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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper
für eine Außenbeleuchtung mit mindestens einem
Leuchtdiodenfeld und einem Gehäuse, wobei das Leuchtdiodenfeld
eine Mehrzahl von Leuchtdioden aufweist, die auf einem einzelnen Träger
oberflächenmontiert sind, wobei die Leuchtdioden ein Diodenelement
und ein diesem zugeordnetes Element mit einem Luminophor aufweisen,
wobei das Diodenelement und das diesem zugeordnete Element so angeordnet
sind, dass das im Betrieb von dem Diodenelement erzeugte Licht das
Luminophor anregt, wobei das Leuchtdiodenfeld in dem Gehäuse angeordnet
ist, wobei das Gehäuse abgeschlossen ist und einen im Wesentlichen
transparenten Abschnitt aufweist und mit einem in dem Gehäuse
angeordneten Wärmeleitelement, wobei der Träger
des Leuchtdiodenfeldes thermisch leitend mit einem Befestigungsabschnitt
des Wärmeleitelements verbunden ist. Eine Außenbeleuchtung
kann zum Beispiel für Straßen, Parkplätze,
Parkhäuser, Tunnels und Unterführungen, Bergwerken,
Parks, Gärten, Gehwege, Plätze sowie ganz allgemein
im Bereich außerhalb von Gebäuden eingesetzt werden.
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In
der Außenbeleuchtung werden heute vorwiegend Natriumdampflampen,
Quecksilberdampflampen und sogenannte Energiesparlampen eingesetzt.
Die Vielzahl der Beleuchtungskörper ver ursacht einen erheblichen
Energieverbrauch. Es ist daher wünschenswert, effizientere
Beleuchtungstechniken einzusetzen. Dazu zählt unter anderem
die Leuchtdiodentechnik, die eine gute Effizienz aufweist und deren
Licht vergleichsweise leicht ausgerichtet werden kann, so dass die
eingesetzte Energie optimal genutzt werden kann. Darüber
hinaus sind Leuchtdioden dimmbar, was durch Anpassung der Helligkeit
weitere Einsparungen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist
die schnelle Ein- und Ausschaltbarkeit ohne Aufwärmzeiten.
Weiter ist vorteilhaft, dass die Farbe des Lichtes durch Verwendung
verschiedener Dioden leicht gewählt werden kann. Auch die
Erzeugung weißen Lichts ist möglich, indem das
eigentlich farbige Licht einer Leuchtdiode, das sogar eine schmale
spektrale Bandbreite aufweisen kann, mit einem Luminophor in andere
Wellenlängen umgewandelt wird. Der Luminophor wird dabei
entweder mit einer blauen oder einer ultravioletten Leuchtdiode angeleuchtet
und wandelt die Bestrahlungswellenlängen durch Lumineszenz
in längere Wellenlängen um. Bei geeigneter Wahl
des Luminophors entsteht weißes Licht. Geeignete Materialien
für den Luminophor sind zum Beispiel Yttrium-Aluminium-Granat (YAG),
der mit Cer dotiert ist oder ein neuartiges Material, das ein Erdalkali-Orthosilikat
enthält und vorzugsweise mit Europium aktiviert ist. Das
letztgenannte Material ist in der
EP
1 347 517 beschrieben. Alternativ können auch
rote, grüne und blaue LEDs in Leuchtdioden eingesetzt werden,
deren Zusammenwirken weißes Licht ergibt.
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Eine
Leuchtdiode kann unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken haben.
Der Chip einer Leuchtdiode strahlt zunächst in alle Richtungen
in seiner Umgebung. Üblicherweise werden Reflektoren um den
Chip angeordnet, um das Licht in eine Vorzugsrichtung zu bündeln.
Das auf diese Weise etwas kollimierte Licht fällt dann,
wenn es sich um eine farbige Leuchtdiode handelt, im Allgemeinen
auf eine Kunststofflinse, die einen Öffnungswinkel festlegt.
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Der Öffnungswinkel
einer Leuchtdiode beschreibt den Winkelbereich, über den
das Licht aus der Leuchtdiode austritt. Außerhalb des Öffnungswinkels
emittiert die Leuchtdiode kein Licht. Handelt es sich um eine Weißlicht-Leuchtdiode,
so kann zwischen dem Chip und der Kunststofflinse der Luminophor
angeordnet sein. Dieser führt die Konvertierung der Lichtfarbe
durch, bevor das Licht die Leuchtdiode durch die Linse verlässt.
Alternativ kann die Linse auch weggelassen werden, wodurch die Eigenschaften
des Luminophors und die Art seiner Einbettung bzw. seine Geometrie
die Abstrahlungscharakteristik festlegen. Grundsätzlich
strahlt der Luminophor diffus ab. Ist der Luminophor beispielsweise
versenkt angeordnet, so begrenzt die Wand der Vertiefung den Öffnungswinkel
und bewirkt auf diese Weise eine Abstrahlung, die je nach den geometrischen
Verhältnissen mehr oder weniger stark gerichtet ist. Alternativ
kann der Luminophor freistehend und erhöht gegenüber
seiner Umgebung ausgeführt sein, wodurch ein besonders
großer Öffnungswinkel erreicht wird, da der Luminophor
praktisch in der Ebene der Fläche, in die er eingebettet
ist, noch abstrahlen kann.
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Nach
dem Stand der Technik sind Außenleuchten bekannt, in denen
Leuchtdioden zum Einsatz kommen. Dabei handelt es sich um Diodentypen mit
vorgesetzter Kunststofflinsenoptik. Die verwendeten Leuchtdioden
sind dabei als Leuchtdioden für die Durchsteckmontage ausgeführt.
Die Dioden für die Durchsteckmontage haben im Allgemeinen
zwei metallische Anschlussdrähte, die durch eine Trägerplatte
hindurchgesteckt werden und auf der Rückseite der Trägerplatte
verlötet werden können. Es sind diverse Ausführungen
bekannt, zum Beispiel Pilzleuchten, Mastaufsatzleuchten, Bogenleuchten,
Peitschenleuchten oder Seilhängeleuchten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es gegenüber diesem Stand
der Technik, einen Beleuchtungskörper für eine
Außenbeleuchtung bereitzustellen, der ein sehr kompaktes
lichtemittierendes Element aufweist, sodass eine damit bestückte
Lampe sehr kompakt ausgeführt sein kann und dennoch eine
hohe Lichtleistung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einem Beleuchtungskörper für
eine Außenbeleuchtung mit mindestens einem Leuchtdiodenfeld
und einem Gehäuse, wobei das Leuchtdiodenfeld eine Mehrzahl von
Leuchtdioden aufweist, die auf einem einzelnen Träger oberflächenmontiert
sind, wobei die Leuchtdioden ein Diodenelement und ein diesem zugeordnetes
Element mit einem Luminophor aufweisen, wobei das Diodenelement
und das diesem zugeordnete Element so angeordnet sind, dass das
im Betrieb von dem Diodenelement erzeugte Licht den Luminophor anregt,
wobei das Leuchtdiodenfeld in dem Gehäuse angeordnet ist,
wobei das Gehäuse abgeschlossen ist und einen im Wesentlichen
transparenten Abschnitt aufweist, und mit einem in dem Gehäuse
angeordneten Wärmeleitelement, wobei der Träger
des Leuchtdiodenfeldes thermisch leitend mit einem Befestigungsabschnitt
des Wärmeleitelements verbunden ist, gelöst.
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Oberflächenmontierte
Leuchtdioden in sogenannten SMD-Gehäusen werden direkt
auf die Oberfläche eines Trägers aufgelötet.
SMD-Leuchtdioden haben den großen Vorteil, dass der Chip
nahe der Unterseite im Inneren des Gehäuses der SMD-Leuchtdiode
angeordnet werden kann, was einen guten Wärmeübergang
von dem Chip durch das Gehäuse in die Oberfläche
der Trägerplatte ermöglicht. Durch die kleinen
Außenabmessungen und die verbesserte Wärmeableitung
ist eine wesentlich höhere Integrationsdichte der SMD-Leuchtdioden
möglich. Der Träger selbst kann aus Aluminium
bestehen, oder anderen gut leitfähigen Metallen, wie zum
Beispiel Kupfer; es sind jedoch auch Ausführungen mit einer
Kunststoffplatine bekannt. Eine thermisch noch bessere Version der
Oberflächenmontage ist die Chip-On-Board-Technologie. Dabei
werden die Chips der Leuchtdioden nicht erst in ein Gehäuse, sondern
direkt auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht.
Der thermische Widerstand durch den Gehäuseboden entfällt
damit. Die mögliche Integrationsdichte ist durch die Platzersparnis
und bei bessere Wärmeableitung noch höher.
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Ein
Beleuchtungskörper nach der Erfindung mit oberflächenmontierten
Leuchtdioden hat den Vorteil, dass er durch das kompakte Leuchtdiodenfeld selbst
kompakt ausgeführt werden kann. Durch diese geringen Abmessungen
ist es möglich, einen Beleuchtungskörper nach
der Erfindung zu verwenden, um Beleuchtungskörper in bestehenden
Außenbeleuchtungen zu ersetzen.
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Vorteilhaft
ist ein Rastermaß in dem Leuchtdiodenfeld kleiner als 5,6
mm. Dadurch ist sichergestellt, dass eine hohe Leuchtdichte des
Leuchtdiodenfeldes erreicht wird. Dies wiederum bedingt kleine Abmessungen.
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Vorteilhaft
ist die Abstrahlcharakteristik der Leuchtdioden wesentlich von dem
Luminophor geprägt. Dadurch ist auf einfache Weise eine
Abstrahlung von weißem Licht mit großem Öffnungswinkel möglich.
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Der
Träger des Leuchtdiodenfeldes ist thermisch leitend mit
einem Befestigungsabschnitt des Wärmeleitelements verbunden.
Das Wärmeleitelement besteht aus mehreren Abschnitten.
Der erste Abschnitt dient dazu, die Wärme aus dem Träger
des Leuchtdiodenfeldes aufzunehmen und an die weiteren Abschnitte
weiterzuleiten. Wenigstens einer der weiteren Abschnitte steht thermisch
leitend mit weiteren Elementen zur Wärmeableitung oder
direkt mit einer Wärmesenke in Verbindung. Diese Wärmesenke nimmt
die Wärme auf, die von dem Leuchtdiodenfeld erzeugt wird,
so dass das Leuchtdiodenfeld selbst nicht überhitzt.
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Durch
das abgeschlossene Gehäuse können die innerhalb
des Gehäuses angeordneten Elemente des Beleuchtungskörpers äußeren
Einflüssen wie Regen oder Staub widerstehen. Elektrische
und elektronische Komponenten werden vor Feuchtigkeit geschützt,
selbst wenn sie freiliegen. Der transparente Abschnitt lässt
das Licht aus dem Gehäuse austreten. Der Nachteil eines
solchen geschlossenen Gehäuses ist jedoch, dass die anfallende
Wärme nicht ohne weiteres in die Umgebung abgeleitet werden kann.
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In
einer Ausführungsform weist das Wärmeleitelement
mindestens einen in dem Gehäuse angeordneten Kühlabschnitt
auf.
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Dieser
Kühlabschnitt des Wärmeleitelements leitet die
Wärme, die in dem Befestigungsabschnitt in das Wärmeleitelement
eingeleitet wird, weiter in Richtung einer Wärmesenke,
wodurch der Abschnitt eine Kühlwirkung auf das Leuchtdiodenfeld hat.
Dieser Abschnitt des Wärmeleitelements ist innerhalb des
Gehäuses angeordnet, um die Wärme von dem Befestigungsabschnitt
abzuleiten, der sich ebenfalls innerhalb des Gehäuses befindet.
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Der
Kühlabschnitt kann vorteilhaft mindestens ein oberflächenvergrößerndes
Element, insbesondere mindestens eine Kühlrippe und/oder
mindestens eine Kühlbohrung, aufweisen und Wärme
an die Luft im Inneren des Gehäuses abgeben, und/oder mindestens
eine Aussparung zur Verbesserung der Wärmeleitung in Längsrichtung
des Wärmeleitelements, insbesondere mindestens eine Wärmetransportbohrung
in Längsrichtung des Wärmeleitelements, enthalten.
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Ein
Kühlabschnitt nach dieser Ausführungsform kann
die von dem oder den Leuchtdiodenfeldern abgegebene Wärme
an die Luft übertragen, die sich innerhalb des Beleuchtungskörpers
befindet. Diese steht wiederum mit den Innenflächen des
Gehäuses in Verbindung, das vorteilhaft eine geringe Leitfähigkeit
zu seiner Außenseite hin aufweist und beispielsweise vorteilhaft
aus Aluminium besteht. Dadurch kann die Luft im Inneren des Beleuchtungskörpers die
von den Leuchtdiodenfeldern erzeugte Wärme über
Konvektion an die Innenseiten des Gehäuses übertragen.
Kühlrippen oder Kühlbohrungen an dem Wärmeleitelement
vergrößern die Kontaktfläche und damit
den thermischen Übergang zwischen dem Wärmeleitelement
und der Luft. Dadurch wird die Wärme effektiver an die
Luft innerhalb des Beleuchtungskörpers übertragen.
Das Gehäuse, das die Leuchtdiodenfelder und das Wärmeleitelement
umgibt, dessen innenliegende Fläche, welche die Wärme
von der Luft wieder aufnimmt, ist bedeutend größer,
so dass hier in einer Ausführungsform auf Maßnahmen
zur Vergrößerung der thermisch wirksamen Oberfläche
verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist in dem Gehäuse
zusätzlich ein Lüfter angeordnet, der die Wärmeübertragung
durch zwangsweise Umwälzung der Luft verbessert. Das oberflächenvergrößemde
Element kann einstückig mit dem Wärmeleitelement
ausgeführt sein oder ein daran angebrachtes, separates
Element sein.
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Der
Kühlabschnitt kann auch durch Wärmeleitung zu
einer oder mehreren Wärmesenken außerhalb des
Beleuchtungskörpers eine Kühlwirkung erzielen.
Um dies zu unterstützen, kann der Kühlabschnitt
aus thermisch gut leitfähigen Material bestehen. Zusätzlich
kann der Wärmetransport durch eine oder mehrere innenliegende
Aussparungen, die im Wesentlichen in der Transportrichtung der abzuleitenden
Wärme durch des Wärmeleitelement verlaufen, insbesondere
Bohrungen oder zylinderförmige Aussparungen, verbessert
werden, in denen die Wärme durch ein hindurchströmendes
Medium schneller transportiert wird. Das Medium kann ein Gas, zum
Beispiel Luft, oder eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser
mit einem Gefrierschutzmittel, oder Alkohol oder eine anderer flüssiger
Stoff, z. B. eine flüssige organische Verbindung, sein,
die vorteilhaft auch bei den im Winter typischerweise an dem Wärmeleitelement
auftretenden Temperaturen noch flüssig bleibt und bei den
im Sommer typischerweise an dem Wärmeleitelement auftretenden
Temperatur bei Atmosphärendruck noch nicht siedet. Vorteilhaft
können die Bohrungen an ihren Enden für das Überströmen
von Medium von einer Bohrung zu einer anderen Bohrung verbunden
werden, um so einen Kreislauf zu schaffen, in dem das Kühlmedium
umlaufen kann und so durch passive, oder auch durch mit einer Pumpe
oder einem Lüfter erzwungene Konvektion Wärme
zu abzuleiten.
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Eine
Wassermenge kann auch verwendet werden, um die Wärmekapazität
des Wärmeleitelements bei geringer Gewichtszunahme zu erhöhen, da
Wasser eine geringe spezifischen Dichte und eine sehr hohe Wärmekapazität
hat. Die Nutzbarkeit der Wärmekapazität ist unten
beschrieben.
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Die
Aussparung zur Verbesserung des Wärmetransports kann auch
das Prinzip eines Wärmerohrs (Heatpipe) nutzen. Dabei verdampft
oder verdunstet ein flüssiges Medium an einer zu kühlenden Stelle
innerhalb der Aussparung, die für die vorliegende Erfindung
vorteilhaft im oder nahe dem Befestigungsabschnitt liegt, und schlägt
sich an einer kühleren Stelle nieder. Diese liegt im allgemeinen
in Richtung der Wärmesenke, die die Wärme letztlich aufnimmt,
wodurch der Wärmetransport erheblich verbessert werden
kann. Der Rücktransport des Mediums zu der zu kühlenden
Stelle erfolgt durch Kapillarkraft entlang von Dochtelementen oder
an der Oberfläche der Wand der Aussparung, die hierzu vorteilhaft
in Transportrichtung strukturiert ist, und/oder durch Schwerkraft.
Die Aussparung ist vorteilhaft dicht abgeschlossen, um das Medium
darin zu halten. Alternativ kann ein vorgefertigtes, dicht abgeschlossenes
Wärmerohr in eine Aussparung zur Verbesserung des Wärmetransports
eingebracht werden. Vorteilhaft liegt dieses wenigstens an der zu kühlenden
Stelle mit gutem thermischem Übergang an der Wand der Aussparung
an.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist das Wärmeleitelement
zwei Kühlabschnitte auf, die so angeordnet sind, dass sich
der Befestigungsabschnitt zwischen den Kühlabschnitten
erstreckt.
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Durch
die Anordnung der Kühlabschnitte um den Befestigungsabschnitt
herum wird die Wärme besser abgeleitet, da die sich in
zwei Richtungen zu einer Wärmesenke hin ausbreiten kann.
Außerdem ermöglicht diese Anordnung, das Leuchtdiodenfeld mittiger
auf dem Wärmeleitelement zu befestigen, wodurch es auch
mittiger in einer Lampe angeordnet werden kann. Die bedeutet wiederum
mehr Freiheit in der Gestaltung von Elementen zur Beeinflussung der
Ausleuchtung um das Leuchtdiodenfeld herum.
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Das
Wärmeleitelement ist vorteilhaft mehrstückig ausgeführt,
wobei vorzugsweise der Befestigungsabschnitt und ein Kühlabschnitt
voneinander getrennte Teile bilden.
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Durch
die Verwendung eines mehrteiligen Wärmeleitelements ergibt
sich die Möglichkeit, bei einem defekten oder verbrauchten
Leuchtdiodenfeld das Leuchtdiodenfeld zusammen mit dem ersten Teil, auf
dem der Befestigungsabschnitt angeordnet ist, von einem weiteren
Teil des Wärmeleitelements, auf dem der Kühlabschnitt
angeordnet ist, zu trennen. Der Vorteil ist, dass die Verbindungsstelle
zwischen dem Leuchtdiodenfeld und dem Teil mit dem Befestigungsabschnitt
nicht getrennt werden muss, während sie in die Lampe eingebaut
sind. Dies kann auf Grund der Umstände beim Wechseln, z.
B. Arbeiten in großer Höhe auf einer leicht schwankenden
Hubarbeitsbühne, mög licherweise auch bei Kälte,
und auf Grund der Kleinheit der Befestigungsmittel des Leuchtdiodenfeldes,
beispielsweise kleine Schrauben oder Klemmen, ein schwieriger Arbeitsgang sein.
Dieser Arbeitsgang kann nach der Entnahme des ersten Teils mit dem
Befestigungsabschnitt und dem Leuchtdiodenfeld unter geeigneten
Bedingungen, z. B. im Werk, durchgeführt werden. Das Teil
des Wärmeleitelements mit dem Leuchtdiodenfeld kann dagegen
mit Befestigungsmitteln, die auch unter erschwerten Bedingungen
leicht zu lösen sind, an einem weiteren Teil des Wärmeleitelements
oder anderen.
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Elementen
einer Lampe befestigt sein. Ein Lampenfuß oder ein Lampendeckel,
der Wärme durch Festkörperleitung aus dem Gehäuse
zum Beispiel in einen Mast oder an die Umgebungsluft ableitet, kann
durch seine Kühlfunktion ebenfalls ein Teil mit einem Kühlabschnitt
des Wärmeleitelements sein. Das Teil mit Befestigungsabschnitt
kann zusätzlich auch Kühlabschnitte umfassen,
die sich an dem Teil befinden.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist der Querschnitt des
Befestigungsabschnitts ein Vieleck, vorzugsweise ein Viereck oder
ein Dreieck und besonders bevorzugt ein gleichseitiges Dreieck,
wobei mit einer, mehreren oder jeder der Seitenflächen
des Befestigungsabschnitts jeweils mindestens ein Leuchtdiodenfeld
thermisch leitend verbunden ist.
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Eine
derart gestaltete Ausführung des Befestigungsabschnitts
des Wärmeleitelements bietet mehrere Vorteile. Die Ausführung
des Querschnitts über dem Abschnitt, an dem mindestens
ein Leuchtdiodenfeld befestigt ist, als Vieleck ermöglicht,
dass ebene Flächen vorhanden sind, an denen der Träger des
Leuchtdiodenfelds plan aufliegen kann. Dadurch wird eine gute Wärmeübertragung
zwischen dem Träger in das erste Teil des Wärmeleitelements
gewährleistet. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Ausgestaltung
als regelmäßiges oder unregelmäßiges
Vieleck der Beleuchtungskörper an die Beleuchtungssituation
angepasst werden kann. Beträgt zum Beispiel der Öffnungswinkel
des Leuchtdiodenfelds 120°, so kann eine Rundumbeleuchtung
mit einer Pilzleuchte auf einem Mast mit einem gleichseitigen Dreieck
erreicht werden. Soll ein Bereich ausgespart bleiben, und ein anderer
Bereich zum Beispiel stärker beleuchtet werden, so kann
beispielsweise ein gleichschenkliges oder unregelmäßiges
Dreieck als Querschnitt für das erste Teil des Wärmeleitelements eingesetzt
werden, wobei auf zwei der drei Seiten jeweils ein oder mehrere
Leuchtdiodenfelder aufgebracht werden. Beispielsweise kann es bei
einer Bogenleuchte vorteilhaft sein, die Randbereiche der Ausleuchtung,
die weiter von der Lampe entfernt liegen, stärker auszuleuchten,
um eine insgesamt breitere Ausleuchtung mit einer Lampe zu erreichen.
Zur gezielt stärkeren Ausleuchtung von mehreren Winkelrichtungen
können auch Vierecke oder Fünfecke eingesetzt
und durch die Festlegung der Winkel in den jeweiligen Vielecken
die Abstrahlcharakteristik festlegt werden.
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In
einer Ausführungsform ist der Querschnitt des Befestigungsabschnitts
ein Fünfeck, wobei nur drei der Seitenflächen
des Befestigungsabschnitts mit Leuchtdiodenfeldern verbunden sind.
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Besonders
vorteilhaft ist die Ausführung als Fünfeck, insbesondere
als unregelmäßiges Fünfeck, bei dem drei
Flächen senkrecht zueinander stehen und die beiden anderen
Flächen in einem spitzen Winkel zueinander und in einem
stumpfen Winkel zu den ersten drei Flächen stehen. Die
stumpfen Winkel sind vorteilhaft gleich groß. Auf der mittleren
der drei senkrecht zueinander stehenden Flächen und den beiden
im spitzen Winkel zueinander stehenden Flächen ist vorteilhaft
jeweils ein Leuchtdiodenfeld angeordnet. Mit einer solchen Anordnung
ist es möglich, mit einer Lampe, in der ein solches Element senkrecht
angeordnet ist, beispielsweise mit einer Pilzleuchte, eine gezielte
Ausleuchtung einer Straße vorzunehmen. Das Fünfeck
wird dabei so in der Lampe angeordnet, dass die beiden Leuchtdiodenfelder, die
auf den spitz zueinander stehenden Flächen angeordnet sind,
die Straße ausleuchten, und das dritte der Leuchtdiodenfelder
den Gehweg und eventuell vorhandene Gebäude beleuchtet.
Es können auch Querschnitte mit Vielecken noch höherer
Ordnung als fünf eingesetzt werden, um die Ausleuchtung noch
gezielter zu gestalten. Die vieleckige Ausführung des ersten
Teils des Wärmeleitelements ermöglicht daher auf
einfache Weise die Anpassung der Abstrahlcharakteristik eines Beleuchtungskörpers
an den Einsatzort.
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Damit
auf die Flächen der Vielecke Leuchtdiodenfelder angebracht
werden können, ist es erforderlich, dass der vieleckige
Querschnitt des ersten Teils des Wärmeleitelements zumindest über
die Länge oder die Breite eines Leuchtdiodenfelds konstant
ist. Alternativ können die Flächen, auf denen
die Leuchtdiodenfelder angeordnet sind, zur Längsachse
des Wärmeleitelements geneigt sein, das heißt, beispielsweise
können die Flächen des Befestigungsabschnitts
einen Tetraederstumpf oder einen Pyramidenstumpf oder entsprechende
Körper mit fünfeckigem oder unregelmäßig
vieleckigem Querschnitt bilden. Auf diese Weise kann das Licht der Leuchtdiodenfelder
nach unten gerichtet werden, Dadurch kann das Licht zur effektiver
zur Beleuchtung der Straße genutzt werden, da es direkter
dorthin gerichtet ist. Die thermisch leitende Verbindung zwischen
dem ersten Teil des Wärmeleitelements und dem Leuchtdiodenfeld
wird vorzugsweise durch Anpressen des Trägers an das erste
Leitelement realisiert und vorteilhaft durch das Einbringen von
Wärmeleitpaste in die Verbindungsstelle verbessert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das
erste Teil des Wärmeleitelements des Beleuchtungskörpers
für eine Außenbeleuchtung ein durchgehendes Loch
in Längsrichtung auf.
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Ein
solches Durchgangsloch bietet die Möglichkeit, das erste
Teil des Wärmeleitelements durch Aufstecken an diesem Loch
an einem Gegenstück zu befestigen. Wenn das Loch im Wesentlichen
in der Mitte des Profils angeordnet ist, wird der Wärmestrom
von den Leuchtdiodenfeldern zu der oder den Wärmesenken
hin nur unwesentlich behindert, vorausgesetzt, diese befinden sich
an einem oder beiden Enden in Längsrichtung des ersten
Teils des Wärmeleitelements.
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In
einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungskörpers
für eine Außenbeleuchtung weist er einen Lampenfuß auf,
wobei sich ausgehend von dem Lampenfuß ein stangenförmiges
Halteelement zur Aufnahme des Wärmeleitelements erstreckt.
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Das
Wärmeleitelement kann auf das stangenförmige Halteelement
aufgesteckt werden. Eine solche Verbindung bietet den Vorteil, dass
das Wärmeleitelement mit dem Leuchtdiodenfeld leicht von dem
Lampenfuß getrennt werden kann, insbesondere wenn es sich
um eine Pilzleuchte oder eine Mastaufsatzleuchte handelt. Bei dieser
kann der Deckel abgenommen werden, die optional vorhandene Befestigung
des Wärmeleitelements an der Stange oder dem Lampenfuß oder
an einem weiteren Element der Lampe gelöst werden und der
erste Abschnitt des Wärmeleitelements mit den Leuchtdiodenfeldern
aus der Lampe herausgenommen werden. Vorteilhaft ist der Lampenfuß so
gestaltet, dass die axiale Endfläche des ersten Teils des
Wärmeleitelements an einer Gegenfläche an dem
Lampenfuß anliegt und an diesen angepresst wird. Alternativ oder
zusätzlich kann der Deckel oder ein weiteres Teil des Wärmeleitelements
an dem gegenüberliegenden Ende des ersten Teils des Wärmeleitelements
auf der Axialfläche angepresst sein. Alternativ oder zusätzlich
zu den Axialflächen können auch die Umfangsflächen
oder die Innenfläche der Bohrung als Anlageflächen
für einen guten Wärmeübergang genutzt
werden. Die entsprechend thermisch angeschlossenen Gegenelemente
sind dazu vorteilhaft in einem entsprechenden Bereich als geometrisch
passendes Gegenstück zu der entsprechenden Anlagefläche
ausgebildet. Vorteilhaft ist in die Verbindungsstellen Wärmeleitpaste
eingebracht. Alternativ kann das Wärmeleitelement auch
an die Enden eines Spannstifts angepresst werden, der in einer Bohrung quer
durch den Lampenfuß angeordnet ist und überkragt.
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Alternativ
dazu, dass das erste Teil des Wärmeleitelements ein durchgehendes
Loch in Längsrichtung aufweist, kann es auch eine oder
mehrere Bohrungen in Querrichtung aufweisen. Sie können zur
Befestigung des ersten Teils des Wärmeleitelements an einem
Lampenfuß oder an anderen Teilen der Lampe dienen. Die
Anordnung in Querrichtung hat den Vorteil, dass bei Lampen, die
am Umfang zu öffnen sind, wie zum Beispiel bei Bogenlampen,
die an einem gebogenen Mast befestigt sind, ein einfacherer Austausch
des ersten Teils des Wärmeleitelements ermöglicht
wird.
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Der
Lampenfuß kann aufgrund der thermischen Verbindung mit
dem Wärmeleitelement und der damit verbundenen Kühlwirkung
auf das Leuchtdiodenfeld ein Teil des Wärmeleitelements
sein, das einen Kühlabschnitt aufweist.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist das stangenförmige
Halteelement an seinem dem Lampenfuß abgewandten Ende einen
Gewindeabschnitt auf.
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Auf
den Gewindeabschnitt kann eine Mutter zum Befestigen und Anpressen
des Wärmeleitelements an den Lampenfuß aufgeschraubt
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform greift der Lampenfuß durch
das Gehäuse hindurch und weist auf der Außenseite
eine Aufnahme für einen Mast auf.
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Dadurch
wird eine stabile Verbindung zwischen dem Mast und dem Wärmeleitelement
geschaffen. Außerdem wird eine Wärmeableitungsmöglichkeit
aus dem Gehäuse hinaus geschaffen, indem der Lampenfuß auf
diese Weise eine thermische Verbindung zwischen dem Wärmeleitelement
und damit dem Leuchtdiodenfeld und dem Mast herstellt, wenn er eine
geeignete thermische Leitfähigkeit hat.
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In
einer weiteren Ausführungsform besteht der Lampenfuß und/oder
das Wärmeleitelement im Wesentlichen aus Metall, vorzugsweise
aus Aluminium.
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Durch
ein solches Material wird eine gute Wärmeleitfähigkeit
des ersten Teils des Wärmeleitelements bzw. auch des Lampenfußes
sichergestellt. Für ein besonders gutes Kosten/Nutzenverhältnis kann
Aluminium eingesetzt werden, da die Wärmeleitfähigkeit
im Vergleich zum Preis pro Volumen vergleichsweise hoch ist. Darüber
hinaus können die Abmessungen des ersten Teils des Wärmeleitelements
bzw. dem Lampenfußes im Vergleich zu anderen Metallen kleiner
ausfallen, da die Wärmeleitfähigkeit höher
ist.
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Eine
weitere Ausführungsform des Beleuchtungskörpers
für eine Außenbeleuchtung ist so ausgeführt,
dass das Wärmeleitelement thermisch leitend mit einem Element
außerhalb des Gehäuses, vorzugsweise mit einem
Lampenschirm oder einem Mast, das seinerseits mit einer Wärmesenke
außerhalb des Gehäuses thermisch verbunden ist
oder selbst eine solche darstellt, verbunden ist.
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Die
genannten Elemente bzw. Bauteile dienen der Ankopplung des Wärmestroms
von dem Leuchtdiodenfeld an eine Wärmesenke. Wärmesenken
können beispielsweise die Umgebungsluft, ein großes
Gebäudeteil oder der Erdboden sein. Auf diese Weise wird
auch das Leuchtdiodenfeld thermisch mit einer oder mehreren Wärmesenken
verbunden. Der Anschluss der genannten Elemente an die Umgebungsluft
kann durch Oberflächenvergrößerung verbessert
werden. Dazu können Kühlrippen auf den jeweiligen
Elementen angeordnet sein, die vorteilhaft vertikal verlaufen, um
ein besseres Vorbeistreichen der Luft durch thermische Konvektion
zu ermöglichen. Zur thermischen Verbindung mit einer der
Wärmesenken, insbesondere Erdboden oder Gebäudeteil,
können der Mast können der Mast oder andere Befestigungsmittel,
welche die Lampe mit der Wärmesenke verbinden, thermisch
gut leitend ausgeführt sein. Dazu können sie beispielsweise
im Wesentlichen aus Aluminium bestehen.
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Eine
gute thermische Verbindung wird beispielsweise erreicht, indem eine
Wärmesenke, die aus festem Material besteht, möglichst
großflächig in direkten Kontakt mit dem Wärmeleitelement
gebracht wird. Beispielsweise kann eine Fläche des Wärmeleitelements
an eine Fläche der Wärmesenke angepresst werden.
Vorteilhaft kann zur Verbesserung des Wärmeübergangs
eine Wärmeleitpaste in die Verbindungsstelle eingebracht
werden. Wenn die Wärmesenke gasförmig ist, zum
Beispiel die Umgebungsluft, so ist eine thermisch gut leitende Ankopplung
beispielsweise durch Kühlrippen realisierbar, die über
eine vergrößerte Fläche mit der Umgebungsluft in
Verbindung stehen. Die großen Außenflächen
eines Mastes oder eines Deckels an sich können schon eine
gute Ankopplung darstellen. Der Mast kann somit Wärme sowohl
in den Erdboden, als auch an die Umgebungsluft abgeben.
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In
einer Ausführungsform, bei der Teile des Wärmeleitelements
Wärme während des Betriebszyklus des Leuchtdiodenfelds
aufnehmen, um sie während des ausgeschalteten Zustands
des Leuchtdiodenfelds an eine Wärmesenke außerhalb
des Gehäuses abzugeben, ermöglicht ein thermischer Übergang
zu einer Wärmesenke erst diese Betriebsart, indem die aufgenommene
Wärme aus der Wärmekapazität während
der Zeit, in der kein Betrieb stattfindet, an die Wärmesenke
abfließen kann. Wenn die Wärmekapazität
des Wärmeleitelements im Vergleich zur abgeleiteten Wärmemenge
pro Betriebszyklus gering ist, so stellt der thermische Übergang
zu der Wärmesenke sicher, dass die Wärme, die
das Diodenfeld erzeugt, ohne wesentliche Zwischenspeicherung an
die Wärmesenke abgeleitet werden kann, so dass das Leuchtdiodenfeld
nicht überhitzt. Ein Betriebszyklus ist typischerweise
eine Einschaltdauer während einer Nacht.
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In
einer weiteren Ausführungsform eines Beleuchtungskörpers
für eine Außenbeleuchtung ist die Wärmekapazität
des Wärmeleitelements so gewählt, dass es die
von dem Leuchtdiodenfeld abgegebene Wärme eines Betriebszyklus
abzüglich der während des Betriebszyklus abfließenden
Wärme aufnehmen kann, wobei die Temperatur des Leuchtdiodenfelds im
Betrieb die zulässige Temperatur nicht überschreitet.
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Einem
Fachmann ist klar, dass die Wärmekapazität eines
Elements aus der spezifischen Wärmekapazität,
die materialabhängig ist, multipliziert mit dem Volumen
des Elements berechnet werden kann. Die Wärme, die eine
solche Wärmekapazität aufnimmt, bestimmt sich
aus der Wärmekapazität multipliziert mit der Temperaturdifferenz,
welche die Wärmekapazität erfährt. Die
Wärme, die das Leuchtdiodenfeld während eines
Betriebszyklus abgibt, kann ein Fachmann berechnen, indem er die
Verlustleistung des Leuchtdiodenfelds mit der Betriebsdauer multipliziert.
Um eine geeignete Wärmekapazität des Wärmeleitelements
zu realisieren, kann das Wärmeleitelement aus einem Material
mit einer geeigneten spezifischen Wärmekapazität
in Verbindung mit einem geeignet großen Volumen realisiert
werden. Bei der Auslegung muss beachtet werden, dass die Temperaturerhöhung,
die das Wärmeleitelement durch die Wärmespeicherung
erfährt, nicht so weit geht, dass die zulässige
Temperatur des Leuchtdiodenfelds überschritten wird. Dieses
Auslegungsmodell berücksichtigt nicht, dass währenddessen
auch Wärme abfließen kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform beleuchtet der Beleuchtungskörper
ein Reflektorelement.
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Ein
Reflektorelement kann die Abstrahlcharakteristik einer Leuchte beeinflussen.
Es wird vorteilhaft so positioniert und geformt, dass die gewünschte Abstrahlcharakteristik
entsteht, beispielsweise reflektiert es nach oben abgestrahltes
Licht nach unten in Richtung einer Straße. Dazu kann es
beispielsweise ringförmig ausgeführt sein und
oberhalb von einem oder mehreren Leuchtdiodenfeldern angeordnet sein.
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Vorteilhaft
ist in einer weiteren Ausführungsform die Wärmeableitung
von dem Leuchtdiodenfeld thermisch derart leitfähig dimensioniert
ist, dass der Wärmestrom von dem Leuchtdiodenfeld maximal eine
Temperaturdifferenz zwischen einer oder mehreren Wärmesenken
und dem Leuchtdiodenfeld erzeugt, durch die das Leuchtdiodenfeld
eine zulässige Maximaltemperatur nicht überschreitet.
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Einem
Fachmann ist klar, dass sich der thermische Widerstand eines Elements
aus der thermischen Leitfähigkeit des Materials, aus dem
das Element besteht, multipliziert mit dem Querschnitt des Elements
geteilt durch die Länge des Elements berechnet. Sind diese
Größen nicht konstant, so kann zur Berechnung
des thermischen Widerstands darüber integriert werden.
Alternativ kann für eine Berechnung mit hoher Genauigkeit
eine Finite-Elemente-Simulation der thermischen Verhältnisse
zur Ermittlung des thermischen Widerstands des Elements durchgeführt
werden. Zur Erhöhung der Wärmeableitung kann der
Querschnitt des Wärmeleitelements quer zur Richtung des
Wärmestroms erhöht, die Länge in Richtung
des Wärmestroms verringert oder ein thermisch besser leitfähiges
Material verwendet werden. Die Wärmesenke stellt die Umgebung
dar. Diese hat die Eigenschaft, dass sich ihre Temperatur nicht
wesentlich erhöht, obwohl Wärme aus dem Leuchtdiodenfeld über
das Wärmeleitelement in sie einfließt. Durch die
Temperatur der Wärmesenke und einer zulässigen
Temperatur des Leuchtdiodenfelds kann eine Temperaturdifferenz definiert
werden, welche die Wärme aus dem Leuchtdiodenfeld durch
das Wärmeleitelement fließen lässt. Zur
Auslegung des thermischen Widerstandes wird die Temperatur der Wärmesenke
dabei als die im zulässigen Betrieb maximal auftretende
Temperatur festgelegt, zum Beispiel die Temperatur, welche die Wärmesenke
in einer warmen Sommernacht hat. Die zulässige Temperatur
des Leuchtdiodenfeldes ist durch die thermische Belastbarkeit der
Dioden festgelegt. Die zulässige Temperatur wird vom Hersteller
der Leuchtdioden bzw. des verwendeten Leuchtdiodenfeldes festgelegt
und kann z. B. 70°C betragen.
-
Falls
mehrere Wärmesenken vorhanden sind, liegt eine Parallelschaltung
von Teilen des Wärmeleitelements zu den Wärmesenken
vor. Falls die Wärmesenken verschiedene Temperaturen haben,
z. B. ein Mast und die Umgebungsluft, sind vorteilhaft die einzelnen
thermischen Widerstände der Teile des Wärmeleitelements
von dem Leuchtdiodenfeld bis zu der Wärmesenke so ausgelegt,
dass die Wärmeableitung über die jeweiligen thermischen
Widerstände maximal Temperaturdifferenzen zwischen dem Leuchtdiodenfeld
und den jeweiligen Wärmesenken erzeugen, die dazu führen,
dass die zulässige Temperatur an dem Leuchtdiodenfeld nicht überschritten wird.
Dazu muss nicht unbedingt nur ein thermischer Widerstand entsprechend
ausgelegt werden, sondern die Erfüllung des Kriteriums,
dass die zulässige Temperatur an dem Leuchtdiodenfeld nicht überschritten
wird, kann durch die Auslegung mehrerer oder aller thermischer Widerstände
erreicht werden.
-
Die
Arten der Auslegung, die Wärme während des Betriebszyklus
in dem Wärmeleitelement zwischenzuspeichern bzw. die Wärme über
das Wärmeleitelement in eine Wärmesenke abzuleiten,
gehen fließend ineinander über, da immer beide
Effekte gleichzeitig auftreten. Es fließt also bei Aufnahme des
Betriebs Wärme in die Wärmekapazität,
wobei außerdem Wärme aus dem Wärmeleitelement
in eine Wärmesenke abgeleitet wird. Eine integrierte Auslegung
berücksichtigt folglich beide Effekte. Die Wärmekapazität
des Wärmeleitelements kann bei gleichen Temperaturverhältnissen
folglich entsprechend der Wärmemenge kleiner gewählt
werden, die von dem Wärmeleitelement durch Wärmeableitung an
eine Wärmesenke abgegeben wird. Die thermischen Widerstände
und die Wärmekapazität können aufeinander
abgestimmt so festgelegt werden, dass die zulässige Temperatur
des Leuchtdiodenfelds nicht überschritten wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist der Beleuchtungskörper
für eine Außenbeleuchtung eine Mehrzahl von Leuchtdiodenfeldern,
vorzugsweise drei Leuchtdiodenfelder, auf.
-
Mit
Leuchtdiodenfeldern, die typischerweise einen Öffnungswinkel
von 120° haben, kann mit nur drei Leuchtdiodenfeldern eine
Rundum-Beleuchtung erreicht werden. Die Leuchtdiodenfelder sind
in diesem Fall vorteilhaft unter einem Winkel von 60° zueinander
angeordnet.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse
für einen Beleuchtungskörper für eine
Außenbeleuchtung staub- und wasserdicht, und vorzugsweise
nach mindestens der Schutzart IP 54 staub- und wasserdicht.
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Da
Lampen für die Außenbeleuchtung den rauhen Umwelteinflüssen
ausgesetzt sind, von denen vor allem Regen und Staub für
den Beleuchtungskörper schädlich sind, ist es
vorteilhaft, den Beleuchtungskörper im Inneren des Lampengehäuses davor
zu schützen. Die Schutzart IP 54 bedeutet Schutz gegen
allseitiges Spritzwasser und Schutz gegen Staubablagerung. Ein solcher
Schutz kann durch eine Ausführung des Gehäuses
mit Dichtungen oder Dichtmasse an den Stellen, an denen sich Teile
des Gehäuses berühren, erreicht werden. Alternativ
kann durch eine hohe Fertigungsqualität und gute Passungen
die Dichtigkeit auch ohne Dichtungen erreicht werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform sind das Leuchtdiodenfeld
und das erste Teil des Wärmeleitelements vorteilhaft so
kompakt ausgeführt, dass bestehende andere Leuchtmitteltypen,
beispielsweise die Leuchtkörper von Natriumdampflampen
oder Quecksilberdampflampen, durch sie ersetzt werden können.
Die Abmessungen des ersten Teils des Wärmeleitelements
mit dem Leuchtdiodenfeld übersteigen dabei nicht die entsprechenden
Abmessungen des zu ersetzenden Leuchtkörpers.
-
In
einer weiteren Ausführungsform ist der Lampenfuß eines
Beleuchtungskörpers nach der Erfindung so ausgeführt,
dass ein bestehender Sockel oder Lampenfuß für
einen Leuchtkörper gegen einen Lampenfuß nach
der Erfindung ausgetauscht werden kann. Dazu sind insbesondere die
Befestigungsstellen des Lampenfußes so ausgeführt,
dass zur Befestigung die Befestigungsmittel verwendet werden können,
die auch zur Befestigung des zu ersetzenden Sockels verwendet werden.
Es können auch nur Teile der Befestigungsmittel weiterverwendet
werden, beispielsweise nur Löcher durch das Lampengehäuse oder
andere Teile der Lampe.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
und aus den dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
-
1 einen
Querschnitt einer Pilzleuchte nach dem Stand der Technik,
-
2 einen
Querschnitt einer Pilzleuchte gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
-
die 3A bis 3C Querschnitte
durch das in der 2 gezeigte Wärmeleitelement
mit einem Befestigungsabschnitt mit fünfeckigem Querschnitt,
und
-
die 4A bis 4C zeigen
Querschnitte durch das in der 2 gezeigte
Wärmeleitelement mit einem Befestigungsabschnitt mit dreieckigem Querschnitt.
-
In
den Figuren sind die Bezugzeichen so gewählt, dass die
erste Ziffer der Nummer der Figur entspricht. Die folgenden Ziffern
bezeichnen die Merkmale und Elemente in den Figuren, wobei entsprechende
Folgeziffern mit unterschiedlichen ersten Ziffern die gleichen oder
einander entsprechende, ähnliche Merkmale und Elemente
in einer anderen Figur bezeichnen.
-
In 1 ist
ein Querschnitt einer Pilzleuchte 100 nach dem Stand der
Technik gezeigt. Die Pilzleuchte 100 besteht aus einem
Lampenfuß 101, einem Leuchtmittelträger 102,
der ein Leuchtmittel 103, beispielsweise eine Glühbirne,
eine Neonröhre oder eine Quecksilber- oder Natriumdampflampe trägt,
einem Deckel 104, einem Schirm 105, der den Leuchtmittelträger 102 umgibt
und einem Transformator 106, der in dem Leuchtmittelträger 102 angeordnet
ist. Der Deckel 104 ist mit einem Verbindungsstück 107 mit
dem Leuchtmittelträger verbunden. Der Schirm 105 ist
transparent, so dass das Leuchtmittel die Umgebung der Pilzleuchte
ringsum beleuchten kann. Der Leuchtmittelträger 102 ist
in den Lampenfuß 101 eingesteckt und mit einer
Stiftschraube 108 gesichert. Der Lampenfuß 101 trägt
außerdem den Schirm 105.
-
2 zeigt
demgegenüber einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Pilzleuchte 200, die mit einem Wärmeleitelement 202 und
einem Leuchtdiodenfeld 203 gemäß der
Erfindung modifiziert ist. Der Lampenfuß 201 der
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist
mit dem Lampenfuß 201 als Stand der Technik identisch,
ebenso der Lampenschirm 205 und der Deckel 204.
-
Auf
dem Lampenfuß 201 ist das Wärmeleitelement 202 nach
der Erfindung angeordnet. Das Wärmeleitelement 202 besteht
aus einem unteren Abschnitt 221, der als Kühlkörper
ausgebildet ist, einem mittleren Abschnitt 220, der als
Befestigungsabschnitt drei Leuchtdiodenfelder 203 trägt,
und einem oberen Abschnitt 222, der ebenfalls als Kühlkörper ausgebildet
ist. Durch das Wärmeleitelement 202 verläuft
eine Bohrung 312 in Längsrichtung, durch die ein
Rohr 211 gesteckt ist. Das Rohr 211 ist in dem Lampenfuß 201 mit
einer Stiftschraube 208 befestigt. Das Wärmeleitelement 202 wird
durch ein Gewinde am Ende des Rohres 211, das zu dem Deckel 204 zeigt,
und eine Mutter 210 gegen einen Spannstift 209 gezogen,
der durch eine Bohrung gesteckt ist, die quer durch eine zum Wärmeleitelement
gerichtete Aufnahme verläuft, und daraus überkragt.
Das Wärmeleitelement ist auf diese Weise sicher mit dem Rohr 211 verbunden.
Das Rohr 211 ragt in eine Aufnahme 207 an der
Innenseite des Deckels 204 hinein und stellt so die Ausrichtung
des Wärmeleitelements 202 in der Pilzleuchte 200 sicher.
Durch diese Konstruktion kann das Wärmeleitelement 202 leicht
aus der Pilzleuchte entnommen werden, indem der Deckel abgenommen,
die Mutter 210 abgeschraubt und das Wärmeleitelement
von dem Rohr 211 nach oben abgezogen wird. Der Einbau kann
auf die gleiche einfache Weise in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.
-
Das
Leuchtdiodenfeld 203 ist auf den mittleren Abschnitt 220 des
Wärmeleitelements 202 aufgeschraubt. Am unteren
Abschnitt 221 des Wärmeleitelements 202 ist
ein Transformator 206 angeordnet, der die Leuchtdiodenfelder
mit elektrischer Energie aus dem landesüblichen Niederspannungsnetz
versorgt.
-
3A zeigt
einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt durch den oberen
Abschnitt 322 des Wärmeleitelements 202.
In der Mitte des Querschnitts ist die Durchgangsbohrung 312 angeordnet. An
allen vier Seiten des oberen Abschnitts 322 des Wärmeleitelements
sind Kühlrippen 313 angeordnet.
-
3B zeigt
einen Querschnitt des Wärmeleitelements 202 in
seinem mittleren Abschnitt 220, 320. In diesem
Abschnitt 320 hat das Wärmeleitelement 202 einen
fünfeckigen Querschnitt. Dabei handelt es sich um ein unregelmäßiges
Fünfeck, bei dem drei der aneinandergrenzenden Seiten 314, 315 und 316 durch
rechte Winkel verbunden sind und die zwei weiteren Seiten 317 und 318 zueinander
in einem spitzen Winkel stehen und jeweils mit einem stumpfen Winkel > 90° an die
Seiten 315 bzw. 316 angeschlossen sind. Die Seiten 315 und 316 haben
gleiche Längen. Die Seiten 314, 317 und 318 tragen
jeweils ein Leuchtdiodenfeld 303. Im Inneren des Querschnitts
ist etwa im Flächenschwerpunkt die Durchgangsbohrung 312 angeordnet.
-
Die
Ausbildung des Querschnitts als ungleichmäßiges
Fünfeck mit der genannten Belegung der Seiten mit Leuchtdiodenfeldern
hat den Vorteil, dass die Abstrahlcharakteristik der Leuchte für
eine Außenbeleuchtung günstig beeinflusst wird.
Die zwei Leuchtdiodenfelder auf den Seiten 317 und 318 dienen
dazu, eine Straße auszuleuchten, wobei die Winkel so gewählt
sind, dass die Hauptabstrahlrichtung von den einzelnen Leuchtdiodenfeldern
schräg in Richtung der Straße verläuft
und diese im Vergleich zu einer Rundumbeleuchtung in beide Richtungen weiter
ausleuchtet. Das Leuchtdiodenfeld auf der Seite 314 dient
der Beleuchtung des Gehwegs und dahinterliegender Gebäude.
Bei einem Austausch des Wärmeleitelements muss daher der
Einbau eines Ersatzteils mit der gleichen Winkelausrichtung erfolgen.
Um dies zu erleichtern, kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die
den korrekten Einbau nur in der richtigen Winkelausrichtung zulässt.
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In
der 3C ist ein Querschnitt des Wärmeleitelements
in seinem unteren Abschnitt 321 gezeigt. In der Mitte des
Querschnitts ist die Durchgangsbohrung 312 angeordnet.
Drei der Seiten des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts sind
als Kühlrippen 319 ausgebildet. An der vierten
Seite ist ein Transformator 306 an dem unteren Abschnitt 321 des
Wärmeleitelements 302 befestigt.
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4A zeigt
einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt durch den oberen
Abschnitt 422 des Wärmeleitelements 202.
In der Mitte des Querschnitts ist die Durchgangsbohrung 412 an geordnet. An
allen vier Seiten des oberen Abschnitts 422 des Wärmeleitelements
sind Kühlrippen 413 angeordnet.
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4B zeigt
einen Querschnitt des Wärmeleitelements 202 in
seinem mittleren Abschnitt 220, 420. In diesem
Abschnitt 420 hat das Wärmeleitelement 202 einen
dreieckigen Querschnitt. Dabei handelt es sich um ein gleichseitiges
Dreieck, bei die drei Seiten 414, 417 und 418 durch
gleiche Winkel von jeweils 60° verbunden sind. Die Seiten
haben gleiche Längen und tragen jeweils ein Leuchtdiodenfeld 403. Im
Inneren des Querschnitts ist etwa im Flächenschwerpunkt
die Durchgangsbohrung 412 angeordnet.
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Die
Ausbildung des Querschnitts als gleichseitiges Dreieck mit der genannten
Belegung der Seiten mit Leuchtdiodenfeldern hat den Vorteil, dass
die Abstrahlcharakteristik der Leuchte trotz des Einsatzes von nur
drei Leuchtdiodenfeldern rundum lückenlose Abstrahlung
aufweist, wenn die Leuchtdiodenfelder einen Öffnungswinkel
von mindestens 120° haben. Damit kann eine gleichmäßige
Ringsum-Beleuchtung realisiert werden.
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In
der 4C ist ein Querschnitt des Wärmeleitelements
in seinem unteren Abschnitt 421 gezeigt. In der Mitte des
Querschnitts ist die Durchgangsbohrung 412 angeordnet.
Drei der Seiten des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts sind
als Kühlrippen 419 ausgebildet. An der vierten
Seite ist ein Transformator 406 an dem unteren Abschnitt 421 des
Wärmeleitelements 202 befestigt.
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- 100
- Querschnitt
einer Pilzleuchte nach dem Stand der Technik
- 101
- Lampenfuß
- 102
- Leuchtmittelträger
- 103
- Leuchtmittel
- 104
- Deckel
- 105
- Schirm
- 106
- Transformator
- 107
- Verbindungsstück
- 108
- Stiftschraube
- 200
- Querschnitt
einer Pilzleuchte nach der Erfindung
- 201
- Lampenfuß
- 202
- Wärmeleitelement
- 203
- Leuchtdiodenfeld
- 204
- Deckel
- 205
- Schirm
- 206
- Transformatoren
- 207
- Aufnahme
- 208
- Stiftschraube
- 209
- Spannstift
- 210
- Mutter
- 211
- Rohr
- 220
- Mittlerer
Abschnitt des Wärmeleitelements
- 221
- Unterer
Abschnitt des Wärmeleitelements
- 222
- Oberer
Abschnitt des Wärmeleitelements
- 303
- Leuchtdiodenfeld
- 306
- Transformator
- 312
- Durchgangsbohrung
- 313
- Kühlrippen
- 314
- Erste
Seite des Fünfecks
- 315
- Zweite
Seite des Fünfecks
- 316
- Dritte
Seite des Fünfecks
- 317
- Vierte
Seite des Fünfecks
- 318
- Fünfte
Seite des Fünfecks
- 319
- Kühlrippen
- 320
- Querschnitt
des mittleren Abschnitts des Wärmeleitelements
- 321
- Querschnitt
des unteren Abschnitts des Wärmeleitelements
- 322
- Querschnitt
des oberen Abschnitts des Wärmeleitelements
- 403
- Leuchtdiodenfeld
- 406
- Transformator
- 412
- Durchgangsbohrung
- 413
- Kühlrippen
- 414
- Erste
Seite des Dreiecks
- 417
- Zweite
Seite des Dreiecks
- 418
- Dritte
Seite des Dreiecks
- 419
- Kühlrippen
- 420
- Querschnitt
des mittleren Abschnitts des Wärmeleitelements
- 421
- Querschnitt
des unteren Abschnitts des Wärmeleitelements
- 422
- Querschnitt
des oberen Abschnitts des Wärmeleitelements
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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