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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung oder Signalleuchte
für den
Außenbereich, sowie
eine Heizvorrichtung hierfür.
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Sogenannte
Kaltlichtquellen, insbesondere LEDs, haben in den letzten Jahren
eine zunehmende Bedeutung und Verbreitung für Beleuchtungsvorrichtungen
oder auch Signalleuchten erlangt. Moderne Kaltlichtquellen (in der
nachfolgenden Beschreibung auch als "LED" oder "LEDs" bezeichnet, obwohl
keine ausschließliche
Einschränkung
hierauf vorliegen soll) vereinigen mittlerweile eine Vielzahl von
Vorteilen in sich, welche ihre Verwendung als Beleuchtungsquellen
allgemein oder Beleuchtungsquellen für Signalleuchten nahe legen.
Neben einer hohen Lichtausbeute sind dies eine sehr hohe Lebensdauer,
Schaltbeständigkeit,
Farbtreue, geringer Stromverbrauch und geringe Verlustleistung in
Form von Wärme.
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Gerade
der letztere Vorteil, d. h. die geringe Wärmeabstrahlung von LEDs kann
sich jedoch bei bestimmten Applikationen auch als inhärenter Nachteil
herausstellen. Insbesondere bei Anwendungen, wo die Wärmeabstrahlung
bisher verwendeter Lichtquellen, also beispielsweise Glühlampen,
direkt oder indirekt dazu herangezogen wurde, das mit der Lichtquelle
ausgestattete Gerät
oder die damit ausgestattete Einrichtung zu erwärmen, sind Kaltlichtquellen im
Nachteil. Ein typischer Anwendungsfall sind hierbei Signalleuchten
allgemein und Ampeln im Besonderen. Bei ungünstigen Witterungsverhältnissen
neigen die zumeist als Streuscheiben ausgebildeten, strahlungsdurchlässigen Abdeckungen
der einzelnen Ampelanzeigen entweder zum Beschlagen durch Kondensat
an der Abdeckungsinnenseite oder zu einem Zusetzen der Außenseite
insbesondere durch Niederschlag in Form von Nebelfeuchtigkeit, Schnee oder
dergleichen.
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Bei
mit Glühlampen
als Lichtquellen versehenen Signalleuchten oder dergleichen hat
bisher die von der Glühlampe
abgegebene Wärme
eine derartige Kondensat- oder Niederschlagsbindung weitestgehend
verhindert und/oder beseitigt.
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Bei
LEDs als Lichtquellen liegt eine derartige systeminhärente Wärmequelle,
mit welcher die Abdeckung quasi im Nebeneffekt beheizbar ist, nicht mehr
vor, so dass die Abdeckung (Streuscheibe) durch sich niederschlagende
Luftfeuchtigkeit (Nebel), durch Kondensatniederschlag, durch Schneefall oder
dergleichen angefeuchtet oder nass werden kann oder durch sich niederschlagenden
Schnee teilweise oder ganz verdeckt werden kann. Im Fall eines Feuchtigkeits-
oder Nässeniederschlags
in Form eines Films auf der Streuscheibe verliert diese darüber hinaus
aufgrund des sich ändernden
Brechungsindex an der Grenzfläche
zwischen Abdeckung und Luft, wobei die Änderung im Brechungsindex durch den
Nässe-
oder Feuchtigkeitsfilm hervorgerufen wird, mehr oder weniger von
ihrer Streuungseigenschaft, d. h. bei eingeschalteter Lichtquelle
erfolgt keine weitestgehend homogen über die gesamte sichtbare Fläche der
Abdeckung verteilte, gestreute Lichtabgabe, sondern die Lichtquelle
ist als mehr oder weniger konzentrierter strahlender Punkt im mittleren
Bereich der Abdeckung sichtbar. Hierdurch leidet die Wahrnehmbarkeit
beispielsweise einer Ampel oder anderen Signalleuchte oder die Ausleuchteigenschaft
einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer Kaltlichtquelle zum Teil
ganz erheblich.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Beleuchtungsvorrichtung
oder Signalleuchte der in Frage stehenden Art so auszugestalten,
dass die geschilderten Nachteile nicht mehr gegeben sind.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlägt
die vorliegende Erfindung eine auf der Innenseite der durchsichtigen
Abdeckung oder zwischen der Kaltlichtquelle und der durchsichtigen
Abdeckung angeordnete Heizeinrichtung vor.
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Diese
zusätzliche,
auf der Innenseite der Abdeckung oder zwischen der Kaltlichtquelle
und der Abdeckung vorgesehene Heizeinrichtung stellt daher trotz
der Verwendung einer Kaltlichtquelle sicher, dass die durchsichtige
Abdeckung frei von Kondensat und/oder Niederschlägen, also im Wesentlichen trocken
bleibt, so dass die Abstrahlungs- und/oder Streuungseigenschaften
der Abdeckung im Wesentlichen oder vollständig unbeeinflusst bleiben.
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Die
mit einer Kaltlichtquelle, insbesondere LEDs erzielbaren Vorteile,
welche derartige Kaltlichtquellen herkömmlichen Glühlampen oder vergleichbaren
Lichtquellen deutlich überlegen
machen, können
somit voll zum Tragen kommen, ohne dass Abstriche beispielsweise
an der Lichtausbeute bei Beleuchtungsvorrichtungen oder der Sichtbarkeit
bei Signalleuchten gemacht werden müssen. Selbst der bisherige
inhärente
Nachteil der fehlenden Wärmeentwicklung
kann nunmehr vollständig
als Vorteil betrachtet werden, da die fehlende Wärmeentwicklung im Bereich der
Lichtquelle weniger konstruktiven Aufwand für eventuelle aktive oder passive
Kühlmittel notwendig
macht. Die zur ungehinderten oder berechneten optischen Durchgängigkeit
der Abdeckung notwendige Wärmeentwicklung
wird gezielt von der Heizvorrichtung erzeugt und ist nicht ein ansonsten unerwünschtes
Nebenprodukt der Lichtquelle.
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Dies
schafft auch den zusätzlichen
Vorteil, dass die Heizvorrichtung bedarfsgerecht eingesetzt werden
kann, d. h. sie wird bei drohender oder bereits erkannter "Erblindung" der Abdeckung durch Kondensat,
Niederschlag, Schnee oder dergleichen in Betrieb gesetzt. Diese
erkennung kann durch entsprechende Sensoren erfolgen. Denkbar sind
auch eine Zeitsteuerung, helligkeitsabhängige Steuerung oder ein manuelles
Ein- und Ausschalten. Besteht keine derartige Gefahr oder liegt
keine derartige "Erblindungssituation" vor, kann die Heizeinrichtung
abgeschaltet verbleiben, was wiederum in Verbindung mit dem geringeren
Energieverbrauch einer Kaltlichtquelle zu einem insgesamt verringerten
Energieverbrauch einer gesamten erfindungsgemäß ausgestalteten Beleuchtungsvorrichtung
oder Signalleuchte führt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Heizvorrichtung für eine Beleuchtungsvorrichtung
oder Signalleuchte gemäß der vorliegenden
Erfindung, welche derart ausgestaltet ist, dass ein Rahmen vorliegt,
der eine Innenfläche
umschließt,
wobei über
die Innenfläche
einer oder mehrere elektrische Leitdrähte gespannt sind, die im Rahmen
verankert sind und mit einer elektrischen Stromquelle verbindbar
sind.
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Schließlich ist
noch eine Beleuchtungsvorrichtung oder Signalleuchte Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, welche mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
versehen ist.
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Insoweit
zusammenfassend erfolgt die Lösung
der oben genannten Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung oder
Signalleuchte für
den Außenbereich
nach Anspruch 1 bzw. 18, sowie durch eine Heizvorrichtung hierfür gemäß Anspruch
8, wobei die jeweiligen Unteransprüche noch vorteilhafte Weiterbildungen
und Ausgestaltungsformen zum Inhalt haben.
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So
kann die Heizeinrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltungsform eine durchsichtige elektrisch leitfähige Beschichtung
umfassen, die auf der durchsichtigen Abdeckung aufgebracht ist.
Diese Beschichtung kann auf verschiedene Arten aufgebracht werden,
beispielsweise in Form eines leitfähigen durchsichtigen Lacks,
in Form einer leitfähigen durchsichtigen
Folie oder in Form einer leitfähigen durchsichtigen
Bedampfung. Sind gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform wenigstens zwei einander
gegenüberliegende
Elektroden mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung dazwischen
vorgesehen, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle verbindbar
sind, kann die Heizeinrichtung durch eine Stromzufuhr über die
wenigstens zwei Elektroden die Abdeckung erwärmen und damit niederschlags-
oder beschlagfrei halten, da die Beschichtung sich und damit auch
die Abdeckung erwärmt.
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Bevorzugt
sind die Elektroden im Randbereich der durchsichtigen Abdeckung
angeordnet, um den Strahlungsdurchtritt durch die Abdeckung möglichst
nicht zu behindern bzw. um bei eingeschalteter Lichtquelle nicht
durch die Abdeckung hindurch sichtbar zu sein, was beispielsweise
bei Signalleuchten zu Irritationen führen könnte.
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Die
elektrisch leitfähige
Beschichtung kann – unter
Umständen
abhängig
von ihrer Beschaffenheit bzw. Art und Weise der Auf- oder Anbringung
an der Abdeckung – in
unterschiedlichen Formen ausgebildet sein. So kann die elektrisch
leitfähige
Beschichtung in Form von Streifen zwischen den Elektroden verlaufen.
Weiterhin kann die elektrisch leitfähige Beschichtung ein einzelner
elektrischer Leiter sein, der eine Mehrzahl von Leiterabschnitten
aufweist, die im Abstand zueinander auf der durchsichtigen Abdeckung
angeordnet sind, wobei der einzelne elektrische Leiter mäanderförmig auf
der Abdeckung verläuft,
wie dies an sich von elektrischen Scheibenheizungen für Fahrzeuge
bekannt ist.
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Weiterhin
kann die elektrische Beschichtung in Form einer sogenannten ITO-Schicht
ausgebildet sein.
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Die
im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
oder Signalleuchte bzw. deren vorteilhafte Ausgestaltungen genannten
Vorteile treffen gleichermaßen
auf die erfindungsgemäße Heizvorrichtung
bzw. deren vorteilhafte Ausgestaltungen zu.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen
anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 schematisch
stark vereinfacht eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung
oder Signalleuchte gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine 1 entsprechende
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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3 eine
Ansicht von vorne auf eine durchsichtige Abdeckung für die Beleuchtungsvorrichtung oder
Signalleuchte gemäß 1;
und
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4 eine
zweigeteilte Ansicht zweier Ausführungsbeispiele
einer Heizeinrichtung für
die Ausführungsform
von 2, wobei die obere Hälfte von 4 die
Verwendung eines einzelnen elektrischen Leiters als Heizvorrichtung
zeigt und die untere Hälfte von 4 eine
streifenförmige
Ausgestaltung von Heizvorrichtungen zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen
jeweils eine seitliche und stark schematisch vereinfachte Darstellung einer
erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung oder
Signalleuchte 2, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel
Teil einer Ampel sein möge,
also für die
Abgabe einer der für
gewöhnlich
drei Signalfarben einer allgemein üblichen Verkehrsampel dient. Die
Leuchte 2 weist ein Gehäuse 4 auf,
welches im dargestellten Ausführungsbeispiel
nach Art eines Parabolspiegels oder sonstwie geeignet geformten
Reflektors ausgebildet ist und seinerseits in einem Gesamtgehäuse der
Beleuchtungsvorrichtung oder Signalanlage (Ampel) angeordnet ist.
Die Vorderseite des Gehäuses 4,
d. h. die offene Fläche
des konkaven Gehäuses 4 ist
mit einer optisch durchlässigen Abdeckung 6 versehen.
Der Abdeckung 6 gegenüber befindet
sich im Inneren des Gehäuses 4 beispielsweise
an der dortigen Innenwand eine Lichtquelle 8 in Form einer
Kaltlichtquelle, beispielsweise einer Anordnung oder einem Array
von LEDs.
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Zwischen
dem Gehäuse 4 und
der Abdeckung 6 ist erfindungsgemäß eine Heizeinrichtung 10 angeordnet.
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Die
Abdeckung 6 ist optisch durchlässig, d. h. in aller Regel
transparent/durchsichtig und kann gegebenenfalls das von der Lichtquelle 8 emittierte Licht
in einer gewünschten
Weise richten, d. h. bündeln
oder auch streuen, wobei für
diese Zwecke die Abdeckung 6 entsprechende optische Mittel
aufweist oder als solches ausgebildet ist. Derartige optische Mittel
können
beispielsweise ein der Lichtstreuung dienendes Muster 12 (siehe 3)
sein oder die Abdeckung 6 ist in sich als Linsenkörper ausgebildet bzw.
weist einen oder mehrere derartiger Linsenkörper auf. Weiterhin können sich
auf der Außenseite,
d. h. der der Heizeinrichtung 10 gegenüberliegenden Seite Symbole
oder dergleichen befinden, welche entweder durchschienen werden
oder Licht von der Lichtquelle 8 ganz oder teilweise abschatten.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Heizeinrichtung 10 direkt
an der der Lichtquelle 8 zugewandten Seite oder Oberfläche der
Abdeckung 6 angebracht. Sie kann auf besagter Seite oder
Oberfläche
der Abdeckung 6 unverlierbar befestigt sein, beispielsweise
aufgeklebt, aufgedampft, aufkaschiert oder sonstwie aufgebracht
sein oder sie kann ganz oder teilweise in das Material der Abdeckung
eingebettet sein, insbesondere dann, wenn die Abdeckung 6 aus
einem Kunststoffmaterial gegossen oder geformt wird, wobei dann
das Material der Heizeinrichtung 10 einbettbar sein kann.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 2,
wo gleiche Bezugszeichen wie in 1 gleiche
Teile oder Elemente bezeichnen, ist die dortige Heizeinrichtung 14 ein
separates Bauteil, welches zwischen der Abdeckung 6 und
dem Gehäuse 4 anordenbar ist.
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3 zeigt
eine Ansicht von hinten auf eine Abdeckung 6 mit dem teilweise
angedeuteten Streumuster 12 und insgesamt drei Ausgestaltungsmöglichkeiten
der Heizeinrichtung 10, nämlich in Form eines mäanderförmig durchlaufenden
Drahtes mit einzelnen vorzugsweise parallelen Abschnitten oder mehrerer
vorzugsweise paralleler Drähte 16,
mehrerer vorzugsweise paralleler Streifen 18 oder einer
Beschichtung, Bedampfung oder Folie 20. In 3 nicht
näher dargestellte,
sich dem Fachmann auf diesem Gebiet jedoch ohne weiteres erschließende Verbindungs-
und Kontaktelemente am äußeren Umfang der
Abdeckung 6 stehen mit den jeweiligen Ausgestaltungen der
Heizeinrichtung 10 in Verbindung, so dass bei Anlegen einer
entsprechenden Spannung ein ebenfalls entsprechender Stromfluss
durch die Elemente 16 bzw. 18 bzw. 20 erfolgt,
diese sich erwärmen
oder erhitzen und das Material der Abdeckung 6 weitestgehend
direkt erwärmen,
so dass die Eingangs erwähnten
Vorteile insbesondere die Beseitigung oder Verhinderung von Beschlag,
Niederschlagsablagerungen etc. ermöglicht ist.
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4 zeigt
eine Ansicht auf eine Ausgestaltungsform der Heizeinrichtung 14 von 2 in
zwei möglichen
Ausgestaltungsformen, die in 4 in der oberen
bzw. unteren Hälfte
der Darstellungen angedeutet sind. Beiden Ausgestaltungsmöglichkeiten
ist ein zweigeteilter Rahmen 22 gemeinsam, bestehend aus
einer linken Rahmenhälfte 24 und
einer rechten Rahmenhälfte 26.
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Jede
den Rahmen 22 bildende Rahmenhälfte 24 bzw. 26 kann
hierbei als rein mechanischer Träger
beispielsweise für
den Draht 16 oder die Streifen 18 des Materials
dienen, welches die Heizeinrichtung 14 bildet. Bei Verwendung
eines einzelnen Drahtes 16 kann dieser gemäß der Darstellung
in der oberen Hälfte
von 4 von einer äußeren Zuleitung 28 her kommend
mäanderförmig zwischen
den beiden Rahmenhälften 24 und 26 in
einzelnen bevorzugt parallelen Abschnitten hin- und herlaufen und
nachdem mit dem einzelnen Draht 16 im Wesentlichen die
gesamte Fläche
abgedeckt ist, welche von den beiden Rahmenhälften 24 und 26 aufgespannt
ist, wird der Draht 16 mittels einer in 4 nicht
sichtbaren Ableitung wieder vom Rahmen 22 weggeführt. Ein
Stromfluss durch den Draht 16 bedingt dann eine entsprechende Wärmeentwicklung
im Sinn der vorliegenden Erfindung.
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Bei
dem in 4 in der unteren Hälfte dargestellten Ausführungsbeispiel
ist zwischen den beiden Rahmenhälften 24 und 26 das
Material der Heizeinrichtung 14 in Form mehrerer parallel
zueinander verlaufender Streifen 18 angeordnet. Die einzelnen Streifen 18,
welche optisch durchlässig
sein sollten, verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen einer
Zuleitung 28 und einer Ableitung 30, wobei sich
die Ableitung 28 bzw. Zuleitung 30 im Bereich
der Rahmenhälfte 24 bzw.
der Rahmenhälfte 26 in
einer der Anzahl der einzelnen Streifen 18 entsprechenden
Weise aufteilt. Anstelle der Streifen 18 können auch
mehrerer bevorzugt parallele Einzeldrähte vorgesehen werden. Eine
andere Vorgehensweise zur Versorgung der Streifen 18 wäre eine
mäanderförmige Verbindung
der einzelnen Streifen 18 untereinander im Bereich der
Rahmenhälften 24 und 26 in etwa
analog zu dem Draht 16.
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Bei
der Anordnung der Heizeinrichtung 14 zwischen der Abdeckung 6 und
dem Gehäuse 4 in der
aus 2 ersichtlichen Weise erfolgt durch eine Spannungsbeaufschlagung
der Drähte 16 bzw.
der Streifen 18 bzw. der Beschichtung 20 eine
entsprechende Wärmeentwicklung
in diesen Materialien, wobei dann diese Wärmeentwicklung als Strahlungswärme auf
die Abdeckung 6 wirkt.
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Erfolgt
im Ausgestaltungsbeispiel von 4 mit dem
Rahmen 22 eine Verwendung der leitfähigen Beschichtung 20 gemäß 3,
so wird die vom Rahmen 22 aufgespannte Fläche mit
einem entsprechenden Trägermaterial
ausgefüllt,
welches umfangsseitig die Rahmenhälften 24 und 26 aufweist und
welches optisch durchlässig,
d. h. durchsichtig oder durchscheinend ist. Auf dieses Trägermaterial wird
dann die leitfähige
Beschichtung 20 aufgebracht und mit den Rahmen 24 und 26 in
Kontakt gebracht, so dass dann diese beiden Rahmenhälften 24 und 26 als
sich jeweils im Wesentlichen über
die Hälfte
des Umfangs erstreckende Elektroden dienen, welche bei einer Spannungsbeaufschlagung
eine entsprechende Wärmeentwicklung
in der Beschichtung 20 induzieren.
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Weiterhin
kann die von den Rahmenhälften 24 und 26 aufgespannte
Fläche
mit einer leitfähigen Folie überspannt
werden, welche jeweils mit annähernd
der Hälfte
ihres Umfangs mit den Rahmenhälften 24 und 26 in
Verbindung steht und als vollflächiges
wärmeerzeugendes
Material oder Medium dient, z.B. eine sogenannte ITO-Schicht.