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Die Erfindung betrifft eine Ofenleuchte, insbesondere eine Backofenleuchte mit Halbleiterlichtquelle.
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LED-Lichtquellen sind inzwischen Standardlichtquellen für die Wohnraumbeleuchtung. Hingegen existieren nach wie vor Sonderanwendungen, in denen Glühlampen eingesetzt werden, zum Beispiel bei Kühlschränken, Waschmaschinen, Wäschetrocknern, insbesondere bei Herden oder Öfen, bei denen in den zu beleuchtenden Räumen sehr niedrige oder hohe Temperaturen herrschen können. Leuchtdioden (LEDs) sind temperaturempfindliche Bauelemente, die zur Aufrechterhaltung ihrer dauerhaften Funktion bestimmte, relativ niedrige Temperaturgrenzen nicht überschreiten dürfen. Damit sind dem Einsatz in heißer Umgebung und in ultrakalter Umgebung Grenzen gesetzt.
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Die
DE 20 2015 104 575 U1 schlägt dennoch die Verwendung von LEDs als Leuchtmittel zur Beleuchtung von Herden oder Öfen vor, wobei die LED dazu an einem Ende eines länglichen Lichtleitelements angeordnet ist, dass mit seinem anderen Ende in den Ofenraum ragt. Das Lichtleitelement ist an beiden Seiten mit Raststrukturen versehen, um einerseits mit einem ofenraumseitigen Halter und andererseits mit dem LED-Element verrastet zu werden.
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Durch die Ausbildung von Haltestrukturen und dergleichen am Umfang des Lichtleitelements können Lichtverluste entstehen. Außerdem kann das Lichtleitelement bei Ofenräumen, die höheren Temperaturen ausgesetzt werden, nicht aus Kunststoff, sondern nur aus Mineralglas ausgebildet werden. Dieses hat eine nicht zu vernachlässigende Wärmeleitfähigkeit und transportiert somit Wärme aus dem Ofenraum zu dem LED-Element.
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Die
DE 20 2015 104 549 U1 beschreibt eine alternative LED-Leuchte zur Beleuchtung von Ofenräumen. Diese Leuchte weist ein Abdeckglas auf, das in einer Abdeckglasfassung gehalten ist. Außerdem weist sie ein Leuchtmodul auf, das eine Halbleiterlichtquelle und eine von dieser beleuchteten Lichtaustrittsöffnung aufweist. Diese ist mit einem Glas verschlossen. Das Leuchtmodul ist direkt mit der Abdeckglasfassung verbunden. Zur Minimierung des Wärmetransports weist das Leuchtmodul zu der Abdeckglasfassung hin mehrere ringförmige parallel zueinander angeordnete Abschnitte auf, die untereinander durch Abstandselemente verbunden sind. Die ebenen ringförmigen Plattenabschnitte dienen als Hitzeschilder und sind axial beabstandet, parallel zueinander angeordnet. Sie begrenzen zwischen einander radiale schlitzartige Durchgänge. Diese Anordnung bedingt eine relativ komplizierte geometrische Form des Leuchtmoduls. Infolge der aus Temperaturschutzgründen erforderlichen offenen Bauweise ergibt sich die Gefahr der Verstaubung des Abdeckglases sowie die Möglichkeit des Fremdlichteintritts.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte anzugeben, mit der sich Räume beleuchten lassen, die einen erheblichen Temperaturunterschied zur Arbeitstemperatur des Leuchtmittels aufweisen.
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Diese Aufgabe wird mit der Ofenleuchte nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Ofenleuchte weist eine im Wesentlichen geschlossene Bauform auf und erbringt dennoch eine gute thermische Trennung zwischen einer Halbleiterlichtquelle und dem von dieser beleuchteten Raum. Dazu ist ein Abdeckglas vorgesehen, das die Ofenleuchte von dem zu beleuchtenden Raum trennt. Das Abdeckglas ist in einer Abdeckglasfassung gehalten, die vorzugsweise als im Wesentlichen geschlossener Beleuchtungskörper topfartig ausgebildet sein kann. An der dem Abdeckglas gegenüber liegenden Seite ist die Abdeckglasfassung mit einer Lichteintrittsöffnung versehen. An diese schließt ein Lichtleiter an, der an seinem anderen Ende an eine Lichtaustrittsöffnung des Leuchtmoduls anschließt. Eine Halteeinrichtung verbindet dabei das Leuchtmodul mit der Abdeckglasfassung, wobei die Halteeinrichtung von dem Lichtleiter unabhängig ist. Diese Bauform ist mechanisch robust, stoß- und erschütterungsunempfindlich, erbringt eine gute thermische Trennung und ist außerdem verschmutzungsresistent. Insbesondere eignet sich eine solche Leuchte dafür, Ofenräume zu beleuchten, die über längere Zeit sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Temperaturen von etwa 500°C über ungefähr eine Stunde hinweg. Solche Temperaturregime werden zum Beispiel zur pyrolytischen Reinigung von Backöfen genutzt. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Ofenleuchte ist jedoch nicht auf solche Fälle beschränkt.
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Der Lichtleiter schafft einerseits eine räumliche Distanz und thermische Trennung zwischen Leuchtmodul und Abdeckglasfassung, während er andererseits eine gute optische Verbindung herstellt. Durch den Anschluss des Lichtleiters an die Abdeckglasfassung wird eine im Wesentlichen geschlossene Bauweise erreicht. Jedoch wird zugleich eine Distanzierung zu dem Abdeckglas herbeigeführt, was wiederum der thermischen Trennung entgegenkommt. Dieses Konzept vermeidet auch eine zu starke Ausleitung von Wärme aus dem Abdeckglas, das ansonsten zu stark gekühlt und somit dem pyrolytischen Reinigungsprozess in einem Ofen entzogen würde.
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Der Lichtleiter ist vorzugsweise ein zylindrischer Körper, vorzugsweise aus einem Borsilikatglas. Vorzugsweise ist seine axiale Länge größer als sein Durchmesser. Dadurch wird eine gute thermische Trennung der Halbleiterlichtquelle von der im Ofenraum befindlichen Wärmequelle erreicht.
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Der Lichtleiter kann an seinen Endflächen zur Erreichung bestimmter gewünschter Lichtverteilungen plan oder gewölbt ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind plane Endflächen vorgesehen.
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Der Lichtleiter kann zur Verbesserung seiner Lichtleitfähigkeit an seiner Außenfläche verspiegelt ausgebildet sein. Ergänzend oder alternativ kann er in einem Rohr angeordnet sein. Dieses kann innen verspiegelt sein. Dadurch wird die Lichtleitfähigkeit auch für Lichtstrahlen erreicht, die unter einem Winkel aufgenommen werden, der an der Außenfläche des Lichtleiters nicht zur Totalreflexion führt. Dazu kann der Lichtleitkörper außen zum Beispiel mit Aluminium beschichtet sein oder in einem innen polierten Aluminiumrohr angeordnet sein. Dies bietet außerdem einen mechanischen Schutz für den hochgefährdeten Lichtleiter.
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Das Leuchtmodul weist vorzugsweise einen LED-Träger und ein Reflektorgehäuse auf, an dessen Lichtaustrittsöffnung der Lichtleiter anschließt. Das Reflektorgehäuse kann auf der Leiterplatte aufliegen. Bevorzugter Weise begrenzt die Einstrahlöffnung mit dem LED-Träger jedoch einen Luftspalt, womit mechanische Einwirkungen, insbesondere von dem Lichtleitkörper oder seinem Umfassungsrohr ausgehender Axialdruck, von dem LED-Träger ferngehalten werden. Außerdem wird ein Wärmestau um das LED-Element herum vermieden. Zudem kann das Reflektorgehäuse geringfügig federnd ausgebildet sein, um den Lichtleiter und sein Umfassungsrohr etwas nachgiebig aufzunehmen. Damit werden ein Toleranzausgleich und ein Ausgleich für Wärmedehnungen geschaffen. Alternativ oder ergänzend kann die Abdeckglasfassung axial etwas federnd ausgebildet sein.
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Zur Verbindung der Abdeckglasfassung mit dem Leuchtmodul sind ein oder mehrere Abstandshalter vorgesehen, die vorzugsweise thermisch isolierend ausgebildet sind. Dazu können sie vollständig aus einem wenig wärmeleitenden Metall oder aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder aus einer Metall-Kunststoff-Anordnung ausgebildet sein. Alternativ können die Abstandshalter z.B. auch lediglich als Zugfedern ausgebildet sein, die den Lichtleiter zwischen dem Leuchtmodul und der Abdeckglasfassung einspannen. Außerdem können die Abstandshalter mit Kühlrippen vorgesehen sein, um aufgenommene Wärme an die Umgebung abzugeben. Vorzugsweise sind die Abstandshalter als gerade Stützen ausgebildet, die an dem warmen, der Abdeckglasfassung zugeordneten Ende aus Metall und an ihrem entgegengesetzten Ende aus Kunststoff ausgebildet sind. Der metallische Teil dieser Anordnung kann mit radial abstehenden Kühlrippen versehen sein.
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Die erfindungsgemäße Ofenleuchte ist darauf eingerichtet, dem Ofenraum möglichst wenig Wärme zu entnehmen und diese von der Halbleiterlichtquelle fernzuhalten. Damit gelingt es im praktischen Aufbau selbst bei Ofentemperaturen von über 480°C an der im Betrieb befindlichen Halbleiterlichtquelle Temperaturen von 80°C bis 100°C nicht zu überschreiten. Unterstützend kann dazu eine an der Halbleiterlichtquelle vorgesehener Kühlkörper wirken.
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Weitere Einzelheiten von vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung der Zeichnung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
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1 Die erfindungsgemäße Ofenleuchte, in einer schematisierten Seitenansicht,
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2 die Ofenleuchte nach 1, in schematisierter Längsschnittdarstellung und
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3 ein zu der Ofenleuchte gehöriges Verbindungselement.
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In 1 ist eine Leuchte 10 veranschaulicht, die beispielsweise zur Beleuchtung von Backöfen oder anderen Räumen dienen kann, deren Temperatur sich stark von den für Halbleiterelemente üblichen Arbeitstemperaturbereich von fähr –20°C bis +100°C unterscheidet. Die Leuchte 10 weist ofenraumseitig ein Abdeckglas 11 auf, das in oder an einer Abdeckglasfassung 12 gehalten ist. Diese ist beispielsweise topfförmig aus Blech ausgebildet und mit Befestigungselementen 13, 14 zur Befestigung an einem Durchbruch eines flächigen Körpers wie zum Beispiel zur Befestigung an einer Ofenwand versehen. Wenn die Abdeckglasfassung 12 zum Beispiel ein aus Blech tiefgezogenes Bauteil ist, können die Befestigungselemente 13, 14 aus dem Blech freigestanzte Haltelaschen oder dergleichen sein.
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Die Abdeckglasfassung 12 weist vorzugsweise eine im Wesentlichen geschlossene Struktur auf, wenngleich kleinere Öffnungen vorgesehen sein können, um einen gewissen Luftaustausch zwischen dem Innenraum der Abdeckglasfassung und der Umgebung zu ermöglichen. Das Abdeckglas 11 ist mit der Abdeckglasfassung vorzugsweise formschlüssig verbunden. Dazu kann das Abdeckglas 11 in die Abdeckglasfassung 12 ein- oder an dieses angeschraubt sein, wozu es mit einem kurzen rohrartigen Schraubflansch 15 versehen sein kann. Dazu passend kann in den Umfang der Abdeckglasfassung 12 ein Gewinde 16 eingeprägt sein. Dies vermeidet die Notwendigkeit einer Klebeverbindung zwischen dem Abdeckglas und seiner Fassung.
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Zu der Leuchte 10 gehört außerdem ein Leuchtmodul 17, das durch eine Halteeinrichtung 18 mit der Abdeckglasfassung 12 verbunden ist. Die Halteeinrichtung 18 kann durch Abstandshalter 19 gebildet sein. Vorzugsweise sind zur Verbindung wenigstens zwei, drei oder mehrere solcher Abstandshalter vorgesehen 19. Die Abstandshalter 19 können außen runde oder mit Sechskantprofil versehene Stützen sein, die mit Innengewinde versehen sind. Die Abstandshalter 19 können dazu aus wärmebeständigem Kunststoff, Keramik oder Metall ausgebildet sein. Zur Reduktion Ihres Wärmeleitvermögens können Sie zum Beispiel aus verschiedenen Stoffen zusammengesetzt sein. Beispielsweise können die der Abdeckglasfassung 12 zugewandten Enden 20, 21 aus Metall und die dem Leuchtmodul 17 zugewandten Enden 22, 23 aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Außerdem können die aus Metall ausgebildeten Enden 20, 21 mit Kühlfahnen 24, 25 versehen sein, die zum Beispiel als Kühlrippen radial abstehen.
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Alternativ ist es möglich, die Enden 20, 21 mit einem Ring 26 zu verbinden, der aus Metall oder Kunststoff bestehen kann. Dieser Ring 26 kann dann die aus Kunststoff bestehenden Enden 22, 23 tragen. Die Enden 22, 23 können dabei mit den Enden 20, 21 fluchtend, oder, wie es 3 zeigt, zu diesen winkelversetzt angeordnet sein. Diese letztere Konfiguration erhöht den Wärmewiderstand des Abstandshalters 19 erheblich. Unabhängig davon wirkt der Ring 26 aber auch als Kühlfahne. Außerdem kann der Ring 26 als Federelement dienen, um das Leuchtmodul 17 federnd in Richtung auf die Abdeckglasfassung 12 hin zu spannen. Er bildet in diesem Fall eine Blattfeder.
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Das Leuchtmodul 17 ist mit einer Halbleiterlichtquelle 27, zum Beispiel einer LED oder eine Gruppe von LEDs, versehen. Die Halbleiterlichtquelle 27 ist entweder direkt auf einem Kühlkörper 28 oder auf einem LED-Träger 29 angeordnet, der wie eine Leiterplatte ausgebildet und an einer Planfläche des Kühlkörpers 28 angeordnet ist. Der Kühlkörper 28 und/oder die Leiterplatte 29 können weitere elektronische Baugruppen tragen, die z.B. für den Betrieb der Halbleiterlichtquelle vorgesehen sind.
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Zu dem Leuchtmodul 17 gehört weiter ein Reflektorgehäuse 30, das eine Einstrahlöffnung 31 aufweist, in die die Halbleiterlichtquelle 37 Licht einstrahlt und/oder in die sie hinein ragt. Die Einstrahlöffnung ist vorzugsweise von der Leiterplatte 28 etwas beabstandet, so dass das Reflektorgehäuse 30 nicht ganz an der Leiterplatte 29 anliegt, sondern mit dieser vielmehr einen Spalt begrenzt. Radial abstehend sind an dem Reflektorgehäuse 30 Befestigungslaschen vorgesehen, die an der Leiterplatte 29 anliegend gehalten sind.
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Das Reflektorgehäuse 30 kann im Anschluss an die Einstrahlöffnung 31 eine trichterartige Erweiterung aufweisen, die vorzugsweise eine stark reflektierende Oberfläche aufweist. Die Oberfläche kann diffus oder gerichtet reflektieren und zum Beispiel verspiegelt sein. Die trichterartige Erweiterung führt zu einer Lichtaustrittsöffnung 32, an die ein Lichtleiter 33 anschließt. Dieser ist beispielsweise als Glaskörper aus Borsilikatglas ausgebildet. Vorzugsweise weist er eine zylindrische Mantelfläche und plane Endflächen auf. Die Endflächen können jedoch auch konkav oder konvex gewölbt oder anderweitig strukturiert sein, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erreichen. Der zylindrische Lichtleiter ist in Axialrichtung vorzugsweise länger als sein Durchmesser. Dadurch wird ein großer räumlicher Abstand zwischen dem zu beleuchtenden Raum und dem Leuchtmodul 17 geschaffen.
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Der Lichtleiter 33 schließt mit seinem von dem Leuchtmodul 17 abgewandten Ende an eine Lichteintrittsöffnung 34 der Abdeckglasfassung 12 an und verschließt somit deren Lichteintrittsöffnung. Je nach Ausführungsform kann der Lichtleiter 33 insoweit zwischen dem Leuchtmodul 17 und der Abdeckglasfassung 12 freitragend gehalten sein und Licht allein durch an seiner Umfangsfläche auftretende Totalreflexion leiten. Unterstützend kann der Lichtleiter 33 an seiner Mantelfläche auch verspiegelt und/oder in einem Rohr 35 angeordnet sein, das sich an einem Ende an dem Reflektorgehäuse 30 und mit seinem anderen Ende an der Abdeckglasfassung 12 abstützt und zwischen diesen eingespannt ist. Das Rohr 35 weist vorzugsweise einen Innendurchmesser auf, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Lichtleiters 33.
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Wenn die Abstandshalter 19 zum Beispiel gemäß Ausführungsform nach 1 und 2 keinerlei axiale Federeigenschaften haben, kann eine gewisse geringe axiale federnde Nachgiebigkeit des Reflektorgehäuses 30 genutzt werden, um den Lichtleiter 33 und/oder das Rohr 35 in Axialrichtung federnd aufzunehmen. Damit können minimale Maßveränderungen, wie sie aufgrund von unterschiedlicher Erwärmung einzelner Komponenten der Leuchte 10 oder infolge von Produktionstoleranzen auftreten, ausgeglichen werden, ohne dass der Lichtleiter 33 verrutscht, klappert oder mechanisch übermäßig beansprucht wird. Außerdem ist die Leuchte dadurch besonders robust und rüttelfest. Ergänzend oder alternativ können zwischen dem Lichtleiter 33 und der Abdeckglasfassung und/oder zwischen dem Lichtleiter und dem Reflektorgehäuse 30 Federmittel, z.B. Gummiringe angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäße Ofenleuchte 10 kann insbesondere als Backofenleuchte für pyrolytisch zu reinigende Backöfen eingesetzt werden, deren Ofenräume von Zeit zu Zeit sehr hohe Temperaturen annehmen. Sie weist ein Abdeckglas 11 auf, das in einer Abdeckglasfassung 12 gehalten ist. Diese weist eine Lichteintrittsöffnung 34 auf, an die ein Leuchtmodul 17 mittels eines Lichtleiters 33 angeschlossen ist. Dieser ist zwischen der Lichtaustrittsöffnung 32 des Leuchtmoduls 17 und der Lichteintrittsöffnung 34 der Abdeckglasfassung 12 gehalten. Zur mechanischen Verbindung zwischen Leuchtmodul 17 und Abdeckglasfassung 12 sowie zur mechanischen Einspannung des Lichtleiters 33 ist eine Haltereinrichtung 18 vorgesehen. Die Halteeinrichtung kann starr oder axial federn ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Leuchtmodul 17 ein Reflektorgehäuse 30 aufweisen, das den Lichtleiter 33 sowie, falls vorhanden, ein ihn umgebendes Rohr 35 axial etwas federnd aufnimmt.
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Die erfindungsgemäße Leuchte
10 ist mechanisch robust, nicht verschmutzungsanfällig und bewirkt eine hervorragende thermische Trennung zwischen der heißen dem beleuchteten Raum zugewandten Seite und der kalten Seite des Leuchtmoduls
17. Bezugszeichen:
| 10 | Leuchte |
| 11 | Abdeckglas |
| 12 | Abdeckglasfassung |
| 13, 14 | Befestigungselemente |
| 15 | Flansch |
| 16 | Gewinde |
| 17 | Leuchtmodul |
| 18 | Halteeinrichtung |
| 19 | Abstandshalter |
| 20, 21 | Enden aus Metall |
| 22, 23 | Enden aus Kunststoff |
| 24, 25 | Kühlfahnen |
| 26 | Ring |
| 27 | Halbleiterlichtquelle |
| 28 | Kühlkörper |
| 29 | LED-Träger |
| 30 | Reflektorgehäuse |
| 31 | Einstrahlöffnung |
| 32 | Lichtaustrittsöffnung |
| 33 | Lichtleiter |
| 34 | Lichteintrittsöffnung |
| 35 | Rohr |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202015104575 U1 [0003]
- DE 202015104549 U1 [0005]
