EP2249076A1 - Street lamp with punctiform light sources, in particular LED light - Google Patents
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- EP2249076A1 EP2249076A1 EP20100004705 EP10004705A EP2249076A1 EP 2249076 A1 EP2249076 A1 EP 2249076A1 EP 20100004705 EP20100004705 EP 20100004705 EP 10004705 A EP10004705 A EP 10004705A EP 2249076 A1 EP2249076 A1 EP 2249076A1
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- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the present invention relates to luminaires for lighting purposes indoors or outdoors, in particular street lights for the illumination of tunnels, with a plurality of punctiform light sources, which may be formed in particular of light emitting diodes (LEDs).
- LEDs light emitting diodes
- LEDs as light sources
- a plurality of LEDs is provided.
- the LEDs are arranged on a correspondingly shaped surface or the light of the LEDs is deflected by optical means.
- relatively wide-beam lights are desired for illuminating streets.
- FIG EP 1 498 656 A2 An example of a lighting device made of LEDs, which is set up as tunnel lighting, is in FIG EP 1 498 656 A2 disclosed.
- This tunnel light has a plurality of LEDs arranged one behind the other in one direction.
- each light-emitting diode is assigned a scattering lens.
- a disadvantage of such luminaires is that a viewer of the luminaire, e.g. a motorist approaching the lamp along the road is blinded at certain distances from the lamp, each corresponding to a certain angle of view of the lamp, by the plurality of punctiform light sources with very high luminance.
- the invention solves the problem by a luminaire with a plurality of punk-shaped light sources, in particular LEDs, which are arranged in a plane, wherein the light sources each have a hemispherical emission characteristic which is perpendicular in a sectional plane to said plane has at least a maximum in the light intensity along a direction which is inclined relative to the mid-perpendicular on the plane by a non-zero angle ⁇ , as well as with a light-scattering plate arranged at a distance to the plane.
- a wide-beam light distribution which is particularly suitable for illuminating a road, in particular a tunnel, is produced in that the main maximum of the luminous intensity is not emitted downwards, but in a vertical sectional plane through the luminaire (C-plane). inclined at an angle to the mid-perpendicular of the luminaire.
- a motorist would perceive the variety of punctiform bulbs, depending on the angle of view to the lamp, as dazzling, because the individual points of light with very high luminance are resolved separately by the viewer and at a viewing angle of the lamp, which corresponds to the angle ⁇ , blind him directly.
- this glare is prevented by arranging a light-scattering plate at a defined distance from the point-shaped light-emitting means.
- the light-diffusing plate By the light-diffusing plate, a luminance reduction for the individual point-like light sources is achieved, because the effective emission area, which generates each of the point-like light sources in the plane of the light-diffusing plate, increases compared to the emission surface of the point-like light source itself by the defined distance of the light-scattering plate is. In general, it is a circular or elliptical radiating surfaces, which are generated in the light-scattering plate of the light sources.
- the driver no longer perceives the punk-shaped light sources as a dazzling point because he only sees the punctiform light sources as luminous circular areas or ellipses with a correspondingly reduced luminance. Due to the defined distance of the light-scattering plate to the punctiform light source, the radiation characteristic of the individual semispherical radiation characteristic punctiform light sources is not completely resolved, so that the desired light distribution of the overall light, for the uniform illumination of a road section, still guaranteed.
- a preferred distance between the plane of the point-shaped light sources and the light-diffusing plate is at least 10 mm, preferably between 30 mm and 50 mm. Preferably, a maximum distance of about 70 mm is not exceeded.
- the light diffusing plate not only effectively increases the emission area of the point light sources, but at the same time increases the halfway angle defining the width of the at least one maximum in the light distribution curve of the luminaire (i.e., the maximum is broadened in the luminous intensity distribution curve).
- the position of one maximum i.e., the angle ⁇
- the distance between the plane in which the punk-shaped light sources are arranged and the light-diffusing plate is constant over the entire plane.
- the light-scattering plate is wedge-shaped with respect to the plane in which the point-shaped light sources are arranged.
- the distances between the point light sources and the light diffusing plate can be adjusted according to the asymmetry of the semi-spherical radiation characteristic of the light sources, particularly with respect to the angle ⁇ of a single maximum.
- point-shaped light sources with symmetrical hemispherical radiation characteristic can be achieved by the wedge-shaped inclination of the plane of the light sources with respect to the light-scattering plate Lichtbandknickung.
- the angle ⁇ which defines the position of the maximum with respect to the mid-perpendicular of the luminaire in the C-plane, is always greater than or equal to 45 ° for each one of the light sources. This also achieves a maximum in the luminous intensity distribution of the entire luminaire at an angle ⁇ of more than 45 °.
- the intensity value of each of the point-shaped light sources in the maximum is at least twice as large as the intensity value along the perpendicular bisector.
- the light distribution curve of the entire luminaire may have a minimum in the direction of the mid-perpendicular.
- the punctiform light sources each have two maxima, preferably two identical maxima, which are arranged symmetrically with respect to the mid-perpendicular in said sectional plane with angles of ⁇ ⁇ .
- This embodiment of the luminaire is advantageously suitable for illuminating a longitudinally extending straight roadway, in particular in tunnels.
- the use of LEDs as light sources reduces the energy requirements for the luminaires and extends the maintenance intervals of the luminaire.
- a preferred angle ⁇ is greater than or equal to 45 °.
- each punctiform light source is assigned in each case a lens and / or a reflector.
- These optical means can produce the semi-spherical radiation characteristic of the point light sources as previously defined.
- the point-shaped light sources in the plane are arranged in a regular structure, in particular in a matrix. It is of particular advantage if the point-shaped light sources are all identical, if necessary including their associated lenses or reflectors. This lamp can not only be produced inexpensively.
- the point-shaped light sources are arranged at a distance of at least 20 mm, preferably between 25 mm and 50 mm, in the plane.
- the point-shaped light sources in particular LEDs, can be sufficiently cooled.
- the plane on which the LEDs are mounted may be defined by the surface of a lamp body, which may be formed of a thermally conductive material, such as aluminum.
- only one plane is provided, which is occupied by the plurality of point light sources.
- the distances between each one plane and the light-diffusing plate can change continuously in one direction.
- an angle between the plane and the light-diffusing plate is included in each case, which may also be constant according to a preferred embodiment.
- This embodiment is suitable, for example, for a luminaire, which is arranged on the side of an object to be illuminated, such as a road or tunnel section.
- the main emission direction of the luminaire in the direction of the object to be illuminated can be determined.
- a road surface can be illuminated by the lamp according to the invention, which is arranged next to the lamp.
- the use of multiple levels is to dispose the plurality of point light sources particularly preferred, because thereby the height of the lamp, given a slope of the planes, compared to an embodiment with only one inclined plane can be reduced.
- the luminaire is designed as a street lamp, in particular for mounting on a tunnel ceiling or a tunnel side wall.
- FIG. 1 A side perspective view of an embodiment of a luminaire is shown schematically in FIG FIG. 1 shown, to illustrate the technical details, the side parts of the housing are not shown.
- the luminaire comprises as a luminous means a plurality of LEDs 2, which are arranged in a plane 4 on the surface of a luminaire body 6.
- the LEDs 2 are arranged in a regular matrix, wherein the distances between the LEDs 2 along rows 8 arranged in parallel are constant. Furthermore, the distance between the rows 8 is constant.
- the distances of the LEDs within a row 8 and between the rows 8 have a value between 30 mm and 40 mm.
- the level 4 may be formed from one or more boards, wherein the LEDs 2 are each electrically contacted in several rows together.
- the electrical connections are housed in the lamp body 6 (not shown).
- the LEDs are mounted in a row 8 each on a common strip-shaped board, which can be replaced in one piece for maintenance purposes.
- the board 8, and preferably also the intermediate areas in the plane 4 are formed of a thermally conductive material, so that the heat generated during operation of the LEDs can be dissipated through the lamp body 6.
- the above-mentioned distances of the LEDs 2 are advantageous because the available area is sufficient to dissipate the heat to the ambient air.
- the LEDs 2 form punctiform light sources, because the luminous area of the chip, on which the LED is located, is very small compared to the dimensions of the total luminaire. When looking directly at the LEDs, the viewer perceives the light source as punctiform because the eye is unable to resolve the luminous surface.
- the light-scattering plate 12 is, for example, a glass plate which has a transmittance of 89.1%, preferably 91.7%, and more (measured according to DIN 5036 Part 3 or ISO 5740-1982 or CIE Publication No. 38 ). The proportion of scattered transmission is between 87.1% to 90.7%, which corresponds to 98% to 99% of the total transmittance.
- a surface of the plate 12 (preferably the side facing the light sources) may be provided with regular or irregular elevations or depressions.
- the feature size, i. the mean dimension of the protrusions or depressions is preferably less than 3 mm.
- the material of the plate 12 or the surface of the plate 12 may have a haze.
- the light-diffusing plate 12 acts in the described lamp as a luminance integrator, as shown in FIG. 1a becomes clear, which schematically shows a cross section through the lamp in the region of a single LED 2.
- the distances in the FIG. 1 are not shown to scale. In particular, the distance D between the LED 2 and the light-diffusing plate 12 is larger.
- the LED 2 is associated with a reflector 14 and a lens 16 which define the semispherical radiation characteristic of the LED 2.
- the Abstrahl characterizing is shown as a cone sheath with dashed lines. Without the light scattering plate 12, a viewer would see the light source as a single small luminous surface perceive which is effectively determined by the size of the lens diameter 16 and the light exit opening of the reflector 14.
- the light-diffusing plate 12 By arranging the light-diffusing plate 12 at the distance D in front of the light-emitting surface of the LED 2, the luminous area of the LED 2 perceived by the viewer is increased, thereby reducing the luminance of the radiating surface on the light-diffusing plate generated by a single light source.
- the distance D determines the reduction of the luminance which an observer perceives on the plate 12 for each individual LED.
- LVF is the luminance reduction factor
- ID is the luminous intensity value in the irradiated direction of the observer from the radiating surface of the light diffusing plate acting as luminance integrator
- I is the luminous intensity value in the irradiated direction of the observer from the light exit surface of the optics associated with the LED
- d is the distance between the luminous source (from the chip) of the LED to the light emitting surface of the LED optic
- D is the distance between the LED 2 and the plane 4 and the light diffusing plate 12
- ⁇ is the half half angle of the light intensity distribution without the application of the light diffusing plate and ⁇ D is half the half-beam angle of the light intensity distribution application with the light-diffusing plate.
- FIG. 3 is to illustrate the half-beam angle of the light intensity distribution with and without light scattering plate (integrator) a luminous intensity distribution curve of the luminaire in a vertical sectional plane perpendicular through the plane 4 of the light represented.
- the dashed line shows the light intensity distribution, which results without light-diffusing plate 12, while the solid line represents the light intensity distribution with light-diffusing plate 12.
- the Height of the maxima of the two curves in the diagram of FIG. 3 is normalized to a better overview to the same value.
- each individual light source results in a deviating from the Lambert Verieilung light intensity distribution of the luminaire, as shown as a dashed line in FIG. 3 is shown.
- the direction of 0 ° corresponds to the mid-perpendicular on the plane 4.
- Due to the light-scattering plate the half-width of the maxima is increased from 2 ⁇ to 2 ⁇ D.
- the position of the maxima shifts from about ⁇ 58 ° to ⁇ 55 °, respectively on both sides of the mid-perpendicular within the indicated C-plane.
- the maximum luminance can be set to an acceptable value for a specified angle.
- FIG. 2 A luminous intensity measurement of the light distribution curve for three different C-planes is in FIG. 2 shown.
- the C-levels of the luminaire correspond to vertical planes of intersection through the level 4.
- the representation for the C180 ° -0 ° -square corresponds to the representation after FIG. 3 , In the C270 ° -90 ° plane, the light intensity distribution is much narrower, as indicated by the dot-dash line in FIG. 2 is shown. If the luminaire with the C180 ° -0 ° plane is arranged along the carriageway, the carriageway can therefore be uniformly illuminated over a length section.
- FIG. 4 shows the corresponding cone envelope curves of the light intensity distribution for four different cone angles in a polar representation.
- the light intensity measurement is carried out in a circle around the perpendicular bisector, for different radii, each corresponding to an opening angle of a cone sheath. From this representation, it is also clear that the light in an advantageous manner for illuminating a road surface in the longitudinal direction (0 ° -180 ° axis of FIG. 4 ) is suitable.
- the optics of the LEDs may also produce an asymmetrical light distribution of each individual LED. These can also be arranged rotated to each other. As a result, it is possible, for example, to generate a light band buckling, which occurs in the cone envelope curve according to FIG. 4 as an asymmetric curve with respect to the 0 ° -180 ° axis. Such lights are suitable for example for illuminating a curved section of a roadway or for illuminating the roadway from a position laterally of the roadway edge.
- the light band buckling is generated in that the light-scattering plate 12 is wedge-shaped with respect to the planes 4 of the point-shaped light sources.
- the punctiform light sources may have a symmetrical light beam characteristic with respect to the 0 ° -180 ° axis.
- the inclination of the plane 4 with respect to the plate 12 may, for example, between 5 ° and 25 ° are preferably about 15 °.
- this lamp has a plurality of levels 4 ', 4 "and 4"', which are each inclined at an angle between 5 ° and 25 °, preferably between 15 ° to 20 °, with respect to the light-scattering plate 12 .
- Each of the levels 4 ', 4 ", 4"' has a plurality of LEDs 2, as described in the previous embodiments with only one level 4.
- the lamp is designed as a street lamp, which can be arranged at the lateral edge of the road, wherein the LED levels 4 ', 4 "and 4'" are aligned inclined towards the road. With this inclination, the light in the direction of the road to illuminate a road surface outside the vertical direction, in which the lamp is mounted, for example, on a mast, align.
- the multiple LED levels 4 ', 4 "and 4"' each have the same angle of inclination relative to the light-scattering plate 12. This has the advantage that the height of the lamp, compared to a luminaire with only one level 4, which has the same angle of inclination, does not need to grow unnecessarily.
- the lights between two and five planes, each with the same inclination angle or different inclination angles between 0 ° and 25 ° relative to the light-diffusing plate 12, on.
- the light In addition to the LED levels 4 ', 4 "and 4"' are reflector elements, in particular mirror elements 18, mounted, the light, because of the inclination of the LED levels 4 ', 4 ", 4"' partially laterally of the levels within the Luminaire housing is radiated, are directed back to the object to be illuminated.
- These mirror elements can be arranged at an angle between 90 ° to 120 ° (corresponding to a light incidence angle between 0 ° to 30 °) to the main emission direction of the LEDs.
- the lamp according to the FIGS. 5 and 6 is designed as a lamp for attachment to a lamppost, especially for outdoor use.
- a light carrier 20 which is designed in particular for mounting on a lamp post, provided on a lamp housing 22.
- the inclination of the LED levels 4 ', 4 "and 4"' with respect to the plate 12 is for all levels 4 ', 4 ", 4"' in a common sectional plane (image plane of FIG. 5 ), which runs vertically through the lamp and the light carrier 20 intersects.
- the inclination of the LED levels 4 ', 4 "and 4'" lies in a common sectional plane, which is 90 ° with respect to the vertical sectional plane of the luminaire , which cuts the light carrier 20, is rotated.
- two lights can be mounted on opposite sides of a common light pole. Said embodiment with two lights on a lamppost has the advantage that on the object to be illuminated, such as the road surface, a higher luminance can be achieved.
- symmetric or asymmetric reflectors and / or lenses for the LEDs 2 may be provided to produce different light distributions.
- a symmetrical light intensity distribution along an axis of symmetry a symmetrical light intensity distribution in two axes of symmetry, as in FIGS. 2 to 5 represented, and a rotationally symmetrical light intensity distribution preferred.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Leuchten für Beleuchtungszwecke im Innenbereich oder Außenbereich, insbesondere Straßenleuchten zur Beleuchtung von Tunnels, mit einer Vielzahl von punktförmigen Lichtquellen, die insbesondere aus lichtemittierenden Dioden (LEDs) gebildet sein können.The present invention relates to luminaires for lighting purposes indoors or outdoors, in particular street lights for the illumination of tunnels, with a plurality of punctiform light sources, which may be formed in particular of light emitting diodes (LEDs).
Die Fortschritte in der technischen Entwicklung von LEDs als Lichtquellen, insbesondere die Entwicklung besonders lichtstarker LEDs, hat es ermöglicht, derartige Lichtquellen in Leuchten für den Außenbereich, insbesondere als Straßenleuchten, einzusetzen. Dabei ist eine Vielzahl von LEDs vorgesehen. Zur Erzielung bestimmter Lichtverteilungskurven werden die LEDs auf einer entsprechend geformten Fläche angeordnet oder das Licht der LEDs wird durch optische Einrichtungen umgelenkt. Insbesondere sind zur Beleuchtung von Straßen verhältnismäßig breitstrahlende Leuchten gewünscht.The advances in the technical development of LEDs as light sources, in particular the development of particularly high-intensity LEDs, has made it possible to use such light sources in outdoor luminaires, in particular as street lights. In this case, a plurality of LEDs is provided. To achieve certain light distribution curves, the LEDs are arranged on a correspondingly shaped surface or the light of the LEDs is deflected by optical means. In particular, relatively wide-beam lights are desired for illuminating streets.
Ein Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung aus LEDs, welche als Tunnelbeleuchtung eingerichtet ist, ist in
Ein Nachteil derartiger Leuchten besteht jedoch darin, dass ein Betrachter der Leuchte, wie z.B. ein Autofahrer, welcher sich der Leuchte entlang der Straße nähert, in bestimmten Abständen zu der Leuchte, die jeweils einem bestimmten Blickwinkel auf die Leuchte entsprechen, durch die Vielzahl der punktförmigen Lichtquellen mit sehr hoher Leuchtdichte geblendet wird.However, a disadvantage of such luminaires is that a viewer of the luminaire, e.g. a motorist approaching the lamp along the road is blinded at certain distances from the lamp, each corresponding to a certain angle of view of the lamp, by the plurality of punctiform light sources with very high luminance.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte, insbesondere eine Innen- oder Außenleuchte, mit einer Vielzahl punkförmiger Lichtquellen zur Verfügung zu stellen, welche im Hinblick auf die Lichtverteilungseigenschaften und die Blendeigenschaften verbessert ist.It is the object of the present invention to provide a luminaire, in particular an interior or exterior luminaire, with a plurality of punk-shaped light sources, which is improved with regard to the light distribution properties and the diaphragm properties.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Leuchte mit einer Vielzahl punkförmiger Lichtquellen, insbesondere LEDs, welche in einer Ebene angeordnet sind, wobei die Lichtquellen jeweils eine halbsphärische Abstrahlcharakteristik aufweisen, die in einer Schnittebene senkrecht zu besagter Ebene wenigstens ein Maximum in der Lichtstärke entlang einer Richtung aufweist, die gegenüber der Mittelsenkrechten auf der Ebene um einen von Null verschiedenen Winkel γ geneigt ist, sowie mit einer zu der Ebene in einem Abstand angeordneten lichtstreuenden Platte.The invention solves the problem by a luminaire with a plurality of punk-shaped light sources, in particular LEDs, which are arranged in a plane, wherein the light sources each have a hemispherical emission characteristic which is perpendicular in a sectional plane to said plane has at least a maximum in the light intensity along a direction which is inclined relative to the mid-perpendicular on the plane by a non-zero angle γ, as well as with a light-scattering plate arranged at a distance to the plane.
Bei der erfindungsgemäßen Leuchte wird eine breitstrahlende Lichtverteilung, die zur Beleuchtung einer Straße, insbesondere eines Tunnels, besonders geeignet ist, dadurch erzeugt, dass das Hauptmaximum der Lichtstärke nicht nach unten abgegeben wird, sondern in einer vertikalen Schnittebene durch die Leuchte (C-Ebene) in einem Winkel gegenüber der Mittelsenkrechten der Leuchte geneigt ist. Dadurch lässt sich trotz der Abstände der Straßenleuchten bzw. Tunnelleuchten entlang der Fahrbahn diese verhältnismäßig gleichmäßig beleuchten. Ein Autofahrer würde jedoch die Vielzahl der punktförmigen Leuchtmittel, abhängig von dem Blickwinkel zu der Leuchte, als blendend empfinden, weil die einzelnen Lichtpunkte mit sehr hoher Leuchtdichte durch den Betrachter getrennt aufgelöst werden und bei einem Blickwinkel auf die Leuchte, welcher dem Winkel γ entspricht, ihn direkt blenden. Erfindungsgemäß wird diese Blendung dadurch verhindert, dass in einem definierten Abstand zu dem punktförmigen Leuchtmitteln eine lichtstreuende Platte angeordnet ist. Durch die lichtstreuende Platte wird eine Leuchtdichteverminderung für die einzelnen punktartigen Lichtquellen erzielt, weil durch den definierten Abstand der lichtstreuenden Platte zu den Lichtquellen die effektive Abstrahlfläche, welche jede der punktartigen Lichtquellen in der Ebene der lichtstreuenden Platte erzeugt, gegenüber der Abstrahlfläche der punktartigen Lichtequelle selbst vergrößert ist. In der Regel handelt es sich um eine kreisförmige oder elliptische Abstrahlflächen, die in der lichtstreuenden Platte von den Lichtquellen erzeugt werden. Der Autofahrer nimmt die punkförmigen Lichtquellen nicht mehr als blendenden Punkt wahr, weil er die punktförmigen Lichtquellen nur noch als leuchtende Kreisflächen oder Ellipsen mit entsprechend verringerter Leuchtdichte sieht. Durch den definierten Abstand der lichtstreuenden Platte zu der punktförmigen Lichtquelle wird die Abstrahlcharakteristik der einzelnen halbsphärischen Abstrahlcharakteristik punktförmigen Lichtquellen nicht vollständig aufgelöst, so dass die gewünschte Lichtverteilung der Gesamtleuchte, zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines Straßenabschnittes, noch gewährleistet bleibt.In the luminaire according to the invention, a wide-beam light distribution, which is particularly suitable for illuminating a road, in particular a tunnel, is produced in that the main maximum of the luminous intensity is not emitted downwards, but in a vertical sectional plane through the luminaire (C-plane). inclined at an angle to the mid-perpendicular of the luminaire. This makes it possible to illuminate this relatively evenly despite the distances between the street lights and tunnel lights along the roadway. However, a motorist would perceive the variety of punctiform bulbs, depending on the angle of view to the lamp, as dazzling, because the individual points of light with very high luminance are resolved separately by the viewer and at a viewing angle of the lamp, which corresponds to the angle γ, blind him directly. According to the invention, this glare is prevented by arranging a light-scattering plate at a defined distance from the point-shaped light-emitting means. By the light-diffusing plate, a luminance reduction for the individual point-like light sources is achieved, because the effective emission area, which generates each of the point-like light sources in the plane of the light-diffusing plate, increases compared to the emission surface of the point-like light source itself by the defined distance of the light-scattering plate is. In general, it is a circular or elliptical radiating surfaces, which are generated in the light-scattering plate of the light sources. The driver no longer perceives the punk-shaped light sources as a dazzling point because he only sees the punctiform light sources as luminous circular areas or ellipses with a correspondingly reduced luminance. Due to the defined distance of the light-scattering plate to the punctiform light source, the radiation characteristic of the individual semispherical radiation characteristic punctiform light sources is not completely resolved, so that the desired light distribution of the overall light, for the uniform illumination of a road section, still guaranteed.
Ein bevorzugter Abstand zwischen der Ebene der punktförmigen Lichtquellen und der lichtstreuenden Platte beträgt mindestens 10 mm, vorzugsweise zwischen 30 mm und 50 mm. Vorzugsweise wird ein maximaler Abstand von etwa 70 mm nicht überschritten. Innerhalb der angegebenen Bereiche bleibt die halbsphärische Lichtabstrahlcharakteristik der punktförmigen Lichtquellen weitestgehend erhalten, die Blendung wird jedoch effektiv auf ein akzeptables Maß reduziert. Durch die lichtstreuende Platte wird nicht nur die Abstrahlfläche der punktförmigen Lichtquellen effektiv erhöht, sondern gleichzeitig auch der Halbstreuwinkel, welcher die Breite des wenigstens eines Maximums in der Lichtverteilungskurve der Leuchte definiert, erhöht (d.h. das Maximum wird in der Lichtstärkeverteilungskurve verbreitert). Außerdem kann die Lage des einen Maximums (d.h. der Winkel γ) gegenüber einer Leuchte ohne lichtstreuende Platte etwas verschoben werden.A preferred distance between the plane of the point-shaped light sources and the light-diffusing plate is at least 10 mm, preferably between 30 mm and 50 mm. Preferably, a maximum distance of about 70 mm is not exceeded. Within the specified ranges, the semi-spherical light emission characteristic of the point light sources is largely retained, but the glare is effectively reduced to an acceptable level. The light diffusing plate not only effectively increases the emission area of the point light sources, but at the same time increases the halfway angle defining the width of the at least one maximum in the light distribution curve of the luminaire (i.e., the maximum is broadened in the luminous intensity distribution curve). In addition, the position of one maximum (i.e., the angle γ) can be slightly shifted from a lamp without a light-diffusing plate.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Leuchte ist der Abstand zwischen der Ebene, in welcher die punkförmigen Lichtquellen angeordnet sind, und der lichtstreuenden Platte über die gesamte Ebene konstant. In einer alternativen Ausführungsform, die insbesondere für Leuchten bevorzugt ist, die eine asymmetrische Lichtverteilungskurve in einer C-Ebene aufweisen, ist die lichtstreuende Platte gegenüber der Ebene, in welcher die punktförmigen Lichtquellen angeordnet sind, keilförmig angeordnet. Bei dieser Ausführungsform können beispielsweise die Abstände zwischen den punktförmigen Lichtquellen und der lichtstreuenden Platte entsprechend der Asymmetrie der halbsphärischen Abstrahlcharakteristik der Lichtquellen, insbesondere im Hinblick auf den Winkel γ eines einzelnen Maxima, angepasst werden. Bei punktförmigen Lichtquellen mit symmetrischer halbsphärischer Abstrahlcharakteristik lässt sich durch die keilförmige Neigung der Ebene der Lichtquellen gegenüber der lichtstreuenden Platte eine Lichtbandknickung erzielen.According to an embodiment of the luminaire according to the invention, the distance between the plane in which the punk-shaped light sources are arranged and the light-diffusing plate is constant over the entire plane. In an alternative embodiment, which is particularly preferred for luminaires having an asymmetric light distribution curve in a C-plane, the light-scattering plate is wedge-shaped with respect to the plane in which the point-shaped light sources are arranged. In this embodiment, for example, the distances between the point light sources and the light diffusing plate can be adjusted according to the asymmetry of the semi-spherical radiation characteristic of the light sources, particularly with respect to the angle γ of a single maximum. In point-shaped light sources with symmetrical hemispherical radiation characteristic can be achieved by the wedge-shaped inclination of the plane of the light sources with respect to the light-scattering plate Lichtbandknickung.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Winkel γ, welcher die Lage des Maximums in Bezug auf die Mittelsenkrechte der Leuchte in der C-Ebene definiert, immer größer oder gleich 45° für jede einzelne der Lichtquellen. Dadurch wird auch ein Maximum in der Lichtstärkeverteilung der gesamten Leuchte bei einem Winkel γ von mehr als 45° erzielt.In one embodiment, the angle γ, which defines the position of the maximum with respect to the mid-perpendicular of the luminaire in the C-plane, is always greater than or equal to 45 ° for each one of the light sources. This also achieves a maximum in the luminous intensity distribution of the entire luminaire at an angle γ of more than 45 °.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lichtstärkewert jeder der punktförmigen Lichtquellen in dem Maximum mindestens doppelt so groß, wie der Lichtstärkewert entlang der Mittelsenkrechten. Die Lichtverteilungskurve der gesamten Leuchte kann ein Minimum in Richtung der Mittelsenkrechten aufweisen.According to a preferred embodiment, the intensity value of each of the point-shaped light sources in the maximum is at least twice as large as the intensity value along the perpendicular bisector. The light distribution curve of the entire luminaire may have a minimum in the direction of the mid-perpendicular.
Bei einer Ausführungsform der Leuchte weisen die punktförmigen Lichtquellen jeweils zwei Maxima auf, vorzugsweise zwei identische Maxima, die gegenüber der Mittelsenkrechten in besagter Schnittebene mit Winkeln von ±γ symmetrisch angeordnet sind. Diese Ausführungsform der Leuchte eignet sich in vorteilhafter Weise für die Beleuchtung einer sich längs erstreckenden geraden Fahrbahn, insbesondere in Tunnels. Der Einsatz von LEDs als Lichtquellen verringert dabei den Energiebedarf für die Leuchten und verlängert die Wartungsintervalle der Leuchte.In one embodiment of the luminaire, the punctiform light sources each have two maxima, preferably two identical maxima, which are arranged symmetrically with respect to the mid-perpendicular in said sectional plane with angles of ± γ. This embodiment of the luminaire is advantageously suitable for illuminating a longitudinally extending straight roadway, in particular in tunnels. The use of LEDs as light sources reduces the energy requirements for the luminaires and extends the maintenance intervals of the luminaire.
Ein bevorzugter Winkel γ ist größer oder gleich 45°. Insbesondere ist ein Winkel zwischen 50° und 60° in einer Schnittebene, welche die Fahrbahn in Längsrichtung schneidet, d.h. die C180°-0°-Ebene der Leuchte, bevorzugt.A preferred angle γ is greater than or equal to 45 °. In particular, an angle between 50 ° and 60 ° in a sectional plane which intersects the roadway in the longitudinal direction, i. the C180 ° -0 ° -plane of the luminaire, preferred.
Gemäß einer Ausführungsform ist jeder punktförmigen Lichtquelle jeweils eine Linse und/oder ein Reflektor zugeordnet. Diese optischen Mittel können die halbsphärische Abstrahlcharakteristik der punktförmigen Lichtquellen, wie vorhergehend definiert, erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die punktförmigen Lichtquellen in der Ebene in einer regelmäßigen Struktur, insbesondere in einer Matrix, angeordnet. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die punktförmigen Lichtquellen alle identisch ausgebildet sind, ggf. einschließlich ihrer zugehörigen Linsen bzw. Reflektoren. Diese Leuchte lassen sich nicht nur kostengünstig herstellen.According to one embodiment, each punctiform light source is assigned in each case a lens and / or a reflector. These optical means can produce the semi-spherical radiation characteristic of the point light sources as previously defined. According to one embodiment of the invention, the point-shaped light sources in the plane are arranged in a regular structure, in particular in a matrix. It is of particular advantage if the point-shaped light sources are all identical, if necessary including their associated lenses or reflectors. This lamp can not only be produced inexpensively.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die punktförmigen Lichtquellen im Abstand von mindestens 20 mm, vorzugsweise zwischen 25 mm und 50 mm, in der Ebene angeordnet. Bei dieser flächigen Anordnung ist, neben den vorhergehend erwähnten Vorteilen der Entblendung, außerdem gewährleistet, dass die punktförmigen Lichtquellen, insbesondere LEDs, ausreichend gekühlt werden können. Zum Beispiel kann die Ebene, auf der die LEDs montiert sind, durch die Oberfläche eines Leuchtenkörpers definiert werden, der aus einem wärmeleitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium, gebildet sein kann.According to a preferred embodiment, the point-shaped light sources are arranged at a distance of at least 20 mm, preferably between 25 mm and 50 mm, in the plane. In this planar arrangement, in addition to the previously mentioned advantages of glare, it is also ensured that the point-shaped light sources, in particular LEDs, can be sufficiently cooled. For example, the plane on which the LEDs are mounted may be defined by the surface of a lamp body, which may be formed of a thermally conductive material, such as aluminum.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist nur eine Ebene vorgesehen, welche mit der Vielzahl der punktförmigen Lichtquellen besetzt ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können auch mehrere Ebenen, jeweils mit einer Vielzahl der punktförmigen Lichtquellen, vorgesehen sein, die jeweils einen Abstand zu der lichtstreuenden Platte aufweisen. Insbesondere können die Abstände zwischen jeweils einer Ebene und der lichtstreuenden Platte sich in einer Richtung stetig ändern. Bei dieser Ausführungsform wird jeweils ein Winkel zwischen der Ebene und der lichtstreuenden Platte eingeschlossen, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch konstant sein kann. Diese Ausführungsform eignet sich beispielsweise für eine Leuchte, die an der Seite eines zu beleuchtenden Objekts, wie beispielsweise ein Straßen- oder Tunnelabschnitt, angeordnet ist. Durch die Neigung der Ebenen kann die Hauptabstrahlrichtung der Leuchte in Richtung zu dem zu beleuchtenden Objekt bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Fahrbahnfläche durch die erfindungsgemäße Leuchte ausgeleuchtet werden, die neben der Leuchte angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Verwendung von mehreren Ebenen zur Anordnung der Vielzahl von punktförmigen Lichtquellen besonders bevorzugt, weil dadurch die Bauhöhe der Leuchte, bei gegebener Neigung der Ebenen, im Vergleich zu einer Ausführungsform mit nur einer geneigten Ebene verringert werden kann.According to one embodiment of the invention, only one plane is provided, which is occupied by the plurality of point light sources. According to an alternative embodiment, it is also possible to provide a plurality of planes, each with a multiplicity of punctiform light sources, which each have a spacing from the light-scattering plate. In particular, the distances between each one plane and the light-diffusing plate can change continuously in one direction. In this embodiment, an angle between the plane and the light-diffusing plate is included in each case, which may also be constant according to a preferred embodiment. This embodiment is suitable, for example, for a luminaire, which is arranged on the side of an object to be illuminated, such as a road or tunnel section. Due to the inclination of the planes, the main emission direction of the luminaire in the direction of the object to be illuminated can be determined. For example, a road surface can be illuminated by the lamp according to the invention, which is arranged next to the lamp. In this embodiment, the use of multiple levels is to dispose the plurality of point light sources particularly preferred, because thereby the height of the lamp, given a slope of the planes, compared to an embodiment with only one inclined plane can be reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Leuchte ist diese als Straßenleuchte, insbesondere zur Montage an einer Tunneldecke oder einer Tunnelseitenwand, ausgebildet.According to a preferred embodiment of the luminaire, it is designed as a street lamp, in particular for mounting on a tunnel ceiling or a tunnel side wall.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Figuren deutlich.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the accompanying figures.
In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
- Figur 1
- zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht auf einer Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung von der Seite ohne Gehäuseeinfassung;
- Figur 1a
- zeigt einen Abschnitt der Leuchte nach
Figur 1 im Bereich einer LED im Quer- schnitt; Figur 2- zeigt ein Polardiagramm einer Lichtstärkeverteilungskurve der erfindungsge- mäßen Leuchte in drei verschiedenen C-Ebenen;
- Figur 3
- zeigt die Lichtstärkeverteilungskurve in einer kartesischen Darstellung mit und ohne Leuchtdichteintegrator;
Figur 4- zeigt ein Polardiagramm der Lichtstärke in Kegelmantelmantelkurven für vier verschiedene Öffnungswinkel des Kegels;
- Figur 5
- zeigt eine alternative Ausführungsform der Leuchte mit mehreren Ebenen in einer Schnittdarstellung; und
Figur 6- zeigt die Leuchte nach
Figur 5 in perspektivischer Ansicht.
- FIG. 1
- shows schematically a perspective view of a lamp according to the present invention from the side without housing enclosure;
- FIG. 1a
- shows a section of the light
FIG. 1 in the area of an LED in cross section; - FIG. 2
- shows a polar diagram of a luminous intensity distribution curve of the inventive luminaire in three different C-planes;
- FIG. 3
- shows the luminous intensity distribution curve in a Cartesian representation with and without luminance integrator;
- FIG. 4
- shows a polar diagram of the light intensity in Kegelmantelmantelkurven for four different opening angle of the cone;
- FIG. 5
- shows an alternative embodiment of the luminaire with multiple levels in a sectional view; and
- FIG. 6
- shows the light after
FIG. 5 in perspective view.
Eine perspektivische Seitenansicht auf eine Ausführungsform einer Leuchte ist schematisch in
Die Leuchte umfasst als Leuchtmittel eine Vielzahl von LEDs 2, die in einer Ebene 4 auf der Oberfläche eines Leuchtenkörpers 6 angeordnet sind. Die LEDs 2 sind in einer regelmäßigen Matrix angeordnet, wobei die Abstände zwischen den LEDs 2 entlang parallel angeordneter Reihen 8 konstant ist. Ferner ist auch der Abstand zwischen den Reihen 8 konstant. Die Abstände der LEDs innerhalb einer Reihe 8 und zwischen den Reihen 8 weisen einen Wert zwischen 30 mm und 40 mm auf.The luminaire comprises as a luminous means a plurality of
Die Ebene 4 kann aus einer oder mehreren Platinen gebildet sein, wobei die LEDs 2 jeweils in mehreren Reihen gemeinsam elektrisch kontaktiert sind. Die elektrischen Verbindungen sind in dem Leuchtenkörper 6 untergebracht (nicht dargestellt). Gemäß der dargestellten Ausführungsform sind die LEDs in einer Reihe 8 jeweils auf einer gemeinsamen streifenförmigen Platine angebracht, die zu Wartungszwecken in einem Stück ausgetauscht werden kann. Die Platine 8, sowie vorzugsweise auch die dazwischenliegenden Bereiche in der Ebene 4 sind aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet, so dass die beim Betrieb der LEDs erzeugte Wärme über den Leuchtenkörper 6 abgeführt werden kann. Dabei sind die oben angegebenen Abstände der LEDs 2 von Vorteil, weil die zur Verfügung stehende Fläche ausreicht, um die Wärme an die Umgebungsluft abzuführen.The
Die LEDs 2 bilden punktförmige Lichtquellen, weil die leuchtende Fläche des Chips, auf dem sich die LED befindet, sehr klein ist gegenüber den Abmessungen der Gesamtleuchte ist. Bei direkter Aufsicht auf die LEDs nimmt der Betrachter die Lichtquelle als punktförmig wahr, weil das Auge nicht in der Lage ist, die leuchtende Fläche aufzulösen.The
An den seitlichen Rändern des Leuchtenkörpers 6 sind auf der Ebene 4 Abstandhalter 10 angeordnet, auf denen eine lichtstreuende Platte 12 in konstantem Abstand D zu der Ebene 4 gehalten wird. Bei der lichtstreuenden Platte 12 handelt es sich beispielsweise um eine Glasplatte, die einen Transmissionsgrad von 89,1 %, bevorzugt 91,7%, und mehr aufweist (gemessen nach DIN 5036 Teil 3 oder ISO 5740-1982 oder CIE-Publikation No. 38). Der Anteil der gestreuten Transmission beträgt dabei zwischen 87,1% bis 90,7%, was 98% bis 99% des gesamten Transmissionsgrades entspricht. Zur Erzielung der Lichtstreuung kann eine Oberfläche der Platte 12 (vorzugsweise die zu den Lichtquellen gewandte Seite) mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Erhebungen oder Vertiefungen versehen sein. Die Strukturgröße, d.h. die mittlere Abmessung der Erhebungen oder Vertiefungen, ist vorzugsweise kleiner als 3 mm. Alternativ oder zusätzlich kann das Material der Platte 12 oder die Oberfläche der Platte 12 eine Trübung aufweisen.At the lateral edges of the
Die lichtstreuende Platte 12 wirkt bei der beschriebenen Leuchte als ein Leuchtdichteintegrator, wie aus der
Der LED 2 ist ein Reflektor 14 und eine Linse 16 zugeordnet, welche die halbsphärische Abstrahlcharakteristik der LED 2 definieren. In der dargestellten Ausführungsform ist die Abstrahlcharakteristik als ein Kegelmantel mit gestrichelten Linien dargestellt. Ohne die lichtstreuende Platte 12 würde ein Betrachter die Lichtquelle als einzelne kleine leuchtende Fläche wahrnehmen, welche effektiv durch die Größe des Linsendurchmessers 16 bzw. der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors 14 bestimmt ist. Durch Anordnen der lichtstreuenden Platte 12 im Abstand D vor der Lichtaustrittsfläche der LED 2 wird die vom Betrachter wahrgenommene leuchtende Fläche der LED 2 vergrößert, wodurch die Leuchtdichte der Abstrahlfläche auf der lichtstreuenden Platte, die von einer einzelnen Lichtquelle erzeugt wird, reduziert ist. Bei der erfindungsgemäßen Leuchte bestimmt der Abstand D die Verminderung der Leuchtdichte, die ein Beobachter auf der Platte 12 für jede einzelnen LED wahrnimmt. Der Leuchtdichteverminderungsfaktor LVF lässt sich aus folgender Formel bestimmen:
wobei LVF der Leuchtdichteverminderungsfaktor ist, ID der Lichtstärkewert in abgestrahlter Richtung des Beobachters von der Abstrahlfläche der als Leuchtdichteintegrator wirkenden lichtstreuenden Platte ist, I der Lichtstärkewert in abgestrahlter Richtung des Beobachters von der Lichtaustrittsfläche der der LED zugeordneten Optik ist, d der Abstand zwischen der leuchtenden Quelle (von dem Chip) der LED zu der Lichtaustrittsfläche der LED-Optik ist, D der Abstand zwischen der LED 2 bzw. der Ebene 4 und der lichtstreuenden Platte 12 ist und α der halbe Halbstreuwinkel der Lichtstärkeverteilung ohne die Anwendung der lichtstreuenden Platte ist und αD der halbe Halbstreuwinkel der Lichtstärkeverteilungsanwendung mit der lichtstreuenden Platte ist.The
where LVF is the luminance reduction factor, ID is the luminous intensity value in the irradiated direction of the observer from the radiating surface of the light diffusing plate acting as luminance integrator, I is the luminous intensity value in the irradiated direction of the observer from the light exit surface of the optics associated with the LED, d is the distance between the luminous source (from the chip) of the LED to the light emitting surface of the LED optic, D is the distance between the
In
Aufgrund der LED-Optik j eder einzelnen Lichtquelle (Linsen 16 und Reflektoren 14) ergibt eine von der Lambert-Verieilung abweichende Lichtstärkeverteilung der Leuchte, wie sie als gestrichelte Linie in
Eine Lichtstärkemessung der Lichtverteilungskurve für drei verschiedene C-Ebenen ist in
Gemäß anderen Ausführungsformen der Leuchte können die Optiken der LEDs auch eine asymmetrische Lichtverteilung jeder einzelnen LED erzeugen. Diese können auch gedreht zueinander angeordnet sein. Dadurch lässt sich beispielsweise eine Lichtbandknickung erzeugen, welche sich in der Kegelmantelkurve gemäß
In den
Die mehreren LED-Ebenen 4', 4" und 4"' weisen jeweils den gleichen Neigungswinkel gegenüber der lichtstreuenden Platte 12 auf. Dies hat den Vorteil, dass die Bauhöhe der Leuchte, im Vergleich zu einer Leuchte mit nur einer Ebene 4, die den gleichen Neigungswinkel aufweist, nicht unnötig anzuwachsen braucht. Vorzugsweise weisen die Leuchten zwischen zwei und fünf Ebenen, jeweils mit dem gleichen Neigungswinkel oder verschiedene Neigungswinkel zwischen 0° und 25°gegenüber der lichtstreuenden Platte 12, auf.The
Neben den LED-Ebenen 4', 4" und 4"' sind Reflektorelemente, insbesondere Spiegelelemente 18, angebracht, die das Licht, das wegen der Neigung der LED-Ebenen 4', 4", 4"' teilweise seitlich der Ebenen innerhalb des Leuchtengehäuses abgestrahlt wird, zu dem zu beleuchtenden Objekt zurückgelenkt werden. Diese Spiegelelemente können mit einem Winkel zwischen 90° bis 120° (entsprechend einem Lichteinfallswinkel zwischen 0° bis 30°) zur Hauptabstrahlrichtung der LEDs angeordnet sein.In addition to the
Die Leuchte gemäß der
Zahlreiche Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen der Leuchten können vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er von den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise können verschiedene symmetrische oder asymmetrische Reflektoren und/oder Linsen für die LEDs 2 vorgesehen sein, um unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen. Insbesondere sind eine symmetrische Lichtstärkeverteilung entlang einer Symmetrieachse, eine symmetrische Lichtstärkeverteilung in zwei Symmetrieachsen, wie in
- 22
- punktförmige Lichtquellepunctiform light source
- 4, 4', 4", 4"'4, 4 ', 4 ", 4"'
- Ebenelevel
- 66
- Leuchtenkörperluminaire body
- 88th
- Platine einer LED-ReiheCircuit board of a LED series
- 1010
- Abstandhalterspacer
- 1212
- Lichtstreuende PlatteLight-scattering plate
- 1414
- Reflektorreflector
- 1616
- Linselens
- 1818
- Spiegelflächenmirror surfaces
- 2020
- LeuchtenträgerLight carrier
- 2222
- Leuchtengehäuseluminaire housing
Claims (14)
wobei die Lichtquellen (2) jeweils eine halbsphärische Abstrahlcharakteristik aufweisen, die in einer Schnittebene senkrecht zu besagter Ebene wenigstens ein Maximum in der Lichtstärke entlang einer Richtung aufweist, die gegenüber der Mittelsenkrechten auf der Ebene (4) um einen von Null verschiedenen Winkel γ geneigt ist,
sowie mit einer zu der Ebene (4) in einem Abstand (D) angeordneten lichtstreuenden Platte (12).Luminaire having a multiplicity of punctiform light sources (2), in particular LEDs each having an optic, which are arranged in a plane (4),
wherein the light sources (2) each have a semispherical radiation characteristic, which in a sectional plane perpendicular to said plane at least one maximum having light intensity along a direction inclined from the mid-perpendicular on the plane (4) by a non-zero angle γ,
and a light scattering plate (12) arranged at a distance (D) from the plane (4).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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AK | Designated contracting states |
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Owner name: SITECO BELEUCHTUNGSTECHNIK GMBH |
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18W | Application withdrawn |
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