DE19747078A1 - Path lamp for illuminating escape signs in emergency operation - Google Patents

Path lamp for illuminating escape signs in emergency operation

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Abstract

A lamp for illuminating escape signs in emergency operation has the light distribution formed out of a number of LEDs with bundled light radiation, whose radiation directions are aligned so that their light distribution... to overlap and/or cut across each other in such a way that a specified light intensity distribution is simulated closely on a surface to be illuminated. The LEDs are assembled together in groups of differently colored diodes of the same light distribution and same light radiation direction. Their mixing yields a spectrally sufficient equally distributed light, in order to recognize safety colors. The light mixing of the LEDs yields white light.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Leuchten, die zur Beleuchtung von Rettungswegen mit einer Mindestbeleuchtungsstärke im Falle des Ausfalles des übrigen Lichtes benötigt werden.The invention relates to lights that are used to illuminate escape routes a minimum illuminance required in the event of failure of the rest of the light become.

Derartige Leuchten sind bekannt. Sie besitzen als Lichtquellen Leuchtstofflampen oder Glühlampen, deren Licht durch entsprechende Optiken auf den auszuleuchtenden Rettungsweg gerichtet wird.Such lights are known. They have fluorescent lamps as light sources or incandescent lamps, the light of which by appropriate optics on the escape route to be illuminated is directed.

Leuchtstofflampen haben den Vorteil hoher Lichtausbeute, jedoch auf Grund ihrer linienförmigen Gestalt läßt sich ihre Lichtverteilung nur in einer Richtung bzw. Ebene beeinflussen. Bei der Ausleuchtung einer insbesonderen gangförmigen Fläche mit gleichmäßiger Beleuchtungsstärke bringt dies den Nachteil eines großen Anteils des Lichtes der über die Grenzen des längs hinweg abgestrahlt wird oder aber eine geringe Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung. In beiden Fällen ergibt sich ein schlechter Nutzwirkungsgrad.Fluorescent lamps have the advantage of high luminous efficiency, but because of their their light distribution can only be linear in one direction or plane influence. When illuminating a particular aisle-shaped area with uniform illuminance brings the disadvantage of a large proportion of the Light that is emitted across the lengthways or one poor uniformity of illumination. In both cases, the result is worse Efficiency.

Glühlampen haben den Vorteil einer sehr kompakten Bauweise.Incandescent lamps have the advantage of a very compact design.

Sie stehen jedoch nur in so großen Leistungen zur Verfügung, daß die gewünschte Lichtverteilung meist mit nur einer Lampe und somit einer entsprechend komplizierten, asymmetrischen genauen Optik herzustellen ist.However, they are only available in such large capacities that the desired one Light distribution mostly with only one lamp and thus a correspondingly complicated, to produce asymmetrical exact optics.

Weiter besitzen die Glühlampen den Nachteil, entweder einer sehr geringen Lichtausbeute oder einer sehr geringen Lebensdauer.The incandescent lamps also have the disadvantage of either a very low one Luminous efficacy or a very short lifespan.

Leuchtstofflampen besitzen zwar immer noch eine wesentlich längere, aber dennoch begrenzte Lebensdauer. Hauptsächlicher Nachteil ist jedoch die komplizierte Elektronik zur Ansteuerung der Leuchtstofflampe im Notbetrieb aus einer Batterie.Fluorescent lamps are still much longer, but still limited life. The main disadvantage, however, is the complicated one Electronics to control the fluorescent lamp in emergency operation from a battery.

Erfindungsaufgabe ist es deshalb, eine Wegeleuchte zu finden, deren Aufbauprinzip auf einfache Weise die Herstellung beliebiger für die Ausleuchtung der Rettungswege benötigter Lichtverteilungen erlaubt, deren Lichtquellen eine möglichst lange Lebensdauer besitzen und darüber hinaus mit möglichst einfachen Betriebsgeräten, z. B. aus einer Batterie, an Gleichspannung oder Wechselspannung betrieben werden können.The task of the invention is therefore to find a path light, the principle of its construction in a simple way the manufacture of any for the illumination of the escape routes required light distributions allowed, their light sources as long as possible Have lifespan and also with the simplest possible control gear, e.g. B. from a battery, operated on DC voltage or AC voltage can be.

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe wird von an sich bekannten Leuchtdioden ausgegangen, die durch eine integrierte oder externe Optik oder durch ihren physikalischen Aufbau genügend eng gebündeltes Licht ausstrahlen.To solve the task of the invention is known from light-emitting diodes  assumed that by an integrated or external optics or by their emit enough narrowly concentrated light.

Besonders günstig sind enge Bündelungen bei denen die einzelne Leuchtdiode mit ihrer bündelnden Optik jeweils nur einen Teilbereich der zu beleuchtenden Fläche ausleuchtet.Close bundling in which the individual light-emitting diode is also particularly advantageous their focusing optics only a part of the area to be illuminated illuminates.

Erfindungsgemäß ist es dann möglich, durch entsprechende Ausrichtung der Ausstrahlungsrichtungen der Leuchtdioden mit ihren lichtbündelnden Optiken die Ausstrahlungsbereiche der einzelnen Leuchtdioden so zu überlagern und zu überschneiden, daß die gewünschte Beleuchtungsstärkeverteilung auf der auszuleuchtenden Fläche entsteht. Die Ausrichtung der Leuchtdioden läßt sich entweder experimentell oder rechnerisch ermitteln.According to the invention, it is then possible, by appropriate alignment of the Beam directions of the light-emitting diodes with their light-bundling optics Radiation areas of the individual light-emitting diodes are thus superimposed and closed overlap that the desired illuminance distribution on the surface to be illuminated arises. The alignment of the LEDs can be either experimentally or arithmetically.

Die benötigte Beleuchtungsstärke auf der auszuleuchtenden Fläche in der Notbeleuchtung sind relativ gering. Sie liegen zwischen 0,1 und ca. 2 lx.The required illuminance on the area to be illuminated in the Emergency lighting is relatively low. They are between 0.1 and approx. 2 lx.

Bei einer Aufhängehöhe der Leuchte von 3 m werden somit Lichtstärken in der Größenordnung von 0,9 cd bis 18 cd gefordert, die sich mit der Entfernung von der Leuchte gemäß den photometrischen Grundgesetzen vergrößern.With a suspension height of 3 m, the light intensity in the Order of magnitude of 0.9 cd to 18 cd, which varies with the distance from the Increase luminaire according to the basic photometric laws.

Wegen des zumindest derzeit geringen Lichtstromes der einzelnen Leuchtdiode von ca. 0.1 bis 1 lm werden für die Ausleuchtung von ca. 20 m2 mit 1 lx ca. 40 Leuchtdioden zu je 0,5 lm benötigt, ohne Berücksichtigung der Verluste durch die optischen Systeme und der Überstrahlung.Because of the at least currently low luminous flux of the individual light-emitting diode of approx. 0.1 to 1 lm, approximately 40 light-emitting diodes of 0.5 lm each are required for the illumination of approx. 20 m 2 with 1 lx, without taking into account the losses caused by the optical systems and of overexposure.

Somit kann durch die Vielzahl der Leuchtdioden die jeweils nur einen Teilbereich der auszuleuchtenden Flächen beleuchten, eine ideal zu fordernde Lichtverteilung mit großer Genauigkeit nachgebildet werden, indem die Ausstrahlungsrichtungen der einzelnen Leuchtdioden mit ihren Optiken entsprechend ausgerichtet werden. Somit lassen sich hohe Nutzwirkungsgrade und trotz der schlechten Lichtausbeuten der Leuchtdioden dennoch eine gute Wirtschaftlichkeit erzielen.Thus, due to the large number of light-emitting diodes, only a partial area of each illuminate the surfaces to be illuminated with an ideally required light distribution are reproduced with great accuracy by the emission directions of the individual LEDs with their optics are aligned accordingly. Consequently high efficiency levels and despite the poor light yields Light emitting diodes nevertheless achieve good economy.

Ein Problem bei der Auswahl von Leuchtdioden ist die Farbe der Lichtabstrahlung.A problem with the selection of light emitting diodes is the color of the light radiation.

Will man zur Erzeugung eines Lichtspektrums mit dem man alle Sicherheitsfarben erkennen kann, farbige Leuchtdioden verwenden, so muß deren Licht gemischt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß jeweils verschiedenfarbige LED's mit ihren Optiken parallel zueinander ausgerichtet werden. Sie erzeugen dann in ihrem Strahlengang ein Mischlicht, das bei richtiger Mischung die entsprechenden gewünschten spektralen Eigenschaften besitzt und gegebenenfalls auch weiß sein kann.If you want to generate a light spectrum with which you can use all security colors can recognize, use colored light-emitting diodes, so their light must be mixed become. This can be achieved by using different colored LEDs their optics are aligned parallel to each other. They then generate in their  Beam path a mixed light that, when mixed correctly, the corresponding desired spectral properties and may also be white can.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Abb. 1 bis 11 erläutert:
Bild 1 zeigt eine typische im Sinne der Erfindung zu nutzende Lichtstärkeverteilung einer Leuchtdiode. Sie kann entweder symmetrisch sein oder asymmetrisch, wie im Bild 1 durch die Lichtstärkeverteilungen 1 und 2 in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen dargestellt.The invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 11:
Figure 1 shows a typical light intensity distribution of a light emitting diode to be used in the sense of the invention. It can either be symmetrical or asymmetrical, as shown in Figure 1 by the light intensity distributions 1 and 2 in two mutually perpendicular planes.

Die Lichtstärkeverteilung der einzelnen Leuchtdiode 4 kann wie in Bild 2 dargestellt, durch an sich bekannte Optiken bestehend aus Reflektor 5 und/oder Linse 6 hergestellt werden.The light intensity distribution of the individual light-emitting diode 4 can be produced, as shown in Figure 2, by optics known per se, consisting of reflector 5 and / or lens 6 .

Andererseits ist auch eine Anordnung beispielsweise gemäß Bild 3 möglich, bei der ein Träger 6 von optischen Elementen, z. B. Linsen die vor den Leuchtdioden angeordnet sind. Ein solcher Träger kann auch Reflektoren enthalten. Weiterhin kann der Träger auch genutzt werden, um eine eventuell gewünschte Aufstreuung der Lichtverteilung zu erzielen.On the other hand, an arrangement is also possible, for example according to Figure 3, in which a carrier 6 of optical elements, for. B. Lenses which are arranged in front of the LEDs. Such a carrier can also contain reflectors. Furthermore, the carrier can also be used to achieve any desired scattering of the light distribution.

Bild 4 zeigt die Möglichkeit einer Gruppenbildung mehrerer verschiedenfarbiger Leuchtdioden mit ihren Optiken 7 zur Lichtmischung durch parallele Ausrichtung der Ausstrahlungsrichtungen. Figure 4 shows the possibility of grouping several differently colored light-emitting diodes with their optics 7 for light mixing by parallel alignment of the emission directions.

Bild 5 zeigt einen Schritt durch eine erfinderische Anordnung, um die unterschiedliche Ausrichtung der Lichtstärkeverteilungen der einzelnen Leuchtdioden mit ihren Optiken 8 zu zeigen. Die Leuchtdioden sind auf einem gemeinsamen Träger 9 angeordnet, der in diesem Beispiel plan ist und Bohrungen zur Aufnahme der Leuchtdioden mit ihren Optiken 8 enthält. Figure 5 shows a step through an inventive arrangement to show the different alignment of the light intensity distributions of the individual light-emitting diodes with their optics 8 . The light-emitting diodes are arranged on a common carrier 9 , which in this example is flat and contains bores for receiving the light-emitting diodes with their optics 8 .

Bild 6 zeigt die Anordnung der Leuchtdioden auf einer gewölbten Fläche. Figure 6 shows the arrangement of the LEDs on a curved surface.

Auch SMD-Anordnungen gemäß Bild 7 sind auf entsprechenden Trägerflächen denkbar.SMD arrangements according to Figure 7 are also conceivable on corresponding carrier surfaces.

Bild 8 zeigt die Anordnung der Leuchtdioden mit ihren optischen Systemen 8 auf einer rechteckigen Trägerfläche 12. Figure 8 shows the arrangement of the light-emitting diodes with their optical systems 8 on a rectangular support surface 12 .

Bild 9 zeigt eine Anordnung der Leuchtdioden mit ihren optischen Systemen 8 auf einer streifenhaften Grundfläche. Auch andere Geometrien, z. B. ovale oder kreisförmige Grundflächen sind möglich. Figure 9 shows an arrangement of the light-emitting diodes with their optical systems 8 on a strip-like base. Other geometries, e.g. B. oval or circular bases are possible.

Zusammengesetzt ergeben die einzelnen, unterschiedlich ausgerichteten Lichtstärkeverteilungen eine Verteilung 3 gemäß Bild 10, die beispielsweise flügelig ist, um auf der auszuleuchtenden Fläche eine möglichst hohe Gleichmäßigkeit zu erzeugen.Assembled, the individual, differently aligned light intensity distributions result in a distribution 3 according to FIG. 10, which is, for example, winged in order to produce the highest possible uniformity on the surface to be illuminated.

Bild 11 zeigt die Möglichkeit der Ausleuchtung einer gangartigen Fläche 15 mit der erfinderischen Leuchte 14. Die unterschiedliche Ausrichtung der Leuchtdioden ist durch die Strahlen 16 dargestellt. Figure 11 shows the possibility of illuminating a corridor-like surface 15 with the inventive lamp 14 . The different alignment of the light-emitting diodes is represented by the rays 16 .

Die ausgeleuchtete Fläche kann beispielsweise auch quadratisch oder rotationssymmetrisch sein.The illuminated area can, for example, also be square or be rotationally symmetrical.

Die Leuchte kann sich beispielsweise über der Fläche oder seitlich neben der Fläche befinden in Überkopfhöhe oder in einem niedrigeren Bereich, z. B. in Bodennähe.The lamp can, for example, be above the surface or to the side of the surface are located overhead or in a lower area, e.g. B. near the ground.

Claims (19)

1. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungszeichen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung aus einer Vielzahl von Leuchtdioden mit gebündelter Lichtausstrahlung gebildet wird, deren Ausstrahlungsrichtungen so ausgerichtet sind, daß ihre Lichtverteilung sich einander auf eine solche Weise überlappen und/oder überschneiden, daß auf einer auszuleuchtenden Fläche eine vorgegebene Beleuchtungsstärkeverteilung möglichst genau nachgebildet wird.1. Path light for lighting escape signs in emergency operation, characterized in that the light distribution is formed from a plurality of light-emitting diodes with bundled light emission, the emission directions are aligned so that their light distribution overlap and / or overlap one another in such a way that on a given illuminance distribution of a surface to be illuminated is reproduced as precisely as possible. 2. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden in Gruppen verschiedenfarbiger Leuchtdioden gleicher Lichtverteilung und gleicher Ausstrahlungsrichtung zusammengefaßt sind, deren Mischung ein spektral ausreichend gleichverteiltes Licht ergibt, um Sicherheitsfarben zu erkennen.2. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the light emitting diodes in groups of different colored light emitting diodes Light distribution and the same direction of radiation are summarized, the Mixing a spectrally sufficiently evenly distributed light results in security colors to recognize. 3. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmischung der Leuchtdioden weißes Licht ergibt.3. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the light mixture of the light emitting diodes gives white light. 4. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden, bzw. Gruppen von Leuchtdioden mit entsprechend der gewünschten Lichtverteilung der Leuchte ausgerichteten Achse der Lichtausstrahlung auf einer Grundfläche angeordnet sind. 4. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the light emitting diodes, or groups of light emitting diodes with the corresponding desired light distribution of the luminaire aligned axis of light emission are arranged on a base area.   5. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche eben ist.5. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is flat. 6. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche gewölbt ist.6. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is curved. 7. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche so gewölbt ist, daß zur Erreichung der gewünschten Lichtverteilung die Grundfläche als Referenzfläche zur Ausrichtung der Lichtabstrahlung genutzt werden kann.7. Path light for illuminating escape routes in emergency operation, characterized in that the base is curved so that to achieve the desired light distribution the base surface is used as a reference surface for aligning the light radiation can be. 8. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden in Bohrungen der Grundfläche angebracht werden können.8. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the LEDs can be placed in holes in the base. 9. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden als SMD-Bauelemente auf die Grundfläche geklebt werden können.9. Path light for illuminating escape routes in emergency operation, characterized in that the LEDs can be glued to the base as SMD components. 10. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leuchtdiode eine eigene lichtbündelnde Optik besitzt. 10. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that each LED has its own light-bundling optics.   11. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden auf Grund ihres physikalischen Aufbaus gerichtetes Licht abstrahlen.11. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the light emitting diodes are directed light due to their physical structure radiate. 12. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode oder zumindest Teilbereiche von Leuchtdioden hinter Flächen angeordnet sind, welche als Träger der lichtbündelnden Optiken aufgebaut sind.12. Path light for illuminating escape routes in emergency operation, characterized in that the light-emitting diode or at least partial areas of light-emitting diodes behind surfaces are arranged, which are constructed as a carrier of the light-bundling optics. 13. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche streifenförmig ist.13. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is strip-shaped. 14. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche rechteckig oder quadratisch ist.14. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is rectangular or square. 15. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche ein Vieleck ist.15. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is a polygon. 16. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche rund, kreisförmig oder oval ist. 16. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the base is round, circular or oval.   17. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung flächenhaft ist.17. Path light for illuminating escape routes in emergency operation, characterized in that the light distribution is extensive. 18. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung gangförmig ist.18. Path light for lighting escape routes in emergency operation, characterized in that the light distribution is gait-shaped. 19. Wegeleuchte zur Beleuchtung von Rettungswegen im Notbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilung der einzelnen Leuchtdiode so gebündelt ist, daß nur ein Teilbereich der auszuleuchtenden Fläche beleuchtet wird.19. Path light to illuminate escape routes in emergency operation, characterized in that the light distribution of the individual light emitting diodes is bundled in such a way that only a partial area the area to be illuminated is illuminated.
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