DE102006022351A1

DE102006022351A1 - Vorrichtung zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung

Info

Publication number: DE102006022351A1
Application number: DE102006022351A
Authority: DE
Inventors: Jens Florian Hockel; Harald Stoyan
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-15
Also published as: US7784962B2; US20070263386A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung, wobei die Vorrichtung ein Raumtemperaturregulierungssystem zur Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme an die Umgebung und ein Beleuchtungssystem umfasst, wobei das Beleuchtungssystem an Teilbereiche des Raumtemperaturregulierungssystems thermisch angekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Raumtemperaturregulierung und zur Raumbeleuchtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Raum mit einer Vorrichtung zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Die Temperatur- und Klimaregelung, insbesondere das Heizen oder Kühlen, von großen Einrichtungen wie etwa Kaufhäusern, Bürokomplexen oder großen Fertigungshallen erfolgt zumeist durch aufwändige Klimaanlagen. Weiterhin kann durch erforderliche große Beleuchtungsanlagen in solchen Einrichtungen ein hoher Wärmeeintrag durch die große Abwärme der Beleuchtungseinrichtungen entstehen, die zusätzlich zur Kühlung durch Klimaanlagen kostenintensive Isolierungsmaßnahmen erforderlich machen können. Sowohl Klimaanlagen als auch Beleuchtungseinrichtungen tragen dabei oft maßgeblich zum Energieverbrauch in großen Einrichtungen bei.
Zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung anzugeben, die den Energieverbrauch durch Raumtemperaturregulierungssysteme und Beleuchtungseinrichtungen vermindern kann und damit beispielsweise eine Reduzierung der Betriebskosten ermöglichen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Aus führungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung, umfasst dabei insbesondere

– ein Raumtemperaturregulierungssystem zur Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme an die Umgebung und
– ein Beleuchtungssystem, wobei das Beleuchtungssystem an Teilbereiche des Raumtemperaturregulierungssystems thermisch angekoppelt ist.

Ein Raumtemperaturregulierungssystem kann dabei ein System oder eine Vorrichtung sein, das durch die Abgabe von Wärme an die Umgebung in Form einer Heizung die Temperatur in der Umgebung anhebt oder durch Aufnahme von Wärme aus der Umgebung in Form einer Kühlung die Temperatur in der Umgebung absenkt. Die Umgebung des Raumtemperaturregulierungssystems kann dabei ein Raum sein, in dem sich das Raumtemperaturregulierungssystem befindet oder an dem das Raumtemperaturregulierungssystem vorteilhafterweise angrenzt.
Beim Betrieb des Beleuchtungssystems kann zusätzlich zur Lichtemission Abwärme entstehen, die das Beleuchtungssystem an das Raumtemperaturregulierungssystem abgeben kann, da das Beleuchtungssystem an das Raumtemperaturregulierungssystem thermisch angekoppelt ist. Dies kann insbesondere bedeuten, dass keine thermische Isolierung unmittelbar zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Raumtemperaturregulierungssystem angebracht ist, so dass ein möglichst ungehinderter Wärmetransport zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Raumtemperaturregulierungssystem stattfinden kann. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn das Beleuchtungssystem die erzeugte Abwärme möglichst nur an das Raumtemperaturregulierungssystem, nicht oder nur in geringem Maße aber an die Umgebung, insbesondere einen Raum selbst abgibt. Dadurch kann eine effektive Kühlung des Beleuchtungssystems durch das Raumtemperaturregulierungssystem möglich sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Beleuchtungssystem ein Trägerelement mit zumindest einem daran angebrachten lichtemittierenden Bauteil auf. Das Trägerelement kann dabei beispielsweise eine Trägerplatte wie etwa eine Leiterplatte, eine Fassung oder eine andere geeignete elektrische Kontaktierungsmöglichkeit aufweisen. Bevorzugt kann das Trägerelement innerhalb eines Gehäuses angebracht sein oder als Teil davon ausgeführt sein. Das Gehäuse kann dabei zumindest eine Öffnung aufweisen, durch die das emittierte Licht des zumindest einen lichtemittierenden Bauteils aus dem Gehäuse austreten kann. Das Gehäuse oder zumindest Teile davon können Aluminium oder Kupfer aufweisen oder aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse andere Materialien, etwa andere Metalle oder Nichtmetalle aufweisen oder aus solchen bestehen. Insbesondere das Trägerelement kann das gleiche Material oder ein anderes als das Gehäuse aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem lichtemittierende Dioden (LEDs) auf. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Beleuchtungssystem oberflächenmontierbare LEDs aufweist, die auf einem Trägerelement, etwa einer Trägerplatte, einer Leiterplatte oder einer entsprechenden geeigneten Vorrichtung des Beleuchtungssystems, angebracht, beispielsweise etwa aufgelötet, ist.
Eine oberflächenmontierbare LED kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass sie nach der Anbringung auf dem Trägerelement eine Kontaktfläche zwischen der LED und dem Trägerelement aufweist, worüber die im Betrieb erzeugte Abwärme effektiv an das Raumtemperaturregulierungssystem abgegeben werden kann, so dass nur wenig oder nahezu keine Abwärme in der Lichtemissionsrichtung abgegeben wird. Für ein leuchtstarkes Beleuchtungssystem kann es vorteilhaft sein, wenn dabei eine Mehrzahl von LEDs mit einer hohen Lichtemissionsleistung auf dem Trägerelement angebracht ist. Durch die Kontaktflächen kann aufgrund der guten thermischen Ankopplung der LEDs an das Trägerelement vorteilhafterweise die Abwärme auch an ein Gehäuse abgegeben werden. LEDs mit hoher Lichtemissionsleistung können dabei typischerweise eine Abwärme im Bereich von 1 Watt oder mehr erzeugen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Beleuchtungssystem auch andere lichtemittierende Bauteile aufweisen, etwa durchlötbare LEDs oder lichtemittierende Bauteile auf Halogenbasis wie beispielsweise Halogenlampen. Zur Anbringung solcher lichtemittierenden Bauteile wie etwa Halogenlampen kann das Beleuchtungssystem beispielsweise Fassungen oder andere elektrische Kontakte aufweisen, über die ein Teil der im Betrieb erzeugten Abwärme an das Trägerelement und damit vorteilhafterweise an das Gehäuse abgegeben werden kann. Ein weiterer Teil der im Betrieb erzeugten Abwärme kann auch über Konvektion an das Gehäuse abgegeben werden. Ein Beleuchtungssystem, das lichtemittierende Bauteile aufweist, bei denen zumindest ein Teil der Abwärme auch in Richtung der Lichtemissionsrichtung abgegeben wird, können vorteilhafterweise im Strahlengang der lichtemittierenden Bauteile, das heißt beispielsweise über der zumindest einen Öffnung des Gehäuses, für Licht transparente aber für Wärme reflek tierende Elemente aufweisen, etwa eine wärme reflektierende Glasscheibe.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung weist ein lichtemittierendes Element einen Ausblendvorsatz auf, das heißt, dass das lichtemittierende Element Licht vorzugsweise nur in einen begrenzten Raumbereich abstrahlt. Ein solcher Ausblendvorsatz kann beispielsweise einen geeignet geformten, beispielsweise parabolischen Hohlspiegel oder einen so genannten parabolischen, elliptischen oder hyperbolischen Konzentrator aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ausblendvorsatz weitere optische Elemente wie etwa eine Linse, einen Diffusor, etwa eine Streuscheibe, oder einen Wellenlängenkonverter aufweisen.
Das Beleuchtungssystem kann eine direkte Lichtabstrahlung aufweisen. Das bedeutet insbesondere, das die zumindest eine Öffnung des Gehäuses im direkten Strahlengang des zumindest einen lichtemittierenden Elements angeordnet ist. Insbesondere kann das Beleuchtungssystem mehrere lichtemittierende Elemente aufweisen, in deren direktem Strahlengang sich jeweils eine Öffnung des Gehäuses befindet. Alternativ kann das von mehreren lichtemittierenden Elementen emittierte Licht durch dieselbe Öffnung aus dem Beleuchtungssystem austreten. Weiterhin kann das Beleuchtungssystem eine indirekte Lichtabstrahlung aufweisen. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Licht von einem oder mehreren lichtemittierenden Elementen über reflektierende Elemente wie Spiegel oder reflektierend ausgeführte, etwa beschichtete Innenwände des Gehäuses zu der zumindest einen Öffnung des Gehäuses reflektiert werden. Somit kann z. B. das von den lichtemittierenden Elementen emittierte Licht in eine reflektierende Kavität (z. B. verspiegelte Innenwände des Gehäuses) abgestrahlt werden und nach der Reflexion an der reflektierenden Kavität aus dem Beleuchtungssystem, z. B. durch die oben genannten Öffnungen im Gehäuse, ausgekoppelt werden. Das von mehreren beispielsweise verschiedenfarbigen lichtemittierenden Elementen ausgestrahlte Licht kann vor dem Austreten aus der zumindest einen Öffnung des Gehäuses überlagert werden, so dass der bei einem Betrachter gewonnene Farbeindruck dem Gesamtspektrum der verschiedenfarbigen lichtemittierenden Elemente entspricht. Weiterhin kann die reflektierenden Kavität, z. B. ein reflektierendes Element oder eine reflektierend ausgeführte Innenwand des Gehäuses bevorzugt das von dem einen oder den mehreren lichtemittierenden Elementen ausgestrahlte Licht reflektieren, jedoch Wärme transmittieren, wodurch ein Übergang der in Lichtemissionsrichtung abgegebenen Abwärme eines lichtemittierenden Elements auf das Gehäuse vorteilhafterweise erleichtert werden kann.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung erfolgt die Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme des Raumtemperaturregulierungssystems an die Umgebung großflächig. Dass kann insbesondere bedeuten, dass das Raumtemperaturregulierungssystem großflächig in thermischem Kontakt mit dem Raum steht, an das es angrenzt oder in dem es sich befindet. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Raumtemperaturregulierungssystem ein Leitungssystem mit einem Wärme übertragenden Medium aufweist. Ein solches Wärme übertragendes Medium weist beispielsweise eine hohe Wärmekapazität auf und kann beispielsweise Wasser sein oder eine Mischung aus Wasser und geeigneten Zusatzstoffen. Möglich sind auch andere Wärme übertragende Medien, z. B. Ethanol oder Gase wie Luft oder Stickstoff. Alternativ oder zusätzlich kann das Raumtemperaturregulierungssystem auch Wärme leitende Bereiche aufweisen.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung erfolgt die Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme des Raumtemperaturregulierungssystems über Konvektion an die Umgebung, insbesondere an einen Raum. Alternativ oder zusätzlich kann die Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme an die Umgebung über Luftströmung erfolgen. Dass kann insbesondere bedeuten, dass das Raumtemperaturregulierungssystem über geeignete Luftströmungseinrichtungen wie etwa Ventilatoren oder Gebläse verfügt, die entweder eine Luftströmung vom Raumtemperaturregulierungssystem in den Raum ermöglichen oder eine Luftströmung vom Raum zum Raumtemperaturregulierungssystem oder beides.
Das Raumtemperaturregulierungssystem kann eine Klimaanlage oder zumindest ein Teil davon sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist das Raumtemperaturregulierungssystem in die Decke oder in zumindest eine Wand eines zu regulierenden Raumes integriert. Insbesondere kann es sich beim Raumtemperaturregulierungssystem vorteilhafterweise um einen Teil einer so genannten Klimadecke oder einer Klimawand handeln. Das kann bedeuten, dass durch die großflächige Anordnung des Raumtemperaturregulierungssystems in der Decke oder zumindest einer Wand des Raumes ein großflächiger Austausch von Wärme mit dem Raum möglich ist und somit eine Regulierung der Raumtemperatur möglich sein kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung steht das Beleuchtungssystem in direktem Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem. Das kann insbesondere Bedeuten, dass zumindest Teile des Gehäuses oder zumindest Teile des Trägerelements des Beleuchtungssystems in direktem Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem stehen. Dadurch kann die im Betrieb erzeugte Abwärme des zumindest einen lichtemittierenden Elements des Beleuchtungssystem, die an das Gehäuse oder das Trägerelement abgegeben wird, weiter an das Raumtemperaturregulierungssystem abgegeben werden. Das Beleuchtungssystem kann dabei vorteilhafterweise die im Betrieb erzeugte Abwärme in Teilbereichen des Raumtemperaturregulierungssystems an das Wärme speichernde Medium abgeben. Durch einen direkten Kontakt des Beleuchtungssystems mit dem Raumtemperaturregulierungssystem kann vorteilhafterweise eine gute thermische Anbindung des Beleuchtungssystems an das Raumtemperaturregulierungssystem gewährleistet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungssystem zumindest in Teilbereichen durch zumindest einen Wärmeleiter thermisch an das Raumtemperaturregulierungssystem angekoppelt sein. Beispielhaft sein hierfür thermisch gut leitende Materialien wie etwa Metalle, so etwa Kupfer oder Aluminium, genannt. Ein Wärmeleiter kann dabei vorteilhafterweise in direktem Kontakt mit dem Beleuchtungssystem und dem Raumtemperaturregulierungssystem stehen. Besonderst vorteilhaft kann es sein, wenn der Kontakt zwischen dem Wärmeleiter und dem Beleuchtungssystem und/oder der Kontakt zwischen dem Wärmeleiter und dem Raumtemperaturregulierungssystem möglichst großflächig ausgebildet ist. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn der Wärmeleiter ein Wärme transportierendes Medium aufweist. Beispielhaft für einen Wärmeleiter mit einem Wärme transportierenden Medium sei hierbei ein Wärmeleiter, in dem beispielsweise durch Verdampfen einer Flüssigkeit an einem ersten Ende und Kondensieren zur Flüssigkeit an einem zweiten Ende des Wärmeleiters effektiv Wärme vom ersten Ende zum zweiten Ende transportiert werden kann. Ein solcher Wärmeleiter kann auch als so genannte „Heatpipe" bezeichnet werden. Ein Wärmeleiter kann auch als Teil des Beleuchtungssystems, insbesondere des Gehäuses, ausgeführt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die thermische Ankopplung des Beleuchtungssystems an das Raumtemperaturregulierungssystem über Konvektion und/oder Strömung von Luft erfolgen. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Strömung von Luft durch ein geeignetes Gebläse oder einen Ventilator erzeugt wird, der beispielsweise als Teil des Beleuchtungssystems ausgeführt ist. Ein Gebläse oder ein Ventilator kann insbesondere auch vorteilhaft sein, wenn die im Betrieb des zumindest einen lichtemittierenden Elements erzeugte Abwärme nicht nur über eine Kontaktfläche des lichtemittierenden Elements mit dem Trägerelement oder dem Gehäuse abgegeben wird sondern beispielsweise auch in Richtung der Lichtemission abgestrahlt wird. Das Gehäuse kann dabei auf der dem Raumtemperaturregulierungssystem zugewandten Seite geeignete Öffnungen wie etwa Schlitze oder Löcher aufweisen um eine gute thermische Kopplung zu gewährleisten.
Eine vorteilhafte Verwendung einer Vorrichtung mit einem Beleuchtungssystem und einem Raumtemperaturregulierungssystem kann gegeben sein, wenn das Beleuchtungssystem in thermischem Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem steht und die Abwärme des Beleuchtungssystems an das Raumtemperaturregulierungssystem abgegeben wird.
Eine weitere besonders vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung kann gegeben sein, wenn die dem Raumtemperaturregulierungssystem zugeführte Wärme zur Abgabe an den Raum nur die durch das Beleuchtungssystem erzeugte Abwärme ist oder zumindest der größere Teil der dem Raumtemperaturregulierungssystem zugeführten Wärme ist. Das Raumtemperaturregulierungssystem kann somit beispielsweise dazu genutzt werden, die vom Beleuchtungssystem im Betrieb erzeugte Abwärme großflächig an den Raum abzugeben, wodurch eine gleichmäßige Regulierung der Raumtemperatur ermöglicht werden kann. Durch die Abgabe der Abwärme des Beleuchtungssystems an das Raumtemperaturregulierungssystem kann einerseits eine aufwändige Kühlung des Beleuchtungssystems entfallen. Andererseits kann durch die Vorrichtung und deren Verwendung eine separate Wärmezuführung für das Raumtemperaturregulierungssystem verringert werden oder sogar gänzlich entfallen. Die Verwendung der Vorrichtung kann somit ein technisch einfacheres Raumtemperaturregulierungssystem zur Folge haben, da es möglich sein kann, dass nur noch ein Kühlsystem für das Raumtemperaturregulierungssystem erforderlich ist. Entsprechend der gewünschten Raumtemperatur kann die gesamte Abwärme des Beleuchtungssystems genutzt werden oder ein Teil durch Kühlung dem Raumtemperaturregulierungssystem entzogen werden, so dass nur noch ein Teil der Abwärme des Beleuchtungssystems zur Abgabe an den Raum zur Verfügung steht. Weiterhin kann die gesamte Abwärme des Beleuchtungssystems durch die Kühlung des Raumtemperaturregulierungssystems abgeführt werden. Vorteilhafterweise kann dabei die Kühlleistung des Raumtemperaturregulierungssystems größer als die Abwärme des Beleuchtungssystems sein, so dass die Vorrichtung sowohl zur Kühlung als auch zur Heizung der Umgebung, insbesondere eines Raumes, genutzt werden kann. Insbesondere kann die Vorrichtung einen erheblich niedrigeren Energieverbrauch und damit geringerer Kosten zur Folge haben.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen
1A und 1B schematische Schnittdarstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen,
2A und 2B schematische Schnittdarstellungen von Beleuchtungssystemen,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
4A und 4B schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Räume mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei der in dem Ausführungsbeispiel der 1A gezeigten Vorrichtung 10 ist ein Raumtemperaturregulierungssystem 1 gezeigt, an das ein Beleuchtungssystem 2 thermisch angekoppelt ist. Die thermische Ankopplung erfolgt dabei über die Fläche 3 des Raumtemperaturregulierungssystems, die einen Teil der Gesamtfläche des Raumtemperaturregulierungssystems ausmacht. Über die Fläche 4 kann das Raumtemperaturregulierungssystem Wärme mit der Umgebung austauschen, also insbesondere Wärme an die Umgebung abgeben oder Wärme aus der Umgebung aufnehmen. Das Beleuchtungssystem kann Licht 100 über die Fläche 6 an die Umgebung abgeben. In dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel steht das Beleuchtungssystem in direktem Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem.
Über die thermische Ankopplung des Beleuchtungssystems 2 an das Raumtemperaturregulierungssystem 1 kann beim Betrieb des Beleuchtungssystems 2 erzeugte Abwärme 101 an das Raumtemperaturregulierungssystem abgeleitet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 1B ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der das Beleuchtungssystem über ein Element 5 mit dem Raumtemperaturregulierungssystem 1 in thermischen Kontakt steht. Ein Element 5 kann notwendig sein, wenn es aus platztechnischen Gründen nicht möglich ist, das Beleuchtungselement 2 in direkten Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem 1 zu bringen. Das Element 5 kann dabei eine Dicke von mehreren Zentimetern aufweisen, beispielsweise etwa 5 Zentimeter. Das Element 5 kann dabei zumindest in Teilbereichen ein Wärme leitendes Material aufweisen. Beispielsweise kann ein solches Wärme leitendes Material Kupfer oder Aluminium sein. Über das Wärme leitende Material kann auch eine mechanische Ankopplung des Beleuchtungssystems and das Raumtemperaturregulierungssystem erfolgen. Wenn das Element 5 zumindest in Teilbereichen ein Wärme transportierendes Medium aufweist wie etwa eine geeignete Flüssigkeit, die durch Aufnahme von Wärme aus dem Beleuchtungssystem 2 an der Oberfläche 30 verdampft und die unter Abgabe von Wärme an der Oberfläche 3 des Raumtemperaturregulierungssystem 1 wieder kondensiert, kann ein effektiver Transport der vom Beleuchtungssystem 2 erzeugten Wärme zum Raumtemperaturregulierungssystem ermöglicht werden. Das Wärme transportierende Medium kann auch als gesättigter Dampf vorliegen. Eine vorteilhafte Ausbildung des Elements 5 beinhaltet somit Bereiche, die ein Wärme transportierendes Medium aufweisen, wobei diese Bereiche beispielsweise so genannte „Heatpipes" aufweisen können. Das Element 5 kann zusätzlich oder alternativ zumindest Teilbereiche ohne Material enthalten, in denen eine Wärmeleitung vom Beleuchtungssystem zum Raumtemperaturregulierungssystem durch Konvektion oder Strömung von Luft stattfinden kann.
Bei den in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsbeispielen kann somit die vom Beleuchtungssystem 2 im Betrieb erzeugte Abwärme 101 zum Raumtemperaturregulierungssystem 1 abgeleitet werden. Die so dem Raumtemperaturregulierungssystem 1 zugeführte Wärme 101 kann weiterhin entweder vom Raumtemperaturregulierungssystem 1 durch eine Kühlung abgeführt werden oder zumindest teilweise an den Flächen 4 an die Umgebung, z. B. einen Raum abgegeben werden, dessen Temperatur geregelt wird.
Bei den in den 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Beispiele für Beleuchtungssysteme 2, die analog zu den 1A und 1B mit einem Raumtemperaturregulierungssystem verbunden sein können. Das in 2A gezeigte Beleuchtungssystem 2 umfasst ein Gehäuse 21 mit einem Trägerelement 22. Auf dem Trägerelement 22 sind lichtemittierende Elemente 23 angebracht, die vorzugsweise Licht in Richtung der Öffnung 24 des Gehäuses 21 abstrahlen. Über der Öffnung 24 kann zusätzlich eine Abdeckung 25 angebracht sein. Die lichtemittierenden Elemente 23 können beispielsweise LEDs sein, die eine hohe Lichtleistung haben. Solche LEDs können dabei jeweils eine Abwärmeleistung im Bereich von 1 Watt oder mehr aufweisen. Die Abwärme kann über das Trägerelement 22 zum Gehäuse 21 und von dort weiter zum Raumtemperaturregulierungssystem geleitet werden, insbesondere wenn es sich bei den LEDs um oberflächen montierbare, thermisch gut an das Trägerelement 22 angekoppelte LEDs handelt. Es können dabei LEDs verwendet werden, die bei einer Temperatur von weniger als 150°C, bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 85°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von weniger als 60°C betrieben werden sollen. Eine Temperatur der LEDs von mehr als 150°C kann die Funktionsweise der LEDs nachteilig beeinträchtigen. Daher kann eine effektive Ableitung der Abwärme der lichtemittierenden Elemente 23 auf das Gehäuse 21 vorteilhaft für einen zuverlässigen Betrieb des Beleuchtungssystems sein. Alternativ können einige der lichtemittierenden Elemente beispielsweise Halogenlampen sein, die auch Abwärme in Richtung der Lichtemissionsrichtung, also in Richtung der Öffnung 24 abstrahlen können. In diesem Fall kann die Abdeckung 25 eine Wärme reflektierende Beschichtung oder ein Wärme reflektierendes Element aufweisen, so dass die in Richtung der Öffnung abgestrahlte Abwärme zurück in Richtung des Gehäuses 21 reflektiert werden kann. Die von den lichtemittierenden Elementen 23 an das Gehäuse 21 abgegebene Wärme kann über die Fläche 30 abgegeben werden, wie in den Ausführungsbeispielen zu den 1A und 1B gezeigt. Das in der 2A gezeigte Beleuchtungssystem 2 weist eine direkte Lichtabstrahlung auf. Die lichtemittierenden Elemente 23 können dabei Ausblendvorsätze aufweisen (nicht gezeigt), beispielsweise einen r geeignet geformten, beispielsweise parabolischen Hohlspiegel oder einen so genannten parabolischen, elliptischen oder hyperbolischen Konzentrator. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ausblendvorsatz weitere optische Elemente wie etwa eine Linse, einen Diffusor, etwa eine Streuscheibe, oder einen Wellenlängenkonverter aufweisen. Die lichtemittierenden Elemente 23 können gleiche oder unterschiedliche Emissionsspektren aufweisen. Die Abdeckung 25 kann alternativ oder zusätzlich optische Elemente wie etwa eine oder mehrere Linsen oder Linsenstrukturen oder eine Diffusor wie etwa eine Streuscheibe aufweisen.
Das in 2B gezeigte Beleuchtungssystem 2 umfasst ein Gehäuse 21 mit einem Trägerelement 22, wobei das Trägerelement auf der Seite der Öffnung 24 angeordnet sein kann. Auf dem Trägerelement 22 sind lichtemittierende Elemente 23 angeordnet, die bevorzugt in Richtung der Gehäuseinnenfläche 26 Licht abstrahlen. Die Gehäuseinnenfläche 26 ist vorzugsweise reflektierend ausgestaltet, so dass das von den lichtemittierenden Elementen 23 abgestrahlte Licht mittels Reflektion an der Gehäuseinnenfläche 26 aus der Öffnung 24 austreten kann. Das in der 2B gezeigte Beleuchtungssystem 2 weist damit eine indirekte Lichtabstrahlung auf. Durch die indirekte Abstrahlung kann eine Lichtmischung der Emissionsspektren der einzelnen lichtemittierenden Elemente 23 innerhalb des Gehäuses 21 erreicht werden, so dass das durch Öffnung 24 austretende Licht ein Spektrum aufweisen kann, das einer zumindest teilweisen Mischung der Spektren der einzelnen lichtemittierenden Elemente entsprechen kann. Über der Öffnung 24 kann eine für das austretende Licht transparente Abdeckung 25 angebracht sein, die der im Ausführungsbeispiel in Verbindung mit 2A beschriebenen Abdeckung entsprechen kann.
Ein Beleuchtungselement 2 gemäß einem der Ausführungsbeispiele gemäß den 2A und 2B kann zusätzlich innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 21 ein Gebläse oder einen Lüfter aufweisen (nicht gezeigt), um eine effektive Ableitung von Abwärme durch Luftströmung zu ermöglichen. Das Gehäuse 21 kann dazu beispielsweise auf einer Seite, vorzugsweise der der Öffnung 24 abgewandten Seite Löcher oder Schlitze aufweisen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 3 zeigt eine Vorrichtung 10 in der Aufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtungen 2, die gemäß der Ausführungsbeispiele der 1A und 1B ausgestaltet sein können. Dabei ist ein Beleuchtungssystem 2 in mehreren Teilbereichen eines Raumtemperaturregulierungssystems 1 angebracht. Die Anordnung, Form und Anzahl des Beleuchtungssystems 2 ist dabei rein beispielhaft und nicht auf die gezeigte Vorrichtung beschränkt.
Beispielweise kann eine Vorrichtung 10 ein Beleuchtungssystem 2 aus 28 einzelnen Beleuchtungssystemen entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 2A aufweisen, wobei jedes einzelne Beleuchtungssystem wiederum 24 LEDs und 4 Halogenlampen beinhalten kann. Dabei kann jede LED eine Abwärme von jeweils 1,2 Watt erzeugen und jede Halogenlampe eine Abwärme von 50 Watt. Damit kann das Beleuchtungssystem eine gesamte Abwärme von etwa 6,4 Kilowatt erzeugen. Es kann somit vorteilhaft sein, wenn das Raumtemperaturregulierungssystem eine Kühlleistung von mehr als etwa 6400 Watt erzeugen kann, beispielsweise maximal 11 Kilowatt. Durch eine effektive Abwärmeleitung vom Beleuchtungssystem 2 zum Raumtemperaturregulierungssystem 1 kann somit eine Wärmeleistung, die etwa der Abwärmeleistung des Beleuchtungssystems 2 entsprechen kann, über den Bereich 4 des Raumtemperaturregulierungssystems an die Umgebung, etwa einen Raum, abgegeben werden. Übertrifft die Kühlleistung des Raumtemperaturregulierungssystems 1 die Abwärmeleistung des Beleuchtungssystems 2, so kann über den Bereich 4 des Raum temperaturregulierungssystems eine Kühlung der Umgebung, etwa eines Raumes, ermöglicht werden.
Alternativ kann eine Vorrichtung 10 ein Beleuchtungssystem 2 aus 28 einzelnen Beleuchtungssystemen entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 2B aufweisen, wobei jedes einzelne Beleuchtungssystem wiederum 40 LEDs und 4 Halogenlampen beinhalten kann. Dabei kann jede LED eine Abwärme von jeweils 1,2 Watt erzeugen und jede Halogenlampe eine Abwärme von 150 Watt. Damit kann das Beleuchtungssystem eine gesamte Abwärme von über 18 Kilowatt erzeugen. Es kann somit vorteilhaft sein, wenn das Raumtemperaturregulierungssystem eine Kühlleistung von mehr als etwa 18 Kilowatt erzeugen kann.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der 4A ist ein Raum 40 gezeigt, der eine Decke 41, Wände 42, einen Boden 43 und eine Aufenthaltsbereich 44 aufweist. In die Decke 41 kann eine Vorrichtung gemäß den vorherigen Ausführungsbeispielen integriert sein mit einem Raumtemperaturregulierungssystem 1 und einem Beleuchtungssystem 2, das mehrere einzelne Beleuchtungssysteme aufweisen kann. Das Beleuchtungssystem 2 kann dazu genutzt werden vorzugsweise den Aufenthaltsbereich 44 zu beleuchten. Dabei kann das Beleuchtungssystem 2 mechanisch an oder in der Decke 41 integriert und/oder am Raumtemperaturregulierungssystem 1 befestigt sein. Eine Decke 41 mit einem integrierten Raumtemperaturregulierungssystem 1 kann auch unter dem Begriff Klimadecke bekannt sein. Das Beleuchtungssystem 2 kann im direkten Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem stehen oder über ein Element 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1B in thermischen Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem stehen. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn die im Betrieb des Beleuchtungssystems erzeugte Abwärme zum größten Teil oder ausschließlich auf das Raumtemperaturregulierungssystem abgeleitet wird. Alternativ kann die Decke 41 einen Teil des Raumtemperaturregulierungssystems bilden. Über die Bereiche 4 des Raumtemperaturregulierungssystems kann die vom Beleuchtungssystem abgeleitete Abwärme an den Raum 40, insbesondere an den Aufenthaltsbereich 44 abgegeben werden. Somit kann die Abwärme des Beleuchtungssystems effektiv zur Heizung des Raumes 40 und insbesondere des Aufenthaltsbereichs 44 genutzt werden. Die Ausführung des Raumtemperaturregulierungssystems 1 und des Beleuchtungssystems 2 kann dabei der in Verbindung mit der 3 beschriebenen Vorrichtung 10 entsprechen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 4B zeigt eine Variante des Raumes 40, in dem das Raumtemperaturregulierungssystem 1 und das Beleuchtungssystem 2 in die Wände 42 integriert ist.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, Ausführungsformen und Ausführungsbeispielen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Vorrichtung (10) zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung, umfassend – ein Raumtemperaturregulierungssystem (1) zur Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme an die Umgebung und – ein Beleuchtungssystem (2), wobei das Beleuchtungssystem (2) an Teilbereiche des Raumtemperaturregulierungssystems (1) thermisch angekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Beleuchtungssystem (2) im Betrieb erzeugte Abwärme (101) an das Raumtemperaturregulierungssystem (1) abgibt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (2) ein Gehäuse (21) mit zumindest einem lichtemittierenden Element (23) und einer Öffnung (24) umfasst, durch die Licht an die Umgebung abgestrahlt wird, und das Gehäuse (21) weiterhin über der Öffnung (24) zumindest ein für das Licht transparentes aber für Wärme reflektierendes Element aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (2) lichtemittierende Dioden (23) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme des Raumtemperaturregulierungssystems (1) an die Umgebung großflächig erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Raumtemperaturregulierungssystem (1) ein Leitungssystem mit einem Wärme speichernden Medium aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme über Konvektion und/oder über Luftströmung erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Raumtemperaturregulierungssystem (1) in die Decke (41) und/oder in zumindest eine Wand (42) eines zu regulierenden Raumes (40) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Raumtemperaturregulierungssystem (1) in direktem Kontakt mit dem Beleuchtungssystem (2) steht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beleuchtungssystem (2) an das Raumtemperaturregulierungssystem (1) über zumindest einen Wärmeleiter (5) thermisch angekoppelt ist.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Wärmeleiter (5) ein Wärme transportierendes Medium umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die thermische Ankopplung des Beleuchtungssystems (2) an das Raumtemperaturregulierungssystem (1) über Konvektion und/oder Strömung von Luft erfolgt.
Raum (40) mit der Vorrichtung (10) zur Raumtemperaturregulierung und Raumbeleuchtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
Raum nach Anspruch 13, bei dem die Vorrichtung (10) in die Decke (41) und/oder in zumindest eine Wand (42) integriert ist.
Raum nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem das Beleuchtungssystem in die Wand und/oder Decke integriert ist.
Raum nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, bei dem das von der Beleuchtungsvorrichtung emittierte Licht zuerst in eine reflektierende Kavität abgestrahlt und nach der Reflexion aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgekoppelt wird.
Raum nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei lichtemittierende Elemente aufweist, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, wobei nach der Reflexion in der reflektierenden Kavität das Licht dieser zumindest zwei lichtemittierenden Elemente gemischt ist.
Verwendung der Abwärme des Beleuchtungssystems einer Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Raumtemperaturregulierung, wobei das Beleuchtungssystem (2) in thermischen Kontakt mit dem Raumtemperaturregulierungssystem (1) steht und die Abwärme (101) an das Raumtemperaturregulierungssystem (1) abgegeben wird.
Verwendung nach Anspruch 18, bei der die vom Beleuchtungssystem (2) an das Raumtemperaturregulierungssystem (1) abgegebene Abwärme (101) durch das Raumtemperaturregulierungssystem (1) weiterhin großflächig an einen Raum (40) abgegeben wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 18 und 19, bei der die dem Raumtemperaturregulierungssystem (1) zugeführte wärme zur Abgabe an den Raum (40) nur die durch das Beleuchtungssystem (2) erzeugte Abwärme (101) ist.