DE4012588A1 - Leuchte fuer niedrige umgebungstemperaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für niedrige Umgebungs­ temperaturen mit wenigstens einer Lampe, deren Lichtausbeute eine deutliche Abhängigkeit von ihrer Wandtemperatur aufweist und bei Temperaturen weit oberhalb der Umgebungstemperatur maximal ist.

Der Einsatz von Leuchten in niedrigen Umgebungstemperaturen ist problematisch. Glühlampen-Leuchten haben nicht nur eine schlechte Lichtausbeute sondern bei niedrigen Temperaturen auch eine geringe Lebensdauer, weil die Temperaturdifferenz an der Glühwendel zwischen dem ausgeschalteten und dem eingeschalteten Zustand zu starken Materialbelastungen führt.

Zur wirtschaftlichen Beleuchtung bei niedrigen Umgebungstem­ peraturen, beispielsweise in Kühlräumen, werden Leuchtstofflampen eingesetzt, die allerdings ebenfalls bei niedrigen Temperaturen eine geringe Lichtausbeute haben. Um den niedrigen Umgebungs­ temperaturen entgegenzuwirken, sind dabei Leuchtstofflampen mit einer hohen Energiedichte verwendet worden (z. B. 115 W-Lampen beim Typ OSLO der Anmelderin). Die Verwendung von Leuchtstofflampen mit einer hohen Energiedichte weist in sich bereits den Nachteil auf, daß diese Lampen gegenüber Leuchtstofflampen mit der halben Leistungsaufnahme nur eine 30% höhere Lichtleistung aufweisen. Zur Verbesserung der Isolation der Leuchte gegenüber der Außen­ temperatur ist eine solche Leuchte mit einem Zusatzrohr versehen worden, das die Leuchtstofflampe umgibt, so daß die Leuchtstofflampe von einer inneren rohrförmigen Schale und einer äußeren mit einem Reflektor versehenen Schale umgeben ist. Das Lichtmaximum einer derartigen bekannten Leuchte liegt in ruhender Umgebungsluft bei -12°C Umgebungstemperatur, so daß im Kühlhausbetrieb oder bei sonstigen niedrigen Umgebungstemperaturen nur eine geringe Licht­ ausbeute zur Verfügung steht. Trotz der Verwendung der Leucht­ stofflampen mit einer hohen Energieaufnahme ist daher nur eine geringe Beleuchtungswirkung erzielbar. Darüber hinaus müssen be­ kannte Kühlraumleuchten waagerecht aufgehängt sein, um einer wei­ teren Verschlechterung der Lichtleistung durch Konvektionsströme entgegenzuwirken. Eine starke Beeinträchtigung der Lichtleistung ist darüber hinaus dann gegeben, wenn die Leuchte mit Kaltluft angeblasen wird, weil sie beispielsweise in der Nähe eines Lüfters in einem Kühlhaus angeordnet ist.

Es besteht daher seit langem das dringende Bedürfnis, Leuchten für den Einsatz bei niedrigen Umgebungstemperaturen einzusetzen, die eine bessere Lichtausbeute haben. Wünschenswert erscheint insbesondere die Verwendung von Lampen mit einer geringeren Ener­ giedichte, da dadurch automatisch eine höhere relative Lichtausbeute gewährleistet wird.

Ausgehend von dieser Problemstellung ist eine Leuchte der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit mehreren, die Lampe umgebenden Schalen aus lichtdurchlässigem Material und mehreren Luftschichten zwischen Lampe und einer äußeren Schale versehen, wobei die Luft­ polster und die Schalen so dimensioniert sind, daß ihre Wärmewider­ stände bei der niedrigen Umgebungstemperatur und der vorgegebenen Wärmeleistung der Lampe eine Wandtemperatur bewirken, bei der eine gute Lichtausbeute der Lampe auftritt und wobei eine innere Schale relativ zur Lampe und zur äußeren Schale - und ggf. mehrere innere Schalen untereinander - verschiebbar mit einem so kleinen Luftspalt zwischen den Luftschichten gelagert ist, daß sich praktisch keine den Wärmewiderstand beeinträchtigende Gasströmungen zwischen den Luftschichten einstellen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zwischen der Umgebungstemperatur und der Lampe definierte Wärmewiderstände durch die mehreren Schalen und die diesen Schalen zugeordneten Luft­ schichten realisierbar sind. Hierfür muß allerdings dem Umstand Rechnung getragen werden, daß regelmäßig relativ hohe Temperatur­ unterschiede zu bewältigen sind und daß die in der Leuchte verwen­ deten Materialien unterschiedliche Längenausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies ist insbesondere im inneren Bereich der Leuchte von Bedeutung, da dort beim Einschalten der Lampe Temperaturanstiege von 60°C und mehr entstehen. Herkömmliche Isolierungstechniken, wie beispielsweise bei Isolierglas-Fensterscheiben, bei denen mit hoch elastischen Dichtungen und Klebern gearbeitet wird, sind daher für erfindungsgemäße Leuchten nicht anwendbar. Erfindungsgemäß wird auf einen vollständigen Abschluß der Luftschichten gegen­ einander verzichtet. Allerdings wird der Strömungswiderstand zwi­ schen den Luftschichten durch einen definierten Luftspalt so ver­ größert, daß kein beeinträchtigender Energietransport zwischen den Luftschichten stattfinden kann und zwar auch dann nicht, wenn eine relative Verschiebung von innerer Schale zur äußeren Schale bzw. zur Lampe oder zwischen mehreren inneren Schalen auftritt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Leuchte läßt sich erst­ malig erreichen, daß die verwendete Lampe, die beispielsweise eine 58 W-Leuchtstofflampe sein kann, mit einer Wandtemperatur betrieben wird, bei der eine maximale oder nahezu maximale Lichtausbeute stattfindet.

Die Befestigung von inneren Schalen erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe von Distanzringen, die unter Bildung geringer Spalte flächig an dem Ende der zugehörigen Schale an deren Mantelfläche anliegen und verschiebbar gegenüber radial benachbarten Teilen der Leuchten­ anordnung sind. Ein selbst verschiebbar gelagerter Distanzring er­ möglicht daher eine Längenausdehnung einer inneren Schale, wobei der Distanzring selbst verschoben werden kann oder sich die innere Schale aufgrund ihrer Ausdehnung gegenüber dem Distanzring ver­ schiebt. Diese beiden Möglichkeiten der Verschiebung sorgen für einen sicheren Betrieb auch in den Fall, in dem - beispielsweise durch einen "hängenden" Starter einer Leuchtstofflampe - im Bereich der Fassung der Lampe anomal hohe Temperaturen auftreten.

Der bevorzugte Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine rohrförmige Leuchtstofflampe, die von wenigstens einem Rohr als innere Schale umgeben ist. Dabei kann der Distanzring für das der Leuchtstofflampe benachbarte Rohr federnd auf die Leuchtstofflampe aufgeschoben sein.

Das Stirnteil der äußeren Schale bildet vorzugsweise eine ring­ förmige Kammer, in die das stirnseitige Ende des zugehörigen Rohres unter Bildung des Luftspaltes mit der Innenwand der Kammer hinein­ ragt, wobei die Tiefe der Kammer so ausgebildet ist, daß auch bei den extremsten Längenunterschieden des Rohres keine wirksame Ver­ änderung mit dem des Luftspalt eingestellten Strömungswiderstandes auftritt.

Für niedrige Umgebungstemperaturen, die einem normalen Kühlhaus­ betrieb entsprechen, wird in aller Regel eine innere Schale bzw. ein inneres Rohr nicht ausreichen. In diesem Fall umgeben wenigstens zwei Rohre die Leuchtstofflampe als innere Schalen, wobei die Rohre unabhängig voneinander relativ zur Leuchtstofflampe am Distanzring gleiten können. Die Gleitbewegung am Distanzring kann in allen Fällen dadurch unterstützt werden, daß der Distanzring ringförmige Lamellen zur Verkleinerung der Anlagefläche am Rohr aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Dimensionierung der Schalen und der Luftpolster ist es vorteilhaft, die inneren Schalen mit einem unter Berücksichtigung des angestrebten Wärmewiderstandes minimalen Radius unter Bildung einer dünnen Luftschicht auszubilden und die äußere Schale mit einem demgegenüber großen Abstand anzuordnen. Dadurch ist es erreichbar, eine Kühlhausleuchte mit zwei inneren Rohren und einem herkömmlichen Leuchtengrundkörper zu realisieren.

Zweckmäßigerweise werden für die inneren Schalen thermisch hoch stabile Materialien, für die äußere Schale hingegen ein thermisch wenig belastbares, jedoch hinreichend schlagfestes Material ver­ wendet.

Die inneren Schalen können beispielsweise aus Glas oder Polykarbonat gebildet sein, wobei bei der Verwendung von zwei inneren Schalen die der Lampe benachbarte aus Glas und die andere aus Polykarbonat gebildet ist.

Der Distanzring bzw. die Distanzringe müssen thermisch hoch be­ ständig sein. Es ist daher möglich, sie aus Porzellan oder Duro­ plasten herzustellen, bevorzugt sind jedoch temperaturfeste Spezial- Thermoplaste.

Da die den Strömungswiderstand bestimmenden Luftspalte an der Manteloberfläche der stirnseitigen Enden der inneren Schale(n) ausgebildet sind, ergibt sich der resultierende Strömungswiderstand aus der Länge und der Breite des Spaltes. Die Länge des Spaltes ist daher so groß gewählt, daß die thermisch verursachte, maximale relative Längenänderung zu keiner praktisch wirksamen Änderung des Strömungswiderstandes führt. In einer weiteren möglichen Aus­ führungsform ist der Strömungswiderstand zwischen den Luftschichten durch eine poröse, elastische Füllung gebildet, die beispielsweise ringförmig ausgebildet ist und unter einer gewissen Vorspannung flächig an einer inneren Schale anliegt. Die Füllung kann dabei beispielsweise zwischen der inneren Schale und der Innenwand eines stirnseitigen Endstücks oder auch zwischen zwei inneren Schalen eingesetzt sein. Geeignetes poröses Material ist eine temperatur­ beständige Watte, ein entsprechendes Glasfasermaterial oder ein elastischer mikroporöser Kunststoff.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Endstück einer Leuchte mit einem Schnitt durch die Umgebung der Lampe,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Lichtstroms in Ab­ hängigkeit von der Umgebungstemperatur für eine herkömmliche Lampe und eine erfindungsgemäße Leuchte.

Fig. 1 zeigt eine übliche Halterung einer Leuchtstofflampe mit einem Halterohr 1, einem Gehäuse 2, in dem ein Starter oder ein Vorschaltgerät untergebracht ist und einer parallel zu dem Rohr 1 angeordneten Leuchtstofflampe 3. Die Leuchtstofflampe ist in einem geformten Endstück 4 a gehalten, das eine einer ovalen äußeren Schale 4 angepaßte Aufnahmenut 5 aufweist. An der zum Gehäuse 2 bzw. zum Rohr 1 zeigenden Seite ist die äußere Schale 4 mit einem Reflektor 6 beschichtet, der die Abstrahlung der als Deckenleuchte ausgebildeten Leuchte nach unten intensiviert.

Die Leuchtstofflampe 3 ist relativ dicht von einem ersten inneren Rohr 7 aus Glas und von einem zweiten inneren Rohr 8 aus Polykar­ bonat umgeben. Zwischen dem ersten inneren Rohr 7 und der Wandung der Leuchtstofflampe 3 befindet sich eine erste Luftschicht 8, zwischen den beiden inneren Rohren 7, 8 eine zweite Luft­ schicht 10 und zwischen der äußeren Schale 4 und den äußeren der inneren Rohre 8 eine dritte Luftschicht 11.

Die beiden inneren Rohre 7, 8 sind ohne starre Befestigung am Ge­ häuse 2 bzw. am Endstück 4a gehalten. Ihre Halterung erfolgt durch einen ersten Distanzring 12, der mit angespritzten Federn 13 federnd auf die Wandung der Leuchtstofflampe 3 geschoben ist. Der Distanz­ ring 12 weist einen stirnseitigen Ringbund 14 auf, der sich an die Stirnkante des ersten inneren Rohres 7 anschließt. Ein zweiter Distanzring 15 ragt zwischen die beiden Enden des ersten und des zweiten inneren Rohres 7, 8 und weist ebenfalls einen nach radial außen gerichteten Ringbund 16 auf, der das zweite innere Rohr 8 stirnseitig abschließt.

Die beiden inneren Rohre 7, 8 können sich gegenüber den Distanz­ ringen 12, 15 verschieben, in gleicher Weise können sich die Distanzringe 12, 15 selbst ebenfalls gegenüber der Leuchtenanordnung verschieben, wozu ein Ausdehnungsraum 17 am stirnseitigen Ende 4 a vorgesehen ist.

Zur Unterstützung der Verschiebbarkeit der beiden Distanz­ ringe 12, 15 gegenüber den beiden inneren Rohren 7, 8 können diese mit ringförmigen Lamellen versehen sein, die die Auflagefläche zu den inneren Rohren 7, 8 verringern und dadurch durch Herabsetzen der Haftreibung das Gleiten der Rohre 7, 8 gegenüber den Distanz­ ringen 12, 15 erleichtern.

Fig. 2 zeigt in gestrichelter Darstellung die Kurve des Lichtstroms in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur für eine handelsübliche 58 W-Leuchtstofflampe in ruhender Umgebungsluft. Diese Kurve läßt erkennen, daß bei Kühlhaustemperaturen von -30°C ein außerordent­ lich geringer Lichtstrom zur Verfügung steht, so daß bisher an die Verwendung von 58 W-Leuchtstofflampen für Kühlhäuser nicht gedacht werden konnte.

In durchgezogener Darstellung ist der Lichtstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bei gleichzeitig stark bewegter Um­ gebungsluft für die in Fig. 1 dargestellte Leuchte eingezeichnet. Diese Kurve läßt erkennen, daß bei einer Kühlhaustempera­ tur - 30°C ein nahezu maximaler Lichtstrom zur Verfügung steht und daß eine gute Lichtausbeute auch noch gegeben ist, wenn ein Kühlhaus zwischenzeitlich - für Reinigungs- oder Wartungszwecke - abgeschal­ tet wird und sich eine Umgebungstemperatur von z. B. 10°C einstellt.

Claims (15)

1. Leuchte für niedrige Umgebungstemperaturen mit wenigstens einer Lampe (3), deren Lichtausbeute eine deutliche Ab­ hängigkeit von ihrer Wandtemperatur aufweist und bei Tem­ peraturen weit oberhalb der Umgebungstemperatur maximal ist, mit mehreren, die Lampe (3) umgebenden Schalen (7, 8, 4) aus lichtdurchlässigem Material und mehreren Luftschichten (8, 10, 11) zwischen Lampe (3) und einer äußeren Schale (4), wobei die Luftschichten (9, 10, 11) und die Schalen (7, 8, 4) so dimensioniert sind, daß ihre Wärmewiderstände bei der niedrigen Umgebungstemperatur und der vorgegebenen Wärmeleistung der Lampe (3) eine Wandtemperatur bewirken, bei der eine gute Lichtausbeute der Lampe (3) auftritt und wobei eine innere Schale (7, 8) relativ zur Lampe (3) und zur äußeren Schale - und ggf. mehrere innere Schalen (7, 8) untereinander - ver­ schiebbar unter Ausbildung eines so engen Luftspaltes zwischen den Luftschichten (8, 10, 11) gelagert ist, daß sich praktisch keine den Wärmewiderstand beeinträchtigende Gasströmungen zwischen den Luftschichten (9, 10, 11) einstellen.

2. Leuchte nach Anspruch 1, bei der die Befestigung innerer Schalen (7, 8) mit Hilfe von Distanzringen (12, 15) erfolgt, die unter Bildung geringer Spalte flächig am Ende der zuge­ hörigen Schale (7, 8) an deren Mantelfläche anliegen und ver­ schiebbar gegenüber radial benachbarten Teilen (3, 4a) der Leuchtenanordnung sind.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lampe eine rohr­ förmige Leuchtstofflampe (3) ist, die von wenigstens einem Rohr (7, 8) als innere Schale umgeben ist.

4. Leuchte nach Anspruch 3, bei der der Distanzring (12) zwischen der Leuchtstofflampe und dem benachbarten Rohr (7) federnd auf die Leuchtstofflampe (3) aufgeschoben ist.

5. Leuchte nach Anspruch 3 oder 4, bei der ein stirnseitiger Abschluß (4a) der äußeren Schale (4) eine ringförmige Kammer bildet, in die das stirnseitige Ende wenigstens eines inneren Rohres (7, 8) hineinragt.

6. Leuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Rohr (8) an einer Wandung der ringförmigen Kammer des stirnseitigen Abschlusses (4a) gleitend unter Bildung des zugehörigen Spaltes anliegt.

7. Leuchte nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der wenigstens zwei Rohre (7, 8) die Leuchtstofflampe (3) als innere Schalen umgeben, die unabhängig voneinander relativ zu der Leucht­ stofflampe (3) und dem stirnseitigen Abschluß (4a) gleiten können.

8. Leuchte nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der der Distanz­ ring (12, 15) ringförmige Lamellen zur Verkleinerung der An­ lagefläche am Rohr (7, 8) aufweist.

9. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die inneren Schalen (7, 8) mit einem unter Berücksichtigung des ange­ strebten Wärmewiderstandes minimalen Radius unter Bildung einer dünnen Luftschicht (9, 10) ausgebildet sind und die äußere Schale (4) mit einem dem gegenüber großen Abstand angeordnet ist.

10. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innere Schalen (7, 8) aus thermisch hoch stabilem Material, die äußere Schale (4) hingegen aus thermisch wenig belastbarem, jedoch hinreichend schlagfestem Material gebildet sind.

11. Leuchte nach Anspruch 10, bei der eine innere Schale aus Glas oder Polykarbonat besteht.

12. Leuchte nach Anspruch 11, bei der eine der Lampe (3) benach­ barte innere Schale (7) aus Glas und eine weitere innere Schale (8) aus Polykarbonat besteht.

13. Leuchte nach einem der Ansprüche 3 bis 12, bei der der Distanz­ ring (12, 15) aus thermisch hoch stabilem Kunststoff gebildet ist.

14. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strömungswiderstand zwischen den Luft­ schichten durch die Länge und Breite des Luftspaltes einge­ stellt ist.

15. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strömungswiderstand zwischen den Luftschich­ ten durch eine unter Druck an der inneren Schale (7, 8) an­ liegenden porösen, elastischen Füllung bewirkt ist, deren Durchgangsöffnungen gemeinsam den Luftspalt bilden.