DE102010011126A1

DE102010011126A1 - Gekühlte Hochleistungsleuchte

Info

Publication number: DE102010011126A1
Application number: DE102010011126A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schweitzer Rolf
Original assignee: ROSCHWEGE GmbH
Current assignee: ROSCHWEGE GmbH
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-15
Also published as: WO2011110160A3; WO2011110160A2

Abstract

Eine Hochleistungsleuchte (1) mit einer Aufnahmevorrichtung (6) für ein Leuchtmittel (7) und einer Vorrichtung zum Kühlen der Aufnahmevorrichtung (6) und/oder des Leuchtmittels zeichnet sich dadurch aus, daß die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von Kühlmittel durchströmten Rohrleitung (9) besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung (6) im Wärmekontakt verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Hochleistungsleuchte mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Leuchtmittel und einer Vorrichtung zum Kühlen der Aufnahmevorrichtung und/oder des Leuchtmittels.
Hochleistungsleuchten dienen der Erzeugung eines Lichtbündels hoher Strahlungsintensität mit einem Hochtemperatur-Leuchtmittel. Bekannte Leuchtmittel sind Xenon-Hochdrucklampen, Halogenlampen oder zunehmend auch Hochleistungs-LED. Diesen Leuchtmitteln gemeinsam ist, daß ein wesentlicher Teil der zugeführten Anregungsenergie in Wärme umgesetzt wird, die zu einer starken Erwärmung der Aufnahmevorrichtung und des Leuchtmittels führt. Die Aufnahmevorrichtung gibt ihre Wärme üblicherweise an die Umgebungsluft ab.
Eine nicht ausreichende Wärmeabgabe an die Umgebungsluft führt zu einer unzulässigen Erwärmung des Leuchtmittels, die deren Leistung und vor allem Lebensdauer negativ beeinflußt. Einige Leuchtmittel benötigen eine bevorzugte Betriebstemperatur, so daß eine geregelte Kühlung benötigt wird.
Aus DE 20 2006 002 475 U1 ist eine Hochleistungsleuchte mit Kühlvorrichtung bekannt. Als Leuchtmittel ist eine langgestreckte Xenon-Hochdrucklampe mit beidseitigen elektrischen Anschlußabschnitten vorgesehen. Die Anschlußabschnitte selbst und das Lampengehäuse, in das die Anschlußabschnitte eingesetzt sind, erwärmen sich stark. Zur Kühlung der Anschlußabschnitte ist ein durch Führungsmittel auf die Anschlußabschnitte gerichteter Luftstrom vorgesehen, der von einem Gebläse erzeugt wird.
Eine Kühlung durch Abgabe der Wärme an die Umgebungsluft stellt nicht nur eine erhebliche Energieverschwendung dar, sondern ist teilweise auch problematisch für den Betrieb der Hochleistungsleuchten. Beim Einsatz von Hochleistungsleuchten im Deckenbereich von Räumen, z. B. zur Bühnenbeleuchtung, Hallenbeleuchtung usw., kann ein Hitzestau unter der Decke entstehen, der die Kühlleistung vermindert. Beim Einsatz von Hochleistungsleuchten im Freien, z. B. zur Stadionbeleuchtung oder Straßenbeleuchtung, kann eine ungeregelte Kühlung bei Luftströmung zur Bildung von Schwitzwasser führen, das zu elektrischen Kurzschlüssen führen kann.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen anzugeben, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird bei einer Hochleistungsleuchte der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von einem Kühlmittel durchströmten Rohrleitung besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung im Wärmekontakt verbunden ist.
Hochleistungs-Beleuchtungssysteme werden bisher ausschließlich als singuläre Objekte verstanden, deren Abwärme lokal in die jeweilige Umgebung abgeführt wird. Mit der Abführung der Wärme über Kühlrohre wird erstmalig eine Anbindung an andere Systeme möglich, die die abgeführte Wärme gezielt nutzen können. Als Kühlmittel kann in einem Rohrleitungssystem insbesondere Wasser verwendet werden. Wasseranschlußmöglichkeiten mit einem ausreichenden Wasserdruck stehen in nahezu allen Einsatzräumen für Hochleistungsleuchten zur Verfügung. Alternativ können im Strahlungsfeld der Hochleistungsleuchte Solarzellen angeordnet werden, die Strom für den Betrieb einer in das Rohrleitungssystem eingefügten Umwälzpumpe erzeugen. Auch komplizierte Gehäuse zur Aufnahme von Hochleistungs-Leuchtmitteln können mit einem Kühlrohrsystem ausgestattet werden, das mit einer externen Wasserleitung als Teil eines Heizungssystems verbunden werden kann.
Besonders vorteilhaft kann ein solches Kühlsystem mit der Leiterplatte für einen Hochleistungs-LED-Cluster verbunden werden. Hochleistungs-LED-Cluster werden als ebene Lampenkörper ausgeführt, die rückseitig mit einer Metallplatte zur Wärmeabführung durch Kleben oder Verschrauben verpreßt sind. Die Rohrleitungen zur Kühlung können auf die Metallplatte aufgebracht oder in diese integriert sein. In Verbindung mit einem Wärmetauscher kann die durch die Rohleitungen abgeführte Wärme auch zur Raumkühlung genutzt werden.
Hochleistungs-LED-Cluster haben eine hohe Lebensdauer und sind wartungsarm. Das über eine Rohrleitung abgeführte erwärmte Wasser kann insbesondere einer Heizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen unmittelbar zugeführt werden. Insbesondere können die Kühl-Rohrleitungen mehrerer Hochleistungsleuchten zusammengeschlossen und einem gemeinsamen Heizungssystem zugeführt sein. In Stadien können auf diese Weise Rasenheizungen oder Sitzheizungen gespeist werden. In Hallen können eine Fußbodenheizung oder eine Wandflächenheizung gespeist werden. In Verbindung mit einer Wärmetransformation kann die von den Hochleistungsleuchten erzeugte Abwärme auch an einen normalen Heizungskreislauf angeschlossen werden. Die Temperatur des durch die Rohrleitung strömenden Wassers kann geregelt werden, so daß die Hochleistungsleuchten auf einer vorteilhaften Betriebstemperatur gehalten werden können.
Die Erfindung erlaubt erstmalig die sinnvolle Nutzung der bisher nicht vermeidbaren Verlustleistung der Hochleistungsleuchten. Mit handelsüblichen Mitteln kann die zunehmend gewünschte intensive Ausleuchtung der Räume von oben her gleichzeitig für eine gezielte Temperierung der Räume von unten her genutzt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochleistungsleuchte schematisch dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung einer gekühlten Hochleistungsleuchte 1 in einem Gewächshaus. Auf einer Regalfläche 2 ist ein Pflanzbeet 3 zur Aufzucht von Pflanzen 4 angeordnet. Die unterhalb einer Regalfläche 2 aufgehängte Hochleistungsleuchte 1 erzeugt ein dem Tageslicht entsprechendes Strahlungsfeld 5 mit einem sehr geringen IR-Anteil. Das Strahlungsfeld 5 ist daher „kalt” und kann relativ nahe über dem Pflanzbeet 3 aufgehängt sein. Der Abstand zwischen den Regalflächen 2 kann gering gehalten werden, so dass eine bessere Ausnutzung der Gewächshaushöhe ermöglicht wird. Als Hochleistungsleuchte ist ein flächiges LED-Cluster vorgesehen.
In einer Aufnahmevorrichtung 6 sind als Leuchtmittel Hochleistungs-LED 7 eingesetzt. Der durch die Aufnahmevorrichtung 6 gebildete ebene Lampenkörper ist rückseitig mit einer Metallplatte 8 als Lampen-Kühlkörper verbunden. In die Metallplatte 8 ist eine Rohrleitung 9 integriert. Die Rohrleitung 9 wird von einem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, durchströmt und tritt an einem Ende 10 aus der Rohrleitung aus.
In das Pflanzbeet 3 ist ebenfalls eine Rohrleitung 11 eingelegt. Das aus dem Ende 10 der Rohrleitung 9 austretende erwärmte Wasser wird in die Rohrleitung 11 eingespeist und gibt seine Wärme an die Pflanzerde in dem Pflanzbeet 3 ab. Das am nicht dargestellten anderen Ende der Rohrleitung 11 ausströmende abgekühlte Wasser wird in das andere, ebenfalls nicht dargestellte Ende der Rohrleitung 9 wieder zurückgeführt. Selbstverständlich sind bei Vorhandensein mehrerer Hochleistungsleuchten und Pflanzbeete auch andere Zusammenführungen der beiden Rohrleitungssysteme 9 und 11 möglich.
Aufgrund der Ableitung der von der Hochleistungsleuchte erzeugten Wärme über das Rohrleitungssystem 9/11 ist der Einsatz eines Gebläses in dem Gewächshaus zur Verteilung eines Wärmestaus im Gereicht der Hochleistungsleuchte nicht notwendig. Eine durch eine Luftströmung an den Pflanzen entstehende Abkühlung wird dadurch vermieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202006002475 U1 [0004]

Claims

Hochleistungsleuchte (1) mit einer Aufnahmevorrichtung (6) für ein Leuchtmittel (7) und einer Vorrichtung zum Kühlen der Aufnahmevorrichtung (6) und/oder des Leuchtmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von Kühlmittel durchströmten Rohrleitung (9) besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung (6) im Wärmekontakt verbunden ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtmittel mindestens eine Hochleistungs-LED (7) vorgesehen ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (6) aus einer Leiterplatte besteht, die rückseitig im Wärmekontakt zur Hochleistungs-LED mit einer Metallplatte (8) verpreßt ist, die mit der Rohrleitung (9) im Wärmekontakt verbunden ist.
Hochleistungsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) mit einem externen Heizungssystem (11) verbunden ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (9) mehrerer Hochleistungsleuchten (1) zusammengeschlossen und mit einem gemeinsamen Heizungssystem verbunden sind.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Heizungssystem eine Bodenheizung ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das externe Heizungssystem eine Sitzheizung ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) über einen Wärmetauscher mit dem externen Kühlsystem gekoppelt ist.
Hochleistungsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher regelbar ist.
Verwendung der von einer Hochleistungsleuchte, insbesondere eines Hochleistungs-LED-Clusters, erzeugten Abwärme zum Betrieb einer Bodenheizung.