WO2010052538A1 - Led-beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für tunnels - Google Patents

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Definitions

  • Figure 4 is a graph of the life of a
  • a balloon 39 could also be mounted in the receptacle 31.
  • the cover 4 may be fastened to the base body 2 via fastening clips 36 in order to prevent the cover 4 from falling off.
  • the reflectors 6 could be oriented in any direction, for example, as indicated in Figure 7 by 6 ', in the lateral direction.

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Abstract

Beschrieben wird eine LED- Beleuchtungsvorrichtung (Light Emitting Diode) insbesondere für Tunnels. Erfindungs gemäß weist sie einen Basiskörper (2) auf, der mindestens an einer seiner Seiten Kühllamellen (3) aufweist, LEDs (5), die an einer Seite des Basiskörpers (2) befestigt sind und von außen über eine oder mehrere Stromleitungen (8) von einer elektrischen Energiequelle gespeist werden, eventuell LichtrefIektoren (6), die an den LEDs (5) angeordnet sind, und eine transparente Abdeckung (4), wobei der Basiskörper (2) und die Abdeckung (4) einen hermetisch abgedichteten Raum bilden und der hermetisch abgeschlossene Innenraum mit mindestens einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist.

Description

LED-BeleuchtungsVorrichtung , insbesondere für Tunnels
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Be leuchtungs vor r ichtung , insbesondere für Tunnels, die einen Aufbau zur Aufnahme von Li cht emi s s ionsdi öden , mindestens einen Reflektor und eine Abdeckung umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind LED- Beleuchtungs vor richtungen wie aus der italienischen Patentanmeldung TO 2003 A 000 673 bekannt. Bei dieser umfasst der Lichtstrang eine mit einer Vielzahl von LEDs versehene Lichtquelle einen Aufbau zur Aufnahme dieser Lichtquelle und mit einem offenen Seitenteil, um dem von der Lichtquelle erzeugten Lichtbündel zu erlauben, aus dem Lichtstrang auszutreten, mit Mitteln, die den Betrieb der Lichtquelle überwachen, insbesondere Strombegrenzer bzw. Stromregler, Mitteln, die für die Speisung der Lichtquelle sorgt. Es sind überdies Mittel vorgesehen, um die von der Lichtquelle erzeugte Wärme derart zu zerstreuen, dass die Lichtquelle, die Mittel zur Überwachung der Lichtquelle und die Mittel zur Speisung der Lichtquelle innerhalb des Aufbaus integriert werden können. Diese
Wärme Zerstreuungsmittel sind mit der Platte in Kontakt, wo die LEDs angebracht sind. Dies erfordert eine genaue Montage. Für die Montage der Beleuchtungsvorrichtungen in den Tunnels wird überdies eine wasserdichte Abdichtung der Be leucht ungs vor r icht ung gefordert, um Feucht ig ke i t s - und Was ser inf i 11 rat ionen und die daraus folgende Beschädigung der
Be leucht ungs vor r icht ung zu vermeiden. Die Be leucht ungs vor r i cht ung für Tunnels erfordert überdies einen besonders hohen Festigkeit bei Dauerbetrieb. Dies erfordert die Beibehaltung einer niedrigen Temperatur an den
Kontaktstellen der Leuchtdioden um deren Lebensdauer zu verlängern. Überdies müssen die Dioden der Reinigung mittels Wasser und/oder Dampf st rahlen widerstehen.
Die Aufgabe der Erfindung, d.h. die Lösung der mit der Wärmedi s s ipat i on zusammenhängende Probleme liegt in der Ausführung einer Beleucht ungs vor ri cht ung insbesondere für Tunnels.
Diese Aufgabe wird e r f indungs gemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der oben angegebenen Art mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird vor allem im Bereich der Tunnels verwendet. In dieser Umgebung ist die Beleuchtungsvorrichtung der Feuchtigkeit und verschmutzenden und korrosiven Stoffen ausgesetzt. Besonders schwerwiegend sind die korrosiven Auspuffgase der Fahrzeuge. Deshalb wird ein Schutz vor solchen Stoffen verlangt. Um dies zu gewährleisten ist der
Be leuchtungs vor rieht ungs körpe r hermetisch durch eine Schutzabdeckung abgeschlossen, in dessen Inneren sich die LEDs und die Speise- und
Regelungselektronik befinden. Der Basiskörper ist derart ausgebildet, dass die Wärme an den Kontaktstellen zwischen LED und Körper auf vorteilhafte Art und Weise nach außen abgeleitet wird. Der Körper der
Beleuchtungsvorrichtung ist an seinen Seiten mit Lamellen ausgebildet. Diese gewährleisten eine große Wärmeaustauschoberfläche, die einen optimalen^ und direkten Austausch von durch die LEDs erzeugte Wärme nach außen gewährleisten. Insbesondere in den Tunnels ist der Luftstrom oft durch einen Kamineffekt oder Ventilatoren zwangsgeleitet. Dies erhöht den Wärmeaustausch der LEDs außerhalb der Be 1 eucht ungs vor r i cht ung . Der Beleuchtungskörper wird seitens der LEDs mit einer transparenten Abdeckung abgeschlossen. Auf diese Weise kommen die LEDs nicht in direkten Kontakt mit der Umgebung und auch nicht die Befestigungselemente der Leiterplatte der LEDs und der Leiterplatte selbst, die die Speiseelektronik der LEDs enthält, kommen nicht mit der Umgebung in Kontakt. Erfindungsgemäß wird der im Innenraum aufgebaute Druck durch Volumenveränderung ausgeglichen. Die Volumenveränderung erfolgt erfindungsgemäß über ein Ausgleichsgefäß wie z.B. einen Ballon oder einen Balg der mit dem Innenraum verbunden ist. Auf diese Art und Weise werden Beschädigungen und Korrosion seitens von Umwelteinflüssen oder seitens der Feuchtigkeit vermieden. Dies verleiht der Be leuchtungs vor rieht ung eine höhere Lebensdauer und überdies werden die Wartungseingriffe reduziert. Dank dieser Konstruktion kommen die Innenelemente der Beleuchtungs Vorrichtung nicht mit den Außeneinflüssen in Kontakt. Überdies kann die Beleuchtungs vor richtung die Norm IP-67 erfüllen. Die Beleuchtungs vor richtung wird aus einem Basiskörper hergestellt, der sowohl als Aufnahme für die LED-Leuchten als auch als Kühlelement dient, was von größter Wichtigkeit für die LED-Leuchten ist, da ihre Lebensdauer von der Betriebstemperatur der LED-Leuchten abhängt. Diese direkte Abkühlung von außen erlaubt die Lebensdauer der zur Zeit üblichen LED-Leuchten auf weit über 100.000 Be t r iebs s t unden zu erhöhen. Überdies wird auch ein Betrieb in Anwesenheit von starken
Vibrationen und starken Spannungsschwingungen sichergestellt. Der Einsatz von LEDs trägt überdies zu einem niedrigen durchschnittlichen Energieverbrauch mehr als 50% weniger gegenüber herkömmlichen Glühlampen und eine Lebensdauer von mehr als 20 Mal höher als diese bei. Die Verwendung der LED-Leuchten beseitigt weitgehend die Wartungs kos t en . Die Leiterplatte für die benutzten LEDs ist derart eingestellt, dass sie direkt mit dem Wechselstromnetz zu 230V ohne Zwischenschaltung einer weiteren Außenvor ri cht ung verbunden werden. Die LEDs sind über mehrere Stromleitungen derart verbunden, dass sie einzeln in vorgegebenen Sektoren oder in Folge eingeschaltet werden können, um sich wechselnd wie Tag und Nacht oder bei Notfällen der nötigen Helligkeit angepasst werden können.
Die Merkmale und die Einzelheiten der Be leucht ungs vor r i cht ung für Tunnels gehen aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten, in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigen,
Figur 1 eine s chema t i s che Seitenansicht einer er findungs gemäßen
Beleucht ungs vor ri cht ung für Tunnels, in einer ersten Aus führungs fo rm,
Figur 2 eine Stirnansicht einer e r findungs gemäß en
Be leucht ungs vor r i cht ung für Tunnels, in der Aus f ührungs form aus Figur 1,
Figur 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A der Figur 1, und
Figur 4 eine Grafik der Lebensdauer eines
LEDs in Abhängigkeit der Temperatur an deren Kontaktstellen,
Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V aus Fi gur 6 , Figur 6 eine Stirnansicht einer erfindungsgemäßen
Be leucht ungs vor r i cht ung für Tunnels, in einer zweiten Aus führ ungs form,
Figur 7 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie VII-VII der Figur 5 und
Figur 8 einen Schnitt wie Figur 7, jedoch in einer dritten Aus führungs form .
Mit dem Bezugs zeichen 1 ist insgesamt eine Beleucht ungs Vorrichtung für Tunnels angegeben. Diese Beleuch tungs vorr i cht ung für Tunnels 1 umfasst einen Basiskörper 2, der als
Di s s ipa t ions e inr icht ung bzw. Wärmeaustauscher (Kühlkörper) wirkt, der mit Lamellen 3 zur Abkühlung der Beleucht ungs vor rieht ung versehen ist, und eine transparente Abdeckung 4, die den offenen Abschnitt des Basiskörpers 2 abschließt. Im Basiskörper 2 sind LED-Leuchten 5 aufgenommen, die sich in direktem Kontakt mit dem Basiskörper 2 befinden. Dies erlaubt die S toßwärmeübert ragung auf die Kühllamellen 3, wobei die Wärmezerstreufläche des Basiskörpers 2 erhöht wird. An den Seiten der LED-Leuchten sind Reflektoren 6 angeordnet, die eine Ausrichtung des Lichtes erlauben. Be fe s t igungs e lement e 7 erlauben die Befestigung der LED-Leuchten und der Befestigungselemente 20 der Reflektoren am Basiskörper 2. Eine elektrische Verbindung 8 der teilweisen oder gesamten Speisung der LEDs, d.h. der Be leuchtungs vor rieht ung , ist derart ausgebildet, dass die Sicherheitsnormen erfüllt werden, z.B. wasserdicht und wärmewiderstandsfähig bei Brand. Ein Ausdehnungsgefäß 9 ist derart ausgebildet, dass das Gas innerhalb des Körpers der Be leucht ungs vor r i cht ung während seiner Ausdehnung zufolge der Temperaturveränderung oder einer Wärmeabgabe auf dem Be leucht ungs vor r i cht ungs körpe r aufgenommen wi rd .
Die erfindungsgemäße Beleucht ungs vor richtung 1 weist einen hermetisch geschlossenen Innenraum 10 auf, der keine Wechselwirkung mit außen besitzt. Dieser Innenraum kann mit Gas und/oder Luft, insbesondere mit Inertgas gefüllt sein, das die Lebensdauer der LED-Leuchten 5 und der Innenbestandteile der LEDs erhöht. Um Druckschwarikungen im Innenraum 10 zu vermeiden, füllt das Gas und/oder die Luft, sollte es sich während der Erwärmung ausdehnen, das Ausdehnungsgefäß 9, während der Kühlung des Gases und/oder der Luft vermeidet der Ausdehnungskörper einen Unterdruck innerhalb des Be leucht ungs vo rri cht ungs kö rpe r s . Dieser abgeschlossene Raum vermeidet einen Bruch des Abdeckungs- oder Abschlussglases und Drucksprünge in inneren Teilen der Beleuchtungs Vorrichtung und vermeidet gleichfalls eine eventuelle Feuchtigkeit, die in die Beleuchtungsvorrichtung eindringen kann und korrosive Schäden und/oder Kurzschlüsse in der elektrischen Anlage verursachen könnte.
Die Reflektoren 6 erlauben die Funktion, den Lichtstrahl ausrichten zu können, insbesondere ein gleichförmiges, gut aus r i ch t ba r e s Srahl zu schaffen. Dies bewirkt erhebliche Vorteile, insbesondere in Tunnels für Fahrzeuge. Der Lichtstrahl kann derart ausgerichtet werden, dass die Straße in Fahrtrichtung der Fahrzeuge beleuchtet wird, ohne gefährliche Lichteffekte blendender Art für die Fahrzeuglenker zu erzeugen. Das Lichtbündel wird dabei in Richtung der Seiten nicht begrenzt. Die nach außen hermetisch abgeschlossene Be leucht ungs vor r i cht ung erlaubt überdies die Verwendung von rasch wirkenden
Reinigungsmitteln, z.B. Hochdruc kwas ser s t rahl oder der gleichen, für die Reinigung der transparenten Oberfläche und vermeidet daher Sperrungen und/oder Verlangsamungen übertriebener Dauer innerhalb des Tunnels.
Um die Abdeckung 4 (Figur 3) herum ist vorteilhafter Weise eine Rinne 11 gebildet, die den Abfluss des Kondenswas ser s vom Leuchtkörper e rmögl i cht .
In Figur 3 ist der Querschnitt der e r findungs gemäß en LED-Vorrichtung ersichtlich, insbesondere sieht man den direkten Kontakt des LEDs am Basiskörper 2, der Kühllamellen 3 aufweist, die die niedrig möglichste Temperatur der LEDs aufrecht erhalten. Wie aus der Grafik der Figur 4 ersichtlich, wird die Lebensdauer eines LEDs erheblich in Abhängigkeit der Herabsetzung der Temperatur erhöht.
In der zweiten Aus führungs form werden gegenüber der ersten Aus führ ungs form nur die Teile bezeichnet, die sich von der ersten Aus führungs form unterscheiden.
In der zweiten Aus führungs form nach Figur 5, 6 und 7 besteht das Ausdehnungsgefäß aus einem Faltbalg 29, der über eine Ver schraubung mit Dichtung 30 in einer Aufnahme 31 des Basiskörpers 2 derart angebracht ist, dass das Balginnere mit dem Innenraum 10 über eine
Verbindungsbohrung 32 an der Basis der Aufnahme 31 verbunden ist.
Zweckmäßiger Weise ist der Faltbalg 29 durch ein Schutzgitter 33 und/oder Deckel 34 abgeschlossen, um etwaige Beschädigungen durch Außeneinflüsse zu vermeiden.
Wie aus Figur 7 hervorgeht, könnte in der Aufnahme 31 auch ein Ballon 39 angebracht sein.
Für alle Ausführungsbeispiele können zahlreiche Varianten vorgesehen sein, um die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verbessern:
So kann die Abdeckung 4 am Basiskörper 2 über Be fe s t igungs cl ips 36 befestigt sein um bei das Abfallen der Abdeckung 4 zu vermeiden. Die Reflektoren 6 könnten in eine beliebige Richtung ausgerichtet sein, z.B. wie in Figur 7 durch 6' angedeutet, in seitlicher Richtung.

Claims

IPATENTANSPRÜCHE
1. LED-Beleuchtungsvorrichtung (Light Emitting Diode) insbesondere für Tunnels, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Basiskörper (2) aufweist, der mindestens an einer seiner Seiten Kühllamellen (3) aufweist, LEDs (5), die an einer Seite des Basiskörpers (2) befestigt sind und von außen über eine oder mehrere Stromleitungen (8) von einer elektrischen Energiequelle gespeist werden, eventuell Licht re flektoren (6) , die an den LEDs (5) angeordnet sind, und eine transparente Abdeckung (4), wobei der Basiskörper (2) und die Abdeckung (4) einen hermetisch abgedichteten Raum bilden und der hermetisch abgeschlossene Innenraum mit mindestens einem Ausdehnungsgefäß verbunden ist.
2. Bei euchtungs vor rieht ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausdehnungsgefäß ein Ausdehnungsballon und/oder ein Ausdehnungsbalg ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung bevorzugter Weise mit Leuchtdioden auf einer wärmeleitenden Platte in schaltungsmäßiger Gestaltung für den Betrieb an einem Wechselstromnetz zu 230 V ausgebildet ist. 2
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) einen Führ ungs s chl i t z aufweist, der in Längsrichtung ausgenommen ist, um die Leuchtdioden bei der Montage aus zurichten .
5. Be leucht ungs vor r i cht ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) eine Nut aufweist, die umlaufend ausgenommen ist, um die transparente Abdeckung (4) aufzunehmen.
6. Beleucht ungs vor r ich t ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Basiskörper (2) hermetisch von der transparenten Abdeckung (4) abgeschlossen ist .
7. Beleucht ungs Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) in seinem Umf angsbereich eine Tropfnase oder eine Rinne (11) aufweist, die nach unten gerichtet ist, um das Wasser abtropfen zu lassen und den Übergang des Wassers in Richtung der transparenten Abdeckung zu vermeiden.
8. Beleucht ungs vorrieht ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung ein Reflektor mit höchst reflektierendem Spiegel, insbesondere stoßfest angebracht ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiege 1 re f Ie kt or aus einzelnen Trapezprofilen oder kontinuierlichen
Profilen mit Einbuchtungen zur Aufnahme der LEDs besteht .
10. Be leucht ungs vor r i cht ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausdehnungsgefäß aus einem Faltbalg (29) besteht, der über eine Ver schraubung mit Dichtung (30) in einer Aufnahme (31) des Basiskörpers (2) derart angebracht ist, dass das Balginnere mit dem Innenraum (10) über eine Verbindungsbohrung (32) an der Basis der Aufnahme (31) verbunden ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltbalg (29) durch ein Schutzgitter (33) und oder Deckel (34) abgeschlossen ist, um etwaige Beschädigungen durch Außeneinflüsse zu ve rme iden .
12. Be leuchtungsvor r ichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Aufnahme (31) des Basiskörpers (2) ein das Ausdehnungsgefäß bildender Ballon (39) derart angebracht ist, dass das
Balloninnere mit dem Innenraum (10) über eine Verbindungsbohrung (32) an der Basis der Aufnahme (31) verbunden ist.
13. Beleuchtungs Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) am Basiskörper (2) über Be fe s t igungs cl ips (34) befestigt sein.
14. Be leuchtungs vor rieht ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (6) in einer beliebige Richtung ausgerichtet sind.
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