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Die
Erfindung betrifft eine Arbeitsleuchte.
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Aus
DE 43 02 104 C2 ist
eine Arbeitsplatz-Leuchte mit einer Niederspannungslampe bekannt,
deren praktischer Einsatz unabhängig
von der Anordnung eines Niederspannungswandlers für die Lampen-Speisung
ist.
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Arbeitsleuchten
sind ferner aus der Praxis und aus
US
6 050 710 ,
DE
299 04 650 U1 sowie
DE 198 02 998 A1 bekannt und weisen ein Gehäuse auf, in
welchem mindestens ein Leuchtmittel angeordnet ist, welches über einen
Netzanschluß mit
Energie aus einem Stromnetz versorgt wird. Solche Leuchten werden
als ortsveränderliche
Leuchten insbesondere auf Baustellen in Räumen verwendet, in denen noch keine
Leuchtmittel installiert sind. Um eine Aufstellung zu ermöglichen,
weisen aus der Praxis bekannte Arbeitsleuchten einen Fuß und/oder
eine Stand- oder Haltefläche
auf.
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Für die Energieversorgung
des Leuchtmittels sind in solchen aus der Praxis bekannten Arbeitsleuchten
Energieversorgungsgeräte
angeordnet, welche auf Leiterplatinen aus einem spröden Kunststoffmaterial
aufgebaut sind. Die Leiterplatinen ihrerseits sitzen auf metallischen
Montageplatten, die dazu dienen, die Leiterplatinen von mechanischen Belastungen
frei zu halten. Diese Konstruktion erschwert und verteuert die Herstellung
der genannten Arbeitsleuchten.
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Auf
Baustellen, auf denen die genannten mobilen Arbeitsleuchten eingesetzt
werden, sind die Arbeitsleuchten hohen Belastungen ausgesetzt, da
ein Umfallen der Arbeitsleuchten oder ein Anstoßen an diesen nicht mit Sicherheit
vermieden werden kann. Ferner ist es in der Praxis auch nicht möglich, die
Arbeitsleuchten für
den Transport von Baustelle zu Baustelle zu verpacken, so daß auf die
Arbeitsleuchten auch dabei große
Belastungen einwirken, die dazu führen, daß sich Verdrahtungen lösen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsleuchte zur Verfügung zu
stellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und dabei gleichzeitig
mechanisch hoch belastbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Gemäß der Erfindung
bei einer mobilen Arbeitsleuchte für den Baustelleneinsatz ist
die Leiterplatine ohne Zwischenfügung
einer Montageplatte mit dem Gehäuse
verbunden. Dadurch wird die Anzahl der Komponenten reduziert und
es wird die Gefahr vermieden, daß sich beim Stand der Technik
vorhandene Verdrahtungen zwischen einzelnen, auf Montageplatten
angeordneten Baugruppen lösen. Ferner
weist das Gehäuse
einen biegeweichen, stoßresistenten
Rahmen und einen innerhalb des Rahmens angeordneten biegesteifen
Montagebereich für
das Energieversorgungsgerät
auf. Durch den biegeweichen, stoßresistenten Rahmen kann die mobile
Arbeitsleuchte ohne Schaden zu nehmen selbst starken Schlägen und
Stößen ausgesetzt
werden, während
der biegesteife Montagebereich dafür sorgt, daß Verformungen des Rahmens
nicht auf die Leiterplatine übertragen
werden, was anderenfalls zu deren Zerstörung führen würde.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
der biegesteife Montagebereich für
die Leiterplatine durch eine Verrippung ausgesteift. Eine Verrippung
hat den Vorteil, daß sie
sich ohne zusätzliche Arbeitsgänge und
Bauteile erstellen läßt. An der
Verrippung zur Befestigung der Leiterplatine vorzugsweise vorgesehene
Schraubdome erlauben dabei eine sichere und dauerhafte Verbindung
der Leiterplatine mit dem Gehäuse.
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Wenn
zwischen den Schraubdomen und der Leiterplatine biegeweiche Ausgleichselemente
angeordnet sind, kann sogar zugelassen werden, daß der Montagebereich
geringfügig
verformt wird, wodurch die Stoß-
und Schlagfestigkeit der Arbeitsleuchte insgesamt weiter erhöht wird.
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Eine
besonders günstige
Fertigung läßt sich erreichen,
wenn das Gehäuse
in einem zwei-komponenten-Spritzgußverfahren hergestellt ist.
Bei einem solchen Verfahren sollte mindestens der Rand des Rahmens
des Gehäuses
aus einem gummiweichen Material hergestellt sein.
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Um
höchste
Festigkeiten zu erreichen, sollte die Leiterplatine aus einem faserverstärkten, vorzugsweise
glasfaserverstärkten
Material hergestellt sein, wobei die Leiterplatine als Bindematerial
insbesondere ein Harz aufweisen sollte. Solche Leiterplatinen werden
auch als Glashartgewebe bezeichnet.
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In
elektrischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Arbeitsleuchte
auf der Leiterplatine sowohl ein Niederspannungsenergieversorgungsgerät für einen
Batteriebetrieb als auch ein Netzspannungsenergieversorgungsgerät für einen
Netzbetrieb des mindestens einen Leuchtmittels aufweist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen,
sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit den Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Arbeitsleuchte
in vereinfachter perspektivischer Darstellung,
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2 eine Ansicht des inneren
Aufbaues der Arbeitsleuchte in 1 mit
teilweise abgebrochener Leiterplatine,
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3 die Arbeitsleuchte nach
den 1 und 2 in vereinfachter, teilweise
geschnittener perspektivischer Darstellung mit abgenommener Abdeckung und
abgenommenem Reflektor, und
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4 ein vereinfachtes Schaltbild
einer ersten Ausführungsform
einer Stromversorgung der in 1 bis 3 gezeigten Arbeitsleuchte
mit elektronischem Vorschaltgerät,
wobei das Leuchtmittel als Gasentladungsleuchtmittel ausgeführt ist,
wobei für eine
Notlichteinrichtung, die ein Gleichspannungsenergieversorgungsgerät mit Notlichtelektronik
aufweist, eine Schalterstellung der Stromversorgung von der Notlichtelektronik
abgefragt wird,
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5 das in der Stromversorgung
gemäß 4 vorgesehene Gleichspannungsenergieversorgungsgerät in detaillierter
Darstellung,
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6 ein vereinfachtes Schaltbild
einer zweiten Ausführungsform
einer Stromversorgung der in 1 bis 3 gezeigten Arbeitsleuchte,
wobei ein magnetisches Vorschaltgerät vorgesehen ist, und
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7 ein Schaubild für den Ladestrom
einer Ladeelektronik bei zeitweiligem Betrieb am Netz.
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Die
in 1 gezeigte mobile
Arbeitsleuchte 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Rahmen 14 auf, welcher
an seiner Frontseite mit einer Frontscheibe 16 abgedeckt
ist. Die Frontscheibe 16, welche zur Stabilisierung drei
senkrecht verlaufende Stege (nicht gezeigt) aufweist, ist in ihrem
unteren Bereich aus ästhetischen
Gründen
mattiert. In ihrem oberen Bereich ist die Frontscheibe 16 glasklar.
Die Frontscheibe 16 besteht aus Polycarbonat.
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Das
Gehäuse 12 ist
als Zweikomponentenspritzgußteil
mit den Maßen
B/H/T = 300mm/320mm/115mm gefertigt, wobei der Rahmen 14 einen
biegesteifen Montagebereich 18 einschließt. Das
Gehäuse
insgesamt ist wannenartig ausgebildet und besteht im wesentlichen
aus dunkel, vorzugsweise blau eingefärbtem Polycarbonat. An seinem
vorderen, zur Frontscheibe 16 hin weisenden Ende ist der
Rahmen als ein gummiartiger Halte- und Dichtungsteil einstückig gefertigt.
Der gummiartige Halte- und Dichtungsteil des Rahmens 14 ist
derart biegsam ausgeführt,
daß die
Frontscheibe 16 in diesen eingepaßt werden kann, wobei der Halte-
und Dichtungsteil des Rahmens 14 gleichzeitig als Dichtung
für die
Frontscheibe 16 fungiert. Der Halte- und Dichtungsteil
des Rahmens 14 steht wulstartig über die Ebene der Frontscheibe 16 hinaus,
um bei einem Umfallen der Arbeitsleuchte 10 eine Beschädigung der
Frontscheibe 16 zu verhindern. Ohne Steckdosen weist die
Arbeitsleuchte Schutzklasse II und einen Schutz grad IP54 nach VDE
auf, mit Steckdosen Schutzklasse I und einen Schutzgrad IP44.
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An
der Rückseite
des Gehäuses 12 sind
neben einem in verschiedenen Rastpositionen für verschiedene Lichtabstrahlrichtungen
feststellbaren, als Tragegriff verwendbaren Fuß 22 Steckdosen (nicht gezeigt)
und eine Kabeldurchführung 23 für das als Gummianschlußleitung
ausgebildete Netzanschlußkabel 24 vorgesehen.
Der Tragegriff/Fuß 22,
der aus ABS gefertigt ist, erlaubt eine Stativmontage der Arbeitsleuchte 10.
Das Netzanschlußkabel 24 ist,
da keine Gerätesteckerbuchse
vorgesehen ist, im Verlauf der Drehachse des Tragegriffes/Fußes 22 in
das Gehäuse 12 geführt. Die
Unterseite des Gehäuses 12 ist
als Standfläche
ausgebildet.
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Im
Innern des Gehäuses 12 der
Arbeitsleuchte 10 sind neben den Einrichtungen für die Stromversorgung
ein Reflektor 26 aus bedampftem Kunststoffmaterial und
ein Leuchtmittel 28 angeordnet. Das Leuchtmittel 28 ist
eine TC-F Kompaktröhre mit
36 Watt Leistungsaufnahme in einem Einfachsockel. Eine TC-F Kompaktröhre liefert
einen Lichtstrom von 2800 lm. Alternativ dazu kann die Arbeitsleuchte 10 mit
einem Sockel für
zwei TC-F Kompaktröhren
mit je 36 Watt Leistungsaufnahme ausgeführt sein, wobei diese Ausführungsform
wegen der höheren
Lichtleistung sogar bevorzugt ist. Gegen eine Überhitzung ist vorzugsweise
ein thermischer Schutzschalter vorgesehen, der insbesondere dann eine
Zerstörung
der Arbeitsleuchte 10 verhindert, wenn diese im eingeschalteten
Zustand zu dicht vor einer Wand steht oder mit der Frontscheibe 16 auf dem
Boden liegt.
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Ein
Schalter 34 zur Betätigung
der Stromversorgung des Leuchtmittels 28 erlaubt es, das
Leuchtmittel 28 auszu schalten und die Arbeitsleuchte 10 als Verteiler
zu verwenden.
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Das
Leuchtmittel wird vorzugsweise durch eine in den 4 und 5 gezeigte
erste Ausführungsform
einer Stromversorgung mit elektrischer Energie versorgt. Die Stromversorgung
weist ein Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30, welches über einen
Klemmsockel 32 und das Netzkabel 24 mit einem
230 V Wechselspannung liefernden Netz verbunden wird. Zum Einschalten
des Wechselspannungsenergieversorgungsgerätes ist ein Netzschalter 34 vorgesehen,
welcher am Gehäuse 12 der
Arbeitsleuchte 10 für
eine Handbetätigung
vorgesehen ist. Ausgangsseitig ist das Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30,
welches ein elektronisches Vorschaltgerät beinhaltet, über eine
vierpolige Leitung 36 und einen an einem Gleichspannungsernergieversorgungsgerät 38,
A vorgesehen Schalter 40 mit dem Leuchtmittel 28.
verbunden. Ausgangsseitig liefert das Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30 eine
Arbeitsspannung von etwa 100 V sowie eine entsprechende Zündspannung,
wobei das Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30 durch ein Vorglühen der
Elektroden des Leuchtmittels 28 einen Warmstart erlaubt.
Das Gleichspannungs- und das Wechselspannungsernergieversorgungsgerät 38, 30 sind
beide Energieversorgungsgeräte,
die je für
sich alleine einen Betrieb der Arbeitsleuchte 10 ermöglichen.
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Das
Gleichspannungsenergieversorgungsgerät 38, welches in 5 im Detail gezeigt ist,
weist eine aufladbare Akkumulatoreinrichtung 42 auf, welche über einen
Spannungswandler 44 und den Schalter 40 auf das
Leuchtmittel 28 schaltbar ist. Der Spannungswandler 44 wandelt
den von der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42, die
als 6 V 1,2 Ah NiCd-Akku ausgebildet ist, gelieferten Gleichstrom
in 130 V Lampenbetriebsspannung um. Die aufladbare Akkumulatoreinrichtung 42 ist
als Hochtemperaturakkumulatoreinrichtung ausgelegt und erlaubt eine thermische
Dauerbelastung von 40°C
bis 70°C,
insbesondere 65°C.
Mit dieser Akkumulatoreinrichtung ist bei der beschriebenen Arbeitsleuchte
ein Notlichtbetrieb für
20–30
min. möglich.
Das Gleichspannungsenergieversorgungsgerät 38, die Akkumulatoreinrichtung 42 und
das Leuchtmittel 28 bilden zusammen die Notlichteinrichtung.
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Die
aufladbare Akkumulatoreinrichtung kann über ein Netzteil 46 und
eine Ladeeinrichtung 48 aufgeladen werden, wobei das Netzteil 46 über seine Eingänge mit
dem Netzanschlußkabel 24 verbunden ist.
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Um
die Stromversorgung des Leuchtmittels 28, den Ladebetrieb
der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42 und gegebenenfalls
einen Notlichtbetrieb des Leuchtmittels 28 zu steuern ist
eine Steuerelektronik 50 vorgesehen, welche einen Ausgang 52 für die Umschaltung
von Arbeitsbetrieb und Notlichtbetrieb über den Schalter 40 aufweist.
Der Ausgang 52 steuert einen Umschalttransistor 54 an,
welcher den Arbeitsstrom des als Relais ausgebildeten Schalters 40 steuert.
Der Arbeitsstrom für
den Schalter 40 wird von der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42 geliefert.
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Des
weiteren weist die Steuerelektronik 50 einen Ausgang 56 auf, über welchen
der Spannungswandler 44 ein- oder ausgeschaltet wird.
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Um
festzustellen, ob das Stromnetz eine Versorgung des Leuchtmittels 28 im
Arbeitsbetrieb ermöglicht,
ist an der Steuerelektronik 50 ein Eingang 60 vorgesehen, über welchen
eine das Netz repräsentierende
Meßspannung
der Steuerelektronik 50 zugeführt wird. Eine in der Ladeeinrichtung 48 vorgesehen
Diode 62 verhindert neben einer Entladung der aufladbaren
Akkumulatoreinrichtung 42 dabei auch eine Fehlbewertung
der Spannungszustände. Die
Ladeeinrichtung 48 und die Steuerelektronik 50 bilden
zusammen die Ladeelektronik.
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Da
das Netzteil 46 bei eingesteckter Arbeitsleuchte 10 permanent
mit dem Stromnetz verbunden ist, weist die Steuerelektronik 50 einen
zweiten Eingang 64 auf, über welchen die Schalterstellung
des Netzschalters 34 abgefragt wird. Bei geschlossenem Netzschalter 34 ist
nicht nur das Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30 mit
Spannung beaufschlagt sondern über
einen Widerstand 66 auch eine Leuchtdiode 68 eines
optischen Kopplers 70, dessen Photozelle 72 über den
zweiten Eingang 64 im Falle einer geschlossenen Schalterstellung
des Netzschalters 34 an die Steuerelektronik 50 ein
Signal liefert. Ist der Netzschalter 34 geschlossen und
liegt aufgrund eines fehlenden Netzes an dem Eingang 60 keine
Referenzspannung an schaltet die Steuerelektronik 50 den
Schalter 40 auf Notlichtbetrieb, so daß die von der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42 zur
Verfügung
gestellte Energie über
den Spannungswandler 44 dem Leuchtmittel 28 zur
Verfügung steht.
Der Start des Leuchtmittels 28 im Notlichtbetrieb ist gemäß der Stromversorgung
in den 4 und 5 als Kaltstart ausgelegt.
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Neben
der Schaltung der Arbeitsleuchte 10 zwischen Arbeitsbetrieb
und Notlichtbetrieb steuert die Steuerelektronik 50 das
Laden der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42. Dafür ist an
der Steuerelektronik 50 ein Batteriespannungseingang 74 vorgesehen.
Liegt die Batteriespannung unter einem vorgegebenen Sollwert, wird
ein Ladetransistor 76 über den
Ausgang 78 der Steuerelektronik freigeschaltet. Eine von
der Steuerelektronik 50 im Falle des Ladebetriebes angesprochene
Lade-Leuchtdiode 80 erlaubt die Kontrolle des Ladevorgangs
und damit des Ladezustandes der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42.
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Alle
elektrischen und elektronischen Komponenten bis auf das Leuchtmittel 28,
dessen Sockel und die Akkumulatoreinrichtung 42, insbesondere das
Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 30, das Gleichspannungsenergieversorgungsgerät 38 und
die Ladeelektronik sind auf einer gemeinsamen Leiterplatine 82 (2, 3) angeordnet. Dadurch wird der Aufwand
für die
Verdrahtung innerhalb der Arbeitsleuchte minimiert, wobei gleichzeitig
die Gefahr, daß sich
Kontakte lösen
auf ein Minimum reduziert wird.
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Die
Leiterplatine 82, die einen glasfaserverstärken Epoxidharzgrundkörper mit
einer Materialstärke
von 1,0–3,0
mm, vorzugsweise 2,0 mm aufweist, ist in dem biegesteifen Montagebereich 18 mittels
Schrauben und ohne Zwischenfügung
einer Montageplatte über
Schraubdome 84 an dem Gehäuse 12 befestigt.
Die Schraubdome sind im Bereich von Knotenpunkten einer Verrippung 86 angeordnet,
welche einstückig
mit dem umgebenden Gehäuse 12 ausgebildet
und aus Polycarbonat gefertig ist. Zwar besteht auch der Rahmen 14 bis
auf den Halte- und Dichtbereich 20 aus Polycarbonat, dennoch
ergibt sich ein unterschiedliches Verformungsverhalten, da der Rahmen 14 im
Gegensatz zu dem Montagebereich 18 ohne Verrippung ausgeführt ist und
somit wesentlich biegeweicher ist. Diese Konstruktion, bei der die
Randbereiche, nämlich der
Halte- und Dichtbereich und der Rahmen 14 biegeweicher
als der Montagebereich 18 sind, führt dazu, daß bei Stößen und
Schlägen
sich die Arbeitsleuchte in diesen Bereichen verformt, während der
Montagebereich 18 unverformt bleibt. Eine Beschädigung der Leiterplatine 82,
die ohne Montageplatte eingebaut wird, wird dadurch vermieden.
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Aufgrund
der Gestaltung der Leiterplatine 82 und des Montagebereichs 18 ist
es sogar möglich, eine
Zugentlastung für
das Netzanschlußkabel 24 auf
der Leiterplatine 82 vorzusehen.
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Die
in 6 gezeigte zweite
Ausführungsform
einer Stromversorgung der in den 1 bis 3 gezeigten Arbeitsleuchte 10 unterscheidet
sich von der Stromversorgung gemäß der in
den 4 und 5 gezeigten ersten Ausführungsform
lediglich hinsichtlich der Wechselspannungsenergieversorgung. Für Elemente
der Stromversorgung gemäß der zweiten Ausführungsform
in 6, die Elementen
der Stromversorgung gemäß der ersten
Ausführungsform
in den 4 und 5 entsprechen, werden daher
Bezugszeichen verwendet, die um 100 gegenüber der ersten Ausführungsform
erhöht
sind. Auf die Beschreibung der entsprechenden Teile wird verwiesen.
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In 6 ist für den Arbeitsbetrieb ein Wechselspannungsenergieversorgungsgerät 190 vorgesehen,
welches einen Starter 192 und eine Induktivität 194 aufweist.
Es ist gut erkennbar, daß die zu
dem Leuchtmittel 128 über
den Schalter 140 geführte
Leitung 136 vierpolig ausgeführt ist, wobei auch bei der
Stromversorgung gemäß 6 für den Arbeitsbetrieb ein Warmstart
und für
den Notlichtbetrieb ein Kaltstart vorgesehen ist.
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In 7 ist beispielhaft ein Ladestromverlauf bei
zeitweiligem Betrieb der Arbeitsleuchte 10 am Netz, welcher
von der Steuerelektronik 50 ausgeführt wird, gezeigt, wobei der
Ladestrom I über
der Zeit t aufgetragen ist. In 7 bezeichnet
IS einen hohen Standardladestrom und IE einen darunterliegenden Erhaltungsladestrom.
Die aufladbare Akkumulatoreinrichtung 42 ist zu Beginn
des in 7 aufgetragenen
Verlaufs entladen.
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Wird
im Zeitpunkt t1 die Arbeitsleuchte 10 mit entladender
Akkumulatoreinrichtung 42 durch Verbinden des Netzanschlußkabels
mit dem Netz verbunden, stellt die Steuerelektronik den unzureichenden
Ladezustand der Akkumulatoreinrichtung 42 fest und schaltet
die Ladeeinrichtung 48 auf Standardladestrom. wird im Zeitpunkt
t2 die Arbeitsleuchte 10 vom Netz
getrennt oder fällt
im Zeitpunkt t2 das Netz aus, wird der Ladevorgang
der aufladbaren Akkumulatoreinrichtung 42 unterbrochen.
Steht im Zeitpunkt t3 wieder die Netzspannung
zur Verfügung,
wird der Ladevorgang mit dem Standardladestrom IS bis
zum Zeitpunkt t4 fortgesetzt, in welchem
der Netzanschluß erneut
unterbrochen wird. Im Zeitpunkt t5 wird
der Ladevorgang wie im Zeitpunkt t3 bei
unzureichendem Ladezustand der Akkumulatoreinrichtung mit dem hohen
Standardladestrom fortgesetzt, bis im Zeitpunkt t6 ein
ausreichender Ladezustand erreicht ist. Eine Standardladung erfolgt
immer dann, wenn die Ladung unterhalb 70%, vorzugsweise unterhalb
80% der maximalen Landung liegt. In diesem Zeitpunkt t6 schaltet
die Steuerelektronik 50 auf einen unter dem Standardladestrom
liegenden Erhaltungsladestrom IE, bis im
Zeitpunkt t7 eine Netzunterbrechung erfolgt. Steht
im Zeitpunkt t8 wieder das Netz zur Verfügung und
hat zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 ein Notlichtbetrieb nicht stattgefunden,
schaltet die Steuerelektronik 50 nur wenige Minuten auf
den hohen Standardladestrom IS, um im Zeitpunkt
t9 auf Erhaltungsladestrom IE zurückzuschalten.
Durch diese Art der Ladung der Akkumulatoreinrichtung 42 wird
auch bei Netzunterbrechung in kurzer Zeit ein optimaler Ladezustand
erreicht, wobei Überladungen
vermieden werden. Die Erfordernisse für den Notlichtbetrieb und hinsichtlich
der Lebensdauer stehen in einem optimalen Verhältnis.