DE4012588C2 - Leuchte für 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,
• - mehreren die Lampe umgebenden Rohren aus lichtdurchlässigem Material,
• - mehreren Luftschichten zwischen der Lampe und einem äußeren Rohr, wobei die Luftschichten und die Rohre so dimensioniert sind, daß ihre Wärmewiderstände bei der niedrigen Umgebungstemperatur und der vorgegebenen Wärmeleistung der Lampe eine Wandtemperatur bewirken, bei der eine gute Lichtausbeute der Lampe auftritt.

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 Umgebungstemperaturen 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 Außentemperatur ist eine solche Leuchte mit einem Zusatzrohr versehen worden, das die Leuchtstofflampe umgibt, so daß die Leuchtstofflampe von einem inneren Rohr und einem äußeren mit einem Reflektor versehenen Rohr 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 Lichtausbeute zur Verfügung steht. Trotz der Verwendung der Leuchtstofflampen mit einer hohen Energieaufnahme ist daher nur eine geringe Beleuchtungswirkung erzielbar. Darüber hinaus müssen bekannte Kühlraumleuchten waagerecht aufgehängt sein, um einer weiteren 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.

Aus der Zeitschrift "Elektro-Technik, 1955, 37. Jahrg., Nr. 51/52, Seite 54" ist eine Leuchtstofflampe bekannt, die mit einem Rohr aus lichtdurchlässigem Material, nämlich einem Kälteschutzrohr aus Glas versehen ist, die die Leuchtstofflampe gegen Kälte und Eis schützt. Der Luft-Isolationsmantel zwischen dem lichtdurchlässigen Rohr und der Leuchtstofflampe dient zum Schutz gegen ein Absinken der Lichtausbeute durch Zugluft. Eine spezielle mechanische Konstruktion ist nicht offenbart.

Eine Leuchte der eingangs erwähnten Art ist durch die FR-PS 843 791 bekannt. Die darin offenbarte Natriumdampflampe soll gegenüber variablen Umwelteinflüssen geschützt sein. Hierzu sind mehrere röhrenförmige Schalen aus lichtdurchlässigem Material vorgesehen, die die Natriumdampflampe umgeben. Die röhrenförmige Innenschale ist mit einer einfachen Wand und die röhrenförmige Außenschale mit einer evakuierten Doppelwandung versehen. Dadurch soll für die Lampe eine im wesentlichen konstante Temperatur bewirkt werden. Die Zwischenräume zwischen den röhrenförmigen Schalen sind fest abgeschlossen. Eine solche Anordnung ist mechanisch bei großen auftretenden Temperaturunterschieden im eingeschalteten und ausgeschalteten Betrieb im Lampeninneren in der Praxis nicht zu beherrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leuchte der eingangs erwähnten Art in konstruktiv beherrschbarer Weise so auszugestalten, daß bei niedrigen Umgebungstemperaturen eine gute Lichtausbeute erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Leuchte der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - wenigstens ein inneres Rohr relativ zur Lampe und zum äußeren Rohr verschiebbar unter Ausbildung eines Luftspaltes zwischen den angrenzenden Luftschichten gelagert ist, wobei der jeweils ausgebildete Luftspalt so eng ist, daß sich praktisch keine den Wärmewiderstand beeinträchtigende Gasströmung zwischen den angrenzenden Luftschichten einstellt.

Dabei können mehrere innere Rohre vorhanden sein, die unter Ausbildung mehrerer Luftspalte zwischen den jeweils angrenzenden Luftschichten auch untereinander verschiebbar gelagert sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zwischen der Umgebungstemperatur und der Lampe definierte Wärmewiderstände durch die mehreren Rohren und die diesen Rohren zugeordneten Luftschichten realisierbar sind. Hierfür muß allerdings dem Umstand Rechnung getragen werden, daß regelmäßig relativ hohe Temperaturunterschiede zu bewältigen sind und daß die in der Leuchte verwendeten 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 gegeneinander verzichtet. Allerdings wird der Strömungswiderstand zwischen den Luftschichten durch einen definierten Luftspalt so vergrößert, daß kein beeinträchtigender Energietransport zwischen den Luftschichten stattfinden kann und zwar auch dann nicht, wenn eine relative Verschiebung von innerem Rohr zum äußeren Rohr bzw. zur Lampe oder zwischen mehreren inneren Rohren auftritt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Leuchte läßt sich erstmalig 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 Rohren 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 Leuchtenanordnung sind. Ein selbst verschiebbar gelagerter Distanzring ermöglicht daher eine Längenausdehnung eines inneren Rohres, wobei der Distanzring selbst verschoben werden kann oder sich das innere Rohr aufgrund seiner Ausdehnung gegenüber dem Distanzring verschiebt. 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 inneres Rohr umgeben ist. Dabei kann der Distanzring für das der Leuchtstofflampe benachbarte Rohr federnd auf die Leuchtstofflampe aufgeschoben sein.

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

Für niedrige Umgebungstemperaturen, die einem normalen Kühlhausbetrieb 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 Rohre, 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 Rohre und der Luftpolster ist es vorteilhaft, die inneren Rohre mit einem unter Berücksichtigung des angestrebten Wärmewiderstandes minimalen Radius unter Bildung einer dünnen Luftschicht auszubilden und das äußere Rohr 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 Rohre thermisch hoch stabile Materialien, für die äußeren Rohre hingegen ein thermisch wenig belastbares, jedoch hinreichend schlagfestes Material verwendet.

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

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

Da die den Strömungswiderstand bestimmenden Luftspalte an der Manteloberfläche der stirnseitigen Enden des(r) inneren Rohre(s) 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 möglichen Ausführungsform ist der Strömungswiderstand zwischen den Luftschichten durch eine poröse, elastische Füllung gebildet, die beispielsweise ringförmig ausgebildet ist und unter einer gewissen Vorspannung flächig an einem inneren Rohr anliegt. Die Füllung kann dabei beispielsweise zwischen dem inneren Rohr und der Innenwand eines stirnseitigen Endstücks oder auch zwischen zwei inneren Rohren eingesetzt sein. Geeignetes poröses Material ist eine temperaturbeständige 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 Längsschnitt durch die Lampe und ihre Umgebung,

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 einem ovalen äußeren Rohr 4 angepaßte Aufnahmenut 5 aufweist. An der zum Gehäuse 2 bzw. zum Rohr 1 zeigenden Seite ist das äußere Rohr 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 9, zwischen den beiden inneren Rohren 7, 8 eine zweite Luft­ schicht 10 und zwischen dem äußeren Rohr 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 von - 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 (14)

1. Leuchte für niedrige Umgebungstemperaturen mit

• - wenigstens einer Lampe (3), deren Lichtausbeute eine deutliche Abhängigkeit von ihrer Wandtemperatur aufweist und bei Temperaturen weit oberhalb der Umgebungstemperatur maximal ist,
• - mehreren, die Lampe (3) umgebenden Rohren (7, 8, 4) aus lichtdurchlässigem Material,
• - mehreren Luftschichten (9, 10, 11) zwischen der Lampe (3) und einem äußeren Rohr (4), wobei die Luftschichten (9, 10, 11) und die Rohre (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,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - wenigstens ein inneres Rohr (7, 8) relativ zur Lampe (3) und zum äußeren Rohr (4) verschiebbar unter Ausbildung eines Luftspaltes zwischen den angrenzenden Luftschichten (9, 10, 11) gelagert ist, wobei der jeweils ausgebildete Luftspalt so eng ist, daß sich praktisch keine den Wärmewiderstand beeinträchtigende Gasströmungen zwischen den angrenzenden Luftschichten (9, 10, 11) einstellt.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere innere Rohre (7, 8) vorhanden sind, die unter Ausbildung mehrerer Luftspalte zwischen den jeweils angrenzenden Luftschichten (9, 10, 11) auch untereinander verschiebbar gelagert sind.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Befestigung jedes inneren Rohres (7, 8) mit Hilfe von Distanzringen (12, 15) erfolgt, die unter Bildung geringer Spalte am am Ende des zugehörigen Rohres (7, 8) an dessen Mantelfläche anliegen und verschiebbar gegenüber radial benachbarten Teilen (3, 4a) der Leuchtenanordnung sind.

4. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die wenigstens eine Lampe (3) eine rohrförmige Leuchtstofflampe ist.

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

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

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

8. Leuchte nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der jeder Distanzring (12, 15) ringförmige Lamellen zur Verkleinerung der Anlagefläche am zugehörigen inneren Rohr (7, 8) aufweist.

9. Leuchte nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der die inneren Rohre (7, 8) mit einem unter Berücksichtigung des angestrebten Wärmewiderstandes minimalen Radius unter Bildung einer dünnen Luftschicht (9, 10) ausgebildet sind und das äußere Rohr (4) mit einem dem gegenüber großen Abstand angeordnet ist.

10. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes innere Rohr (7, 8) aus thermisch hoch stabilem Material besteht, das äußere Rohr (4) hingegen aus thermisch wenig belastbarem, jedoch hinreichend schlagfestem Material.

11. Leuchte nach Anspruch 10, bei der ein inneres Rohr (7, 8) aus Glas oder Polykarbonat besteht.

12. Leuchte nach Anspruch 11, bei der das der Lampe (3) benachbarte innere Rohr (7) aus Glas und ein weiteres inneres Rohr (8) aus Polykarbonat besteht.

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

14. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekenn­ zeichnet durch eine unter Druck an jedem inneren Rohr (7, 8) anliegende poröse, elastische Füllung, deren Durchgangsöffnungen gemeinsam den jeweiligen Luftspalt bilden.