EP2999300A1 - Licht- und Wärmestrahler - Google Patents

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EP2999300A1
EP2999300A1 EP15160721.5A EP15160721A EP2999300A1 EP 2999300 A1 EP2999300 A1 EP 2999300A1 EP 15160721 A EP15160721 A EP 15160721A EP 2999300 A1 EP2999300 A1 EP 2999300A1
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EP
European Patent Office
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sheath
heating element
lighting
heating
light sources
Prior art date
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Application number
EP15160721.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2999300B1 (de
Inventor
Michael Buschhoff
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Redwell Manufaktur GmbH
Original Assignee
Redwell Manufaktur GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Redwell Manufaktur GmbH filed Critical Redwell Manufaktur GmbH
Publication of EP2999300A1 publication Critical patent/EP2999300A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2999300B1 publication Critical patent/EP2999300B1/de
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0088—Ventilating systems
    • F21V33/0092—Ventilating systems with heating or cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/04—Stoves or ranges heated by electric energy with heat radiated directly from the heating element
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/267—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an organic material, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/36—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material

Definitions

  • the invention relates to a lighting and heating body with light sources, preferably LED lights, and a heating element, according to the preamble of claim 1.
  • LEDs light-emitting devices
  • the temperature sensitivity of LEDs must also be considered, which can lead to a reduced lifetime of the LEDs and does not play a role in normal ambient temperatures, but if used in close proximity to heating elements very likely to cause problems.
  • the lighting and radiator according to the invention should also be subsequently installed easily and at low cost and be used flexibly in different areas of space.
  • Claim 1 relates to a lighting and heating elements with light sources, preferably LED lights, and a heating element, is proposed in the invention that a sheath body is provided with a thermally insulating sheath core, which is enclosed by an outer sheath, wherein the heating element is designed as a voltage applied between the outer sheath and the sheath core on the inside of the outer sheath electric surface heating element, and the light sources are arranged in an axial opening of the sheath body, or on a voltage applied in the axial direction of the sheath body.
  • the electric Surface heating element generates heat mainly in the form of infrared radiation and does not cause direct heating of the room air, but of object surfaces on which the infrared radiation impinges.
  • the room air is heated indirectly by the heated objects.
  • the main radiation direction is oriented perpendicular to the surface heating element, although the heat radiation, of course, also takes place in a radiation angle to the main radiation direction. Since, according to the invention, the electrical surface heating element rests against an outer envelope of a jacket body, the heat radiation therefore takes place mainly perpendicular to the jacket surface, ie in the case of a cylindrical jacket body in the radial direction of the jacket body.
  • the light sources are arranged according to the invention in an axial opening of the sheath body, or on a voltage applied in the axial direction on the sheath body.
  • the light sources are therefore not directly exposed to the infrared radiation of the committeenheizelements due to the geometry of the lighting and heating body according to the invention and are therefore not directly heated by her.
  • the surface heating element also causes heating of the sheath body itself, with excessive heating of the light sources arranged in the aperture or on the main body being avoided by the thermally insulating sheath core provided according to the invention.
  • temperature-sensitive LED elements can be used together with electric surface heating on the same lighting and radiator, provided that it is designed according to the invention.
  • the sheath body has an annular base surface and the sheath core has an inner circumferential surface which is provided with an inner sheath bounding the axial opening.
  • This measure allows a material-saving and thus weight-reducing design, whereby even elegant designs can be implemented.
  • the arranged in the axial breakdown light sources can be attached directly to the inner sheath, or on a support plate which traverses the axial aperture and is inserted into the inner sheath.
  • the electrical surface heating element is preferably designed as a heating conductor arranged in or on a flat carrier, in particular made of a nonwoven or woven fabric.
  • the heat conductor can be woven in about a glass fiber fabric or fleece, or in an electrically insulating plastic.
  • the jacket core it is proposed that it is constructed of a free-flowing insulating material, preferably of vermiculite or expanded glass.
  • a jacket core volume is available, which can be filled by a free-flowing insulating material.
  • the free-flowing insulation material ensures optimal filling of the jacket core volume and can be produced quickly and easily.
  • the sheath body 1 in each case has an annular base and top surface and can between the base and top surface a conically shaped outer shell surface with a cylindrical inner surface ( Fig. 1 ), a cylindrically shaped outer shell surface with a cylindrical inner surface ( Fig. 2 ), or a convex outer shell surface with a cylindrical inner surface ( Fig. 3 ), exhibit.
  • the lighting and heating body according to the invention is provided with retaining tabs 2 which are attached to the top surface of the cover body 6. But the retaining tabs 2 can also be attached to the base body 5 and the cover body 6, as in the Fig. 4 is apparent.
  • the lighting and heating element according to the invention has a cylindrically shaped outer shell surface with a cylindrical inner surface, but in comparison to the embodiment according to the Fig. 2 be hung twisted by 90 °.
  • the radiation cone which is effective in the room for heating purposes changes, which may be advantageous depending on the local requirement.
  • the sheath body 1 is enclosed by an outer sheath 3, on the inside of which, as will be explained in more detail, an electric surface heating element 4 is applied.
  • a base body 5 which forms the base of the jacket body 1, wherein the base body 5 is designed in the illustrated embodiments as an annular disc.
  • the cover body 6 forms the top surface of the jacket body 1, wherein the cover body 6 is also executed in the embodiments shown as an annular disc.
  • the sheath body 1 has an axial opening 8, which is bounded by an inner sheath 7.
  • an inner sheath 7 Like in the Fig.
  • a breakthrough 8 transverse support plate 15 can be used in the axial aperture 8, to which the light sources 14 are attached with their power supply.
  • the light sources 14 can also be attached directly to the main body 5, as in the Fig. 4 is pictured.
  • the jacket body 1 could also be formed as a solid body without axial aperture 8, for reasons of material and Weight savings, however, the embodiments according to the Fig. 1 to 4 prefers. In this way, even elegant designs are possible.
  • a possible construction of a lighting and radiator according to the invention based on the Fig. 5 to 11 explained.
  • FIG. 5 a first manufacturing step of a lighting and heating body according to the invention, in which the base body 5 is prepared.
  • the main body 5 is designed as an annular disk of, for example, a temperature-stable plastic.
  • the main body 5 can be made approximately as an injection molded part and has an outer groove 9 and an inner groove 10.
  • four mounting rods 11 are attached to the main body 5 in the illustrated embodiment.
  • the light sources 14 could according to the embodiment of the Fig. 4 are attached to the underside of the main body 5 and are preferably designed as LED elements.
  • LED elements have a high energy efficiency, a long life and low operating voltages, but the luminous efficacy of LEDs is particularly dependent on the ambient temperature and the dissipation of the heat generated. In practical use, care must be taken to ensure good dissipation of heat, especially in the attachment areas of the LEDs, in order to avoid aging and damage processes. Although the light from the LEDs does not contain any infrared components, its generation releases heat, so the LEDs themselves heat up. Modern designs for LEDs effectively dissipate the generated heat to increase the lifetime with the same light output.
  • the thermal load of the LEDs is to be kept low, with a usual safety distance of 30-35 ° C below the manufacturer's maximum permissible junction temperature is recommended. Since the junction temperature is difficult to access in practice for measurements, the user usually orientates himself to the working temperature measured at the solder contact.
  • a LED specified for a junction temperature of 120 ° C may be operated at a maximum working temperature of about 90 ° C, but better at about 30-35 ° C below this temperature. If the working temperature permanently exceeds these critical temperatures, the service life is significantly reduced. Therefore, care must be taken in the construction of the lighting and heating body according to the invention that the mounting areas of the LEDs do not permanently exceed temperatures of about 60 ° C. Such a construction will be explained with reference to the following figures.
  • the Fig. 6 shows a second manufacturing step of a lighting and heating body according to the invention, in which the outer casing 3 is mounted with the surface heating element 4 arranged on the inside on the base body 5.
  • the outer sheath 5 is designed as a sheet steel and is inserted into the outer groove 9.
  • the surface heating element 4 is designed as a fleece or fabric, in which a heating element is woven.
  • the heating conductor is in electrical contact with an electrical supply line 12. In the embodiment shown, two heating conductors are connected in parallel in order to reduce the length of the heating conductors used and to achieve higher heat outputs at the same voltage.
  • the Fig. 7 shows a third manufacturing step of a lighting and heating body according to the invention, in which the inner sheath 7 is mounted on the base body 5. Also, the inner sheath 7 may be designed as a sheet steel and is used in the inner groove 10.
  • the insulating material may be about vermiculite or expanded glass flakes.
  • the Fig. 9 shows a further manufacturing step of a lighting and heating body according to the invention, in which the filling was completed with the insulating material. In this way, an insulating jacket core 13 is formed, which also ensures sufficient electrical insulation with respect to the heating conductor and the electrical supply line 12.
  • Vermiculite for example, has a high melting point of 1315 ° C, so it can be safely used at the given temperatures.
  • the entire structure can subsequently be closed with a cover 6, as based on the Fig. 10 is apparent.
  • the covering body 6 has bores which are pierced by the mounting rods 11, so that the structure can be screwed by means of the mounting rods 11.
  • the cover body 6 is in the embodiments shown also as an annular disc about a temperature-stable plastic running.
  • the cover body 6 may be made approximately as an injection molded part and has two concentric annular grooves in which the inner sheath 7 and the outer sheath 3 engage.
  • retaining tabs 2 can be mounted on the mounting rods 11, with which the lighting and radiator according to the invention can be mounted approximately on a ceiling, as shown in the Fig. 11 is apparent.
  • the assembly of the lighting and radiator according to the invention is completed.
  • LEDs as light sources represent energy-efficient consumers, so that a power-saving lighting and radiator can be realized.
  • photovoltaics only renewable energy without the use of fossil fuels can be used.

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Abstract

Beleuchtungs- und Heizkörper mit Lichtquellen, vorzugsweise LED-Leuchten, und einem Heizelement, bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass ein Mantelkörper (1) mit einem thermisch isolierenden Mantelkern (13) vorgesehen ist, der von einer äußeren Umhüllung (3) umschlossen ist, wobei das Heizelement als ein zwischen der äußeren Umhüllung (3) und dem Mantelkern (13) an der Innenseite der äußeren Umhüllung (3) anliegendes elektrisches Flächenheizelement (4) ausgeführt ist, und die Lichtquellen in einem axialen Durchbruch (8) des Mantelkörpers (1) angeordnet sind, oder an einem in axialer Richtung am Mantelkörper (1) anliegenden Grundkörper (5). Sowohl das auf Infrarotstrahlung basierende Flächenheizelement (4) als auch die aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus verwendbaren LEDs als Lichtquellen stellen energieeffiziente Verbraucher dar, sodass ein stromsparender Beleuchtungs- und Heizkörper verwirklicht werden kann. In Kombination mit Photovoltaik kann überdies ausschließlich erneuerbare Energie ohne Verwendung fossiler Brennstoffe eingesetzt werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Beleuchtungs- und Heizkörper mit Lichtquellen, vorzugsweise LED-Leuchten, und einem Heizelement, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Insbesondere in großflächigen Büro- und Betriebsgebäuden, Produktions- und Veranstaltungshallen, aber auch in Gastronomie- und Hotelbetrieben sowie in privaten Wohnbereichen stellt sich mitunter das Problem der energiesparenden Versorgung lokaler Bereiche mit Wärme und Licht. Bei Verwendung wasserführender Systeme stellt sich das Problem der hinreichenden Isolierung der wasserführenden Leitungen bis zum Ort des Verbrauchers und der mitunter inakzeptabel langsamen Erwärmung der Umgebung. Insbesondere auf großen Flächen kann die Versorgung einzelner Arbeitsplätze mit Licht und Wärme zu Schwierigkeiten führen. Vor allem die auf Wärmekonvektion beruhenden Heizsysteme zeigen Nachteile, falls dabei das zu erwärmende Raumvolumen groß im Verhältnis zum genutzten Raumvolumen des lokalen Arbeitsplatzes ist. Es muss hierbei eine vergleichsweise große Energiemenge für eine lokale Erwärmung am Arbeitsplatz aufgewendet werden, die zu nutzlosem Energieverbrauch führt. Falls energiesparende LED-Systeme zur Beleuchtung verwendet werden sollen ist ferner die Temperaturempfindlichkeit von LEDs (Light Emitting Devices) zu berücksichtigen, die zu einer verringerten Lebensdauer der LEDs führen kann und bei üblichen Umgebungstemperaturen zwar keine Rolle spielt, bei Verwendung in räumlicher Nähe zu Heizelementen aber sehr wohl zu Problemen führen kann.
  • Es ist daher das Ziel der Erfindung einen Beleuchtungs- und Heizkörper bereit zu stellen, der lokale Bereiche rasch und energieeffizient erwärmen und mit Licht versorgen kann, auch wenn der lokale Bereich Teil eines großen Raumvolumens ist. Der erfindungsgemäße Beleuchtungs- und Heizkörper soll dabei auch nachträglich leicht und zu geringen Kosten installierbar sein und flexibel in unterschiedlichen Raumbereichen einsetzbar sein.
  • Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf einen Beleuchtungs- und Heizkörper mit Lichtquellen, vorzugsweise LED-Leuchten, und einem Heizelement, bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass ein Mantelkörper mit einem thermisch isolierenden Mantelkern vorgesehen ist, der von einer äußeren Umhüllung umschlossen ist, wobei das Heizelement als ein zwischen der äußeren Umhüllung und dem Mantelkern an der Innenseite der äußeren Umhüllung anliegendes elektrisches Flächenheizelement ausgeführt ist, und die Lichtquellen in einem axialen Durchbruch des Mantelkörpers angeordnet sind, oder an einem in axialer Richtung am Mantelkörper anliegenden Grundkörper. Das elektrische Flächenheizelement erzeugt Wärme vorwiegend in Form von Infrarotstrahlung und bewirkt keine direkte Erwärmung der Raumluft, sondern von Objektoberflächen, auf die die Infrarotstrahlung auftrifft. Die Raumluft wird vielmehr indirekt durch die erwärmten Objekte erwärmt. Bei einem elektrischen Flächenheizelement ist dabei die Hauptstrahlrichtung senkrecht zum Flächenheizelement orientiert, wenngleich die Wärmeabstrahlung freilich auch in einem Abstrahlwinkel zur Hauptstrahlrichtung erfolgt. Da erfindungsgemäß das elektrische Flächenheizelement an einer äußeren Umhüllung eines Mantelkörpers anliegt, erfolgt daher die Wärmeabstrahlung hauptsächlich senkrecht zur Mantelfläche, also bei einem zylindrisch ausgeführten Mantelkörper in radialer Richtung des Mantelkörpers. Die Lichtquellen sind erfindungsgemäß in einem axialen Durchbruch des Mantelkörpers angeordnet, oder an einem in axialer Richtung am Mantelkörper anliegenden Grundkörper. Die Lichtquellen sind daher aufgrund der Geometrie des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers nicht direkt der Infrarotstrahlung des Flächenheizelements ausgesetzt und werden daher auch nicht unmittelbar von ihr erwärmt. Das Flächenheizelement verursacht freilich auch eine Erwärmung des Mantelkörpers selbst, wobei eine zu starke Erwärmung der im Durchbruch oder am Grundkörper angeordneten Lichtquellen durch den erfindungsgemäß vorgesehenen thermisch isolierenden Mantelkern vermieden wird. Somit können auch temperaturempfindliche LED-Elemente gemeinsam mit elektrischen Flächenheizelementen auf demselben Beleuchtungs- und Heizkörper verwendet werden, sofern er erfindungsgemäß ausgeführt ist.
  • Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Mantelkörper eine kreisringförmige Grundfläche aufweist und der Mantelkern eine innere Mantelfläche aufweist, die mit einer den axialen Durchbruch begrenzenden inneren Umhüllung versehen ist. Diese Maßnahme ermöglicht eine materialsparende und somit gewichtsreduzierende Ausführung, wobei auch elegante Designs umgesetzt werden können. Die im axialen Durchbruch angeordneten Lichtquellen können dabei direkt an der inneren Umhüllung befestigt sein, oder an einer Trägerplatte, die den axialen Durchbruch quert und in die innere Umhüllung eingesetzt ist.
  • Das elektrische Flächenheizelement ist vorzugsweise als ein in oder an einem flächigen Träger, insbesondere aus einem Vlies oder Gewebe, angeordneter Heizleiter ausgeführt. Der Heizleiter kann dabei etwa in einem Glasfasergewebe oder -vlies eingewebt sein, oder in einem elektrisch isolierenden Kunststoff.
  • Für den Mantelkern wird vorgeschlagen, dass er aus einem rieselfähigen Isolationsmaterial, vorzugsweise aus Vermiculit oder Blähglas, aufgebaut ist. Insbesondere für den vorgeschlagenen Aufbau bestehend aus einem Grundkörper und einer darauf angeordneten inneren und äußeren Umhüllung steht ein Mantelkernvolumen zur Verfügung, das durch ein rieselfähiges Isolationsmaterial befüllt werden kann. Das rieselfähige Isolationsmaterial stellt eine optimale Ausfüllung des Mantelkernvolumens sicher und ist rasch und einfach herstellbar.
  • Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen dabei die
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers,
    • Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers,
    • Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers,
    • Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers,
    • Fig. 5 einen ersten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem der Grundkörper vorbereitet wird,
    • Fig. 6 einen zweiten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die äußere Umhüllung mit dem innenseitigen Flächenheizelement auf dem Grundkörper montiert wird,
    • Fig. 7 einen dritten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die innere Umhüllung auf dem Grundkörper montiert wird,
    • Fig. 8 einen vierten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem das zwischen Grundkörper und der inneren und äußeren Umhüllung gebildete Mantelkernvolumen mit einem rieselfähigen Isolationsmaterial befüllt wird,
    • Fig. 9 einen fünften Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die Befüllung abgeschlossen wurde,
    • Fig. 10 einen sechsten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem das Mantelkernvolumen mit einem Abdeckkörper verschlossen wird, und die
    • Fig. 11 einen siebenten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem Haltelaschen an den Montagestangen montiert wurden.
  • Anhand der Fig. 1 bis 4 werden zunächst unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers gezeigt. Der Mantelkörper 1 weist dabei jeweils eine kreisringförmige Grund- und Deckfläche auf und kann zwischen der Grund- und Deckfläche eine konisch geformte Mantelaußenfläche mit zylindrischer Innenfläche (Fig. 1), eine zylindrisch geformte Mantelaußenfläche mit zylindrischer Innenfläche (Fig. 2), oder eine konvex geformte Mantelaußenfläche mit zylindrischer Innenfläche (Fig. 3), aufweisen. In den Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 3 ist der erfindungsgemäße Beleuchtungs- und Heizkörper mit Haltelaschen 2 versehen, die an der Deckfläche des Abdeckkörpers 6 befestigt sind. Die Haltelaschen 2 können aber auch am Grundkörper 5 und am Abdeckkörper 6 befestigt sein, wie in der Fig. 4 ersichtlich ist. Gemäß Fig. 4 weist der erfindungsgemäße Beleuchtungs- und Heizkörper eine zylindrisch geformte Mantelaußenfläche mit zylindrischer Innenfläche auf, kann jedoch im Vergleich zur Ausführungsform gemäß der Fig. 2 um 90° verdreht aufgehängt werden. Dabei verändert sich der im Raum für Heizzwecke wirksame Strahlungskegel, was je nach lokaler Anforderung vorteilhaft sein kann.
  • Der erfindungsgemäße Aufbau ist jedoch in allen Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 4 derselbe. Der Mantelkörper 1 ist dabei von einer äußeren Umhüllung 3 umschlossen, an deren Innenseite wie noch näher ausgeführt werden wird ein elektrisches Flächenheizelement 4 anliegt. In axialer Richtung des Mantelkörpers 1 liegt ein Grundkörper 5 an, der die Grundfläche des Mantelkörpers 1 bildet, wobei der Grundkörper 5 in den gezeigten Ausführungsformen als kreisringförmige Scheibe ausgeführt ist. Der Abdeckkörper 6 bildet die Deckfläche des Mantelkörpers 1, wobei der Abdeckkörper 6 in den gezeigten Ausführungsformen ebenfalls als kreisringförmige Scheibe ausgeführt ist. Der Mantelkörper 1 weist einen axialen Durchbruch 8 auf, der von einer inneren Umhüllung 7 begrenzt wird. Wie in der Fig. 2 angedeutet wird, kann im axialen Durchbruch 8 eine den Durchbruch 8 querende Trägerplatte 15 eingesetzt werden, an der die Lichtquellen 14 mit ihrer Stromzuführung befestigt sind. Die Lichtquellen 14 können aber auch direkt am Grundkörper 5 befestigt werden, wie in der Fig. 4 dargestellt wird. In diesem Fall könnte der Mantelkörper 1 auch als massiver Körper ohne axialen Durchbruch 8 ausgebildet sein, aus Gründen der Material- und Gewichtsersparnis wird jedoch die Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 4 bevorzugt. Auf diese Weise werden auch elegante Designs ermöglicht.
  • In weiterer Folge wird ein möglicher Aufbau eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers anhand der Fig. 5 bis 11 erläutert. Dabei zeigt die Fig. 5 einen ersten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem der Grundkörper 5 vorbereitet wird. Der Grundkörper 5 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen als kreisringförmige Scheibe etwa aus einem temperaturstabilen Kunststoff ausgeführt. Der Grundkörper 5 kann etwa als Spritzgussteil gefertigt sein und weist eine äußere Nut 9 und eine innere Nut 10 auf. Des Weiteren werden am Grundkörper 5 im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Montagestangen 11 befestigt.
  • Die Lichtquellen 14 (in der Fig. 5 nicht ersichtlich) könnten gemäß der Ausführungsform der Fig. 4 an der Unterseite des Grundkörpers 5 befestigt werden und sind vorzugsweise als LED-Elemente ausgeführt. LED-Elemente weisen eine hohe Energieeffizienz, eine lange Lebensdauer und niedrige Betriebsspannungen auf, allerdings ist die Lichtausbeute von LEDs insbesondere von der Umgebungstemperatur und der Abführung der gebildeten Wärme abhängig. Beim praktischen Einsatz muss vor allem in den Befestigungsbereichen der LEDs auf eine gute Abfuhr der Wärme geachtet werden, um Alterungs- und Schädigungsprozesse zu vermeiden. Das Licht der LEDs enthält zwar selbst keine Infrarot-Anteile, allerdings setzt dessen Erzeugung sehr wohl Wärme frei, sodass sich die LEDs selbst erwärmen. Moderne Bauformen für LEDs führen die gebildete Wärme effektiv ab, um bei gleicher Lichtausbeute die Lebensdauer zu erhöhen. Durch stark schwankende oder hohe Umgebungstemperaturen kann jedoch die Lebensdauer der LEDs signifikant verringert werden. Daher ist die thermische Belastung der LEDs gering zu halten, wobei üblicher Weise ein Sicherheitsabstand von 30-35°C unterhalb der vom Hersteller maximal zulässigen Sperrschichttemperatur empfohlen wird. Da die Sperrschichttemperatur in der Praxis für Messungen schwer zugänglich ist, orientiert sich der Anwender zumeist an der am Lötkontakt gemessenen Arbeitstemperatur. Eine für eine Sperrschichttemperatur von 120°C spezifizierte LED darf etwa maximal bei einer Arbeitstemperatur von etwa 90°C betrieben werden, besser jedoch bei etwa 30-35°C unterhalb dieser Temperatur. Falls die Arbeitstemperatur diese kritischen Temperaturen dauerhaft überschreitet, reduziert sich die Lebensdauer deutlich. Daher muss beim Aufbau des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers darauf geachtet werden, dass die Befestigungsbereiche der LEDs Temperaturen von etwa 60°C nicht dauerhaft überschreiten. Ein solcher Aufbau wird anhand der folgenden Figuren erläutert.
  • Die Fig. 6 zeigt dabei einen zweiten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die äußere Umhüllung 3 mit dem innenseitig angeordneten Flächenheizelement 4 auf dem Grundkörper 5 montiert wird. Die äußere Umhüllung 5 ist etwa als Stahlblech ausgeführt und wird in die äußere Nut 9 eingesetzt. Das Flächenheizelement 4 ist etwa als Vlies oder Gewebe ausgeführt, in das ein Heizleiter eingewebt ist. Der Heizleiter steht in einem elektrischen Kontakt mit einer elektrischen Zuleitung 12. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Heizleiter parallel geschalten, um die Länge der verwendeten Heizleiter zu reduzieren und bei gleicher Spannung höhere Heizleistungen zu erzielen.
  • Die Fig. 7 zeigt einen dritten Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die innere Umhüllung 7 auf dem Grundkörper 5 montiert wird. Auch die innere Umhüllung 7 kann etwa als Stahlblech ausgeführt sein und wird in die innere Nut 10 eingesetzt.
  • Der Grundkörper 5 bildet gemeinsam mit der inneren Umhüllung 7 und der äußeren Umhüllung 3 ein Mantelkernvolumen, das in weiterer Folge mit einem rieselfähigen Isolationsmaterial befüllt werden kann, wie anhand der Fig. 8 gezeigt wird. Bei dem Isolationsmaterial kann es sich etwa um Vermiculit- oder Blähglasflocken handeln. Die Fig. 9 zeigt einen weiteren Herstellungsschritt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers, bei dem die Befüllung mit dem Isolationsmaterial abgeschlossen wurde. Auf diese Weise wird ein isolierender Mantelkern 13 gebildet, der auch eine ausreichende elektrische Isolierung gegenüber dem Heizleiter und der elektrischen Zuleitung 12 sicherstellt. Vermiculit etwa verfügt über einen hohen Schmelzpunkt von 1315°C, sodass es bei den gegebenen Temperaturen bedenkenlos einsetzbar ist. Aufgrund seiner spezifischen Wärmekapazität von 1.15 kJ/(kg.K) ist es außerdem in der Lage Wärme gut zu speichern, und zwar sowohl in zeitlicher Hinsicht, als auch hinsichtlich einer gleichmäßigen Flächenerwärmung, wodurch auch niedrige Oberflächentemperaturen sichergestellt werden können. Der am Mantelkern 13 anliegende Grundkörper 5 sowie die innere Umhüllung 7 erwärmen sich auch während des längeren Betriebes des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers kaum, sodass auch LEDs am Grundkörper 5 oder an der inneren Umhüllung 7 ohne nennenswerte Reduzierung ihrer Lebensdauer angeordnet werden können.
  • Der gesamte Aufbau kann in weiterer Folge mit einem Abdeckkörper 6 verschlossen werden, wie anhand der Fig. 10 ersichtlich ist. Der Abdeckkörper 6 weist hierfür Bohrungen auf, die von den Montagestangen 11 durchstoßen werden, sodass der Aufbau mithilfe der Montagestangen 11 verschraubt werden kann. Der Abdeckkörper 6 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen ebenfalls als kreisringförmige Scheibe etwa aus einem temperaturstabilen Kunststoff ausgeführt. Auch der Abdeckkörper 6 kann etwa als Spritzgussteil gefertigt sein und weist zwei konzentrische Ringnuten auf, in denen die innere Umhüllung 7 und die äußere Umhüllung 3 eingreifen.
  • Schließlich können Haltelaschen 2 an den Montagestangen 11 montiert werden, mit denen der erfindungsgemäße Beleuchtungs- und Heizkörper etwa an einer Raumdecke montiert werden kann, wie anhand der Fig. 11 ersichtlich ist. Damit ist der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- und Heizkörpers abgeschlossen.
  • Sowohl das auf Infrarotstrahlung basierende Flächenheizelement 4 als auch die aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus verwendbaren LEDs als Lichtquellen stellen energieeffiziente Verbraucher dar, sodass ein stromsparender Beleuchtungs- und Heizkörper verwirklicht werden kann. In Kombination mit Photovoltaik kann überdies ausschließlich erneuerbare Energie ohne Verwendung fossiler Brennstoffe eingesetzt werden.

Claims (4)

  1. Beleuchtungs- und Heizkörper mit Lichtquellen, vorzugsweise LED-Leuchten, und einem Heizelement, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mantelkörper (1) mit einem thermisch isolierenden Mantelkern (13) vorgesehen ist, der von einer äußeren Umhüllung (3) umschlossen ist, wobei das Heizelement als ein zwischen der äußeren Umhüllung (3) und dem Mantelkern (13) an der Innenseite der äußeren Umhüllung (3) anliegendes elektrisches Flächenheizelement (4) ausgeführt ist, und die Lichtquellen in einem axialen Durchbruch (8) des Mantelkörpers (1) angeordnet sind, oder an einem in axialer Richtung am Mantelkörper (1) anliegenden Grundkörper (5).
  2. Beleuchtungs- und Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkörper (1) eine kreisringförmige Grundfläche aufweist und der Mantelkern (13) eine innere Mantelfläche aufweist, die mit einer den axialen Durchbruch (8) begrenzenden inneren Umhüllung (7) versehen ist.
  3. Beleuchtungs- und Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Flächenheizelement (4) als ein in oder an einem flächigen Träger, insbesondere aus einem Vlies oder Gewebe, angeordneter Heizleiter ausgeführt ist.
  4. Beleuchtungs- und Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelkern (13) aus einem rieselfähigen Isolationsmaterial, vorzugsweise aus Vermiculit oder Blähglas, aufgebaut ist.
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