DE102007027172A1 - lamp - Google Patents

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Abstract

Bei bekannten Leuchten ist die ausgeleuchtete Fläche unzureichend definiert. Die neue Leuchte soll eine definierte Fläche, z. B. eine rechteckige Fläche, ausleuchten. Hierzu werden dreidimensionale, konvexe Reflektoren eingesetzt, die von Leuchtdioden angestrahlt werden. Die Abstrahlcharakteristik dieser Leuchtmittel-Reflektoreinheit wird durch Positionsänderung des Leuchtmittels gegenüber der Reflektoreinheit bestimmt. Die Leuchte eignet sich wegen des geringen Energiebedars z. B. als Straßenlaterne, die mittels eines Akkus im Bedarfsfall mit Strom versorgt und am Tag per Photovoltaik-Modul regeneriert wird.In known luminaires, the illuminated area is insufficiently defined. The new lamp is a defined area, z. B. a rectangular area, illuminate. For this purpose, three-dimensional, convex reflectors are used, which are illuminated by LEDs. The emission characteristic of this lamp reflector unit is determined by changing the position of the lamp relative to the reflector unit. The lamp is suitable because of the low energy requirement z. B. as a street lamp, which is powered by a battery in case of need with electricity and regenerated by photovoltaic module during the day.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchte mit Leuchtmitteln und mit Reflektoren.The The invention relates to a luminaire with bulbs and with Reflectors.

Derartige Leuchten sind vielfach bekannt. Ausgehend vom Stand der Technik Liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen derart weiterzubilden, dass ihre Nutzungsmöglichkeiten erweitert sind, die Effizienz gesteigert und sich insbesondere eine definierte Ausleuchtung der zu bestrahlenden Fläche ergibt.such Luminaires are widely known. Based on the state of the art If the invention is based on the object, a lamp with the in the preamble of the claim 1 specified characteristics such that their uses are enhanced, increased efficiency and, in particular, a defined illumination of the surface to be irradiated results.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Leuchtmittel (2) auf einen dreidimensional konvex gewölbten Reflektor (3) leuchtet und durch Änderung des Abstandes (7) sowie der horizontalen (9) und vertikalen (8) Parallaxe dessen Abstrahlgeometrie stufenlos und definiert verändert wird.This object is achieved according to the invention in that a light source ( 2 ) on a three-dimensionally convexly curved reflector ( 3 ) lights up and by changing the distance ( 7 ) and the horizontal ( 9 ) and vertical ( 8th ) Parallax whose emission geometry is changed steplessly and in a defined way.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass eine definierte Fläche durch hocheffiziente Leuchtmittel – vorzugsweise Leuchtdioden – mit geringem Energieverbrauch blendfrei beleuchtet werden kann. insbesondere kann durch die besondere Formgebung des Reflektors (3) eine annähernd rechteckige Ausleuchtung (6) erreicht werden [1]. Durch Veränderung des Abstandes (7) LED/Reflektor wird die Größe der ausgeleuchteten Fläche (6, 6a) variiert, ohne die Geometrie der beleuchteten Fläche wesentlich zu beeinflussen [2]. Durch Verschiebung der Parallaxe LED/Reflektor in der Vertikalen (8) wird eine stufenlose Änderung des Abstrahlwinkels in der X-Achse eingestellt. Die Y-Achse wird hierbei nicht wesentlich beeinflusst [4]. Durch Verschiebung der Parallaxe LED/Reflektor in der Horizontalen (9) wird der Abstrahlwinkel der Leuchte in der Y-Achse eingestellt [3]. Durch die Umlenkung des Lichtstrahles per konvexen Spiegel (3) und einer Blende (4) unterhalb des Leuchtmittels wird die Blendfreiheit erzielt.The advantages of the invention are that a defined surface can be illuminated glare-free by means of highly efficient light sources, preferably light-emitting diodes, with low energy consumption. In particular, due to the special shape of the reflector ( 3 ) an approximately rectangular illumination ( 6 ) [ 1 ]. By changing the distance ( 7 ) LED / reflector is the size of the illuminated area ( 6 . 6a ) without significantly affecting the geometry of the illuminated area [ 2 ]. By shifting the parallax LED / reflector in the vertical ( 8th ) a stepless change of the emission angle in the X-axis is set. The Y-axis is not significantly affected by this [ 4 ]. By shifting the parallax LED / reflector in the horizontal ( 9 ) the beam angle of the luminaire is set in the Y-axis [ 3 ]. By the deflection of the light beam by a convex mirror ( 3 ) and an aperture ( 4 ) below the bulb, the glare-free is achieved.

Durch Kombination mehrerer Leuchtmittel und Reflektoreinheiten kann die Abstrahlcharakteristik weitergehend beeinflusst und die Leuchtstärke der Gesamteinheit den Erfordernissen angepasst werden [5, 6].By combining several lamps and reflector units, the radiation characteristic can be further influenced and the luminosity of the entire unit can be adapted to the requirements [ 5 . 6 ].

Der geringe Energieverbrauch prädestiniert die Leuchte für den Einsatz im nicht netzgebundenem Betrieb per Batterie oder Akkumulator. Akkumulatoren können wiederum per Solar- oder Windenergie regeneriert werden und somit in Kombination mit der Leuchte eine autark arbeitende Einheit bilden [7].The low energy consumption predestines the luminaire for use in non-mains-powered operation via battery or accumulator. Rechargeable batteries can in turn be regenerated by solar or wind energy and thus form a self-sufficient unit in combination with the luminaire [ 7 ].

Als Ersatz für bestehende, netzbetriebene Leuchten liegt der Vorteil im geringeren Stromverbrauch bei ähnlicher Lichtleistung auf die auszuleuchtende Fläche.When Replacement for existing, mains-powered lights are the advantage in the lower Power consumption at similar Light output on the surface to be illuminated.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following description and with reference to the drawings.

Die Zeichnungen zeigen inThe Drawings show in

1 schematische Darstellung einer Leuchtmittel-Reflektoreinheit zur Verdeutlichung der grundsätzlichen Abstrahlcharakteristik, 1 schematic representation of a lamp reflector unit to illustrate the basic radiation characteristics,

2 schematische Darstellung der Abstrahlbeeinflussung durch Änderung des Abstandes Leuchtmittel – Spiegel, 2 schematic representation of the emission influence by changing the distance illuminant - mirror,

3 schematische Darstellung der Abstrahlbeeinflussung durch Änderung der horizontalen Position des Leuchtmittels, 3 schematic representation of the Abstrahlbeeinflussung by changing the horizontal position of the bulb,

4 schematische Darstellung der Abstrahlbeeinflussung durch Änderung der vertikalen Position des Leuchtmittels, 4 schematic representation of the Abstrahlbeeinflussung by changing the vertical position of the bulb,

5 schematische Seitenansicht einer Leuchte
[zwei gegenüberliegende Leuchtgruppen], 5 schematic side view of a lamp
[two opposite light groups],

6 schematische Draufsicht einer Leuchte
[zwei gegenüberliegend und nebeneinander liegende Gruppen], 6 schematic top view of a light
[two opposite and adjacent groups],

7 beispielhafte Darstellung der Komponenten einer solarbetriebenen und mikrokontrollergesteuerten Straßenlaterne. 7 exemplary representation of the components of a solar powered and microcontroller controlled street lamp.

Die 6 zeigt eine Reihenanordnung der Leuchtdioden (2) und eine Reihenanordnung der zugehörigen konvexen Reflektoren (3) in der Draufsicht. Jede der einzelnen LED-Reflektoreinheiten beleuchtet annähernd die gleiche Fläche (6). Werden Leuchtdioden mit unterschiedlichen Leuchtfarben eingesetzt, so ergibt sich auf der bestrahlten Fläche eine gleichförmige Farbmischung; damit ist es möglich, eine Fläche z. B. mit der Lichtfarbe warm-weiß auszuleuchten, indem weiße und gelbe Leuchtdioden kombiniert werden.The 6 shows a series arrangement of the LEDs ( 2 ) and a series arrangement of the associated convex reflectors ( 3 ) in plan view. Each of the individual LED reflector units illuminates approximately the same area ( 6 ). If light-emitting diodes with different luminous colors are used, a uniform color mixture results on the irradiated surface; This makes it possible to use a surface z. B. with the light color warm white illuminate by white and yellow LEDs are combined.

In 7 ist beispielhaft eine solarbetriebene Straßenlaterne als Blockschaltbild dargestellt. Sie besteht aus der Leuchte (1) einem Photovoltaik-Modul (12), einem Akku (11) und einer zentralen Mikrokontrollersteuerung (10). Am Tage wird der Akku (11) bei ausreichender Sonneneinstrahlung mittels dem Photovoltaik-Modul (12) und der Mikrokontrollersteuerung (10) mit elektrischer Energie aufgeladen. Nachts versorgt der Akku (11), geregelt per Mikrokontrollersteuerung (10), die Leuchte (1) mit Strom. Der Mikrocontroller (10) gewährleistet eine hohe Energieeffizienz, sowohl in Bezug auf optimierte Lade- und Entladevorgänge des Akkus (11), wie auch in Bezug auf die abgegebene Lichtleistung. Bei Akkumulatorladung wird zur Schonung des Akkus (11) und zur Erreichung einer möglichst ununterbrochenen Einsetzbarkeit die in den Akku (11) eingespeiste, wie auch die entnommene Energiemenge der zurückliegenden Lade- bzw. Entladezyklen gemessen und bewertet. Bei zu geringer Energieeinspeisung wird die abgegebene Lichtleistung beim nächsten Entladevorgang entsprechend reduziert. Durch diese Maßnahmen wird in Verbindung mit langlebigen und robusten Leuchtdioden (2) als Leuchtmittel eine lange Lebensdauer aller eingesetzten Komponenten einhergehend mit entsprechend langen Wartungsintervallen erzielt.In 7 For example, a solar powered street lamp is shown as a block diagram. It consists of the lamp ( 1 ) a photovoltaic module ( 12 ), a rechargeable battery ( 11 ) and a central microcontroller control ( 10 ). During the day the battery ( 11 ) with sufficient solar radiation by means of the photovoltaic module ( 12 ) and the microcontroller control ( 10 ) charged with electrical energy. At night the battery supplies ( 11 ), controlled by microcontroller control ( 10 ), the lamp ( 1 ) with electricity. The microcontroller ( 10 ) ensures high energy efficiency, both in terms of optimized charging and discharging of the battery ( 11 ), as well as in relation to the emitted light output. When rechargeable battery is used to protect the battery ( 11 ) and to achieve as uninterrupted usability as possible in the battery ( 11 ), as well as the amount of energy taken from the previous charging and discharging cycles measured and evaluated. If the energy supply is too low, the emitted light output will be reduced accordingly during the next discharge process. These measures are used in conjunction with long-life and robust light-emitting diodes ( 2 ) as light bulbs achieved a long life of all components used along with correspondingly long maintenance intervals.

In Gegenden mit generell geringer Sonneneinstrahlung kann alternativ oder zusätzlich zum Photovoltaik-Modul (12) ein Kleinwindgenerator zum Einsatz kommen.In areas with generally low solar radiation, alternatively or in addition to the photovoltaic module ( 12 ) a small wind generator are used.

Per Sensoren und Aktoren (13) können Zusatzfunktionen ausgeführt werden. Beispielhaft sind Notruffunktionen, Messdatenerfassung, situationsabhängige Helligkeitsregelung und externe, zentrale Leuchtensteuerungen möglich.Via sensors and actuators ( 13 ) additional functions can be executed. For example, emergency call functions, data acquisition, situation-dependent brightness control and external, central lighting control are possible.

Eine Einheit nach diesen Vorgaben arbeitet vollkommen autark und ist nicht von einer energieversorgenden Topologie abhängig.A Unit according to these specifications works completely self-sufficient and is not dependent on a power-consuming topology.

11
Leuchtelamp
2, 2a2, 2a
LEDLED
33
konvexer Reflektorconvex reflector
44
Blendecover
55
zentrale Leuchtrichtung LEDcentral Lighting direction LED
6, 6a6 6a
beleuchtete Flächelit area
77
Abstand LED-Reflektordistance LED reflector
88th
vertikale Ebene LEDvertical Level LED
99
horizontale Ebene LEDhorizontal Level LED
1010
Mikrokontrollermicrocontroller
1111
Akkubattery pack
1212
Photovoltaik-ModulPhotovoltaic module
1313
Sensor/AktorSensor / actuator

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist für Fachleute auf dem entsprechenden Gebiet erkennbar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Solche Änderungen und Modifikationen sollen in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallen.Even though the present invention described by means of embodiments was, is for Professionals in the relevant field recognizable that various changes and modifications can be made without the thought of Deviate from the invention. Such changes and modifications are intended to be within the scope of the following claims.

Claims (14)

Leuchte (1) mit Leuchtmitteln (2) und mit Reflektoren (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein Leuchtmittel (2) auf einen dreidimensional konvex gewölbten Reflektor (3) leuchtet und durch Änderung des Abstandes (7) sowie der horizontalen (9) und vertikalen (8) Parallaxe dessen Abstrahlgeometrie stufenlos und definiert verändert wird.Lamp ( 1 ) with bulbs ( 2 ) and with reflectors ( 3 ), characterized in that a lighting means ( 2 ) on a three-dimensionally convexly curved reflector ( 3 ) lights up and by changing the distance ( 7 ) and the horizontal ( 9 ) and vertical ( 8th ) Parallax whose emission geometry is changed steplessly and in a defined way. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leuchtmittel (2) vorgesehen sind, wobei die Leuchtmittel z. B. in Reihe angeordnet sind und dass mehrere konvexe Reflektoren (3) vorgesehen sind, wobei die Reflektoren z. B. in Reihe angeordnet sind.Luminaire according to claim 1, characterized in that a plurality of lighting means ( 2 ) are provided, wherein the lamps z. B. are arranged in series and that several convex reflectors ( 3 ) are provided, wherein the reflectors z. B. are arranged in series. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Reflektor (3) pro Leuchtmittel (2) vorgesehen ist.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that in each case a reflector ( 3 ) per lamp ( 2 ) is provided. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leuchtmittel–Reflektoreinheit (2–3) die annähernd gleiche definierte Fläche (6) bestrahlt.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that each illuminant reflector unit ( 2 - 3 ) the approximately same defined area ( 6 ) irradiated. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (2) dergestalt angeordnet sind, dass sie gegenüber liegen, und die Reflektoren (3) dergestalt angeordnet sind, dass sie gegenüber liegen.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lighting means ( 2 ) are arranged so that they are opposite, and the reflectors ( 3 ) are arranged so that they are opposite. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (2) mit einer Blende (4) verdeckt sind.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lighting means ( 2 ) with an aperture ( 4 ) are concealed. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leuchtmittel Leuchtdioden [LED] (2) vorgesehen sind.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that light-emitting diodes [LED] ( 2 ) are provided. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden [LED] (2) einen internen Primärreflektor aufweisen, sodass sie z. B. in einem Winkel von ⇐ 30 Grad abstrahlen.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that the light-emitting diodes [LED] ( 2 ) have an internal primary reflector, so they z. B. radiate at an angle of ⇐ 30 degrees. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leuchtdioden [LED] (2) mit verschiedenen Leuchtfarben eingesetzt werden, sodass sich eine gleichförmige Farbmischung auf der beleuchteten Fläche (6) ergibt, beispielsweise eine warm-weiße Lichtfarbe.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that light-emitting diodes [LED] ( 2 ) are used with different luminous colors, so that a uniform color mixture on the illuminated surface ( 6 ), for example a warm white light color. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie von einem Akku (11) mit Strom versorgt wird, wobei der Akku (11) von einem Photovoltaik-Modul (12) geladen wird, wobei die Lade- und Entladevorgänge des Akkus (11) mittels einer Mikrokontrollersteuerung (10) geregelt werden.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that it is from a battery ( 11 ), the battery ( 11 ) from a photovoltaic ik module ( 12 ), whereby the charging and discharging processes of the battery ( 11 ) by means of a microcontroller control ( 10 ) be managed. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaik-Modul (12) auf der Oberfläche der Leuchte (1) angebracht ist.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic module ( 12 ) on the surface of the luminaire ( 1 ) is attached. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaik-Modul (12) auf der Oberfläche der Leuchte durch einen Kleinwindgenerator, der beispielsweise zusätzlich am Leuchtengehäuse angebracht werden kann, ersetzt oder ergänzt wird.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic module ( 12 ) on the surface of the lamp by a small wind generator, which can for example be additionally attached to the lamp housing, replaced or supplemented. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einer Straßenlaterne bzw. Aussenleuchte ausgebaut ist.Luminaire according to at least one of the preceding Claims, Characterized in that they expanded into a street lamp or outdoor lamp is. Leuchte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von Sensoren und/oder Aktoren (13) Zusatzfunktionen ausgeführt werden, wie z. B. Notruffunktionen, Messdatenerfassung, situationsabhängige Helligkeitsregelung oder externe bzw. zentrale Leuchtensteuerungen.Luminaire according to at least one of the preceding claims, characterized in that by means of sensors and / or actuators ( 13 ) Additional functions are performed, such. B. emergency call functions, data acquisition, situation-dependent brightness control or external or central lighting controls.
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