DE10232234A1

DE10232234A1 - Leuchte

Info

Publication number: DE10232234A1
Application number: DE10232234A
Authority: DE
Inventors: Christel Scheermann; Ulrich Dr.-Ing. Tekathen; Frank Südhofer
Original assignee: RAG AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232234B4

Abstract

Bei einer Leuchte, insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten Leuchtmittel, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das mindestens eine Leuchtmittel eine High-End-LED und als Spannungsquelle ein Akkumulator einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten Leuchtmittel, einem Reflektor und einer Spannungsquelle für das Leuchtmittel.
Im Berg- und Tunnelbau, insbesondere im untertägigen Bergbau werden zur Beleuchtung des Arbeitsumfeldes Kopflampen, Langfeldleuchten, Scheinwerfer etc. mit Glühlampen bzw. Leuchtstoffröhren eingesetzt.
Alle diese Leuchtmittel müssen Schlagwetter geschützt ausgelegt sein, wodurch sich ein hoher Installations- und Energieaufwand in Verbindung mit hohen Kosten ergibt. Des weiteren sind gerade Leuchtmittel mit Glühfäden (Strahler, Kopflampen) besonders empfindlich gegen mechanische Einflüsse.
Beispielsweise ist aus der DE 39 36 809 C1 eine tragbare Leuchte, insbesondere Kopfleuchte zur Verwendung in Grubenbetrieben bekannt, die über eine Batterie betrieben wird, die ein relativ großes Gewicht aufweist und beispielsweise am Gürtel des Bergmanns getragen wird.
In dieser Druckschrift wird ebenfalls beschrieben, welche aufwendigen Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Leuchte für explosionsgefährdete Bereiche geeignet zu machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leuchten der eingangs genannten Art so auszubilden, dass große Teilbereiche der untertägigen Beleuchtungsanlagen ohne aufwendige Maßnahmen im Niederspannungsbereich betrieben werden können, und zwar nicht nur auf Kopflampen beschränkt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch, dass das mindestens eine Leuchtmittel eine High-End-LED und als Spannungsquelle ein Akkumulator einsetzbar ist.
Derartige High-End-LED's haben eine wesentlich größere Leuchtstärke als normale Leuchtdioden sowie die bisher üblichen Leuchtmittel im Bergbau. Darüber hinaus sind sie für den Niederspannungsbereich ausgelegt. Der Einsatz von derartigen Leuchtdioden gegenüber herkömmlichen Glühlampen bzw. Halogenlampen bietet gravierende Vorteile:

1. Völlige Erschütterungsunempfindlichkeit,
2. extrem lange Lebensdauer (Größe 100 000 Betriebstunden)
3. lange Betriebszeiten – selbst bei kleinsten Batterieleistungen – sind bei extrem hoher Lichtausbeute erreichbar (sehr geringer Leistungsbedarf)
4. Eigensicherheit wird automatisch durch den geringen Leistungsbedarf gegeben
5. Unterschiedlichste Leuchtfarben sind verfügbar
6. Hoher Wirkungsgrad beinahe ohne Wärmeentwicklung
7. Kompakte Bauweise
8. Wirkungsgrad 3× höher als bei Halogenlampen.

Zur Stromversorgung wird bevorzugt ein Lithium-Polymer-Akkumulator verwendet. Ein derartiger Akkumulator ist einerseits sehr leistungsfähig und andererseits verformbar, so dass er zur kompakten Bauweise der Leuchte beiträgt.
Beispielsweise kann eine Oberfläche des Akkumulators verspiegelt sein und dabei so geformt sein, dass sie als Leuchtenreflektor dient.
Um die Lichtausbeute und somit die Leuchtstärke zu vergrößern, sieht der Anspruch 4 vor, dass mehrere High-End-LED's zu einer Einheit zusammenschaltbar sind.
Hierbei bildet der Gegenstand des Anspruchs 5 eine erste Alternative, bei der mehrere High-End-LED's in einer Reihe nebeneinander an einer Leiste angeordnet sind.
Diese Leiste ist als Adapter ausgebildet, derart, dass sie wie eine übliche Leuchtstoffröhre eingesetzt werden kann. Hierzu befinden sich an den Enden der Leiste Stromabnehmer als Eindrehkontakte, die in die vorhandenen Fassungen der Leuchtstoffröhren eingedreht werden können.
Die Stomversorgung erfolgt eigensicher im Niederspannungsbereich, wodurch eine erhebliche Kostenreduzierung durch den Fortfall von Kabeln, Schützen etc. erreicht wird.
Um bei bestehenden Altsystemen (z.B. Streckenbeleuchtungen) die genannten Vorteile nutzen zu können, wird ein kleinbauendes, elektronisches Vorschaltgerät eingesetzt. Dieses Vorschaltgerät besteht aus einer kleinen Platine, die bestückt ist mit Gleichrichterdioden und Widerständen zur Anpassung an die vorhandene Netzspannung. Da die Abmessungen dieses Bauteils so gering sind, wird es in das Leuchtmittel integriert.
Die Vorteile dieser neuen Bauform als Ersatz von herkömmlichen Neonröhren liegen auf der Hand.
Es wird kein Kondensator und kein Starter benötigt. Im Gegensatz zu Neonröhren ist die Ausführung gemäß der Erfindung bruchsicher.
Dieses neue Beleuchtungssystem lässt sich z.B. in die vorhandenen Baugruppen des Schildausbaus integrieren.
Abweichend von der derzeitigen, separaten Spannungsversorgung (eigener Strang) erfolgt die Einspeisung über die Stromversorgung der Schildsteuerung, Sprecheinrichtungen, Notschalter etc. im Niederspannungsbereich.
Hierdurch wird der Installationsaufwand wesentlich reduziert. Das besondere des neuen Systems ist weiter, dass der Lithium-Polymer-Akkumulator im Leuchtengehäuse integriert ist. Damit ist gewährleistet, das bei Spannungsausfall die Beleuchtung des Strebraumes oder des mit diesem System ausgerüsteten Streckenbereichs aufrechterhalten bleibt.
Eine weitere Alternative zum Einsatz der erfindungsgemäßen Leuchten betrifft die Kopfleuchten.
Wie oben bereits ausgeführt, entsprechen die bisherigen Akku-Kopflampen unter ergonomischen Gesichtspunkten (Gewicht, Tragekomfort, Kabel vom Gürtel zum Helm) nicht mehr dem Stand der Technik. Erschwerend kommt noch hinzu, dass die nötigen Betriebsstunden nur über sehr hohe Akku-Gewichte erreicht werden können und zur nötigen Ladung des Akkus ein aufwendiges und kostenintensives Ladestationen-System bereitgehalten und betrieben werden muss.
Auch bei dieser Alternative können mehrere HigH-End-LED's zu einer Leuchteinheit zusammengeschaltet sein, wobei diese einzeln oder gemeinsam mit Spannung beaufschlagbar sein können.
Dies trifft selbstredend auch für die oben dargestellten Langfeldleuchten zu.
Der Lithium-Polymer-Akkumulator ist im Kopflampengehäuse integriert und hier als Hauptreflektor ausgebildet. Neben der enormen Gewichtsreduzierung durch den Einsatz dieses Akkumulators hat ein derartiger Akkumulator den Vorteil, dass er keinen Memory-Effekt aufweist, wie oben ausgeführt modellierbar ist und auf kleinem Raum ein sehr großes Speichervermögen hat. Trotz der Integrierung des Akkumulators im Lampengehäuse ist die Lampe sehr leicht, wodurch ihr Tragekomfort erhöht wird.
Darüber hinaus ist die Lampe mit einer integrierten Sicherheitseinrichtung (Z.B. Transponder) ausgestattet, über die z.B. in definierten Gefahrenbereichen automatisch sicherheitstechnische Abschaltungen ausgeführt werden. Die Ladung des Akkus erfolgt über den Ladeanschluss am Gehäuse, an dem eine handelsübliche Spannungsquelle angeschlossen wird. Der Betrieb und die Vorhaltung aufwendiger Ladestationen entfallen.
In einer zweiten Variante einer High-End-LED-Kopfleuchte ist vorgesehen, dass hier der Lithium-Polymer-Akku nicht im Gehäuse untergebracht ist, sondern im Tragebügel integriert ist, an dem ein Adapter vorgesehen ist, an dem die LED-Leuchte angedockt wird, wobei gleichzeitig die Verbindung mit dem Akku hergestellt wird.
Unter einer aufklappbaren Abdeckklappe, der auch als Kratzschutz dient, befinden sich Solarzellen, über die der Akku aufgeladen wird. Diese Bauform bietet die Möglichkeit, ohne zusätzlich Energie die Lampe zu betreiben. Die Lampe wird Übertage mit Hilfe von Lichtduschen wieder aufgeladen. Über eine Ladestatusanzeige kann der Träger sich jederzeit über den Zustand seiner Lampe informieren.
Wie in der ersten Variante so kann auch in der zweiten Variante die Lampe mit einer integrierten Sicherheitseinrichtung (z.B. Transponder) ausgestattet werden.
Obwohl die erfindungsgemäßen Leuchten vorzugsweise im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzt werden, können sie ohne konstruktive Umstellungen auch Übertage verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1: Leuchte als Ersatz für Leuchtstofflampen
2: Einsatzbeispiel für eine Leuchte gemäß 1
3: erfindungsgemäße Leuchte als Kopflampe in Seitenansicht und Vorderansicht
4: Kopflampe in einer zweiten Ausführungsform in Seitenansicht und Draufsicht
In der 1 ist in einer ersten Alternative eine Leuchte insbesondere für den untertägigen Berg- und Tunnelbau dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Sie besteht aus einer Adapterleiste 2, an der elektrisch miteinander verbunden im vorliegenden Beispiel 5 High-End-LED's 3 angeordnet sind. Die Adapterleiste befindet sich in einem röhrenförmigen Gehäuse 4, an dessen Seiten die Adapterleiste 2 als Stromabnehmer 5 herausragt, die als Eindrehkontakte ausgebildet sind, so dass die beispielsweise als Langfeldleuchte einsetzbare Leuchte in vorhandene Fassungen von Leuchtstofflampen eingesetzt werden kann.
Da die High-End-LED's im Niedervoltbereich betrieben werden, befindet sich integriert in der Leuchte ein Vorschaltgerät 6, bei dem es sich um eine kleine Platine handelt, die mit Gleichrichterdioden und Widerständen bestückt ist, um die Leuchte an die vorhandene Netzspannung anpassen zu können.
Die in 1 dargestellte Leuchte kann, wie aus 2 hervorgeht, als Strebbeleuchtung dienen; hierzu ist die Leuchte 1 in ein Schutzgehäuse 7 eingebaut. Auch hier ist das Vorschaltgerät mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Mit Bezugszeichen 8 ist der Niederspannungsanschluss bezeichnet.
Mit der Leuchte 1 verschaltet ist ein Lithium-Polymer-Akkumulator 9, der im vorliegenden Beispiel als Puffer bei Stromausfall dient.
In der 3 ist eine zweite Alternative einer Leuchte für den Berg- und Tunnelbau dargestellt.
Es handelt sich hier um eine sogenannte Kopflampe. Sie besteht aus einem konisch geformten Gehäuse 10, einer Abdeckscheibe 11, einem Reflektor 12, im vorliegenden Beispiel drei High-End-LED's 3, einem Adapterteil 13, an dem ein in der 4 dargestellter Tragehalter (Bügel) 14 befestigt wird.
Der Reflektor 12 ist im Beispiel der 3 durch den Lithium-Polymer-Akkumulator 9 gebildet, der hohlspiegelartig geformt ist und über eine verspiegelte Oberfläche verfügt. Mit dem Bezugszeichen 15 ist der Anschluss zum Laden des Akkumulators 9 bezeichnet. Mit 16 ist der Ein-, Um-, Fokussierschalter bezeichnet, mit dem die Lampe ein- und ausgeschaltet werden kann, eine oder mehrere LED's abgeschaltet werden können sowie der Focus der Leuchte eingestellt werden kann.
Zur optimalen Lichtausbeute kann es notwendig sein, den intensiven Lichtkegel zunächst auf einen der Diode/n vorgelagerten, nicht dargestellten Hilfsreflektor zu lenken. Dieser reflektiert dann den Lichtkegel so auf den Hauptreflektor 12, dass ein optimaler, blendfreier (indirekter) Leuchtkegel erzeugt wird.
Die 4 stellt eine weitere Alternative einer Kopfleuchte dar, die sich von derjenigen aus 3 lediglich dadurch unterscheidet, dass hier der Lithium-Polymer-Akkumulator 9 nicht als Reflektor im Gehäuse 10 untergebracht ist, sondern folienartig im Tragehalter 14. Auf der Oberfläche des Tragehalters 14 sind Solarzellen 17 angeordnet, die zum Aufladen des Akkumulators 9 dienen. Die Solarzellen 17 befinden sich unter einer aufklappbaren Deckklappe, die als Kratzschutz dient.
Auf dem Tragehalter 14 ist eine Ladestatusanzeigevorrichtung 18 vorgesehen. Zeigt diese Ladestatusanzeige 18 an, dass der Akku fast entladen ist, wird die Leuchte Übertage mit Hilfe von Lichtduschen wieder einsatzbereit gemacht.
Der Adapter 13 hat bei dieser Alternative außer seiner Befestigungsaufgabe noch die Aufgabe der elektrischen Verbindung zwischen Akkumulator 9 und LED's 3.
In der 4 ist der Ein-, Um-, Fokussierschalter ebenfalls mit dem Bezugszeichen 16 versehen.
Mit dem Bezugszeichen 19 schließlich ist sowohl in der 3 als auch in der 4 eine im Gehäuse 10 integrierte Sicherheitseinrichtung bezeichnet, die beispielsweise ein Transponder sein kann. Die Sicherheitseinrichtung dient beispielsweise als Diebstahlsicherung oder aber sie kann in definierten Gefahrenbereichen eine automatisch auslösende sicherheitstechnische Abschaltung erzwingen bzw. herbeiführen.

Claims

Leuchte, insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einem darin angeordneten Leuchtmittel, einem Reflektor und einer Spannungsquelle für das Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leuchtmittel eine High-End-LED (3) und als Spannungsquelle ein Akkumulator (9) einsetzbar ist.
Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle ein Lithium-Polymer-Akkumulator (9) ist.
Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lithium-Polymer-Akkumulator (9) eine verspielgelte Oberfläche aufweist und als Leuchten-Reflektor (12) ausgeformt ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere High-End-Led's (3) zu einer Einheit zusammenschaltbar sind.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere High-End-LED's (3) in einer Reihe nebeneinander an einer Leiste (2) angeordnet sind.
Leuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Leiste (2) Stromabnehmer (5) mit Eindrehkontakten zur Montage in gewöhnlichen Leuchtstoffröhren-Gehäusen vorgesehen sind.
Leuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den High-End-LED's (3) eine elektronische Schaltung (6) zur Anpassung an die vorhandene Netzspannung vorgeschaltet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lithium-Polymer-Akkumulator (9) als Energielieferant lediglich bei Netzspannungsausfall dient.
Leuchte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine High-End-LED (3) in einem im wesentlichen konischen Gehäuse (10) angeordnet ist, das an einem Tragbügel (14) zur Bildung einer Kopflampe befestigbar ist.
Leuchte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere High-End-LED's (3) in dem Gehäuse (10) vorgesehen sind und nach Bedarf einzeln oder gemeinsam mit Spannung beaufschlagbar sind.
Leuchte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) über einen Ladeanschluss (15) für den Akkumulator (9) verfügt.
Leuchte nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lithium-Polymer-Akkumulator (9) im Tragebügel (14) integriert ist, auf dessen äußerem Umfang mehrere Solarzellen (17) zum Aufladen des Akkumulators (9) abdeckbar angeordnet sind.
Leuchte nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) eine Sicherheitseinrichtung (19) in Form eines Transponders angeordnet ist.
Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine High-End-LED (3) zwischen dem Reflektor (12) und einem weiteren Hilfsreflektor angeordnet ist.