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Die
Erfindung betrifft eine Flachleuchte mit einem Excimer-Flächenleuchtkörper, einem
Gehäuse
zur Aufnahme des Excimer-Flächenleuchtkörpers und
einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen Deckscheibe zur Abdeckung
des Gehäuses.
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Aufgrund
strengerer Umweltbestimmungen hat in den letzten Jahren die Entwicklung
quecksilberfreier Leuchtstofflampen zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Dabei sind unter dem Aspekt der Schadstofffreiheit insbesondere
so genannte Excimer-Strahler eine interessante Alternative. Es handelt
sich dabei um vollständig
quecksilberfreie Lampensysteme, die das umweltfreundliche Edelgas
Xenon nutzen und nach dem Prinzip der gepulsten dielektrisch behinderten
Entladung arbeiten. Dabei gibt Xenon kurzwellige, energiereiche
UV-Strahlung mit einer
Wellenlänge
von 172 nm ab und regt damit den verwendeten Phosphorleuchtstoff
zur Emission sichtbaren Lichts an. Lampensysteme dieses Typs, deren Funktionsprinzip
auf gepulster dielektrisch behinderter Entladung basiert, sind beispielsweise
in der US 2002/0163311 und der
US
5,604,410 beschrieben.
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Die
Excimer-Technologie bietet etliche Vorteile. Edelgase wie Xenon
erzeugen die Strahlung unabhängig
von der Temperatur, brauchen keine Anlaufzeit und sind nicht auf
eine bestimmte Leuchtkörpergeometrie
angewiesen.
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In
dem Fachartikel "Etappenziel
erreicht auf dem Weg zur schadstofffreien Leuchtstofflampe" von Joachim Diercks
und Stefan Müller,
publiziert in Photonik 4/2003, Seiten 38–40 wird ein von der Firma Osram
entwickelter Flächenleuchtkörper auf
der Basis der Excimer-Technologie beschrieben, der unter dem Handelsnamen
Planon vertrieben wird. Es handelt sich dabei um einen Flächenleuchtkörper, der
mit einer Kachel vergleichbar ist. Die Lichterzeugung erfolgt durch
gepulste dielektrisch behinderte Entladung in die Xenonatmosphäre. Der
Leuchtkörper leuchtet
Monitore und Lichtkacheln völlig
gleichmäßig aus
und liefert bei Temperaturen von –30 bis +85 °C eine maximale
Lichtstärke.
Ein entscheidender Vorteil liegt in dem Lebensdauerpotential, das
bis zu 100.000 Stunden beträgt.
Der in dieser Veröffentlichung
beschriebene Flächenleuchtkörper auf
der Basis der Excimer-Technologie
ist < 1 cm dick,
liefert eine Leuchtdichte von 10.000 cd/m2 und
ist besonders für
die Hinterleuchtung von Bildschirmen geeignet.
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Ein
derartiger Excimer-Flächenleuchtkörper stellt
besondere Anforderungen bezüglich
der Einfassung in ein geeignetes Lampengehäuse, insbesondere im Hinblick
auf Wärmeabfuhr,
die Abdichtung gegen Feuchte, etc.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Flachleuchte mit einem Excimer-Flächenleuchtkörper und einem
geeigneten, einfach aufgebauten Gehäuse mit möglichst geringer Bauhöhe bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Flachleuchte mit einem Excimer-Flächenleuchtkörper, deren Gehäuse ein
formstabiles Rahmenelement mit einem winkelstufigen Profil umfasst,
das einen ersten Winkelabschnitt zur Aufnahme des Excimer-Flächenleuchtkörpers und
einen zweiten Winkelabschnitt zur Aufnahme einer zumindest teilweise
lichtdurchlässigen,
ersten Deckscheibe aufweist.
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Das
Rahmenelement bietet dabei den Vorteil einer einfachen Halterung
des Excimer-Flächenleuchtkörpers bei
geringer Gesamtbauhöhe
der Flachleuchte. Insbesondere kann das Gehäuse durch eine geeignete Dimensionierung
der beiden Winkelabschnitte in einfacher Weise an die Maße verschiedener
Excimer-Flächenleuchtkörper angepasst
werden. Dabei kann auch sichergestellt werden, dass zwischen der
ersten Deckscheibe und dem Excimer-Flächenleuchtkörper ein für die Wärmeabfuhr und somit die ordnungsgemäße Funktion
der Flachleuchte schmaler Luftspalt vorgesehen ist. Infolge dessen
können
durch den erfindungsgemäßen Aufbau
Flachleuchten realisiert werden, die eine Gesamtlänge von über 450
mm und gleichzeitig eine geringe Gesamtbauhöhe von < 35 mm, vorzugsweise < 30 mm, und am meisten
bevorzugt < 20
mm, aufweisen.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Flachleuchte
besteht der Rahmen aus einem hoch wärmeleitenden Material. Beispielsweise
kann Aluminium oder ein anderes geeignetes gut wärmeleitendes Material, vorzugsweise
ein Leichtmetall, eingesetzt werden. Die Wärmeleitfähigkeit der Materials des Rahmenelements beträgt vorzugsweise
mehr als 50 W/m · K,
stärker bevorzugt
mehr als 150 W/m · K
und am meisten bevorzugt mehr als 250 W/m · K.
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Besondere
Vorteile hinsichtlich der Wärmeabfuhr
ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Flachleuchte durch die
Kombination des gut wärmeleitenden
Rahmenmaterials mit einer Dimensionierung der Winkelabschnitte dahingehend,
dass der zwischen dem Excimer-Flächenleuchtkörper und
der ersten Deckscheibe gebildete Luftspalt eine Abmessung von < 5 mm, vorzugsweise
im Bereich von 0,5 bis 3 mm aufweist. Dadurch kann eine besonders
geringe Gesamtbauhöhe
der erfindungsgemäßen Flachleuchte
realisiert werden, ohne dass die Funktionstüchtigkeit oder Lebensdauer
des Excimer-Flächenleuchtkörpers aufgrund
unzureichender Wärmeabfuhr
beeinträchtigt
wird.
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Vorzugsweise
weist mindestens ein Oberflächenabschnitt
des Rahmens eine dunkle Farbe zur Absorption von Strahlung des Flächenleuchtkörpers auf,
was sich zusätzlich
positiv auf die Wärmeabfuhr auswirkt.
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Zur
Abdichtung der Flachleuchte kann im Bereich des zweiten Winkelabschnitts
eine Dichtung zwischen dem Rahmen und der Deckscheibe angeordnet
sein. Dabei sind mehrere Ausführungsformen denkbar,
die eine zuverlässige
Abdichtung der Flachleuchte ohne Einbußen hinsichtlich der Bauhöhe gewährleisten.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
ist eine z.B. aus einem Elastomermaterial bestehende Dichtung zwischen
dem Umfangsrand der Deckscheibe und einem gegenüberliegenden Abschnitt des
zweiten Winkelabschnitts ein Dichtmittel vorgesehen. Beispielsweise
kann das Dichtungsmaterial nach dem Einfügen der Scheibe in den Rahmen
entlang des Umfangsrands der Deckscheibe vergossen oder verspritzt
werden.
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Gemäß einer
weiteren besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachleuchte
ist die Dichtung beispielsweise in Form einer Dichtschnur ausgebildet
und in einer Nut angeordnet, die in einer Fläche des zweiten Winkelabschnitts
ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Fläche des zweiten Winkelabschnitts,
in der die Nut zur Aufnahme der Dichtung ausgebildet ist, eine Fläche sein,
die einer von dem zweiten Winkelabschnitt abgestützten Fläche gegenüberliegt. Mit anderen Worten,
die Deckscheibe liegt dann auf der Dichtung auf.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine Befestigungsklammer umfangsseitig an dem Rahmen
angeordnet, um die Deckscheibe stoßfest in ihrer Position in
dem Rahmen festzulegen. Diese Befestigungsklammer kann U-förmig ausgebildet
sein, wobei ein erster Schenkel der Befestigungsklammer auf einer Oberseite
der ersten Deckscheibe anliegt, sich ein Mittelabschnitt der Befestigungsklammer
parallel zu einem Umfangsabschnitt des Rahmens erstreckt und ein
zweiter Schenkel der Befestigungsklammerklammer in eine Nut eingreift,
die an dem Rahmen ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine besonders
sichere und wenig störende
Befestigung der Deckscheibe in dem Rahmen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Flachleuchte
weist eine zweite parallel zu der ersten Deckscheibe angeordnete
Deckscheibe auf. Beispielsweise kann die zweite Deckscheibe auf
der ersten Deckscheibe aufliegen. Die zweite Deckscheibe kann beispielsweise eine
Beschriftung aufweisen, die durch den Flächenleuchtkörper hinterleuchtet wird. Dadurch
kann die Flachleuchte besonders rasch an einen gewünschten
Anwendungszweck angepasst werden, da eine Änderung der Beschriftung durch
einfaches Auswechseln der zweiten Deckscheibe erfolgen kann.
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Die
erfindungsgemäße Flachleuchte
umfasst eine Haltevorrichtung, die eine beispielsweise an einer
Wand oder dgl. befestigbare Grundplatte, eine auf der Grundplatte
befestigte Teilkugel sowie ein an der Flachleuchte befestigbares
Aufnahmeelement mit einer kreisrunden Ausnehmung aufweist. Die Ausnehmung
des Aufnahmeelements hat eine konkav gewölbte Oberfläche, deren Krümmung an
die der Teilkugel angepasst ist. Der Radius und die Höhe der Teilkugel
und die Höhe
des Aufnahmeelements sind so bemessen, dass Verkippwinkel der montierten
Flachleuchte bis zu 25° möglich sind.
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Die
Erfindung stellt eine Flachleuchte mit einem Excimer-Flächenleuchtkörper bereit,
deren Gesamtbauhöhe
auch bei einer Gesamtlänge
größer als 450
mm eine Gesamtbauhöhe
von 30 mm, vorzugsweise 25 mm, und am meisten bevorzugt 20 mm nicht übersteigt.
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Dies
wird durch das erfindungsgemäße Rahmenkonzept
erreicht, das für
die notwendige Wärmeabfuhr
sorgt und in einfacher Weise kostengünstig an die äußeren Abmessungen
verschiedener Flächenleuchtkörper angepasst
werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Dichtungskonzept des
Gehäuses
erschließt
Anwendungen selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit. In Verbindung mit
den hohen Standzeiten von bis zu 100.000 Stunden lässt sich damit
eine Long-Life-Flachleuchte realisieren, die beispielsweise für den Einsatz
in Tunneln prädestiniert
ist. Gegenüber
herkömmlichen
Leuchtstofflampen ergeben sich jedoch auch bei anderen Anwendungen
unter erschwerten Bedingungen, wie beispielsweise in Schutzkabinen
von Werkzeugmaschinen und in Bearbeitungszentren besondere Vorteile, insbesondere
auch aufgrund der geringen Gesamtbauhöhe der großflächigen Flachlampe.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und besondere Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Figuren.
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1A zeigt
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Flachleuchte.
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1B zeigt
eine perspektivische Ansicht des Rahmenelements der in 1A dargestellten Flachleuchte.
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2 zeigt
einen Ausschnitt der in 1A dargestellten
Flachleuchte im Bereich der in 1B gezeigten
Befestigungsklammern im Querschnitt.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Flachleuchte.
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4 zeigt
einen Ausschnitt der in 3 dargestellten Flachleuchte
im Bereich des Rahmens im Querschnitt.
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5A zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung zur Verwendung
mit einer erfindungsgemäßen Flachleuchte.
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5B zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Grundplatte und einer Teilkugel
der in 5A dargestellten Haltevorrichtung.
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5C zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Aufnahmeelements der in 5A dargestellten
Haltevorrichtung.
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1A zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Flachleuchte 1 in 17 Zoll-Ausführung. Die Flachleuchte 1 umfasst
ein Rahmenelement 10, das aus gefrästem Aluminium gefertigt ist
und eine dunkle Farbe zur Absorption von Strahlung eines Excimer-Flächenleuchtkörpers 23 (siehe 2)
aufweist. An einer Stirnfläche
des Rahmenelements 10 ist ein Halteelement 13 zur
Montage der Flachleuchte 1 in einer entsprechenden Halterung
vorgesehen. Die Flachleuchte 1 weist ferner eine sich über einen äußeren Bereich
der Oberseite sowie einen Teil eines Umfangrands der Flachleuchte 1 erstreckende
Außenabdeckung 12 auf,
die über
Schrauben 14 mit dem Rahmenelement 10 verschraubt
ist. Eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Deckscheibe 11 ist
in dem Rahmenelement 10 stoßfest festgelegt und besteht
beispielsweise aus Polycarbonat oder Polyacrylat.
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Die äußeren Maße der in 1 gezeigten Flachleuchte
betragen 758 × 165 × 23 mm
bei einer Dicke des Excimer-Flächenleuchtkörpers von
6 mm.
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Wie
aus 1B ersichtlich ist, ist die Deckscheibe 11 über Befestigungsklammern 15,
die entlang des Umfangs des Rahmenelements 10 angeordnet
sind, stoßfest
in dem Rahmenelement 10 festgelegt.
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Der
innere Aufbau der in 1A gezeigten Flachleuchte 1 ist
aus 2 besser ersichtlich. Das Rahmenelement 10 weist
einen ersten unteren Winkelabschnitt 22 auf. Auf einer
ersten Fläche 220 des ersten
Winkelabschnitts 22 liegt der Excimer-Flächenleuchtkörper 23 auf.
Eine zweite Fläche 221 des ersten
Winkelabschnitts 22 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht
zu der ersten Fläche 220.
Zwischen der ersten Fläche 220 und
einer Unterseite des Excimer-Flächenleuchtkörpers 23 ist
eine Isolation, z. B. in Form eines Moosgummis 24, vorgesehen.
Zur Reduktion der Bauhöhe
der Flachleuchte 1 kann der Excimer-Flächenleuchtkörper 23 aber auch
direkt auf der ersten Fläche 220 aufliegen,
so dass zumindest abschnittsweise eine Zwischenisolation vermieden werden
kann.
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Das
Rahmenelement 10 weist ferner einen zweiten oberen Winkelabschnitt 21 auf,
mit einer ersten Fläche 210 und
einer sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Fläche 210 erstreckenden
zweiten Fläche 211.
In der ersten Fläche 210 des
zweiten Winkelabschnitts 21 ist eine umlaufende Nut 212 ausgebildet,
in der eine Dichtschnur 26 aufgenommen ist. Die erste Fläche 210 des
zweiten Winkelabschnitts 21 stützt einen Randabschnitt der
ersten Deckscheibe 28 aus Polycarbonat ab, wobei zwischen
einer Unterseite der ersten Deckscheibe 28 und einer Oberseite
des Flächenleuchtkörpers 23 ein Luftspalt 29 von
1 mm vorhanden ist.
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Eine
effektive Abdichtung des Innenraums der Flachleuchte 1 wird
durch die Befestigungsklammern 15 bewirkt, die die erste
Deckscheibe 28 gegen die in der Nut 212 angeordnete
Dichtschnur 26 pressen. Jede Befestigungsklammer 15 ist
U-förmig
ausgebildet, wobei ein erster Schenkel 15a auf einer Oberseite
der ersten Deckscheibe 28 aufliegt. Ein Mittelabschnitt 15b erstreckt
sich parallel zu einem Umfangsabschnitt des Rahmenelements 10 und
ein zweiter Schenkel 15c greift in eine in dem Rahmenelement 10 ausgebildete
Nut 201 ein.
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Auf
der Oberseite der ersten Deckscheibe 28 liegt eine zweite
Deckscheibe 11 auf, die durch die Außenabdeckung 12 in
ihrer Position festgelegt wird. Zwischen der Außenabdeckung 12 und
der Oberseite der ersten Deckscheibe 28 ist eine weitere
Dichtschnur 26a angeordnet.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Flachleuchte 1 in 21 Zoll-Ausführung mit den äußeren Abmessungen
400 mm × 477
mm × 23
mm. Gleiche Bezugszeichen wie in den 1A bis 2 bezeichnen
gleiche Teile, die sich nur hinsichtlich ihrer Maße unterscheiden.
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Abgesehen
von den äußeren Abmessungen unterscheidet
sich das zweite Ausführungsbeispiel von
dem in 1A gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
vor allem in Bezug auf die Abdichtung. Wie aus 4 ersichtlich
ist, ist in der ersten Fläche 410 des
zweiten Winkelabschnitts 41 keine Nut vorgesehen. Stattdessen
ist zwischen dem Umfangsrand der ersten Deckscheibe 28 und
einem gegenüberliegenden
Abschnitt des zweiten Winkelabschnitts 41, d. h. der zweiten
Fläche 411 des
zweiten Winkelabschnitts 41, ein Zwischenraum 45 ausgebildet,
der durch Verguss mit einer Elastomermaterialdichtung 42 umlaufend
verfugt ist. Dadurch wird eine zuverlässige Abdichtung der Flachleuchte 1 gewährleistet.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 50 zur
Verwendung mit der Flachleuchte 1. Wie insbesondere aus
den 5A und B ersichtlich wird, weist die Haltevorrichtung 50 eine
Grundplatte 51 mit Bohrungen 511 zur Befestigung
der Flachleuchte 1 an einer Wand, Gestell oder dergleichen
auf. Auf der Grundplatte 51 ist eine Teilkugel (Kugelsegment) 52 angeordnet,
die oberseitig abgeflacht ist.
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Die
Teilkugel 52 ist in einem Aufnahmeelement 53 aufgenommen,
das in der Mitte eine kreisrunde Ausnehmung 55 mit einer
konkav gewölbten Oberfläche 56 aufweist,
deren Krümmung
an die Krümmung
der Teilkugel 52 angepasst ist. Die äußeren Abmessungen der Teilkugel 52 sowie
der Höhe des
Aufnahmeelements 53 sind so gewählt, dass Verkippungswinkel
der Flachleuchte 1 von bis zu 20° möglich sind. In dem Aufnahmeelement 53 sind
Bohrungen 531 vorgesehen, um die Position des Aufnahmeelements 53 festzulegen.
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Die
Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Flachleuchte 1 können beliebig
miteinander kombiniert werden, um auf diese Weise weitere Ausführungsbeispiele
bereitzustellen, die für
den entsprechenden Anwendungszweck hin optimiert sind. Soweit sich
derartige Modifikationen für
den Fachmann ohne weiteres beim Studium der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
erschließen, sollen
sie durch die vorliegende Beschreibung als implizit offenbart angesehen
werden.