Leuchtdiodengruppe 20x, 22x, 24x entsprechend der gewünschten Abstrahlcharakteristik geformt. Diese Abstrahlcharakteristik richtet sich je nach der Anordnung und Einbaulage der Leuchtmodule 10 in einer Verkehrswegeleuchte, um eine Gesamt-Lichtverteilung der Verkehrswegeleuchte zu erzielen, die durch einschlägige Normen vorgegeben ist. Durch die Verwendung von Freiformflächen statt herkömmlicher sphärischer oder asphärischer Linsen im Lichtformelement 12 kann die gewünschte Abstrahlcharakteristik sehr genau und mit nur geringen Lichtverlusten erzielt werden. Dies gilt insbesondere für die relativ großen Freiformflächen 26, 28, 30 der vorliegenden Ausführungsbeispiele, die z.B. jeweils eine optisch wirksame Fläche mit einem Inhalt von mindestens 5 cm2 aufweisen.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist das Lichtformelement 12 im Bereich der Freiformflächen 26, 28, 30 klar ausgebildet, um eine Lichtformung mit maximaler Genauigkeit zu ermöglichen. Zwischen den Freiformflächen 26, 28, 30 weist das Lichtformelement 12 dagegen einen Licht streuenden Bereich 32 auf, der beim Betrieb des Leuchtmoduls 10 diffuses Licht abstrahlt. Der Licht streuende Bereich 32 nimmt im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die gesamte verfügbare Fläche zwischen den Freiformflächen 26, 28, 30 und einem äußeren Rahmen 34 des Lichtformelements 12 ein, wobei jedoch an einigen Stellen die Freiformflächen 26, 28, 30 unmittelbar - also ohne einen Licht streuenden Bereich 32 - an den Rahmen 34 grenzen. Insbesondere erstreckt sich der Licht streuende Bereich 32 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ununterbrochen zwischen je zwei Freiformflächen 26, 28 bzw. 28, 30. Im Licht streuenden Bereich 32 kann das Lichtformelement 12 beispielsweise milchig ausgebildet sein oder eine Licht streuende Beschichtung oder eine Licht streuende Oberflächenbehandlung aufweisen.
Beim Betrieb des Leuchtmoduls 10 durchdringt ein gewisser Anteil des von den Leuchtdiodengruppen 20x, 22x, 24x abgestrahlten Lichts das Lichtformelement 12 im Licht streuenden Bereich 32. Dies bewirkt, dass der die Freiformflächen 26, 28, 30 umgebende Hintergrund für einen Betrachter hell wirkt. Hierdurch wird eine sonst möglicherweise auftretende Blendwirkung durch die fast punktförmigen, hellen Leuchtdioden 20A - 24C, die durch die klaren Freiformflächen 26, 28, 30 hindurch sichtbar sind, verringert oder vermieden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Freiformflächen 26, 28, 30 an einer Lichtabstrahlseite 36 des Lichtformelements 12 ausgebildet, während das Licht der Leuchtdioden 20x, 22x, 24x an einer Lichteintrittsseite 38 in das Lichtformelement 12 eintritt. Es versteht sich, dass in Ausführungsalternativen die Freiformflächen 26, 28, 30 ausschließlich oder zusätzlich an der Lichteintrittsseite 38 ausgebildet sein können, oder dass zusätzliche optisch wirksame Flächen (nicht
notwendigerweise Freiformflächen) an der Lichteintrittsseite 38 vorgesehen sein können. Ferner kann eine Licht streuende Beschichtung oder Oberflächenbehandlung im Licht streuenden Bereich 32 an der Lichtabstrahlseite 36, der Lichteintrittsseite 38 oder beiden Seiten vorgesehen sein.
Jede Freiformfläche 26, 28, 30 weist im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Schmetterlingsform auf. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist jede Freiformfläche 26, 28, 30 zu einer Querachse Q1 der Freiformfläche 26, 28, 30 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Zu einer Längsachse L1 der Freiformfläche 26, 28, 30 besteht jedoch weder eine Spiegel- noch eine Rotationssymmetrie. Dies geht auch deutlich aus Fig. 4 hervor, in der die Längsachse L1 senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
Die Anordnung der Leuchtdioden 20A - 24C in den Leuchtdiodengruppen 20x, 22x, 24x entspricht insofern der Ausgestaltung der jeweils zugeordneten Freiformfläche 26, 28, 30, als auch die Leuchtdioden 20A - 24C jeder Gruppe 20x, 22x, 24x hinsichtlich einer Querachse Q2 dieser Gruppe spiegelsymmetrisch angeordnet sind; im hier gezeigten Ausführungsbeispiel fällt die Querachse Q2 jeder Leuchtdiodengruppe 20x, 22x, 24x mit der Querachse Q1 der zugeordneten Freiform- fläche 26, 28, 30 zusammen. In Richtung einer Achse L2, die durch jede Leuchtdiodengruppe 20x, 22x, 24x in Längsrichtung der zugeordneten Freiformfläche 26, 28, 30 verläuft, besteht jedoch weder Spiegel- noch Rotationssymmetrie. Die Leuchtdioden jeder Gruppe 20x, 22x, 24x sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel an den Ecken eines gedachten gleichschenkligen Dreiecks angeordnet, dessen Basis parallel zur Achse L2 verläuft und dessen beide Schenkel spiegelsymmetrisch zur Achse Q2 verlaufen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist zwischen dem Lichtformelement 12 und dem als Basis dienenden Kühlkörper 16 eine Dichtung 40 angeordnet, die für einen staub- und feuchtigkeitsdichten Abschluss sorgt. Das Lichtformelement 12 ist mit zwei
seitlichen Montageschienen 42, 44 an dem Kühlkörper 16 fixiert, wobei der Rahmen 34 des Lichtformelements 12 an einer Montagefläche 46 des Kühlkörpers 16 aufliegt. Die Leuchtdiodeneinheit 14 ist ebenfalls mit der Montagefläche 46 verbunden, um für eine gute Abfuhr der von den Leuchtdioden 20A - 24C erzeugten Wärme in den Kühlkörper 16 zu sorgen. Zwischen den Leuchtdioden 20A - 24C und der Lichteintrittsseite 38 des Lichtformelements 12 besteht ein gewisser Zwischenraum, der so bemessen ist, dass einerseits ein Großteil des von jeder Leuchtdiodengruppe 20x, 22x, 24x abgestrahlten Lichts in den Bereich der jeweils zugeordneten Freiformfläche 26, 28, 30 eingestrahlt wird, und andererseits ein hinreichender Teil des Lichts zu dem Licht streuenden Bereich 32 gelangt und von dort als diffuses Hintergrundlicht abgestrahlt wird.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Verkehrswegeleuchte, bei dem mehrere Leuchtmodule 10' mit je einer Lichtabstrahlseite 36' in ein Gehäuse 50 eingesetzt sind. Das Gehäuse 50 ist beispielsweise ungefähr quaderförmig ausgestaltet und weist untere Ränder 52 auf, die eine Einbauöffnung für die Leuchtmodule 10' umschließen.
Die in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Leuchtmodule 10' unterscheiden sich von den bislang beschriebenen Leuchtmodulen 10. Ebenso wie die Leuchtmodule 10 weisen jedoch auch die Leuchtmodule 10' jeweils mehrere Leuchtdioden und mehrere refraktive optische Freiformflächen zur Lichtformung auf. Die Freiformflächen der Leuchtmodule 10' sind in manchen - aber nicht allen - Ausführungsbeispielen ebenso wie die oben beschriebenen Freiformflächen 26, 28, 30 der Leuchtmodule 10 ausgestaltet. Überdies kann, in optionalen Weiterbildungen derartiger Ausgestaltungen, jeder solchen Freiformfläche je eine Gruppe von Leuchtdioden zugeordnet sein, die beispielsweise ebenso wie die oben beschriebenen Leuchtdiodengruppen 20x, 22x, 24x ausgestaltet und angeordnet sein kann.
ln weiteren Ausführungsalternativen ist die Verkehrswegeleuchte gemäß Fig. 5 und Fig. 6 dadurch abgewandelt, dass Leuchtmodule 10, wie sie in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigt und oben ausführlich beschrieben sind, statt der Leuchtmodule 10' vorgesehen sind.
Dem in Fig. 5 und Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel - und allen gerade erwähnten Abwandlungen - ist gemeinsam, dass die Leuchtmodule 10, 10' in dem Gehäuse nebeneinander angeordnet sind, so dass die Längsachsen der Leuchtmodule 10, 10' - in Fig. 5 senkrecht zur Zeichenebene - nebeneinander und parallel zueinander verlaufen. In Fig. 5 ist eine Anordnungsachse A gezeigt, entlang derer die Leuchtmodule 10, 10' aufgereiht sind.
Jedes der Leuchtmodule 10, 10' weist eine Lichtabstrahlachse L auf, die für die primäre Lichtabstrahlrichtung des Leuchtmoduls 10, 10' charakteristisch ist. In den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen der Verkehrswegeleuchte verlaufen die Lichtabstrahlachsen L der Leuchtmodule 10, 10' parallel zueinander, aber schräg zur Anordnungsachse A. Hierbei besteht zwischen den Lichtabstrahlachsen L und der Anordnungsachse A ein fester Winkel, der beispielsweise - je nach dem Quadranten, in dem der Winkel gemessen wird - zwischen 45° und 85° oder zwischen 95° und 135° beträgt. Dies bedeutet, dass die primäre Lichtabstrahlrichtung in der in Fig. 5 gezeigten Anordnung eine in der Zeichenebene überwiegend, aber nicht ausschließlich nach unten gerichtete Komponente aufweist.
Insgesamt ergibt sich durch die hier beschriebene Anordnung der Leuchtmodule 10, 10' in der Leuchte 50, dass die Lichtabstrahlseiten 36, 36' der Leuchtmodule 10, 10' ungefähr sägezahnförmig zueinander verlaufen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich mit geringem Aufwand eine relativ zum Gehäuse 50 schräge Lichtabstrahlrichtung der Verkehrswegeleuchte erzielen lässt. Das Gehäuse 50 kann dann relativ nahe am Straßenrand und horizontal - also parallel zur Straßen- Oberfläche - angeordnet sein. Die unteren Ränder 52 des Gehäuses 50 wirken
hierbei als Blenden, die eine unerwünschte Abstrahlung von Streulicht nach oben sicher verhindern.
Die in der obigen Beschreibung genannten und in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten sollen nicht als Einschränkung des Erfindungsbereichs, sondern als Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung angesehen werden. Weitere Abwandlungen sind für den Fachmann unmittelbar ersichtlich. So können insbesondere Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu erhalten. Der Erfindungsbereich soll demgemäß nicht durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.
Claims
1 . Leuchtmodul (10) zur stationären Verkehrswegebeleuchtung, mit mehreren Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) und einem Lichtformelement (12), wobei:
das Lichtformelement (12) mehrere refraktive optische Freiformflächen (26, 28, 30) zur Lichtformung aufweist, wobei jede Freiformfläche (26, 28, 30) je mindestens einer der Leuchtdioden (20A - 24C) zugeordnet ist, und
das Lichtformelement (12) ferner mindestens einen Licht streuenden
Bereich (32) in der Umgebung der Freiformflächen (26, 28, 30) aufweist, der dazu eingerichtet ist, beim Betrieb des Leuchtmoduls diffuses Licht, das von den Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) stammt, abzustrahlen.
2. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtformelement (12) im Bereich jeder Freiformfläche (26, 28, 30) klar ausgebildet ist.
3. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Freiformfläche (26, 28, 30) dazu eingerichtet ist, beim Betrieb des Leuchtmoduls (10) Licht, das von der mindestens einen zugeordneten Leuchtdiode (20A - 24C) stammt, mit einer vorbestimmten Abstrahlcharakteristik abzustrahlen.
4. Leuchtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Licht streuende Bereich (32) zumindest zwischen zwei der Freiformflächen (26, 28, 30) ununterbrochen erstreckt.
5. Leuchtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Freiformfläche (26, 28, 30) je einer Gruppe von Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) zugeordnet ist
6. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe von Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) aus drei Leuchtdioden besteht, die an den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet sind.
7. Leuchtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Freiformfläche (26, 28, 30) eine langgezogene Form mit einer Längsachse (L1 ) und einer Querachse (Q1 ) aufweist und spiegelsymmetrisch zu der Querachse (Q1 ), aber nicht spiegelsymmetrisch zu der Längsachse (L1 ) ausgestaltet ist.
8. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 7, soweit dieser auf einen der Ansprüche 5 oder 6 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Freiformfläche (26, 28, 30) die dieser Freiformfläche (26, 28, 30) zugeordnete Gruppe von Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) spiegelsymmetrisch zu einer durch diese Gruppe (20x, 22x, 24x) in Querrichtung der Freiformfläche (26, 28, 30) verlaufenden Achse (Q2), aber nicht spiegelsymmetrisch zu einer durch diese Gruppe (20x, 22x, 24x) in Längsrichtung der Freiformfläche (26, 28, 30) verlaufenden Achse (L2) angeordnet ist.
9. Leuchtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtformelement (12) eine Lichteintrittsseite (38) und eine Lichtabstrahlseite (36) aufweist, und dass die Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) und das Lichtformelement (12) derart angeordnet sind, dass von den Leuchtdioden (20x, 22x, 24x) abgestrahltes Licht in die Lichteintrittsseite (38) des Lichtform- elements (12) eintritt und aus der Lichtabstrahlseite (36) austritt.
10. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformflächen (26, 28, 30) an der Lichtabstrahlseite (36) des Lichtformelements (12) ausgebildet sind.
1 1 . Leuchtmodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Freiformfläche (26, 28, 30) einen Flächeninhalt von mindestens 5 cm2 oder mindestens 7,5 cm2 oder mindestens 10 cm2 aufweist.
12. Verkehrswegeleuchte mit einem Gehäuse (50) und mehreren Leuchtmodulen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 .
13. Verkehrswegeleuchte mit einem Gehäuse (50) und mehreren Leuchtmodulen (10, 10'), wobei jedes Leuchtmodul (10, 10') mehrere Leuchtdioden (20A - 24C), mehrere refraktive optische Freiformflächen (26, 28, 30) zur Lichtformung und eine in Richtung einer Längsachse des Leuchtmoduls langgezogene Lichtabstrahlseite (36, 36') aufweist, und wobei die Leuchtmodule (10, 10') in dem Gehäuse (50) derart angeordnet sind, dass die Längsachsen der Leuchtmodule (10, 10') nebeneinander und parallel zueinander verlaufen und die Lichtabstrahl- Seiten (36, 36') der Leuchtmodule (10, 10') sägezahnförmig zueinander angeordnet sind.
14. Verkehrswegeleuchte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmodule (10, 10') entlang einer Anordnungsachse (A) nebeneinander ange- ordnet sind, und dass jedes Leuchtmodul (10, 10') eine Lichtabstrahlachse (L) aufweist, und dass die Lichtabstrahlachsen (L) der Leuchtmodule (10, 10') ungefähr parallel zueinander, aber schräg zu der Anordnungsachse (A), verlaufen.
15. Verkehrswegeleuchte nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Lichtabstrahlachsen (L) der Leuchtmodule (10, 10') und der Anordnungsachse (A) zwischen 45° und 85° oder zwischen 95° und 135° beträgt.
16. Verkehrswegeleuchte nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Leuchtmodul (10, 10') die mehreren refraktiven optischen Freiformflächen (26, 28, 30) in der Lichtabstrahlseite (36) des Leucht- moduls (10, 10') ausgebildet sind.
17. Verkehrswegeleuchte nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmodule (10, 10') identisch ausgestaltet sind.
18. Verkehrswegeleuchte nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Leuchtmodule (10, 10') ein Leuchtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ist.
19. Verkehrswegeleuchte nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) zur horizontalen Montage und/oder zur Montage ungefähr parallel zu einer Straßenebene vorgesehen ist.
20. Verkehrswegeleuchte nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass untere Ränder (52) des Gehäuses (50) als Blenden wirken, die eine unerwünschte Abstrahlung von Streulicht nach oben verhindern.
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