CH716517A2

CH716517A2 - LED-Leuchteneinheit für Strassenlampen, Gelände- und Innenraumbeleuchtungen.

Info

Publication number: CH716517A2
Application number: CH01049/19A
Authority: CH
Inventors: Hödle Jan
Original assignee: Jan Hoedle
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2021-02-26
Also published as: CH716517B1

Abstract

Die LED-Leuchteneinheit für Strassenlampen, Gelände und Innenraumbeleuchtungen, schliesst ein Gehäuse (1) und einen daran scharnierend aufklappbaren oder aufsetzbaren Deckel (2) ein. Im Gehäuse (1) ist eine Aussparung zur Bildung eines Fensters ausgenommen, und im Deckel (2) ist eine Printplatte (4) mit einer Vielzahl von LED's (5) eingebaut. Zwischen der Printplatte (4) und dem Fenster (3) ist eine alle LED's (5) auf der Printplatte (4) überdeckende Linse (6) angeordnet ist, zur Führung des von denselben abgestrahlten Lichtes mittels von der Linse gezielt gebildeten Prismen (7, 8) in je nach Linsentyp auswählbare Sektoren.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Leuchteneinheit, die für Strasslampen geeignet ist, aber auch für beliebige andere Gelände- oder Innenraumbeleuchteungen. Neuerdings werden mehr und mehr veraltete Strassenlampen,zum Beispiel Quecksilberdampf-Strassenlampen, durch LED-Strassenlampen ersetzt. Die neuen LED-Strassenlampenbringen eine weit bessere Energieeffizienz und gleichzeitig leuchten sie die Strassen erst noch heller und besser aus. Allerdings nimmt man damit eine erhebliche Lichtstreuung in Kauf, die sich dann störend auf die Anwohner auswirkt. So werden Gärten längs der Strasse oder Häuserfassaden mit Licht bestrahlt, und grelles Licht scheint auch durch die der Strasse zugewandten Fenster, was für die Bewohner wie man sich leicht vorstellen kann unangnehm ist. Dieses Licht wird vielerorts als eigentliche Lichtverschmutzung wahrgenommen. Man erachtet diese Nebeneffekte von LED-Strassenlampen als systembedingt. Zuweilen wird mit dem Anbringen von Blechblenden versucht, das nicht erwünschte Anstrahlen von Flächen ausserhalb der Strasse und des Gehsteigs mit Licht zu vermeiden, was allerdings nicht besonders effizient ist. Die Blenden müssen vor Ort an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.

[0002] Für den Austausch von 700 alten Strassenlampen werden von einer Schweizer Gemeinde derzeit zum Beispiel etwa CHF 800'000 ausgegeben und mit den neuen LED-Strassenlampen wird dann eine jährliche Einsparung von ca. Fr.50'000 an Energiekosten erzielt. Eine gezieltere Anordnung der LED-Lampen, zum Beispiel tiefer gesetzt oder an anderenStellen platziert als die alten Strassenlampen würde zwar erlauben, die Streubilder besser an die Gegebenheiten anzupassen, würde aber in der Installation wesentlich teurer zu stehen kommen. Daher ist das Neuplatzieren der Strassenlampen kein Thema. Die Behörden gewichten die zusätzlich gewonnene Sicherheit höher als das unvermeidliche Beleuchten einzelner Objekte und angrenzende Privatparzellen. Eine gewisse Abhilfe bringt das Dimmen der LED-Leuchten. So werden sie zum Beispiel bis um 22:00 Uhr mit 100%iger Leistung betrieben, dann bis 24:00 Uhr auf 70 % der Lichtleistung hintergedimmt, und während der Nacht bis um 05:00 Uhr auf 50%.

[0003] Ein negativer Seitenaspekt von LED-Lampen ist die Tatsache, dass deren bläuliches grelles Licht Insekten starkanzieht, vorallem wegen dessen ultravioletten Lichtanteils. Daher müssen die LED-Lampen regelmässig gereinigt werden,was sich mit entsprechendem Unterhaltsaufwand zu Buche schlägt.

[0004] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, die oben erwähnten Nachteile abzumildern oder ganz zu beseitigen, und dazu erstens das Streubild der LED-Lampen gezielter an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen und zweitens auchdie Anziehung von Insekten zu reduzieren.

[0005] Die Aufgabe wird gelöst von einer LED-Leuchteneinheit für Strassenlampen, Gelände und Innenraumbleuchtungen, einschliessend ein Gehäuse und einen daran scharnierend aufklappbaren oder aufsetzbaren Deckel und im Gehäuse einer Aussparung zur Bildung eines Fensters, und im Deckel mit LEDs, und die sich dadurch auszeichnet, dass zwischen der Printplatte und dem Fenster eine die LEDs überdeckende Linse angeordnet ist, zur Führung des von denselben abgestrahlten Lichtes mittels von der Linse gezielt gebildeten Prismen in je nach Linsentyp auswählbarer Sektoren.

[0006] In den abhängigen Patentansprüchen sind besonders vorteilhafte Ausbildungen weiter beansprucht.

[0007] Anhand der Zeichnungen wird diese LED-Leuchteneinheit und der ihr zugrunde liegende Erfindungsgedanke nähererläutert. Es zeigt:

Fig. 1:

zeigt die LED-Leuchtenheit mit geöffnetem Ghäuse und mit der Linse etwas abgehoben vom Sichtfenster dargestellt;

Fig. 2:

einen ersten Linsentyp zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls;

Fig. 3:

einen zweiten Linsentyp zur einseitigen Begrenzung des Lichtstrahls;

Fig. 4:

einen zweiten Linsentyp zur einseitigen Begrenzung des Lichtstrahls auf der anderen Seite, mit stärkerer Lichtbrechnung;

Fig. 5:

einen dritten Linsentyp zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls, wobei das Licht stark gegen die zentrale Lichtachse hin gebrochen wird;

Fig. 6:

Das geschlossene Gehäuse mit der eingesetzten Linse zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls in einer Ansicht von der Seite her gesehen, mit freiem Blick ins Innere;

Fig. 7:

Das geschlossene Gehäuse mit einer Linse, welche gleichzeitig die Fensterscheibe in der Aussparung des Gehäsues bildet;

Fig. 8:

Das Lichtstreubild einer ersten Ausführung in einer Seitenansicht;

Fig. 9:

Das Lichtstreubild einer zweiten Ausführung, bei welchem eine Lichtstrahlseite stark gegen das Zentrum hin gebrochen ist, in einer Seitenansicht;

Fig. 10: Eine Strassenlampe mit der LED-Leuchteneinheit ausgerüstet, mit an die Ränder des Gehsteigs

und der Fahrbahn angepasster Lichtstreuung.

[0008] Die erfindungsgemässe Leuchteneinheit ist in Figur 1 mit geöffnetem Ghäuse 1 dargestellt. Dieses ist mit einem Deckel 2 verschliessbar, der im gezeigten Beispiel mittels eines Scharnieres 10 am Gehäuse 1 befestigt ist und somit leicht zugeschwenkt werden kann und dann das Gehäuse rundum dichtend verschliesst und am Gehäuse durch einen Schnappmechanismus einklickt oder mittels einer Sicherungsschraube auf das Gehäuse spannbar ist. Das Gehäuse 1 weist ein Fenster auf, das mit einer Glasscheibe oder Polycarbonat-Scheibe 3 als Fensterglas" ausgestattet ist. Das Gehäuse

1 kann als einstückiges Spritzteil aus Kusntstoff gefertigt sein oder auch in Metall ausgeführt sein. Es ist mit einer Steckbuchse 9 ausgestattet, sodass es leicht auf eine Halterung aufsteckbar ist und mit derselben verspannt werden kann. So kann das Gehäuse zum Beispiel auf einen von einem Leuchtenpfahl 11 abstehenden Bolzen aufgesteckt werden, sodass das Gehäuse 1 um die Längsachse des Befestigungsbolzens verschwenkbar und in jeder Schwenklage festklemmbar ist. Auf die Fensterscheibe im Gehäuse 1 ist eine hier einstückig ausgeführte Linse 6 aufsetzbar, die mit ihrer Unterseite satt auf der Polycarbonatscheibe 3 des Fensters aufliegt. Auf beiden Seiten ist die Linse 6 in je ein endseitiges, quer zur Linse verlaufendes Prisma 7, 8 ausgeformt. Bei von oben einfallendem Licht wird dieses Licht an diesen beiden Prismen 7, 8 gebrochen und entsprechend werden die Lichtstrahlen der Lichtquellen je nach der Form der Prismas 7, 8 gegen die Linse hin abgelenkt. Nach dem Aufsetzen der Linse 6 kann der Deckel 2 mit der in seinem Innern angeordneten LEDPrintplatte 4 unter Einschluss der Linse 6 um das Scharnier 10 auf das Gehäuse 1 abgeschwenkt werden und umschliesst dieses hernach auf allen Seiten dichtend, sodass kein Regenwasser in das Gehäuse 1 eindringen kann. Auf der LEDPrintplatte 4 sind die LED 5 hier matrixförmig angeordnet. Der Abstrahlwinkel jeder einzelnen LED 5 wird von je einer Linse 18 definiert, die vor der LED 5 verbaut ist. Damit können verschiedene Raumwinkel-Ausleuchtungen erzielt werden. DieseLinsen 18 können selbst in Form eines Arrays ausgebildet sein, also in Form eines ganzen Rasters einstückig durch ein Pressteil 17 aus Acrylglas hergestellt sein, das auf die Printplatte 4 geschraubt wird, sodass dann jede LED 5 unter einer zugehörigen Linse 18 zu liegen kommt und deren Licht bündelt. Die einzelnen LED 5 und ihre indiviuellen Einzellinsen 18 liegen dann auf der Printplatte 4 gegenüber der kollektiven grossen Linse 6 bzw. oberhalb derselben und bestrahlen sie überall mit ihrem von der Printplatte 4 weg gebündelten Licht. Das dichte Verschliessen des Gehäuses 1 mit dem Deckel

2 ist deshalb möglich, weil die LED 5 kaltes Licht abstrahlen und somit das Innere des Gehäuses nicht übermässig Wärme akkumuliert. Dennoch kann das Gehäuse 1 mit einer Metallplatte ausgerüstet sein, die als Rippe von innen nach aussen ragt und Wärme gezielt nach aussen an die Umgebungsluft abführt.

[0009] Die Figur 2 zeigt einen ersten Linsentyp zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls, wie schon in Figur 1 gezeigt. Diese Linse 6 ist unten durchgehend eben und die beidseitigen Prismas 7, 8 sind durch entsprechende gegen den endseitigen Rand der Linse 6 ansteigende Keile gebildet. Mit einer solchen Linse 6 lassen sich die und die beidseitigen Prismas 7, 8 sind durch entsprechende gegen den endseitigen Rand der Linse 6 ansteigende Keile gebildet. Mit einer solchen Linse 6 lassen sich die in den beiden Randnähen der Linse 6 von oben senkrecht auf sie auftreffenden Lichstrahlen gegen die Linsenmitte hin ablenken, sodass der Strahlungskegel auf beiden Seiten beschnitten wird. Eine solche Linse 6 wird vorzugsweise aus Polycarbonat mit oder ohne UV-Stabilisierung hergestellt, auch unter den Marken Lexan® oder MarkoIon® bekannt. Polycarbonate sind extrem schlagfest und biegsam und sind zudem rund 50% weniger schwer als Glas und sie sind temperaturfest zwischen -40°C und +130°C und daher hervorragend witterungsbeständig. Als Variante kannAcrylglas in Frage kommen, das im Gegensatz zu Polycarbonat hart und spröde ist. Diese Materialen lässen sich giessen, schneiden, kleben oder präzisionsfräsen. Damit können beliebige Formen und Prismen kostengünstig hergestellt werden.

[0010] Die Figur 3 zeigt einen zweiten Linsentyp zur einseitigen Begrenzung des Lichtstrahls. Auch hier bleibt die Linse 6 unten durchgehend eben und nur auf einer Seite läuft sie in ein Prisma 7 mit einer ca. 30° Steigung aus, zur Ablenkung der dort auftreffenden Lichtstrahlen der oberhalb angeordneten LED gegen die Mitte der Linse 6 hin. Die Figur 4 zeigt einen dritten Linsentyp zur einseitigen Begrenzung des Lichtstrahls auf der anderen Seite, hier mit einem Prisma mit ca. 45° angesetigender Prismafläche für entsprechend eine stärkere Ablenkung der von oben auftreffenden Lichtstrahlen.

[0011] Die Figur 5 zeigt einen weiteren Linsentyp zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls. Die Prismen 7, 8 sind hier stärker brechend bzw. ablenkend ausgeführt, mit einem Querschnitt eines jeweils gleichschenkligen Dreiecks, also mit Innenwinkeln von 60°. Damit bleibt die Unterseite der Linse 6 nicht durchwegs eben, sondern bei auf das flache Fensterglas des Leuchten-Gehäusefensters aufgelegter Linse liegt diese nur mit ihren beiden Randkanten auf dem Glas auf und lässtsonst einen Spalt zur Scheibe frei. Diese Linse 6 ist geeignet für besonders starke Brechungen bizw. Ablenkungen der auftreffenden Lichtstrahlen.

[0012] Die Figur 6 zeigt das mit dem Deckel 2 geschlossene Gehäuse 1 mit der eingesetzten Linse 6 zur beidseitigen Begrenzung des Lichtstrahls in einer Ansicht von der Seite her gesehen, mit freiem Blick ins Innere. Oben im Bild erkennt man die Aufsteckbuchse 9. Rechts im Innern ist die Printplatte 4 mit den LED's 5 einsehbar und gegenüber denselben die Linse 6 und anschliessend die Fensterscheibe 3. Unten am Gehäuse ist das Scharnier 10 erkennbar, um welches der Deckel 2 um das Gehäuse 1 schwenbkar ist. Es ist klar, dass auch auf eine Fensterscheibe verzichtet werden kann, indem die Linse deren Funktion direkt übernimmt.

[0013] Die Figur 7 zeigt eine solche alternative Konstruktion, die ohne Acryl- oder Polycarbonatscheibe auskommt. DerenFunktion wird direkt von einer entsprechend geformten Linse 6 übernommen. Diese weist zu diesem Zweck eine ausge

Claims

fräste, rundum laufende Stufe 16 auf, mit welcher die Linse 6 direkt auf die Aussparung im Gehäuse 1 einsetzbar ist. Zwischen der Linse 6 und dem Gehäuse 1 kann eine Dichtung eingelegt sein, und die Linse kann wie auch im Fall des Vorliegens einer Fensterscheibe aus Polycarbonat oder Acryl mit einer federbelasteten Halterung gesichert sein. [0014] Die Figur 8 zeigt das Lichtstreubild einer ersten Ausführung in einer Seitenansicht. Man sieht hier, wie die Lichtstrahlen trotz der eingesetzten Linse 6 mit ihren beidseitigen Prismen 7, 8 immer noch seitwärts nach aussen Licht streuen. Die Streuung würde allerdings allerdings weit ausgeprägter ausfallen ohne diese beiden Prismen 7,8. [0015] Die Figur 9 zeigt das Lichtstreubild einer zweiten Ausführung, bei welchem eine Lichtstrahlseite gegen das Zentrum hin gebrochen ist, in einer Seitenansicht. Hier ist das Prima 8 zunächst dem Leuchteinheiten-Pfosten 11 stärker brechendausgeführt, sodass die Lichtstrahlen sogar gegen die Mitte der Linse 6 hin abgelenkt werden. Der Bereich im Bild rechts des Pfostens 11 bleibt daher unbeleuchtet. [0016] Die Figur 10 zeigt eine Strassenlampe mit der LED-Leuchteneinheit ausgerüstet, mit an die Ränder des Gehsteigs13 und der Fahrbahn 12 angepasster Lichtstreuung. Ganz gezielt werden hier nur die Fahrbahn 12 und der Gehsteig 13 beleuchtet, während eine zum Beispiel an den Gehsteig 13 angrenzende Häuserfassade 14 im Dunkeln bleibt. Auch das jenseits der Fahrbahn angrenzende Gelände 15 wird nicht mit Licht bestrahlt und stört die dortige Flora und Fauna nicht mit künstlichem Licht. [0017] LED's sind durch ihr bläuliches Licht bekannt. Da Insekten von blauem Licht und von UV-Licht besonders starkangezogen werden, müssen die LED-Strassenlampen jährlich gereinigt werden. Dies hat zur Folge, dass die Kosteneinsparung infolge der Energie-Einsparung durch einen hohen Wartungsaufwand wieder zunichte gemacht wird. Durch dasminimierte störende Streulicht der Strassenlampen werden Insekten aber entsprechend weniger stark angezogen. Somit können auch die Wartungsintervalle verlängert und Kosten eingespart werden. Durch das Anbringen einer speziellen UVSchutzfolie an die Unterseite der Linse kann die Anziehungskraft für Insekten weiter reduziert werden und somit können die Wartungsintervalle ebenfalls verlängert werden. [0018] Durch das Anbringen der Linse werden Gärten, Häuserfassaden etc. nicht mehr unnötig mit Störlicht beleuchtet. Dadurch werden nicht nur die Bewohner weniger gestört, sondern es wird auch die Energie für die Strassbeleuchtung entscheidend effizienter genutzt, indem nurmehr genau jene Flächen beleuchtet werden, deren Beleuchtung auch effektiv erwünscht ist. [0019] Es versteht sich, dass eine gleich oder ähnlich aufgebaute Leuchteneinheit auch in Parks, Gärten oder sonstwo im Aussenbereich einsetzbar ist und ebenfalls kann sie in gleicher Art auch für den Innenbereich ausgeführt sein, wenn es gilt, innerhalb eines Gebäudes nur ganz bestimmte Bereiche zu beleuchten, etwa Wände, Decken oder Böden, oder nur Sektoren derselben. Ziffernverzeichnis [0020] 1 Gehäuse 2 Deckel 3 Fensterglas 4 Printplatte 5 LED auf der Printplatte 6 Linse 7 erstes Prisma der Linse 8 zweites Prisma der Linse 9 Steckbuchse 10 Scharnier 11 Strassenlampen-Pfosten 12 Fahrbahn 13 Gehsteig 14 Häuserfassade 15 an Fahrbahn anschliessendes Gelände 16 Stufe an der Unterseite der Linse 6 Patentansprüche

1. LED-Leuchteneinheit für Strassenlampen, Gelände und Innenraumbeleuchtungen, einschliessend ein Gehäuse (1)und einen daran scharnierend aufklappbaren oder aufsetzbaren Deckel (2) und im Gehäuse (1) einer Aussparung zur Bildung eines Fensters, und im Deckel (2) mit LEDs (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die LEDs (5) und dem Fenster (3) eine die LEDs überdeckende Linse (6) angeordnet ist, zur Führung des von denselben abgestrahlten Lichtes mittels von der Linse gezielt gebildeten Prismen (7, 8) in je nach Linsentyp auswählbarer Sektoren.

2. LED-Leuchteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs auf einer Printplatte (4) angeordnetsind und eine Matrix von LEDs (5) bilden, wobei die Printplaltte (4) von einer rasterförmigen Anordnung aus Acrylglas

oder Polycarbonat abgedeckt ist, in welcher individuelle Linsen für die LED ausformt sind, zur Bündelung des von den einzelnen LED abgestrahlten Lichts.

3. LED-Leuchteneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (6) dieVielzahl der LED's überdeckt, und dass sie an ihren gegenüberliegenden Seiten je ein Prisma (7, 8) formt, zur Brechung des von den LED's auf sie auftreffenden Lichtes.

4. LED-Leuchteneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs auf einerrechteckigen Printplatte (4) matrixförmig angeordnet sind und dieselben als Rechteck geformt überdeckt, und dass sie an ihren gegenüberliegenden Schmalseiten je ein Prisma (7, 8) formt, zur Brechung des von den LED's auf sie auftreffenden Lichtes.

5. LED-Leuchteneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1)eine Aufnahmebuchse (9) zum Aufstecken des Gehäuses auf einen von einem Leuchtenpfahl (11) abstehenden Bolzen aufweist, sodass das Gehäuse (1) um die Längsachse des Befestigungsbolzens verschwenkbar und in jeder Schwenklage festklemmbar ist. aufweist, sodass das Gehäuse (1) um die Längsachse des Befestigungsbolzens verschwenkbar und in jeder Schwenklage festklemmbar ist.

6. LED-Leuchteneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung imGehäuse (1) mit einer Fensterscheibe aus Acrylglas oder Polycarbonat dichtend verschlossen ist, und die Linse (6) aus Polycarbonat oder Acryglas an diese Fensterscheibe anliegend eingesetzt ist.

7. LED-Leuchteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (6) auf ihrer dasLicht abstrahlenden Seite rundum ein Stufe (16) ausformt, mit welcher sie passgenau und dichtend in die Aussparung am Gehäuse (1) einsetzbar ist, sodass eine gesonderte Fensterscheibe erlässlich ist.

8. LED-Leuchteneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht abstrahlene Seite des Fensters oder der Linse (6) mit einer UV-Schutzfolie ausgerüstet ist, zum Ausfiltern des UV-Anteilsam Lichtspektrum der LED-Leuchte.