DE102008013589A1

DE102008013589A1 - Beleuchtung eines Aquariums

Info

Publication number: DE102008013589A1
Application number: DE102008013589A
Authority: DE
Inventors: Andreas Stich
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Zur Beleuchtung eines Aquariums werden Leuchtdioden verwendet. Insbesondere können auf einem Träger (4) eine Anzahl blauer Leuchtdioden (1) und eine Anzahl weißer Leuchtdioden (2) rasterartig angeordnet sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus Leuchtmitteln, die für eine Beleuchtung eines Aquariums vorgesehen ist, und in diesem Zusammenhang insbesondere die Verwendung von Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Für die Beleuchtung von Aquarien werden diverse Leuchtmittel mit speziell angepassten Spektren verwendet, mit denen das Sonnenlicht möglichst gut nachgebildet wird. Je nach Art des Aquariums sind aber unterschiedliche Positionen der Schwerpunkte in der Verteilung der Wellenlängen des Spektrums erwünscht. Darüber hinaus wird eine ausreichende Lichtstärke benötigt.
Bei Meerwasser-Korallenriff-Aquarien werden künstliche Lichtquellen mit Farbtemperaturen von 6.000 K bis 30.000 K benötigt, d. h., mit erhöhtem Blauanteil. Bei Süßwasser-Aquarien kommen eher niedrigere Farbtemperaturen bis 5.800 K zum Einsatz, d. h., mit erhöhtem Rotanteil. Zur Beleuchtung eines Aquariums können Leuchtstofflampen, Halogen-Metalldampflampen oder Kombinationen davon verwendet werden. Um die gewünschte spektrale Verteilung des Lichts zu bekommen, werden Leuchtmittel mit unterschiedlichen Spektren miteinander kombiniert. Die Anzahl der Leuchtmittel wird an die Größe des Aquariums angepasst. Bei den bisher verwendeten Leuchtmitteln stört, abgesehen von dem hohen Stromverbrauch, die geringe Lebensdauer, da sich das Spektrum der Leuchtmittel mit zunehmender Betriebsdauer allmählich verschiebt und die Leuchtstärke abnimmt. Darüber hinaus enthalten diese immer unerwünschte Wellenlängenbereiche bzw.
Wellenlängenbereiche mit unerwünschten Intensitäten, abhängig von der Art des Aquariums.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtung für ein Aquarium anzugeben, die einen geringen Stromverbrauch bei vergleichsweise hoher Lebensdauer und stabiler, gleichbleibender spektraler Verteilung bietet. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtung für ein Aquarium anzugeben, die eine individuell an die Art des Aquariums angepasstes Spektrum (hinsichtlich Wellenlängen und/oder Intensität) bietet.
Diese Aufgabe wird mit einer Anordnung aus Leuchtmitteln mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit der Verwendung von Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums entsprechend Anspruch 11 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
Die Beleuchtung eines Aquariums wird dadurch verbessert, dass hierfür Leuchtdioden verwendet werden. Die Beleuchtung kann insbesondere durch eine Anordnung aus Leuchtmitteln gebildet werden, die eine Anzahl von Leuchtdioden umfasst. Speziell können hierfür blau leuchtende Leuchtdioden bzw. Leuchtdioden mit einem überwiegend im Blauen liegenden Spektrum verwendet werden, da, wie bereits eingangs erwähnt, bei vielen Aquarien eine derartige Verteilung der Wellenlängen des Lichts gewünscht wird. Statt blau leuchtender Leuchtdioden oder auch zusätzlich zu blau leuchtenden Leuchtdioden können, je nach Bedarf, auch rot leuchtende Leuchtdioden verwendet werden. Eine ausreichende Beleuchtung des Aquariums kann in jedem Fall dadurch erreicht werden, dass außer den für blaue oder in einem anderen speziellen Spektralbereich liegende Lichtabstrahlung vorgesehenen Leuchtdioden noch weitere, für weiße Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden in der Anordnung aus Leuchtmitteln vorgesehen werden. Diese Leuchtdioden können für unterschiedliche Weißtöne („ultra white", „cool white", „warm white" oder dergleichen) vorgesehen sein. Außerdem können auch LED-Module, die mehrere LED-Chips umfassen, eingesetzt werden. Es ist überdies auch möglich, zusätzlich herkömmliche Lampen, die kein Halbleitermaterial zur Lichterzeugung einsetzen, in die Anordnung von Leuchtmitteln aufzunehmen.
Eine besonders geeignete Lichtverteilung ergibt sich, wenn die Leuchtdioden, insbesondere die für blaue Lichtabstrahlung vorgesehenen Leuchtdioden, in einer Ebene auf einem Raster, das in mindestens zwei Richtungen innerhalb der Ebene periodisch ist, angeordnet sind. Bei Verwendung verschiedener Typen von Leuchtdioden können zum Beispiel für blaue Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden und für weiße Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden in einer Ebene in einer Abfolge, die in mindestens zwei Richtungen innerhalb der Ebene periodisch ist, angeordnet werden.
Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn die Leuchtdioden mit einer Gehäusebauform versehen sind, die einen kleinen Raumwinkelbereich der Abstrahlung bewirken. Das kann mit einer geeignet geformten Vergussmasse oder einer integrierten Linse, die zum Beispiel auf das Gehäuse oder eine ebene Oberfläche der Vergussmasse aufgeklebt ist, erreicht werden. Damit werden höhere Lichtstärken auch in größeren Tiefen des Aquariums möglich.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Figuren.
Die 1 bis 8 zeigen jeweils eine Anordnung der Leuchtmittel in einer schematischen Aufsicht.
Die 9 und 10 zeigen verschiedene Gehäusebauformen im Querschnitt.
Die 1 zeigt eine Anordnung aus Leuchtmitteln in einer Aufsicht, wobei in diesem Beispiel für blaue Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden 1 und für weiße Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden 2 in einer rasterartigen ebenen Anordnung auf einem Träger 4 vorhanden sind. Die in der 1 mit einem Kreuz markierten Kästchen stehen hierbei jeweils für Leuchtdioden, die für blaue Lichtabstrahlung vorgesehen sind, im Folgenden kurz als blaue Leuchtdioden bezeichnet, und die leeren Kästchen stehen für Leuchtdioden, die für weiße Lichtabstrahlung vorgesehen sein, im Folgenden kurz als weiße Leuchtdioden bezeichnet. Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel sind alle Leuchtdioden auf einem Rechteckraster angeordnet, und zwar so, dass die Abfolge der blauen und weißen Leuchtdioden in mindestens zwei Richtungen innerhalb der Ebene periodisch ist. Bei der Anordnung der 1 sind in der Zeichenebene waagerecht und senkrecht alternierende Abfolgen der blauen Leuchtdioden und weißen Leuchtdioden vorhanden. Waagerecht und senkrecht befinden sich zwischen den blauen Leuchtdioden vollständige Reihen aus ausschließlich weißen Leuchtdioden. Mit dieser Anordnung wird eine ausreichende Beleuchtung des Aquariums bewirkt, während gleichzeitig das vorhandene Spektrum einen deutlichen Schwerpunkt im Blauen besitzt.
Die 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der in der senkrechten Abfolge der Leuchtdioden jeweils Paare benachbart zueinander angeordneter blauer Leuchtdioden durch eine weiße Leuchtdiode voneinander getrennt sind.
Die 3 zeigt eine ähnliche Anordnung wie 1, wobei jedoch die Dichte der Anordnung der Leuchtdioden geringer ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 3 liegt die Anzahl der blauen Leuchtdioden etwas oberhalb von 18% der Anzahl sämtlicher vorhandener Leuchtmittel. Bei der Anordnung gemäß 2 sind mehr als 25% der Leuchtdioden blaue Leuchtdioden.
Die 4 zeigt eine Anordnung aus Leuchtmitteln, bei der zusätzlich zu blauen Leuchtdioden 1 und weißen Leuchtdioden 2 auch kompakte LED-Module 3 („Kompakt-LED-Lichtquellen", zum Beispiel OSTARhex^®) vorhanden sind, die in den Figuren mit ausgefüllten Quadraten dargestellt sind. Bei LED-Modulen sind mehrere LED-Halbleiterchips in einer Anordnung und in einem Gehäuse zusammengefasst. Die Anordnung der verschiedenen Typen von Leuchtmitteln ist bei dem Ausführungsbeispiel der 4 teils periodisch und zudem symmetrisch in Bezug auf die Mittelsenkrechten der Ränder des Trägers.
Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem nur blaue Leuchtdioden und LED-Module vorhanden sind. Die Gewichtung in der Anzahl der jeweiligen Leuchtmittel ist hierbei zugunsten der blauen Leuchtdioden verschoben. Die Anzahl der blauen Leuchtdioden beträgt etwas mehr als 85% der Anzahl aller vorhandenen Leuchtmittel.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem blaue Leuchtdioden und weiße Leuchtdioden vorhanden sind und die Anzahl der blauen Leuchtdioden etwa 65% der Anzahl aller vorhandenen Leuchtmittel beträgt. Auch bei den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 sind die Leuchtdioden teils periodisch und symmetrisch in Bezug auf die Mittelsenkrechten der Ränder des Trägers angeordnet. Eine derartige Symmetrie kann zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Aquariums bevorzugt werden; es ist jedoch auch möglich, verschiedene Bereiche des Aquariums unterschiedlich stark auszuleuchten, wozu die verschiedenen Leuchtmittel entsprechend in unterschiedlicher Dichte und Verteilung auf dem Träger angeordnet werden. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen füllen die vorgesehenen Leuchtmittel das Rechteckraster vollständig auf.
Die in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiele weisen ebenfalls eine rasterartige Anordnung der Leuchtmittel auf, wobei jedoch Rasterpositionen frei geblieben sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 sind ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der 5 nur blaue Leuchtdioden und LED-Module vorhanden. Die Anordnung der LED-Module entspricht der des Ausführungsbeispiels der 5, während die Anzahl der blauen Leuchtdioden demgegenüber vermindert ist. Die Anzahl der blauen Leuchtdioden beträgt hier 75% aller vorhandenen Leuchtmittel.
Die 8 zeigt eine weitere mögliche Anordnung ähnlich dem Ausführungsbeispiel der 7. Hierbei sind etwa 78% der vorhandenen Leuchtmittel blaue Leuchtdioden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der verwendeten Leuchtdioden ist durch die Gehäusebauform bewirkt, dass die Leuchtdioden in einen kleinen Raumwinkelbereich abstrahlen. Die 9 zeigt schematisch eine gehäuste Leuchtdiode 5 im Querschnitt. Die elektrischen Anschlüsse können in einer beliebigen an sich bekannten Weise realisiert sein und sind in der 9 nur angedeutet. Die Gehäusebauform umfasst ein Gehäuse 6, üblicherweise aus Kunststoff, sowie eine durchsichtige Vergussmasse 7, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einer gewölbten Oberfläche 8 versehen ist. Auf diese Weise ist durch die Vergussmasse 7 eine Sammellinse gebildet, die die durch die Pfeile angedeutete Lichtabstrahlung der Leuchtdiode 5 bündelt, so dass das abgestrahlte Lichtbündel einen Öffnungswinkel 9 von höchstens 40° oder auch nur von höchstens 20° besitzt.
Die 10 zeigt einen Querschnitt gemäß der 9 für ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Vergussmasse 7 eine ebene Oberfläche aufweist und auf der Vergussmasse 7 und/oder auf dem Gehäuse 6 eine Linse 10 aufgeklebt ist. Die Linse ist hier somit ein Bestandteil der Gehäusebauform, so dass mit geringstem Aufwand eine gewünschte Bündelung der Lichtabstrahlung bewerkstelligt wird. Mit einer Gehäusebauform, die ohne zusätzliche optische Mittel eine Abstrahlung mit einem kleinen Öffnungswinkel 9 gestattet, kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Beleuchtung eines Aquariums großer Tiefe realisiert werden.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, dass es mit einer Kombination unterschiedlicher Leuchtmittel, die insbesondere eine Anzahl blauer Leuchtdioden, andersfarbiger einfarbiger Leuchtdioden und/oder LED-Module umfassen kann, möglich ist, eine Beleuchtung eines Aquariums zu realisieren, deren Spektrum an die jeweiligen Erfordernisse sehr genau angepasst werden kann.
Mit der Verwendung von Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums ist eine gezielte Anpassung und Zusammenstellung des gewünschten Spektrums möglich, indem die farbigen Leuchtdioden entsprechend ausgewählt und kombiniert werden. Nicht benötigte oder unerwünschte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche können einfach weggelassen werden. Bevorzugte Bereiche können durch eine erhöhte Anzahl der betreffenden Leuchtdioden verstärkt werden. Im Vergleich zu bisherigen Beleuchtungen ist eine verbesserte gleichmäßige Beleuchtung des Aquariums und eine homogene Farbmischung mittels einer flächigen Verteilung und Anordnung von Leuchtdioden erreichbar. Leuchtdioden haben eine höhere Effizienz als herkömmliche Lampen, so dass weniger Energie verbraucht wird. Leuchtdioden behalten ihr Spektrum über ihre, gesamte Lebensdauer bei, so dass die Leuchtdioden über einen längeren Zeitraum hinweg zur Beleuchtung des Aquariums verwendet werden können. Für die Beleuchtung eines Aquariums können grundsätzlich alle Leuchtdioden einer ausreichenden Lichtstärke verwendet werden. Die abgestrahlte Farbe kann zusätzlich durch Konverter oder andere optische Einrichtungen verändert werden. Da Leuchtdioden vordefinierte Abstrahlrichtungen besitzen, werden keine zusätzlichen Reflektoren benötigt, und das Licht kann direkt in das Wasser abgestrahlt werden. Die Helligkeit der Leuchtdioden kann über die Regelung der Stromstärke einfach verändert werden, wobei keine Hochspannung erforderlich ist. Durch die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Typen von Leuchtdioden kann eine allen Anforderungen gerecht werdende Beleuchtung eines Aquariums konzipiert werden.

Claims

Anordnung aus Leuchtmitteln, die für eine Beleuchtung eines Aquariums vorgesehen ist und eine Anzahl von Leuchtdioden (1, 2) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, die eine Anzahl von Leuchtdioden mit einem überwiegend im Blauen liegenden Spektrum umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, die eine Anzahl von Leuchtdioden mit einem überwiegend im Roten liegenden Spektrum umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, die für blaue Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden (1) und für weiße Lichtabstrahlung vorgesehene Leuchtdioden (2) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 2, bei der die für blaue Lichtabstrahlung vorgesehenen Leuchtdioden (1) in einer Ebene auf einem Raster, das in mindestens zwei Richtungen innerhalb der Ebene periodisch ist, angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, bei der die für blaue Lichtabstrahlung vorgesehenen Leuchtdioden (1) und die für weiße Lichtabstrahlung vorgesehenen Leuchtdioden (2) in einer Ebene in einer Abfolge, die in mindestens zwei Richtungen innerhalb der Ebene periodisch ist, angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die außerdem LED-Module (3) aus mehreren LED-Chips umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Anzahl von Leuchtdioden mit einem überwiegend im Blauen liegenden Spektrum mindestens 18% der Anzahl aller Leuchtmittel der Anordnung beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Anzahl von Leuchtdioden mit einem überwiegend im Blauen liegenden Spektrum mindestens 65% der Anzahl aller Leuchtmittel der Anordnung beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Anzahl von Leuchtdioden mit einem überwiegend im Blauen liegenden Spektrum mindestens 85% der Anzahl aller Leuchtmittel der Anordnung beträgt.
Verwendung von Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Verwendung von blau leuchtenden Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Verwendung von weiß leuchtenden Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Verwendung von weiß leuchtenden Leuchtdioden und von blau leuchtenden Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Verwendung von weiß leuchtenden Leuchtdioden und von rot leuchtenden Leuchtdioden zur Beleuchtung eines Aquariums.
Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die weiß leuchtenden Leuchtdioden für unterschiedliche Weißtöne vorgesehene Leuchtdioden umfassen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der die Leuchtdioden eine durch eine Gehäusebauform bewirkte Abstrahlung mit einem Öffnungswinkel von höchstens 40° aufweisen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der die Leuchtdioden eine durch eine Gehäusebauform bewirkte Abstrahlung mit einem Öffnungswinkel von höchstens 20° aufweisen.