DE19605362C2 - Niederspannungsstrahler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwer­ fer/Strahler für Freiluftbereiche und insbesondere einen Niederspannungsscheinwerfer, der anstelle ei­ ner Standard-Netzspannungsreflektorlampe PAR38 ein­ gesetzt werden kann, gemäß Oberbegriff des An­ spruchs 1. Unter der Netzspannung ist die von den Energieversorgungsunternehmen gelieferte Versor­ gungsspannung zu verstehen, die üblicherweise in den USA 110 V oder 220 V/60 Hz, in Europa 220 V/50 Hz und in Australien 240 V/50 Hz beträgt. Die Erfindung ist Zusatz zum deutschen Patent DE 195 26 282.

Es ist eine große Anzahl von Adaptern für Halogen­ lampen verfügbar, jedoch keine Einheit ist voll­ ständig abgedichtet, wetterfest und mit einer Lei­ stung von 50 W ausgestattet, kann in einer wetter­ festen PAR38-Fassung angewendet werden und hält die kritischen Halogenlampen-Betriebstemperaturen ein, die von den Herstellern vorgeschrieben werden und die in den IEC-Normen festgesetzt sind. Die erfin­ dungsgemäßen Strahler erfüllen diese hohen Anforde­ rungen, wobei die in der Beschreibung benutzte Be­ zeichnung "Strahler" im allgemeinen auch für Scheinwerfer beziehungsweise Flutlicht verwendet wird.

Eine Standard-Netzspannungsreflektorlampe, die überall in der Welt vertrieben wird, ist die PAR38, die aus einer Glühlampenlichtquelle besteht, welche in einem geschlossenen Glaskolben installiert ist und normalerweise 120 W bis 150 W Leistung hat. Der Glaskolben ist innen metallisiert, um eine reflek­ tierende Oberfläche zu schaffen, welche überlicher­ weise parabolisch ist. Die tatsächliche Form der Reflektoroberfläche, ebenso die Formgebung des durchsichtigen Frontglases der Lampe bestimmen die Lichtverteilung. Die Lampe bildet eine versiegelte Einheit und wenn diese durchbrennt, muß die ganze Lampe ersetzt werden. Die durchschnittliche Lebens­ dauer einer typischen PAR38-Lampe beträgt etwa 1000 Stunden. Wenn die Lampe in einem öffentlichen Ort für bis zu 12 Stunden pro Tag benutzt wird, was insgesamt ca. 4000 Betriebsstunden pro Jahr bedeu­ tet, wird jede Lampe durchschnittlich etwa viermal im Jahr ersetzt. An öffentlichen Plätzen, wie Ho­ tels oder Touristenresorts, wo erhebliche Stückzah­ len solcher Lampen installiert sind, können die jährlichen Ersatzkosten beträchtlich sein. PAR38- Lampen sind darüber hinaus erhebliche Energiever­ braucher, besonders wenn diese in großer Zahl be­ nutzt werden. Sind diese Lampen in einem Komplex installiert, in dem die Elektrizität selbst erzeugt wird, wie zum Beispiel einem Touristenresort auf einer Insel, so können die Kosten für die elektri­ sche Energieerzeugung beträchtlich sein, wenn die Energie zur Versorgung der Lampen einen bedeutenden Anteil der gesamten Energieerzeugung darstellt.

Aufgrund der Erfindung wird ein Niederspannungs­ strahler geschaffen mit einem Gehäuse, welches am hinteren Ende einen Sockel zum Einsetzen in eine Fassung ei­ ner Netzspannungslampe und am vorderen Ende für eine wetterfeste und staubdichte Abdichtung einen abnehmbaren, lichtdurchlässigen Deckel aufweist, mit einem Reflektor sowie einer Lampenfassung für eine auswechselbare Niederspannungslichtquelle und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Ein­ richtung, die die ankommende Netzspannung auf die benötigte Spannung für die Niederspannungslampe re­ duziert, und mit einer Metallstütze im Inneren des Gehäuses, welche einen Träger für die Lampenfassung bildet und als Wärmetrog und Wärmeleiter zum Ge­ häuse dient. Der erfindungsgemäße Nie­ derspannungsstrahler zeichnet sich dadurch aus, dass der Reflektor als Metallreflektor ausgebildet ist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Niederspannungsstrahlers mit ei­ nem ringförmigen Transformator,

Fig. 2 einen schematischen Vergleich zwischen dem Profil des Strahlers gemäß Fig. 1 und dem Profil einer bestehenden PAR38- Reflektorlampe,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Nie­ derspannungsstrahlers mit einer elektro­ nischen Stromversorgung und

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt einer dritten Ausführungsform für Niederspan­ nungsanwendungen mit geringerer Ausgangs­ leistung.

Gemäß der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Fig. 1 und 2 darge­ stellt ist, dient ein Niederspannungsstrahler als Ersatz für eine bestehende PAR38-Lampe und besteht aus einem schraubbaren Standard-Edison-Sockel oder einem anderen geeigneten Sockel 2 und ist am inneren Ende eines abgestumpften kegelförmigen Gehäuses 4, wel­ ches in ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 6 übergeht, angebracht. Das abgestumpfte kegelförmige Gehäuse 4 ist aus einem UV-lichtbeständigen Kunst­ stoff und das zylindrische Gehäuse 6 aus Metall hergestellt. Das Gehäuse 4 und das Gehäuse 6 bilden das äußere Gehäuse des Strahlers, welches von dem Sockel 2 derart isoliert ist, daß die Leuchte eine Doppelisolierung erhält. Das äußere Profil des Ge­ häuses, vom Sockel 2 bis zum Übergang vom abge­ stumpften Kegel des Gehäuses 4 zum zylindrischen Gehäuse 6, entspricht dem Profil einer bekannten PAR38-Lampe. Der Strahler kann in eine bestehende PAR38-Lampenfassung eingeschraubt werden, welche aus einer rohrförmigen Fassung 8 mit einer ringför­ migen Dichtung 10 zwischen der Fassung und dem ab­ gestumpften konusförmigen Gehäuse besteht, wodurch Eindringen von Wasser und Schmutz in das Innere der PAR38-Lampenfassung verhindert wird. Die Gleichheit des Profils des Strahlers in der bevorzugten Aus­ führung und einer bekannten PAR38-Lampe ist aus Fig. 2 ersichtlich, in der die PAR38-Lampe in ge­ strichelten, dicken Linien dargestellt ist und sich somit gegenüber dem Profil des Strahlers abhebt.

Der Boden des zylindrischen metallenen Gehäuses 6 trägt eine Lampenfassung 14 für eine auswechselbare Halogenlampe 16 (auch als Halogenstrahler bekannt). Am äußeren Ende ist das Gehäuse durch eine abnehm­ bare Linse beziehungsweise Glasabdeckung 22 ge­ schlossen, die mit Hilfe einer ringförmigen, außen­ liegenden Dichtung 23 am zylindrischen Teil des Ge­ häuses befestigt ist, welche reibschlüssig am Ge­ häuse gehalten ist, so daß die Linse 22 lösbar be­ festigt und gleichzeitig eine wetterfeste und staubdichte Abdichtung zwischen Linse 22 und Ge­ häuse gebildet ist. Dadurch wird das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub in das Innere des Strahlers verhindert. Die Linse 22 ist abnehmbar, um einen Zugang zur Lampe 16 und zum Reflektor 20 zu schaf­ fen, so daß ein Auswechseln der Lampe 16 und Aus­ tausch des Reflektors 20 zur Änderung der Lichtver­ teilung ermöglicht ist. Je nach Ausbildung der Linse 22 kann auf die Lichtverteilungs-Charakteri­ stik eingewirkt werden, so daß es möglich ist, durch Austausch der Linse die Charakteristik zu verändern.

Im Inneren des zylindrischen Gehäuses 6, hinter dem Reflektor 20, befindet sich ein Transformator 24, durch den die ankommende Spannung auf die für den Betrieb der Halogenlampe 16 benötigte Spannung transformiert wird. Wie dargestellt, ist der Trans­ formator 24 als Ringkerntransformator ausgebildet, der den Temperaturen innerhalb des Gehäuses während des Betriebes des Strahlers standhält. Der Trans­ formator 24 ist hinter dem Reflektor 20 angeordnet, wobei die Achse des Transformators im wesentlichen mit der Längsachse des Strahlers deckungsgleich verläuft. Der Reflektor 20 wird von einer Metall­ stütze 12 auf ihrem Rand mit drei gleichbeabstande­ ten Federklammern 18 getragen. Die Metallstütze 12 bildet ferner ein ringförmiges Schild, um den Transformator vor der abgestrahlten Wärme des Strahlers zu schützen.

Der Transformator kann mit einer Anzahl Spannungs­ anzapfungen versehen sein, um eine Einregulierung der Ausgangsspannung zu ermöglichen. Er ist ebenso mit einem Wärme-Überlastschutz gemäß IEC-Normen ausgestattet. Die Anzapfungen sind nach dem Entfer­ nen der vorderen Linse 22 von der Vorderseite des Strahlers her zugänglich.

Ein Einschaltstrombegrenzer 25 kann in die Primär­ leitung zwischen dem Edison-Sockel 2 und dem Trans­ formator eingesetzt werden.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist anstelle des Transformators 24 eine elektronische Stromver­ sorgung 30 eingesetzt, die dieselbe Funktion, näm­ lich Erzeugen einer präzisen Ausgangsspannung, er­ füllt und hinter dem zylindrischen Gehäuse 6 im In­ nern des konischen Gehäuses 4 angeordnet ist. Die elektronische Stromversorgung weist einerseits den Vorteil eines geringen Gewichtes auf, ist aber an­ dererseits nicht so robust wie ein Ringtransformator und hat eine kürzere Lebensdauer. Die elektro­ nische Stromversorgung benötigt eine zusätzliche Wärmeisolation gegenüber dem zylindrischen Gehäuse 6, aufgrunddessen das Gehäuse 6 eine Reihe von Luftzwischenräumen 28 aufweisen kann.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die allgemeine Aus­ bildung des Strahlers mit einer elektronischen Stromversorgung 30 die gleiche, wie die eines Strahlers mit einem Transformator. Die wärmeemp­ findliche Elektronikeinheit ist jedoch in dem koni­ schen Gehäuse 4 untergebracht und gegenüber dem Lampengehäuse 6 mittels Abstandshaltern 27, die aus hitzebeständigen und wetterfestem Kunststoff bestehen, thermisch isoliert. Die Abstandshalter 27 schützen/isolieren die Schraubverbindungen zwischen dem Gehäuse 4 und dem Gehäuse 6 und bilden Kanäle für die Niederspannungskabel von der Strom­ versorgung 30 zu der Lampenfassung 14 der Lampe 16. Die Ausführungsform umfaßt mehrere Luftzwischen­ räume zwischen der Lampenfassung 14 und der Nieder­ spannungsstromversorgung, um eine ausreichende thermische Isolation zu erzielen.

Eine typische Halogenlampe für die Ausführungsbei­ spiele der Fig. 1 und 3 weist beispielsweise 12 V Spannung und 50 W Leistung auf. Desweiteren kön­ nen auch Halogenlampen im Bereich von 6 V bis 24 V und einer Leistung von 20 W bis 150 W verwendet werden.

Aus den Ausführungsbeispielen geht hervor, daß das metallene Gehäuse 6 nicht nur als Träger für die Lampenfassung 14 dient, sondern auch die wichtige Aufgabe als Wärmesenke und als Wärmeleiter hat, um die Wärme zum Außenman­ tel des Gehäuses für eine Wärmeabgabe zu transpor­ tieren. Der größte Teil der durch die Lampe 16 er­ zeugten Wärme wird durch den Reflektor 20 und durch die Linse 22 nach vorne abgestrahlt. Unabhängig da­ von baut sich Wärme innerhalb des Gehäuses hinter dem Reflektor 20 aufgrund von Wärmeleitung und -strahlung auf, wobei auch ein kleiner Wärmeanteil durch den Betrieb des Transformators 24 erzeugt wird. Die Wärmeleitung beziehungsweise -übertragung ist abhängig von der Materialdicke des Bodens des Gehäuses 6, welches zu diesem Zweck eine zusätzli­ che Wärmesenkscheibe 29 aus Metall aufweist, die mit dem Boden verbunden ist. Alternativ dazu kann das Gehäuse 6 aus Kokillenguß so hergestellt wer­ den, daß der Boden dicker ist als die zylindrischen Seitenwände des Gehäuses 6, so daß die Wärmesenke auf diese Weise vollständig in das Gußstück inte­ griert ist. Die Effektivität der Wärmeleitung wird weiterhin durch die Konstruktion der Lampe 16, der Lampenfassung 14 und der Wärmesenke beeinflußt. Die Lampe 16 und die Lampenfassung 14 sollten auf einander gegenüberliegenden Seiten der Wärmesenke angeordnet sein.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind inner­ halb oder außerhalb eines Gebäudes einsetzbar, da sie gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub abgedichtet sind.

Die bekannten PAR38-Lampen können direkt durch die beschriebenen Strahler ersetzt werden, ohne daß Än­ derungen an den existierenden, wetterfesten PAR38- Lampenfassungen oder an der Verdrahtung vorgenommen werden müssen. Die Lebensdauer einer typischen Nie­ derspannungshalogenlampe beträgt ca. 3000 Std. und am Ende ihrer Lebensdauer ist es eine einfache Sa­ che, die Linse abzunehmen und die Halogenlampe aus­ zutauschen. Die Kosten hierfür sind erheblich nied­ riger als der Ersatz für eine Standard PAR38-Lampe.

Eine Halogenlampe hat eine erheblich höhere Licht­ leistung, als eine vergleichbare Glühlampe, was be­ deutet, daß für eine geforderte Beleuchtungsstärke eine Halogenlampe mit geringerer Leistung einge­ setzt werden kann, wodurch der Energieverbrauch vermindert ist. Energieeinsparungen von mehr als 50% sind erreichbar, was von erheblicher wirt­ schaftlicher Bedeutung für Einsatzorte ist, in denen Energie örtlich erzeugt wird. Eine 50 W-Halo­ genlampe kann eine 120 W-PAR38-Lampe ersetzen. Ob­ wohl Leuchtstoffröhren einen besseren Wirkungsgrad als Halogenlampen aufweisen, sind sie dennoch kein entsprechender Ersatz für Strahler, von denen ein natürliches, glänzendes Licht mit dem gesamten Far­ benspektrum gefordert wird.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich dadurch auszeichnet, daß das ganze Gehäuse der Lampe (Gehäuse 4 und 6) ein­ stückig aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Boden des Gehäuses 6 als Scheibe oder als Verstrebung 40 aus Metall ausgebildet, welche die Aufgabe hat, die Wärme an die Gehäuseperipherie abzugeben, und so­ mit die Funktion einer Wärmesenke und eines Wärme­ leiters erfüllt. Diese Ausführungsform ist in erster Linie nur für Halogenlampen mit niederer Ausgangslei­ stung, beispielsweise 20 W, geeignet.

Die Ausführungformen wurden nur als Beispiel be­ schrieben und Änderungen sind im Rahmen der Erfin­ dung möglich. Obwohl die Erfindung hinsichtlich des Gebrauchs einer Halogenlampe beschrieben wurde, können andere gleichwertige Lampen, die ein glänzendes Licht mit dem gesamten Farbenspektrum lie­ fern, verwendet werden.

Claims (7)

1. Niederspannungsstrahler, mit einem Gehäuse, wel­ ches am hinteren Ende einen Sockel zum Einsetzen in eine Fassung einer Netzspannungslampe und am vorde­ ren Ende für eine wetterfeste und staubdichte Ab­ dichtung einen abnehmbaren, lichtdurchlässigen De­ ckel aufweist, mit einem Reflektor sowie einer Lam­ penfassung für eine auswechselbare Niederspannungs­ lichtquelle und einer innerhalb des Gehäuses ange­ ordneten Einrichtung, die die ankommende Netzspan­ nung auf die benötigte Spannung für die Niederspan­ nungslampe reduziert, und mit einer Metallstütze im Inneren des Gehäuses, welche einen Träger für die Lampenfassung bildet und als Wärmetrog und Wärme­ leiter zum Gehäuse dient, gemäß deutschem Patent 195 26 282, dadurch gekennzeichnet, dass der Re­ flektor (20) als Metallreflektor ausgebildet ist.

2. Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Ringtransformator (24) im Gehäuse (6) derart hinter dem Reflektor (20) montiert ist, dass der Ringtransformator (24) mit seiner Ringmit­ telachse im Wesentlichen mit der Längsachse des Strahlers beziehungsweise des vom Strahler ausge­ sandten Lichts deckungsgleich ist und dass der Ringtransformator (24) zumindest einen Teil des Re­ flektors (20) umgibt und von einem ringförmigen Schild vor der Wärmestrahlung der Lichtquelle abge­ schirmt wird.

3. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Spannungsverminderung eine Elektronikeinheit (30) aufweist, die dem hinteren Ende des Gehäuses (4, 6) zugeordnet ist und dass eine Wärmeisolierung zwischen der Elektronikeinheit (30) und der Lampen­ fassung (14) angeordnet ist.

4. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4, 6) mehrere Luftzwischenräume (28) zur Aus­ bildung der Wärmeisolierung angeordnet sind, die zwischen der Elektronikeinheit (30) und der Lampen­ fassung (14) angeordnet sind.

5. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (16) und die Lampenfassung (14) auf gegenüberlie­ genden Seiten einer Wärmesenke angeordnet sind.

6. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere End­ bereich des Gehäuses (4, 6), der die vordere Abde­ ckung (22), den Reflektor (20) und die Vorrichtung zur Aufnahme der Niederspannungslichtquelle (Lam­ penfassung (14)) trägt, aus Metall ausgebildet ist, und dass die Wärmesenke zumindest teilweise von dem Boden des metallenen Gehäuses (6) gebildet oder ge­ tragen wird und die Wärme an die Peripherie des Ge­ häuses (4, 6) zur Wärmeabgabe leitet.

7. Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lampe verwendet wird, die ein glänzendes Licht mit dem gesamten Farbenspektrum liefert.