DE10004019A1

DE10004019A1 - Beleuchtungsvorrichtung zum Anstrahlen von Gegenständen oder Gebäuden

Info

Publication number: DE10004019A1
Application number: DE10004019A
Authority: DE
Inventors: Guenther Bebenroth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-02
Also published as: WO2001057431A1; AU4044701A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zum Anstrahlen von Gegenständen oder Gebäuden, mit einer Schaltung zum Betreiben von wenigstens einem Leuchtelement (10). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Leuchtelemente (10) in einer Einheit (11) zusammengefaßt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zum Anstrahlen von Gegenständen oder Gebäuden, mit einer Schaltung zum Betreiben von wenigstens einem Leuchtele ment.

Derartige Beleuchtungsvorrichtungen sind bekannt. Beispielsweise werden Halogenstrahler, bei denen ein Leuchtelement, nämlich die Halogenröhre oder -birne, in einem Gehäuse mit reflektierenden Elementen ungefähr im Fokus dieser reflektierenden Elemente eingebracht ist, verwendet, um so beispielsweise Gebäudewände zu be leuchten.

Derartige Halogenlampeneinrichtungen haben den Nachteil, daß diese eine relativ große Bauart aufweisen und im Verhältnis zur Größe der Bauart eine relativ geringe Leuchtstärke ermöglichen. Ferner haben derartige be kannte Beleuchtungsvorrichtungen den Nachteil, daß diese relativ viel Energie bzw. Leistung verbrauchen.

Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, mit der in einer relativ kleinen Baugröße mit hoher Intensität bei wenig Energieverbrauch bzw. geringer Leistung eine gleichmä ßige Ausstrahlung bzw. ein gleichmäßiges Anstrahlen von Gegenständen oder Gebäuden möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvor richtung zum Anstrahlen von Gegenständen oder Gebäuden mit einer Schaltung zum Betreiben von wenigstens einem Leuchtelement, die dadurch weitergebildet ist, daß mehrere Leuchtelemente in einer Einheit zusammengefaßt sind.

Durch diese erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist eine kompakte Bauart möglich, bei der mit einer hohen Lichtintensität auf Gegenstände oder Gebäude gestrahlt werden kann. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet Einheit insbesondere auch Halterung oder Baugruppe.

Vorzugsweise umfaßt die Einheit mehr als zwei Leucht elemente. Ferner vorzugsweise umfaßt die Einheit mehr als fünf Leuchtelemente. Weiterhin vorzugsweise umfaßt die Einheit mehr als fünfzehn Leuchtelemente.

Wenn vorzugsweise die Leuchtelemente Leuchtdioden umfassen, ist eine besonders kompakte Bauform möglich und ferner ein energiesparendes Anstrahlen von Gegen ständen oder Gebäuden. Vorzugsweise wird hierbei eine Schaltung verwendet, die die Leuchtdioden in einer intermittierenden Leuchtfolge schaltet, wobei die Frequenz oberhalb der Frequenz liegt, die ein Auge eines Menschen auflösen kann. Durch diese Maßnahme erscheinen die durch die Beleuchtungsvorrichtung angestrahlten Gegenstände oder Gebäude in einem gleichmäßigen Licht, wobei gleichzeitig weitere Energie gespart wird.

Im Rahmen dieser Erfindung sind Leuchtdioden auch Lumineszenzdioden und werden insbesondere auch LEDs genannt. Vorzugsweise werden die Leuchtdioden mit einem höheren Strom betrieben, als vom jeweiligen Hersteller angegeben, so daß eine höhere Intensität erzielbar ist. Ferner vorzugsweise werden Leuchtdioden verwendet, die ein im wesentlichen weißes Licht ausstrahlen. Vorzugs weise wird eine Schaltungsanordnung zum Betreiben der Leuchtdioden gemäß der Patentanmeldung Nr. 199 30 343.9 desselben Anmelders verwendet.

Vorzugsweise ist je Leuchtelement wenigstens eine Sammellinse vorgesehen, so daß eine Fokussierung der von den Leuchtdioden ausgehenden Strahlen möglich ist. Vorzugsweise ist die Leuchtdiode mit der Sammellinse eine Baueinheit.

Ferner vorzugsweise sind die Linsen asphärisch. Durch diese Maßnahme können bei nicht gleichmäßiger Strah lungscharakteristik der Leuchtdioden eine im wesent lichen gleichmäßige Strahlungscharakteristik des Leucht elements erreicht werden. Die Linse hat beispielsweise vorzugsweise eine Brennweite von 2,5 cm oder 40 Diop trien.

Vorzugsweise umfaßt die Schaltung einen Abwärtswandler. Mit diesem Abwärtswandler ist es auf einfache Weise möglich, die gewünschte Helligkeit einzustellen.

Ferner vorzugsweise umfaßt die Schaltung einen Auf wärtswandler. Ein Aufwärtswandler ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die vorhandene Ausgangsspannung geringer ist, als diejenige, die zum Betreiben der Leuchtelemente und insbesondere der Leuchtdioden benötigt wird. Insbe sondere ist ein Aufwärtswandler bei Verwendung von Batterien oder Akkumulatoren, d. h. Primärelementen oder Sekundärelementen bevorzugt.

Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den Linsen und den zugehörigen Leuchtelementen jeweils vorgebbar. Durch diese bevorzugte Ausführungsform kann die Größe des Lichtflecks auf den Gegenständen oder Gebäuden vorgege ben werden.

Vorzugsweise sind die jeweiligen Abstände gleich groß. Ferner vorzugsweise sind die Abstände der Linsen in den zugehörigen Leuchtelementen mittels einer gemeinsamen Mimik einstellbar. Hierzu findet vorzugsweise ein drehendes Element Anwendung, daß mit Zahnrädern in Eingriff steht, die beispielsweise die Linsen über ein Gewinde relativ zur Leuchtdiode bewegt oder über eine lineare Mimik.

Vorzugsweise werden die Leuchtelemente mittels einer Schaltung betrieben, bei der parallel zu den Leuchtele menten und insbesondere parallel zu den Leuchtdioden in umgekehrter Richtung eine Diode geschaltet ist und ferner ein Widerstand auch parallel zu diesen beiden Elementen. Vorzugsweise werden Ketten- bzw. Reihen schaltungen derartiger Beschaltungen, umfassend Leuchtdioden vorgesehen. Hierbei werden entgegengesetzt und parallel dazu geschaltete Dioden und parallel dazu geschaltete Widerstände in Reihe geschaltet, wobei mehrere Ketten parallel geschaltet sind, so daß eine Vielzahl von Leuchtdioden bzw. Leuchtelementen gleich mäßig betrieben werden kann. Die parallel angeordneten Dioden dienen als Schutz vor Überspannungen. Die Wider stände dienen hierbei dazu, eine gleichmäßige Spannung über die jeweiligen Leuchtelemente zur Verfügung zu stellen. Hierdurch können beispielsweise bei einre Absicherung des Primärkreises mit einer 10A-Sicherung 3.000 Ketten mit jeweils 10 Leuchtdioden betrieben werden.

Ferner vorzugsweise sind wenigstens Teile der Schaltung in einem Gießharz, einem Epoxidharz oder einem Poly esterharz vergossen, so daß entsprechende Beleuchtungs vorrichtungen sehr schlagunempfindlich sind.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem plarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Aufsicht auf zwei verschieden große Beleuchtungsvorrichtungen in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Taschenlampe in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines einzelnen Leuchtelements, und

Fig. 4 ein Schaltplan für mehrere Leuchtdioden.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen be zeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird und lediglich die Abweichungen der in diesen Fi guren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden:

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf zwei verschieden große Beleuchtungsvorrichtungen in schematischer Darstellung. Auf der linken Seite ist eine etwas kleinere Beleuch tungsvorrichtung und auf der rechten Seite eine etwas größere Beleuchtungsvorrichtung dargestellt.

LEDs mit Optik 10 sind jeweils auf einer Halterung 11 angebracht. Die Halterung kann beispielsweise eine Plexiglasscheibe sein. Auf der linken Seite der Fig. 1 sind 24 LEDs mit Optik in einer Einheit zusammengefaßt und auf der rechten Seite der Fig. 1 sind 96 LEDs mit Optik 10 in einer Einheit zusammengefaßt.

In Fig. 2 ist schematisch in perspektivischer Darstel lung eine Taschenlampe dargestellt. An einem Taschen lampengehäuse 12 ist ein Drehgriff 13 angebracht. Es sind drei LEDs mit Optik 10 auf einer Halterung 11 vorgesehen. Durch Verdrehen des Drehgriffes 13 wird ein Zahnrad in Bewegung gesetzt, daß in Eingriff mit Halte rungen 16 der LED mit Optik 10 steht. Hierdurch kann der Abstand zwischen der Linse 15 des Leuchtelements 10 zur Leuchtdiode 14 verändert werden. Hierbei ist zu berück sichtigen, daß beispielsweise die Linse 15 in festem Eingriff mit dem Gehäuse 16, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, und die Leuchtdiode 14 verschiebbar ausgeführt ist.

In Fig. 3 ist schematisch ein Leuchtelement dargestellt, daß eine Linse 15 und eine Leuchtdiode 14 umfaßt. Die Linse 16 steht in einem festen Eingriff mit dem Gehäuse 16. Die Leuchtdiode umfaßt einen aktiven Bereich 17 der Leuchtdiode und elektrische Anschlüsse 18. Die Leucht diode ist auf der Halterung 11 befestigt. Das Gehäuse 16 ist, wie durch die Pfeile angedeutet ist, beweglich gegenüber der Leuchtdiode 14 angeordnet. Hierdurch läßt sich die Strahlcharakteristik des Leuchtelements verän dern. Das Gehäuse 16 läßt sich über eine Zahnstange 19, die unmittelbar oder mittelbar mit dem Drehgriff 13 in Verbindung steht, bewegen.

Die Leuchtelemente gemäß Fig. 1 lassen sich beispiels weise mit einer Schaltung, wie in Fig. 4 dargestellt ist, betreiben. In Fig. 4 ist schematisch eine derartige Schaltung in einem Schaltplan dargestellt. Eine Wech selspannung von 230 bzw. 115 Volt wird durch einen Transformator 20 auf eine geeignete Spannung transfor miert. Diese wird durch den Gleichrichter, der durch die Dioden D1 bis D4 angedeutet ist, in eine Gleichspannung gewandelt. Es schließen sich parallel angeordnete Ketten von in Reihe geschalteten Leuchtdioden D9 bis D12, D16 bis D18, D22 bis D24, D26 und D28 an. Parallel zu den jeweiligen Leuchtdioden sind jeweils pro Leuchtdiode eine Diode D5 bis D8, D13 bis D15, D19 bis D21, D25 und D27 geschaltet. Hierzu parallel sind ferner Widerstände R2 bis R5, R7 bis R9, R11 bis R13 und R14 und R15 geschaltet. Die parallel geschalteten Dioden dienen dazu, Spannungsspitzen abzufangen, also als Schutz vor Überspannung. Die Widerstände dienen dazu, einen gleich mäßigen Spannungsabfall zu gewährleisten, so daß die Lebensdauer der Leuchtdioden erhöht wird. Die parallel geschalteten Widerstände sind ungefähr im Bereich von 10 kΩ. Die Leuchtdioden flackern aufgrund dieser Beschaltung ungefähr mit der Netzfrequenz. Dieses Flackern ist allerdings für das menschliche Auge nicht sichtbar, so daß ein Eindruck eines gleichmäßigen Leuchtens entsteht.

Bezugszeichenliste

10

LED mit Optik

11

Halterung

12

Taschenlampengehäuse

13

Drehgriff

14

Leuchtdiode

15

Linse

16

Gehäuse

17

aktiver Bereich der LED

18

elektrische Anschlüsse

19

Zahnstange

20

Transformator
D1-D8 Dioden
D9-D12 Leuchtdioden
D13-D15 Dioden
D16-D18 Leuchtdioden
D19-D21 Dioden
D22-D24 Leuchtdioden
D25, D27 Dioden
D26, D28 Leuchtdioden
R1-R15 Widerstände

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung zum Anstrahlen von Gegen ständen oder Gebäuden, mit einer Schaltung zum Betreiben von wenigstens einem Leuchtelement (10), dadurch ge kennzeichnet, daß mehrere Leuchtelemente (10) in einer Einheit (11) zusammengefaßt sind.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) mehr als zwei Leuchtelemente (10) umfaßt.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) mehr als 5 Leucht elemente (10) umfaßt.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) mehr als 15 Leucht elemente (10) umfaßt.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtelemente (10) Leuchtdioden (14) umfassen.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je Leuchtelement (10) wenigstens eine Sammellinse (15) vorgesehen ist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (15) asphärisch sind.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Abwärtswandler umfaßt.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Aufwärtswandler umfaßt.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den Linsen (15) und den zugehörigen Leuchtelementen (14) jeweils vorgebbar sind.

11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Abstände gleich groß sind.

12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Linsen (15) zu den Leuchtelementen (14) mittels einer gemeinsamen Mimik einstellbar sind.

13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leuchtdiode mit parallel und entgegengesetzt angeord neten Dioden beschaltet ist.

14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Leuchtdiode jeweils ein Widerstand geschaltet ist.

15. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden in Reihenschaltung in Art von Ketten beschaltet sind, und daß insbesondere mehrere Ketten parallel beschaltet sind.