Die Erfindung betrifft eine LED-Straßenleuchte als Teil einer Straßenbeleuchtung, welche zur künstlichen Beleuchtung von Straßen, Plätzen oder Freiräumen dient.

Eine wesentliche Aufgabe der modernen Straßenbeleuchtung ist, als Bestandteil der allgemeinen öffentlichen Sicherheit, die Verbesserung der Verkehrssicherheit aller Verkehrsteilnehmer in der Nacht und der Dämmerung. Die Art und Intensität der Straßenbeleuchtung soll daher der Vielfalt der Sehaufgaben angepasst sein. Die Auslegung der Straßenbeleuchtung ist in Regeln und Normen festgelegt, mit Ausnahme der Beleuchtung von Fußgängerüberwegen sind diese nicht bindend. Einem Betreiber obliegt es daher zu entscheiden, ob und auf welche Weise eine Straße zu beleuchten ist. Neben der Verkehrssicherheit werden bei der Entscheidung über die Straßenbeleuchtung zunehmend wirtschaftliche Aspekte und Umweltgesichtspunkte beachtet. Außer dem Aspekt der Verkehrssicherung kann die Straßenbeleuchtung auch in ein Konzept zu dekorativen Zwecken (Illumination, Lichtkunst) eingebunden sein.

Durch die ständig fortschreitende Weiterentwicklung der LED, insbesondere durch deren kostengünstigere Produktion und Verbesserung ihres Wirkungsgrades, lösen diese konventionelle Leuchtmittel in Straßenbeleuchtungseinrichtungen, wie beispielsweise Quecksilberdampflampen, Leuchtstofflampen, Induktionslampen oder Natriumdampflampen zunehmende ab.

Auch wenn der Einsatz LED-basierender Straßenleuchten aus energetischer Sicht und aus Sicht eines kostengünstigen Wartungsregimes sehr vorteilhaft

BESTÄTIGUNGSKOPIE ist, so gestaltet sich bei der für die Straßenleuchten - auf Grund der erforderlichen Lichtausbeute - notwendigen Konzentration von LEDs in Gestalt von LED-Arrays oder LED-Clustern deren Betrieb nicht ganz unproblematisch.

LEDs strahlen zwar weder UV-, noch Infrarotlicht aus und erwärmen sich deshalb nicht an denjenigen Stellen, wo das Licht austritt. Bei der erwähnten Konzentration von LEDs entsteht im Betrieb jedoch spürbar Wärme, die durch aktive oder passive Kühler abgeführt werden muss.

Dieser Aspekt wird vor allem dann noch verstärkt, wenn die LED-basierenden Straßenleuchten in tropischen oder subtropischen Klimazonen der Erde eingesetzt werden, in welchen die dort vorherrschenden hohen Umgebungstemperaturen ein effizienteres und aufwändigeres Kühlmanagement für die LEDs erfordern als in den gemäßigten Klimazonen.

Aus dem Stand der Technik ist dazu aus der DE 20 2013 102 667 U1 ein Lampengehäuse zur Befestigung auf einem Ende eines Leuchtenmastes mit einer innerhalb des Lampengehäuses angeordneten Platine vorbekannt, die eine Vielzahl von Wärme erzeugenden Leuchtdioden zur Beleuchtung aufweist, wobei das Lampengehäuse auf wärmeleitfähigem Material mit einer Kühlstruktur gebildet ist, die die entstehende Wärme von den Leuchtdioden zum Lampengehäuse ableitet. Der Kern dieser Lösung besteht darin, dass die Kühlstruktur des Lampengehäuses mindestens einen Ringsteg zwischen der Platine und dem Lampengehäuse umfasst, der einen Hohlraum zur Aufnahme weiterer Komponenten bildet, und von dem aus sich eine Vielzahl von Rippen zur äußere Fläche des Lampengehäuses erstrecken, auf denen die Platine wärme ableitend aufliegt.

Ein weiterer Vorschlag zur Ableitung der beim Betrieb von LED- Straßenleuchten entstehenden Wärme ist der DE 20 2006 015 981 U1 zu entnehmen. Die dort offenbarte Zusammenbaukonstruktion für eine LED- Straßenleuchte mit einer Wärmeableitanordnung und LED-Straßenleuchte umfasst eine Trennplatte, die von mehreren Durchgangslöchern durchsetzt ist, ein oberes Gehäuse, welches die Trennplatte bedeckt und mit ihr verbunden ist, um einen Aufnahmeraum zu bilden, eine Lichttransmissionslinse, die abgedichtet an der Unterseite der Trennplatte angebracht ist, wodurch ein luftdichter Raum gebildet ist, mehrere LED-Lampensätze, die im durch die Trennplatte und die Lichttransmissionslinse gebildeten luftdichten Raum untergebracht sind und jeweils über einen Rahmenkörper und ein in diesem befestigtes LED-Modul verfügen, ein Wärmeableitmodul mit einem Wärmeableitkörper, der im durch die Trennplatte und das obere Gehäuse gebildeten Aufnahmeraum untergebracht ist, mehreren Wärmeableitröhrchen mit jeweils einem Wärmeaufnahmeende und einem Wärmeabgabeende, wobei das Wärmeabgabeende durch ein Durchgangsloch in der Trennplatte und im Wärmeableitkörper verläuft und das Wärmeaufnahmeende an der Unterseite der Trennplatte ausgebildet ist, sowie mehreren Isothermieplatten, von denen jede an einem Rahmenkörper eines LED-Lampensatzes befestigt ist, wobei zwei Ebenen der Isothermieplatte am Wärmeaufnahmeende des Wärmeableitröhrchens bzw. am LED-Modul angebracht ist.

Der Nachteil vorgenannter Lösungen besteht darin, dass sie im erst genannten Fall die beim Betrieb der LEDs bei der Verwendung in tropischen oder subtropischen Klimazonen anfallende Wärme nicht oder nur partiell abführen kann und im zweit genannten Fall, dass der konstruktive Aufwand zur Herstellung einer solchen Wärmeableitanordnung sehr hoch ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine LED-Straßenleuchte vorzuschlagen, welche über ein effizientes und konstruktiv einfaches Thermomanagement zur Ableitung der entstehenden Wärme verfügt und daher auch für den Einsatz in tropischen und subtropischen Klimazonen geeignet ist. Erfindungsgemäß besteht die LED-Straßenleuchte zumindest aus einem Sockel in Gestalt einer geschlossenen Kassette, einer mit diesem gekoppelten elektrischen Versorgungseinheit sowie einem den Sockel überdeckendes und von diesem beabstandeten Dach, wobei der zumindest ein hermetisch isoliertes Modul umfassende Sockel mehrfunktional zum einen als Kühlkörper und zum anderen als Teil einer optischen Einheit, die zumindest einen Reflektor, eine LED mit zugehöriger Steuerung und eine transparente Abdeckung umfasst, ausgebildet ist, und der Sockel im Bereich seiner Wandung zwischen der Vorderseite und der Rückseite, also über seine gesamte Bauhöhe sich erstreckende Kanäle bzw. Luftschlitze umfasst, welche im Zusammenwirken mit an den Außenseiten und/oder an den zum Sockelinneren weisenden Innenseiten des Sockels angeordneten Kühlrippen sowie den vom Sockel beabstandeten Dach eine Sog- bzw. Kaminwirkung oder Konvektion erzeugen, welche die im Sockelinneren durch den Betrieb der LEDs erzeugten Wärme nahezu vollständig abführen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der zumindest eine, mehrere Facetten umfassende Reflektor sowie die inneren und äußeren Kühlrippen des Sockels zur Erzielung eines einstückigen oder einteiligen Sockels jeweils ausgeformt.

Es hat sich in aufwändigen Versuchsreihen gezeigt, dass es aus Sicht eines effizienten Thermomanagements besonders vorteilhaft ist, wenn die Kanäle bzw. Luftschlitze des Sockels an den Längsseiten symmetrisch und dabei linear hintereinander platziert sind. in Abhängigkeit der abzuführenden Wärme aus dem Sockelinneren können jeweils die Anzahl und Bemessung der Kanäle und Kühlrippen sowie der Abstand zwischen dem Sockel und dem Dach exakt ermittelt werden. Eine verbesserte Sogwirkung wird dadurch erzielt, indem der jeweils untere Öffnungsrand der Kanäle als Düse und der jeweils obere Öffnungsrand der Kanäle als Diffusor ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäßen Kanäle sind in ihrer geometrischen Ausbildung nicht beschränkt, jedoch haben sich Kanäle mit einem runden oder einem elliptischen Querschnitt aus strömungstechnischen und fertigungstechnischen Gründen als besonders vorteilhaft erwiesen.

Jedes hermetisch isolierte Modul des Sockels umfasst jeweils eine optische Einheit, wobei jede optische Einheit mehrere LED-Arrays, eine jeweils zugehörige LED-Leiterplatte und die das LED-Array umrahmenden Reflektoren aufweist.

Der Sockel hingegen kann Module umfassen, die einzeln, oder mit dem Ziel der Vergrößerung der Beleuchtungsstärke zusammen geschaltet werden können, wobei jedes diese Module hermetisch isoliert und aus Gründen der Vermeidung von Oxydation mit einem Edelgas, beispielsweise Argon, befüllt ist.

Das Dach der LED-Straßenleuchte ist vorzugsweise als Sonnensegel ausgebildet, welches zu Zeiten erhöhter Sonneneinstrahlung die optische Einheit des Sockels vor unzulässiger Wärme schützt, wobei das Dach eine die Sonnenstrahlung reflektierende Beschichtung mit einem Reflektionsgrad von zumindest 90° aufweist.

Die Versorgungseinheit umfasst vorzugsweise einen Anschluss und einen Versorgungsraum, welche auch eine Stromversorgungseinheit für die LED bzw. LED-Arrays aufweist. Ein Austausch der Stromversorgungseinheit, beispielsweise bei Verschleiß oder Umbestückung, kann hierbei problemlos erfolgen. Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:

^■ der zumindest ein hermetisch isoliertes Modul umfassende Sockel ist mehrfunktional zum einen als Kühlkörper und zum anderen als Teil einer optischen Einheit ausgebildet,

^■ der Sockel in der Funktion als Kühlkörper umfasst einerseits im Bereich seiner Wandung zwischen der Vorderseite und der Rückseite, also über seine gesamte Bauhöhe sich erstreckende Kanäle bzw. Luftschlitze und andererseits an seinen Außenseiten und/oder an seinen zum Sockelinneren weisenden Innenseiten platzierte Kühlrippen,

^■ der Sockel als Teil der optischen Einheit fungiert mit seinen auf der Innenseite platzierten Facetten als Reflektor,

^■ die Kühlrippen leiten zunächst die im Modul durch den Betrieb der LED erzeugte Wärme von der Innenseite an die Außenseite des Sockels, wobei die Kanäle bzw. Luftschlitze im Zusammenwirken mit dem sowie den vom Sockel beabstandeten Dach eine Sog- bzw. Kaminwirkung oder Konvektion erzeugen, um die Wärme vollständig abzuleiten,

^■ jeder Sockel oder jedes Modul als Teil der optischen Einheit beleuchtet die gleiche komplette Fläche (Multi-Layer-Prinzip), wobei sich die Beleuchtungsstärken addieren, was zu einer homogen, gleichmäßig beleuchteten Fläche führt,

^■ das emittierte Licht jeder Hochleistungs-Leuchtdiode wird durch den Sockel in seiner Funktion als Reflektor asymmetrisch verteilt und präzise gelenkt und ^■ zum Schutz gegen die Erwärmung durch Sonneneinstrahlung ist das Dach der LED-Straßenleuchte als Sonnensegel ausgebildet.

Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, von denen zeigen:

Fig. 1 : eine perspektivische Darstellung einer LED-Straßenleuchte mit einem drei Module umfassenden Sockel,

Fig. 2: eine Ansicht der Vorderseite einer LED-Straßenleuchte mit einem drei Module umfassenden Sockel,

Fig. 3: eine perspektivische Darstellung einer LED-Straßenleuchte mit einem ein Modul umfassenden Sockel und

Fig. 4: eine Ansicht der Vorderseite einer LED-Straßenleuchte mit einem ein Modul umfassenden Sockel.

Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein und dieselbe LED-Straßenleuchte 1 mit einem drei Module 2.1 umfassenden Sockel 2 in einer perspektivischen Darstellung und in einer Ansicht der Vorderseite. Die erfindungsgemäße LED- Straßen leuchte 1 besteht im dargestellten Beispiel aus einem Sockel 2 in Gestalt einer geschlossenen Kassette, einer mit diesem gekoppelten elektrischen Versorgungseinheit 3, einem angedeuteten Mast sowie einem den Sockel 2 überdeckendes und von diesem beabstandeten Dach 4, wobei der drei hermetisch isolierte Module 2.1 umfassende Sockel 2 mehrfunktional zum einen als Kühlkörper und zum anderen als Teil einer optischen Einheit, die zumindest einen Reflektor 2.2, eine LED 2.3 mit zugehöriger Steuerung und eine transparente Abdeckung 2.4 umfasst, ausgebildet ist. Der Sockel 2 umfasst im Bereich seiner Wandung 2.5 zwischen der Vorderseite 2.6 und der Rückseite 2.7, also über seine gesamte Bauhöhe sich erstreckende Kanäle 2.8 bzw. Luftschlitze 2.8. Diese Kanäle 2.8 bzw. Luftschlitze sind, wie ersichtlich, in vier parallel zueinander platzierten Reihen angeordnet, die sich in Richtung der Längsachse des Sockels 2 erstrecken. Jeweils neun Kanäle 2.8 oder Luftschlitze 2.9 formieren sich dabei zu einer Reihe. Der Sockel 2 umfasst ferner an seinen Außenseiten und seinen Innenseiten der Module 2.1 jeweils parallel angeordnete Kühlrippen 2.9. Das heißt, die Kühlrippen 2.9 schließen die Kanäle 2.8 bzw. Luftschlitze 2.8 sandwichartig ein. Der zumindest eine, mehrere Facetten umfassende Reflektor 2.2 sowie die inneren und äußeren Kühlrippen 2.9 des Sockels 2 sind zur Erzielung eines einstückigen oder einteiligen Sockels 2 jeweils werkseitig ausgeformt. Das heißt, unabhängig von der Anzahl der erforderlichen Module 2.1 findet nur ein einziger Sockel Verwendung, der im Innenraum jedes einzelnen Moduls 2.1 zu einem Reflektor 2.2 formierte Facetten sowie innere Kühlrippen 2.9 aufweist. Im Zusammenwirken aller inneren und äußeren Kühlrippen 2.9, aller Kanäle 2.8 bzw. Luftschlitze 2.8 sowie des vom Sockel 2 beabstandeten Dachs 4 wird eine Sog- bzw. Kaminwirkung oder Konvektion erzeugt, welche die im Sockelinneren durch den Betrieb der LEDs 2.3 erzeugten Wärme nahezu vollständig abführen. In Abhängigkeit der abzuführenden Wärme aus dem Sockelinneren erfolgt die Ermittlung der Anzahl und die Bemessung der Kanäle 2.8 und Kühlrippen 2.9 sowie des exakten Abstands zwischen dem Sockel 2 und dem Dach 4. Der jeweils untere Öffnungsrand der Kanäle 2.8 ist als Düse und der jeweils obere Öffnungsrand der Kanäle 2.8 ist als Diffusor ausgebildet. Jedes hermetisch isolierte Modul 2.1 des Sockels 2 umfasst jeweils eine optische Einheit, wobei jede optische Einheit mehrere als Array angeordnete LED 2.3, eine jeweils zugehörige LED-Leiterplatte und die das LED-Array umrahmenden, aus dem Sockel gebildeten Reflektoren 2.2 aufweist. Die LED- Leiterplatten werden innerhalb eines Moduls in einzelnen Kühlboxen befestigt, wodurch der Temperaturanstieg in der Mitte einer einzelnen großen Leiterplatte verhindert wird. Das Layout der Leiterplatte berücksichtigt die Entwärmung der LED-Cluster und der Leiterbahnen. Das Dach 4 der LED-Straßenleuchte 1 ist hierbei als Sonnensegel ausgebildet, welches zu Zeiten erhöhter Sonneneinstrahlung die optische Einheit des Sockels 2 vor unzulässiger Wärme schützt, wobei das Dach 4 eine die Sonnenstrahlung reflektierende Beschichtung mit einem Reflektionsgrad von zumindest 90° aufweist.

Aus den Figuren 3 und 4 hingegen ist jeweils ein und dieselbe LED- Straßenleuchte 1 mit einem ein Modul 2.1 umfassenden Sockel 2 in einer perspektivischen Darstellung und in einer Ansicht der Vorderseite zu entnehmen. Wie ersichtlich, weist der Sockel 2 nur ein einziges Modul 2.1 auf, welches ebenso aufgebaut ist, wie das in den Figuren 1 und 2 beschriebene Modul 2.1. Zur Vergrößerung der Beleuchtungsstärke werden gemäß der Figuren 1 und 2 die drei Module 2.1 zusammen geschaltet, wobei jedes diese Module 2.1 hermetisch isoliert und aus Gründen der Vermeidung von Oxydation mit einem Edelgas, vorzugsweise Argon, befüllt ist.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1 LED-Straßenleuchte

2 Sockel

2.1 Modul

2.2 Reflektor

2.3 LED

2.4 Abdeckung

2.5 Wandung

2.6 Vorderseite

2.7 Rückseite

2.8 Kanal

2.9 Kühlrippe

3 elektrische Versorgungseinheit

4 Dach