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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Scherenarm zur Positionierung
eines Leuchtenkopfes gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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Stand der Technik
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Leuchtenarme
dienen dazu, einen Leuchtenkopf über der zu beleuchtenden
Fläche, beispielsweise einer Tischplatte, zu positionieren.
Dazu lässt man den Leuchtenkopf mittels eines Tragarmes über
die zu beleuchtende Fläche kragen. Zweckdienlich ist es,
den Tragarm verstellbar auszuführen. Es existieren verschiedene
Arten von verstellbaren Tragarmen für Leuchten:
Zu
den bekannten Ausführungen zählen die mittels Federkraft
austarierten oder durch Gegengewichte ausbalancierten Tragarme (z.
B.
US-2090439 und
DE-2148093 ). Die Gestänge
sind hierbei konstruktionsbedingt sperrig, was sowohl am Aufstellort
als auch beim Transport hinderlich sein kann, da sie sich nicht
kompakt zusammenklappen oder -schieben lassen.
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Außerdem
gibt es die teleskopartig ausziehbaren Tragarme (z. B.
US-5265000 ), welche häufig
in der Art von Teleskopantennen ausgeführt sind. Dieser
Art von Leuchten ist dadurch leicht verschleißanfällig,
was auch die üblicherweise als Gelenke ausgebildeten Anschlüsse
vom Tragarm zum Leuchtenkopf und zum Leuchtenfuß betrifft.
Zudem ist das ästhetische Aussehen eingeschränkt.
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Weiterhin
gibt es linear ausklappende Scherenarme nach dem Prinzip der Nürnberger
Schere (z. B.
US-1370231 und
US-1940054 ). Sie bedienen
sich in den bekannten Ausführungsarten zusätzlicher
Gestänge und Gelenkpunkte oder verschieblicher Anschlusspunkte
wie Langlöcher oder Schienen, um über die zu beleuchtende
Fläche zu kragen, was die Konstruktion aufwendiger und
verschleißanfälliger macht. Nachteilig ist auch,
dass diese zusätzlichen Bauteile das Erscheinungsbild der
Leuchte negativ beeinträchtigen.
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Bei
den bekannten Leuchten, die sich eines Scherenarmes bedienen, erfolgt
die Stromführung zum Leuchtenkopf mittels wenigstens eines
zusätzlichen Kabels. Diese Art der Stromführung
hat den Nachteil, dass das Kabel durch die Bewegung mit der Zeit
brüchig wird. Zudem wirkt sich das Hinzufügen eines
Kabels negativ auf die Ästhetik der Leuchte aus.
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Aufgabenstellung
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Zweck
der Erfindung ist es, einen Tragarm für eine Leuchte zu
schaffen, welcher sich einerseits kompakt zusammenklappen und andererseits
nichtlinear, vorzugsweise bogenförmig, ausklappen lässt, um
den Leuchtenkopf über die zu beleuchtende Fläche
kragen zu lassen. An den Übergängen zum Leuchtenkopf
und zum Leuchtenfuß soll auf weitere mechanische Bauteile,
wie beispielsweise zusätzliche Gestänge, Gelenkpunkte
oder verschiebliche Anschlusspunkte, verzichtet werden, um die Konstruktion
einfach, robust und kostengünstig zu halten.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Scherenarm mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird
als Tragarm zur Positionierung des Leuchtenkopfes ein Scherenarm
nach dem Prinzip der Nürnberger Schere verwandt, welcher
durch eine geeignete Anordnung der Gelenke gemäß Anspruch
1 nichtlinear ausklappt (1a).
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Erreichte Vorteile
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Durch
das nicht mittige Anordnen mindestens eines der Mittelgelenke (3b)
zwischen den jeweils angrenzenden Außengelenken (3a)
der zugehörigen Stäbe (2a) wird ein nichtlineares,
vorzugsweise bogenförmiges, Ausklappen des Scherenarmes
(1) erreicht. Hierdurch kragt der am Scherenarm angebrachte
Leuchtenkopf (6) über die zu beleuchtende Fläche,
ohne dass zwischen Scherenarm und Fußteil (7)
oder zwischen Scherenarm und Leuchtenkopf zusätzliche Gestänge,
Gelenkpunkte oder verschiebliche Anschlusspunkte erforderlich sind.
Infolgedessen kann eine auf diese Art konstruierte Leuchte einfach,
robust und kostengünstig hergestellt werden. Dadurch, dass
sie auf vielen gleichartigen Grundelementen basiert, bietet sich
auch eine preiswerte industrielle Fertigung an. Mit dieser Art von
Leuchte wird das bekannte Thema der Nürnberger Schere neu
interpretiert. Sie lässt sich einerseits zu einer innovativen
und eleganten Form, z. B. einem Bogen, ausklappen und andererseits
zu einer schlichten Form sehr kompakt zusammenklappen. Dies hat
den Vorteil, dass sie am Aufstellort wenig Platz beansprucht, wenn
sie nicht benötigt wird, und sie sich für den
Transport und den Vertrieb klein und kostengünstig verpacken
lässt.
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Durch
die elektrisch leitende Ausbildung der Stäbe (2a)
und der Außengelenke (3a) und die elektrisch isolierende
Ausbildung der Mittelgelenke (3b) werden am Scherenarm
(1) zwei separate elektrische Leiter gebildet, die sich
in der Art einer abstrahierten Doppelhelix umeinander schlingen,
wie in 3 verdeutlicht wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft,
da der Scherenarm damit selbst die notwendige elektrische Verbindung
zwischen Fußteil (7) und Leuchtenkopf (6)
herstellt und so auf störende Kabel oder andere leitende
Bauteile verzichtet werden kann. Es ist denkbar, die beiden auf
diese Art gebildeten Leiter zweifarbig oder auch durch Verwendung von
zwei unterschiedlichen Metallen optisch hervorzuheben und die Stromführung
auf diese Weise zu veranschaulichen.
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Um
zu verhindern, dass bei der Stromführung in der Art einer
abstrahierten Doppelhelix ein Zusammenklappen des Scherenarmes (1)
zum Kurzschluss der beiden elektrischen Leiter führt, ist
es zweckdienlich, die aufeinandertreffenden Stäbe (2a) voneinander
elektrisch zu isolieren. Dies geschieht auf vorteilhafte Weise,
indem um die Außengelenke (3a) Isolierhülsen
(5) angebracht werden, deren Außendurchmesser
größer als die Stabbreite ist, um die aufeinandertreffenden
Stäbe auf Abstand zu halten. Da dadurch die Stäbe
prinzipbedingt auch in Richtung der Gelenkachsen (3a, 3b)
auf Abstand gehalten werden, wird zusätzlich der Vorteil
erreicht, dass eine eventuelle Verletzungsgefahr durch Scherwirkung
deutlich minimiert wird.
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Es
wird vorgeschlagen, alle Mittelgelenke (3b) im jeweils
gleichen Teilungsverhältnis zwischen den angrenzenden Außengelenken
(3a) der zugehörigen Stäbe (2a)
anzuordnen, sodass der gesamte Scherenarm (1) in Form eines
Kreisbogens ausklappt, wie in 1a und 2 dargestellt.
Neben der besonders ästhetischen Form einer darauf basierenden
Leuchte hat dies den Vorteil, dass der Scherenarm auf sehr wenigen
gleichartigen Grundelementen aufbaut und somit besonders kostengünstig zu
produzieren ist. Diese Art der Anordnung hat bei einer geeigneten
Wahl der Proportionen und der Anzahl der Stäbe, wie als
Beispiel in 1a und 2 dargestellt,
zudem den beachtlichen Vorteil, dass der Schwerpunkt des Scherenarmes
in jeder Öffnungsstellung stets über dem Fußteil
(7) bleibt und dieses somit keiner großen und
schweren Ausführung bedarf.
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Um
die Form des Ausklappens bei der Herstellung nicht fest vorzugeben,
sondern dem Benutzer eine nachträgliche Einstellmöglichkeit
zu geben, wird vorgeschlagen, an einem oder mehreren der Gelenke
(3a, 3b) Verstellmöglichkeiten vorzusehen, um
diese entlang der Stäbe verstellen zu können. Vorzugsweise
wird dies durch Langlöcher oder durch mehrere nebeneinander
angeordnete Bohrungen in den Stäben erreicht. Dies hat
den Vorteil, dass andere Formen des Ausklappens leicht herzustellen
sind. Besonders vorteilhaft für die Verwendung bei einer Stehleuchte
ist ein Scherenarm, welcher S-förmig ausklappt, wie als
Beispiel in 5a dargestellt. Eine solche
Form lässt sich selbstverständlich auch bei der
Herstellung durch entsprechend positionierte Mittelgelenke (3b)
gemäß Anspruch 1 fest vorgeben.
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Die
bisher genannten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf
Stäbe (2a), welche im Wesentlichen alle die selbe
Länge aufweisen. Als alternative Ausführung wird
vorgeschlagen, dass die Länge der Stäbe im Verlauf
des Scherenarmes (1) variiert. Vorteilhaft dabei ist, dass
sich das Erscheinungsbild zusätzlich verändert.
Weiterhin kann es für die Stabilität von Vorteil
sein, die Stäbe in der Nähe des Fußteils (7)
länger und mit einem größeren Querschnitt
auszuführen, als in der Nähe des Leuchtenkopfes
(6).
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Für
eine Leuchte auf Basis eines erfindungsgemäßen
Scherenarmes ist es von Vorteil, den Leuchtenkopf (6) an
den zusammengeklappten Scherenarm (1) kompakt beiklappen
zu können, wie in 1b dargestellt,
um die Gesamtform möglichst kompakt zu halten. Dies geschieht
vorzugsweise dadurch, dass die direkt an den Leuchtenkopf angrenzenden
Stäbe (2d, 2e) etwas über den
sie verbindenden Abstandshalter (4) hinaus verlängert
sind und dort der Leuchtenkopf gelenkig angebracht ist. Diese Anordnung
ist zudem komfortabel, da sich lediglich durch Anschalten der Leuchte
und Hochklappen des Leuchtenkopfes, wie in 1c dargestellt,
bereits eine indirekte Beleuchtung der Umgebung erzielen lässt,
indem das Licht über die beleuchtete Fläche, z. B.
eine helle Tischoberfläche, reflektiert wird.
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Sinnvoll
ist der Einsatz von Leuchtmitteln in Niedervolttechnik, da so eine
gefahrlose Stromführung durch den Scherenarm ohne zusätzliche
Isoliermaßnahmen möglich ist. Besonders vorteilhaft
ist dabei der Einsatz von weißen Leuchtmitteln in LED-Technik,
die eine vergleichsweise geringe Hitzeentwicklung und hohe Lichtausbeute
aufweisen. Verglichen mit Leuchtmitteln in Halogentechnik ermöglichen
entsprechende Hochleistungs-LEDs zudem einen sparsamen und somit
umweltschonenden Betrieb. Durch Integration von Akkus in den Leuchtenfuß ist
auch ein netzunabhängiger mobiler Betrieb der Leuchte umsetzbar,
wozu auch das kompakte Zusammenklappen der Leuchte positiv beiträgt.
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Durch
die geringe Hitzeentwicklung von Leuchtmitteln in LED-Technik ist
es möglich, den Leuchtenkopf (6) in einer kompakten,
handlichen Form auszuführen und diesen dadurch zugleich
als komfortablen Griff zum Ausklappen, Einklappen und Verstellen
des Scherenarmes (1) zu verwenden.
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Es
wird vorgeschlagen, das Ausklappen, das Einklappen und das Positionieren
des Scherenarmes (1) durch geeignete Hilfsmittel wie Federn
oder Motoren zu unterstützen. Eine vorteilhafte Art der
Anordnung einer Zugfeder (8) ist als Beispiel für
eine Schreibtischleuchte in 4a dargestellt.
Eine auf diese Art zwischen zwei gegenüberliegenden Außengelenken
(3a) angeordnete Zugfeder unterstützt den Ausklappvorgang,
indem sie die Scherenkonstruktion gegen die Schwerkraft stützt,
und wird beim Einklappvorgang unter Nutzung der Schwerkraft gespannt.
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Bei
der Ausgestaltung einer Leuchte auf Basis des erfindungsgemäßen
Scherenarmes ist es möglich, beispielsweise durch die Anordnung
eines als elektrischen Öffner wirkenden Tastschalters unterhalb
des untersten verschwenkbaren Gelenks, das Leuchtmittel durch Ausklappen
des Scherenarmes automatisch anzuschalten. Dies hat zum Vorteil, dass
auf einen sichtbare Schalter verzichtet werden kann.
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Von
Vorteil ist es, das Fußteil (7) modular aufzubauen.
Das direkt mit dem Scherenarm verbundene zentrale Bauteil enthält
dabei vorzugsweise nur die benötigten technischen Elemente,
wie z. B. den Stromanschluss, den Spannungswandler, den Schalter
sowie mechanische Hilfsmittel wie Zugfedern. An dieses zentrale
Bauteil können dann, je nach der gewünschten Art
des Aufstellens bzw. Befestigens der Leuchte, verschiedenartige
Anbauteile wie plattenförmige Gewichte (z. B. in 1a und 5a dargestellt),
aber auch Klemm-, Schraub- oder Saugvorrichtungen angebaut werden,
die später nach Bedarf auch gewechselt werden können.
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Neben
der stehenden Anordnung als Tisch- oder Bodenleuchte bietet sich
aufgrund der kompakten Form der zusammengeklappten Leuchte auch eine
integrierte Anordnung, z. B. in einer Tischplatte eingelassen oder
versenkbar, an. Weiterhin ist durch Befestigung des Fußteils
an Wand oder Decke auch eine Nutzung als Wand- oder Deckenleuchte
möglich.
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Der
notwendige Halt des Scherenarmes in den unterschiedlichen Öffnungspositionen
lässt sich durch Friktion an den Gelenken erzielen. Ergänzend kann
das Vorsehen einer Öffnungsbegrenzung sowie von zusätzlichen
Einrast- und Feststelleinrichtungen von Vorteil sein.
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Ausführungsbeispiele
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Einige
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen 1a–6 näher
beschrieben:
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1a–1c zeigen
in isometrischer Darstellung eine Ausführung mit einem
kreisbogenförmig ausklappendem Scherenarm. In 2 ist
hierzu das Ausklappen in mehreren Phasen schematisch in der Seitenansicht
dargestellt.
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3 veranschaulicht
in isometrischer Darstellung die Stromführung in der Art
einer abstrahierten Doppelhelix.
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4a und 4b zeigen
in axonometrischer Darstellung zwei mögliche Anordnungen
für eine Zugfeder.
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5a und 5b zeigen
in isometrischer Darstellung eine Ausführung mit einem
S-förmig ausklappendem Scherenarm, bei dem es zudem möglich ist,
mittels der in den Stäben angeordneten zusätzlichen
Bohrungen auch andere Formen des Ausklappens herzustellen. In 6 ist
hierzu das Ausklappen in mehreren Phasen schematisch in der Seitenansicht
dargestellt.
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Bei
dem in den 1a–2 dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht der Leuchtenarm aus einem Scherenarm (1) nach dem
Prinzip der Nürnberger Schere, bei dem alle Mittelgelenke
(3b) im gleichen, nicht-mittigen Teilungsverhältnis
zu den jeweils angrenzenden Außengelenken (3a)
angeordnet sind, wodurch das Ausklappen in Form eines Kreisbogens
erfolgt. Die auf diese Weise nicht mittig geteilten Stäbe
(2a) des Scherenarmes weisen im Ausführungsbeispiel
jeweils das Teilungsverhältnis 1 zu Wurzel 2 auf, womit
sich beim Ausklappen die in 2 dargestellten
Formen ergeben. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich
vorzugsweise für eine Schreibtischleuchte. Der Scherenarm
(1) ist an seinem unteren Ende über das erste
Außengelenk (3c) und das erste Mittelgelenk (3d)
mit dem Fußteil (7) verbunden. An dem anderen
Ende des Scherenarmes (1) ist der Leuchtenkopf (6)
gelenkig befestigt. An den beiden Enden des Scherenarmes (1)
sind an den in 1a mit (2b) und (2c)
gekennzeichneten Positionen nur kurze Stäbe erforderlich,
deren Gelenkabstand im Ausführungsbeispiel dem kürzeren Abschnitt
der nicht-mittig geteilten Stäbe (2a) entspricht.
Der kurze Stab am Fußteil (2b) wird über
das Mittelgelenk (3d) hinaus etwas länger ausgeführt,
um dort eine Zugfeder (8) anzuschließen, wie anhand von 4b noch
näher erläutert wird. Der in 1a mit
(2d) gekennzeichnete Stab ist für den Anschluss des
Leuchtenkopfes (6) etwas länger ausgeführt
als die übrigen Stäbe (2a) mit nicht
mittiger Teilung, um den Leuchtenkopf (6) an den zusammengeklappten Scherenarm
(1) kompakt beiklappen zu können, wie in 1b zu
sehen ist. Der Leuchtenkopf (6) wird über diesen
Stab (2d) sowie einen dazu parallel verlaufenden kurzen
Stab (2e), der an den oberen kurzen Stab (2c)
anschließt, mit Strom versorgt. Diese beiden Stäbe
sind durch einen elektrisch isolierenden Abstandshalter (4)
mechanisch miteinander verbunden. Analog dazu ist am fußseitigen
Ende des Scherenarmes (1) für die Stromführung
ebenfalls ein parallel verlaufender kurzer Stab (2e), der
an den unteren kurzen Stab (2b) anschließt, sowie
ein isolierender Abstandshalter (4) angeordnet, wie in 1a zu
sehen ist. Alle Stäbe (2a–2e)
sowie alle Außengelenke (3a) sind elektrisch leitend
ausgebildet, während alle Mittelgelenke (3b) elektrisch isolierend
ausgebildet sind. Dadurch bildet der Scherenarm zwei separate elektrische
Leiter in der Art einer abstrahierten Doppelhelix, wie in 3 zu
sehen ist – zur Veranschaulichung ist dort einer der beiden
elektrischen Pole mit einer Schraffur hinterlegt. Um die Außengelenke
(3a, 3c) und um die isolierenden Abstandshalter
(4) herum sind zwischen den damit gelenkig verbundenen
Stäben jeweils Isolierhülsen (5) angebracht,
deren Außendurchmesser größer als die Stabbreite
ist. Dadurch werden die Stäbe auch bei zusammengeklapptem
Scherenarm (1), wie in 1b und 1c dargestellt,
auf Abstand gehalten, sodass kein Kurzschluss zwischen den beiden elektrischen
Leitern entsteht. Um ein einheitliches Aussehen des Scherenarmes
(1) zu erreichen, sind im Ausführungsbeispiel
auch die Mittelgelenke (3b) mit Isolierhülsen
(5) gleichen Durchmessers versehen, auf diese Isolierhülsen
kann jedoch auch verzichtet werden. An dem Fußteil (7)
sind im Ausführungsbeispiel seitlich plattenförmige
Gewichte angebracht, um der Leuchte Stabilität zu geben
und die Auflagefläche zu vergrößern.
In dem Fußteil (7) ist der Spannungswandler zur
Umwandlung der Netzspannung in Niedervolt-Spannung sowie der Netzschalter
untergebracht. Die Stromeinspeisung in den Scherenarm (1)
erfolgt mittels Schleifkontakten an dem fußseitigen Außen-
und Mittelgelenk (3c, 3d). Die Stromeinspeisung
in den Leuchtenkopf (6) erfolgt an dessen gelenkiger Befestigung
am Scherenarm (1) ebenfalls mittels Schleifkontakten. Der
Leuchtenkopf (6) ist im Ausführungsbeispiel mit
einer weißen Hochleistungs-LED bestückt und hierfür
mit einem Kühlkörper ausgestattet. Durch die handliche
Form des Leuchtenkopfes (6) kann dieser als Griff zum Ausklappen,
Einklappen und Verstellen des Scherenarmes (1) verwendet
werden.
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Eine
einfache Möglichkeit, eine Zugfeder (8) zur Unterstützung
des Ausklappens, des Einklappens und des Positionieren des Scherenarmes
(1) anzuordnen, ist in 4a dargestellt.
Die Zugfeder (8) ist dort zwischen den beiden untersten
gegenüberliegenden Außengelenken (3a, 3c)
angebracht, sodass sie sich beim Zusammenklappen des Scherenarmes
(1) spannt und beim Ausklappen entspannt und dadurch den
Ausklappvorgang unterstützt.
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Eine
bessere Möglichkeit für die Anordnung einer Zugfeder
(8) zeigt 4b, da sie sich auf diese Weise
optisch in das Fußteil integrieren lässt. Diese Anordnung
wird auch in dem in 1a dargestellten Ausführungsbeispiel
verwendet. Hierbei ist der kurze Stab (2b) über
das Mittelgelenk (3d) hinaus etwas länger ausgeführt.
An diesem verlängerten Ende ist über einen dort
angebrachten Metallstift (9) das eine Ende der Zugfeder
(8) angeschlossen. Das andere Ende der Zugfeder (8)
ist an einen weiteren Metallstift (9) angeschlossen, der
etwa mittig an den kurzen Stab (2e) anschließt,
wie in 4b zu sehen ist. Durch diese
Anordnung wird ebenfalls erreicht, dass sich die Zugfeder (8)
beim Zusammenklappen des Scherenarmes (1) spannt und beim
Ausklappen entspannt und dadurch den Ausklappvorgang unterstützt.
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Das
in den 5a–6 dargestellte
Ausführungsbeispiel funktioniert im Grundsatz wie das bereits
anhand der 1a–2 beschriebene
Ausführungsbeispiel. Der wesentliche Unterschied besteht
darin, dass hier die Mittelgelenke (3b, 3d) durch mehrere
nebeneinander angeordnete Bohrungen in den Stäben (2f, 2g)
an drei verschiedenen Stellen positioniert werden können.
Die auf diese Weise flexibel geteilten Stäbe (2f, 2g)
können dadurch entweder nicht-mittig geteilt sein (2f),
wodurch der betreffende Abschnitt des Scherenarmes (1)
in Form eines Kreisbogens ausklappt, oder mittig geteilt sein (2g), wodurch
dieser Abschnitt des Scherenarmes (1) linear ausklappt.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Mittelgelenke
(3b, 3d) so angeordnet, dass der untere Teil des
Scherenarmes (1) kreisbogenförmig, der mittlere
Teil linear und der obere Teil wiederum kreisbogenförmig
ausklappt, jedoch in entgegengesetzter Richtung zum unteren Teil.
Der ausgeklappte Scherenarm (1) nimmt dadurch, wie in 5a zu
sehen ist, eine S-Form ein und eignet sich vorzugsweise für
eine Bodenleuchte.
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- 1
- Scherenarm
- 2a
- Stab
- 2b
- kurzer
Stab im Anschluss an das Fußteil
- 2c
- kurzer
Stab im Anschluss zum Leuchtenkopf
- 2d
- längerer
Stab im Anschluss an den Leuchtenkopf
- 2e
- parallel
verlaufender kurzer Stab für die Stromführung
- 2f
- Stab
mit flexibler Teilung, nicht-mittig geteilt
- 2g
- Stab
mit flexibler Teilung, mittig geteilt
- 3a
- Außengelenk
- 3b
- Mittelgelenk
- 3c
- Außengelenk
im Anschluss an das Fußteil
- 3d
- Mittelgelenk
im Anschluss an das Fußteil
- 4
- isolierender
Abstandshalter
- 5
- Isolierhülse
- 6
- Leuchtenkopf
- 7
- Fußteil
- 8
- Zugfeder
- 9
- Metallstift
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2090439 [0002]
- - DE 2148093 [0002]
- - US 5265000 [0003]
- - US 1370231 [0004]
- - US 1940054 [0004]