WO2010022712A2 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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WO2010022712A2
WO2010022712A2 PCT/DE2009/001200 DE2009001200W WO2010022712A2 WO 2010022712 A2 WO2010022712 A2 WO 2010022712A2 DE 2009001200 W DE2009001200 W DE 2009001200W WO 2010022712 A2 WO2010022712 A2 WO 2010022712A2
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cover
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device, in particular for underwater lighting, according to the preamble of claim 1.
  • DE 20 2007 002 558 U1 shows a high-performance light-emitting diode whose light source has a light-emitting material which is arranged in a dish-shaped depression of a plate-shaped section.
  • the plate-shaped portion is supported by a plurality of support legs, wherein the support legs are provided simultaneously as conductor tracks for supplying power to the light source.
  • the plate-shaped portion is caulked with the support legs against a cover that the light source is covered.
  • a lens may be attached to the cover or integrated in the cover. If the heat output generated by the light source exceeds a certain value, the amount of heat generated can only be sufficiently dissipated by the support feet, since the support feet have a small cross-section. Furthermore, an air gap defining distance to a substrate is generated by means of positioning sections on the support feet, whereby the through
  • Light source dissipated heat dissipated, and in particular the heat transfer to the substrate is hindered. Furthermore, the light-emitting diode is not formed fluid-tight and therefore not suitable for underwater use.
  • the lighting device comprises a light source of a plurality of light-emitting diodes, a holding body on which the light source is arranged, and a cover with an internal thread, which is screwed onto the holding body and covers the light source.
  • a sealing element which is arranged between an outer shoulder of the holding body and a front edge of the cover, hermetically seals an inner space of the lighting device, wherein the light source is arranged in this inner space, wherein the cover is formed as a lens can be.
  • the light source is electrically supplied by means of a rechargeable battery, which is charged by solar cells, wherein the solar cells are also arranged on the holding body under the cover.
  • the proposed LED has underwater purposes of great depths only insufficient light intensity and insufficient protection against a large external pressure.
  • the lighting device comprises a cylindrical fluid-tight housing, which at an end face with a
  • Cover which is designed as a glass pane, is closed in a fluid-tight manner and is closed in a fluid-tight manner on a front face opposite the cover with a screw-on lid.
  • an electricity storage is arranged, to which a light source designed as a halogen lamp is connected, wherein a conventional lamp in particular for a
  • Underwater lighting has a low light intensity.
  • the light source is arranged in an interior of a hollow mirror-like reflector body, so that the light rays which are reflected by the reflector body, exit through the cover.
  • the light source has a lamp socket which is fixed to a lamp holder, wherein the lamp to one of the
  • Lamp socket opposite tip has a mecanical light rays from escaping directly through the cover, but instead is directed in the direction of the reflector body and reflected by the reflector body in the direction of the cover.
  • DE 60 2005 002 365 T2 shows a lighting device, in particular an underwater lighting device for ship hulls, comprising a mounting frame, a holding body screwed into the mounting frame and fixed with a nut, a printed circuit board, a plurality of LEDs, and a cover.
  • the holding body in this case has a bolt-like area, which is provided for the holder by the mother to the frame. Coaxial with the bolt-shaped section is a wider cylindrical section arranged in the interior of the board is also arranged coaxially.
  • the plurality of LED's are housed. The LEDs light in the direction of the glass sheet formed as a cover which covers an inner portion of the section. A power supply of the board is achieved by an internal bore of the bolt-shaped portion.
  • a cable is guided through the inner bore, wherein it is not explicitly stated that at least two conductor tracks must be present in the interior of the cable.
  • a sealing washer as a sealing element.
  • the sealing disc is held by her facing and projecting from the frame or the holding body sealing ribs in a clamping position.
  • the board is fixed by a thermally conductive resin composition to an end wall of the holding body facing the cover.
  • a radial LED headlight in particular for a diving lamp, which essentially comprises a holding body, a cover in the form of a test tube, a parabolic reflector body arranged in a headlight housing and the LED projecting in the form of a parabolic reflector inside the cover consists.
  • the LED is surrounded by a front and a rear electrode and is powered by them.
  • the electrode is embedded in the holding body and is in turn powered by a cable gland with power.
  • the holding body is arranged coaxially with the headlight housing and screwed thereto in a rear area, whereas the cover sits in a front area waterproof on the holding body and protects the LED from water ingress. The required seal is achieved by several O-rings.
  • DE 10 2007 047 271 A1 shows a luminaire for underwater illumination, wherein all components are arranged coaxially with one another.
  • the components of the luminaire include a frame, for example, embedded in a basin, a holding body which is inserted into the frame, and a seal in a shoulder region of the holding body, a penetration of water into one Interspace of the frame and the holding body prevented.
  • a cable is guided, which supplies a board with LED lights mounted thereon with power.
  • the cable is connected by a guide element with the holding body.
  • the board is clamped between the holding body and a cover.
  • the cover has slots through which the water can penetrate into a cavity formed by the holding body and the board.
  • the cover covers the frame, the holding body, and the circuit board.
  • the underwater spotlight comprises a built-in part, a housing which defines a holding body, a circuit board, a plurality of LEDs, a cover and holding elements. All components are designed substantially cylindrical and arranged coaxially with each other. While the fixture is mounted in the pool, the housing is connected by a screw connection with the mounting part, wherein the cover is held in an outer region by the holding elements also by this screw connection between the housing and the mounting part. In this case, sealing rings are arranged between the cover and the holding elements or the housing.
  • the circuit board is arranged on an inner wall of the housing facing the cover, which has the plurality of LEDs on its outwardly directed side.
  • the board is arranged by a thermally conductive bolt or conductive cylinder screw with the housing.
  • the cylinder screw is also arranged coaxially to the board or the housing.
  • an electrical cable is laid, which leads watertight to the board by a screw plug. Through an opening in the mounting part, the line is routed on the other side to the environment.
  • the fitting and the housing together form in their space a cavity for water circulation, which serves to dissipate heat.
  • the underwater lighting comprises a metal-free housing made of plastic and ceramic, a ceramic circuit board, and a plastic housing covering the other two components, wherein all components are arranged coaxially to each other and form a flat surface towards a wall.
  • the ceramic circuit board is equipped with high-performance LEDs.
  • the light source is arranged on the holding body so that the heat generated by the light source is mainly absorbed by the holding body and discharged from this to an environment. This results in a nearly constant operating temperature, whereby the light source has a longer life. If, in addition, the heat absorbed by the holding body is dissipated to the environment, the lighting device is particularly suitable as an underwater lighting device, since the water represents an almost inexhaustible cold reservoir. In this way, the light source can be charged with relatively high electric currents, without resulting in a significant increase in temperature and thus the light source is damaged or impaired in its service life.
  • the temperature that arises at the light source can be further increased by increasing the current intensity to achieve a greater luminosity of the light source, the additional heat is dissipated so reliably that the life of the light source, the fast at a heat accumulation decreases, a practically undiminished operating time reached.
  • a lighting device according to the invention has a low weight and a small size, since the heat dissipation instead is taken from a housing or a heat sink from an ambient fluid.
  • the light source is arranged on an end face of the preferably rod-shaped holding body, so that the light source can be covered frontally by means of a cover to save space. This makes theitessvorrichung handy and can be easily and selectively directed in a particular direction.
  • a mirror is disposed opposite to the light source in the cover, which reflects light or light beams emitted from the light source in a desired illumination direction.
  • a main axis of the mirror is preferably arranged coaxially with a main axis of the light source, so that light is reflected uniformly or symmetrically.
  • the mirror is designed such that the light emitted by the light source is reflected in an annular region to the outside.
  • the mirror has a nearly cone-like shape, with the tip of the cone facing the light source. Starting from the tip, the outer radius of the cone can increase linearly or exponentially. In the latter embodiment is achieved in that the
  • Lateral surface of the cone is curved inwards.
  • the lateral surface of the cone may also be curved outwardly.
  • the mirror may be partially reflective, partially transparent, either equally for the entire spectrum of visible light or differentiated by wavelength. The reflected light portion is then expediently reflected transversely and thus radially to the emission axis of the light source, the transmitted portion is transmitted in the direction of the emission axis.
  • the mirror consists of a heat-conducting material, in particular a metal, wherein the mirror has a light-reflecting surface.
  • the surface can be, for example be prepared by polishing or vapor deposition of another reflective material.
  • metal coatings are applied, for example, silver, gold, aluminum or chromium or their alloys can be used.
  • the choice of materials depends on the desired wavelength of the light to be reflected, so that materials other than those mentioned here or alloys of the materials mentioned here are used.
  • the mirror itself may be made of these materials, in which case, the thermal conductivity is a selection criterion.
  • the visible light range is selected as a criterion, but also the ultraviolet or infrared range, and further the range of heat radiation, so that the mirror also reflects in these radiation ranges and thus the lowest possible heating of the mirror or the lighting device is achieved .
  • the light wavelengths which are expedient there are preferably selected for this purpose. Even contaminated waters can be well lit in this way.
  • the mirror on its side facing away from the light source on a dome-shaped, outwardly curved shape, which can be arranged in a complementarily designed form of the cover.
  • an adhesive is preferably used, which is preferably thermally conductive. Thereby, a heat conduction from the mirror over the cover to an environment can be achieved.
  • the tip of the cone is aligned with the light source depending on the design of the light source.
  • the tip of the cone can touch a center of the light source, alternatively, a gap between the tip and the light source is provided. As a result, a uniform radial distribution of the reflected light is achieved.
  • a part of a surface of the holding body preferably adjoins an ambient fluid. This is advantageous when using the illumination Device under water, since the water can dissipate by convection and circulation absorbed by the holding body heat directly from an outer wall of the holding body. Even when using the lighting device with air as the surrounding fluid, the holding body is cooled by air circulation and thereby dissipates the heat of the holding body to the ambient air.
  • a circuit board of the light source is attached to the holding body with thermal adhesive or with thermal paste.
  • an air gap between the circuit board and the holding body is filled with a material which has a better thermal conductivity than air.
  • the circuit board of the light source is integrally formed with the holding body.
  • the holding body serves as a heat conductor and preferably also as an electrical conductor. This eliminates both the use of a board and the provision of an electrical line to a connection to the board. This is advantageous because the board usually has a certain amount of plastic, which adversely affects the heat conduction between the light source and the holding body.
  • a bowl-shaped carrier in the interior of which a light-emitting material of the light source is arranged centrally, is embedded on an end face of the holding body. In this case, the entire underside of the bowl-shaped carrier is connected to the holding body and the holding body may be formed as a conductor which supplies the light source with electricity.
  • the light source is preferably arranged on an end face of a rod-shaped holding body, so that the light source can be conveniently covered by means of a cover.
  • a cover is formed according to a radius of the holding body.
  • the holding body is preferably cylindrical.
  • a cylindrical holding body can be produced with a few processing steps, since rotationally symmetrical bodies, even those with steps or radial grooves, can be produced quickly and inexpensively as turned parts.
  • an axial inner bore is arranged, which leads from an end face in the direction of the opposite end face.
  • a first conductor for supplying power to the light source is arranged, which is connected to the light-emitting material of the light source.
  • the conductor can be designed both as a cable and as a printed conductor.
  • a second conductor is connected to the circuit board of the light source, wherein the second conductor is arranged in an inner bore of the holding body.
  • the second conductor is connected to the circuit board for current drainage of the light source.
  • the light source is expediently designed as a light-emitting diode, preferably as a high-power light-emitting diode.
  • Light-emitting diodes are characterized by a nearly point-like light emission, whereby a focusing or parallelizing of the light can be achieved easily and effectively.
  • high-performance light-emitting diodes have a luminosity several orders of magnitude higher than conventional light-emitting diodes or halogen lamps.
  • the colors, especially in deep water, are reproduced better than a halogen lamp could.
  • the cover is formed of a translucent material and is preferably made of borosilicate glass or other transparent material of the same class. Borosilicate glass is characterized by a low thermal expansion coefficient and chemical resistance to especially water and many other chemicals and media.
  • At least one optical element is arranged on the cover, which may preferably be a lens, the mirror and / or a reflector body.
  • the cover which may preferably be a lens, the mirror and / or a reflector body.
  • the focusing lens which is provided centrally on a vertex area of the cover, the light of the light source can focus on a point arranged at an arbitrary distance from the illumination device.
  • the focusing lens may be attached to the cover or integrated in the cover.
  • the funnel-shaped reflector body which has a central annular recess, can be plugged and fixed on the outside of the cover or on the peripheral region of the holding body adjoining the cover and axially displaceable along said parts.
  • the funnel-shaped inner wall of the reflector body has, analogously and in dependence on the curvature of the mirror, an outwardly curved surface.
  • the terms “emitted light beams” or “emitted light” for the light beams or the light between the light beams are used to better distinguish the different light beams occurring Light source and the mirror, "mirrored light rays” or “mirrored light” for the light rays or the light between the mirror and the reflector body and “reflected light rays” or “reflected light” for the light rays or the light or that was reflected from the reflector body.
  • the outgoing light beams of the light source are first reflected symmetrically outward by the mirror, and then converted by the reflector body into parallel reflected light beams. This has the advantage that illuminated objects regardless of their distance from the
  • Illuminating device are illuminated uniformly.
  • radiated light is largely, but at least 90%, converted into reflected light.
  • the cover at least partially surrounds the holding body. This eliminates additional fasteners that attach the cover to the holding body. In particular, the cover does not need to be open-cut in order to be able to be fixed.
  • the cover is formed in an advantageous development, at least partially hemispherical.
  • the cover is formed on a non-surrounding the holding body region, which is thus spaced from the holding body, formed hemispherical.
  • the hemispherical shape of the cover has the smallest surface area at a predetermined volume;
  • the cover can be hollow inside and still has a maximum resistance to external pressure. This is particularly important in a region of the cover not surrounding the holding body, since in this area the cover is not reinforced by the holding body in the manner of an abutment.
  • the cover may be parabolic in its apex region in order to better withstand external pressure of the environment.
  • a hemispherical portion of the cover which is hollow inside and includes the light source at its center, has a constant distance from the light source to an inner wall of the hemispherical portion. This leads to a uniform heating of the hemispherical portion of the cover.
  • the cover has the form of a test tube.
  • the holding body with the end face having the light source can be arranged in the cover. This has the advantage that the non-hemispherical region of the cover is reinforced by the holding body and the light source is arranged in the interior of the hemispherical region of the cover and is thereby protected favorably against an external pressure.
  • At least one sealing element is arranged between the cover and the holding body.
  • the interior space between the cover and the holding body is sealed fluid-tight.
  • at least one circumferential groove is arranged on the holding body. This has the advantage that the sealing element, which is preferably designed as an O-ring, can not slip when arranging the cover over the holding body in the circumferential groove.
  • the seal and thus the sealing element is hermetically sealing, so that an interior space between
  • Cover and holding body can be filled with a gas without this escapes.
  • this is air, since this is a relatively harmless gas.
  • it is a lamp that is not intended to be used in the water, it is preferable to charge it with nitrogen or other inert gas to prevent elevated temperatures from causing a fire. In particular, in this way the fire should be prevented by a high proportion of oxygen in the gas.
  • a negative pressure is preferably provided in the inner space, so that the heated gas can expand in the interior, without removing the cover of the holding body by an excessive pressure force.
  • the holding body is preferably made of high-density aluminum, ie of a material close to the theoretical density of alumninium, and on its surface hard anodized formed.
  • Aluminum is a low cost material and easy to work with.
  • the hard anodised surface protects against corrosion and oxidation.
  • aluminum has favorable heat conduction properties, is waterproof and pressure resistant.
  • a sintered metal or stainless steel can be selected as the material of the holding body and magnesium.
  • a carrier body is connected on the holding body expediently a carrier body is connected.
  • the holding body is formed integrally with a carrier body, so that the carrier body is integrated into the holding body.
  • the inner bore of the holding body is connected to a cavity of the carrier body, whereby the holding body and the carrier body can be produced as a workpiece and in a set-up with a few steps. Furthermore, the thermal resistance between the holding body and the carrier body is minimized.
  • the holding body and the carrier body are plugged into each other, so that in a connector advantageous in case of burning through the light source only the holding body needs to be deducted from the carrier body, and a new holding body can be replaced as a replacement.
  • the power supply does not need to be replaced and can be worn on a belt of a diver, without it needs to be removed when replacing the holding body.
  • the connector is designed as a wet plug-in connection, the holding body can also be exchanged under water; This increases the safety for divers with low weight.
  • a surface of the carrier body expediently adjoins at least a part of an ambient fluid, so that the carrier body rapidly absorbs the heat absorbed by the holding body and dissipated to the carrier body to an ambient fluid, e.g. As water or air, can deliver.
  • an ambient fluid e.g. As water or air
  • at least one electronic component is arranged in a cavity of the carrier body, whereby the current of an electrical energy source can be adapted to the light diode.
  • the electronic component it may be z. B. to a transformer or
  • a DC-DC converter that transforms a voltage of a voltage source to a voltage compatible with the light source or a current regulator that limits a current flowing through the light source to protect the light source from damage or regulates the current flowing through the light source to produce different light intensities. act.
  • a lid closes the cavity of the carrier body.
  • a lid has the advantage that the cavity of the carrier body is easily accessible and arranged in the cavity electronics component can be easily replaced.
  • the cavity is filled with a plastic, so that there is a waterproof seal for the electronics component.
  • the plastic is pronounced as a casting resin.
  • the plastic is thermally conductive, so that heat from the electronic component can be delivered to an environment.
  • Electrical lines that protrude from the cavity or from the plastic are preferably insulated by a shrink tube.
  • the casting resin is preferably selected from a group of resins comprising polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, silicone resin or vinyl ester resin.
  • the holding body has an outer wall, which is in contact with the environment. This has the
  • an amount of heat contained in the holding body can be released quickly to an ambient fluid. Is the holding body z. B. submerged under water, then the surrounding water takes over the discharge of Heat contained in the holding body. If the holding body surrounded by air, the removal of heat from the air is taken.
  • the outer wall of the holding body is in contact with the environment via at least one cooling member.
  • the cooling member may have an increased surface area and cause the amount of heat contained in the holding body to be released even more quickly to an environment.
  • the cooling member may also be formed as a Peltier element and attached to the surface of the holding body. The Peltier element withdraws heat from the holding body and releases it to an ambient fluid. The Peltier element saves space and can be fed from the power supply of the lighting device.
  • the light source has a plurality of light-emitting diodes, which all point in the same direction.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a first preferred embodiment of an inventive
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a second preferred embodiment of a lighting device according to the invention. in an enlarged, schematic representation.
  • the lighting device 1 comprises a hollow-cylindrical holding body 2 which is made of aluminum as a turned part and on its outwardly facing surface is hard-anodized.
  • the first region 33 of the holding body 2 has a first circumferential groove 9 and a second circumferential groove 23, wherein the first circumferential groove 9 is arranged between the circumferential groove 23 and the first annular shoulder 17.
  • a first sealing element 8 and a second sealing element 22 are inserted.
  • a circuit board 5 of a light source 3 designed as Osram high-power light-emitting diode "OSTAR-Lightning"
  • the circuit board 5 being designed as a hexagonal alumium star
  • the light source 3 comprises the circuit board 5 and a light-emitting material 32 the
  • Light-emitting material 32 is disposed on a holding body 2 opposite side of the circuit board 5.
  • the second region 34 of the holding body 2 is integrally formed with a cylindrical support body 10 at an end opposite the first region 33. Since the carrier body 10 has a larger outer diameter than the holding body 2, a second annular shoulder 36 is formed at the connection point.
  • the holding body 2 comprises a cylindrical inner bore 6, which is arranged coaxially in an interior of the holding body 2.
  • the inner bore 6 extends from an end face of the second region 34 of the holding body 2 in the direction of an end face of the first region 33 of the holding body 2 and opens into a transverse bore 16, which is arranged perpendicular to the inner bore 6.
  • the transverse bore 16 comprises a radial opening, wherein the opening is arranged on a surface of the first region 33 of the holding body 2 between the second circumferential groove 23 and an end face of the first region 33 of the holding body 2.
  • a Flachfräsung 38 is axially on the edge arranged the holding body 2 and extends from the arranged with the light source 3 end face of the holding body up to the opening of the transverse bore 16th
  • a cover 4 which has the shape of a test tube and is formed of borosilicate glass, is pushed over the first region 33 of the holding body 2, that the first sealing element 8 is covered by the cover 4 and the one end edge of the cover 4 to an elastic element 35 abuts, wherein the elastic member 35 is fixed to the first annular shoulder 17.
  • an optical element 7, which is designed as a convex mirror on an inner surface of the cover 4 is arranged.
  • the optical element 7 is arranged rotationally axisymmetric about a main axis of the holding body 2 and fills an interior of the hemispherical area to a part.
  • the optical element 7 is with his
  • An inner mirroring of the cover 4 may, for. B. can be achieved by means of metal vapor or by gluing a mirrored body.
  • the carrier body 10 and the holding body 2 are arranged coaxially with each other, wherein the carrier body 10 is also formed of high-density aluminum.
  • the support body 10 is also hard anodized on its surface and has a cavity 13, wherein the
  • Inner bore 6 of the holding body 2 is connected to the cavity 13 of the carrier body 10.
  • an electronic component 14 is arranged by means of a fastening material, wherein the fastening material is formed as a good heat conductor.
  • a first conductor 20 is connected to the electronics component 14 and leads through the
  • Inner bore 6 in the transverse bore 16 From the opening of the transverse bore 16, the first conductor 20 extends through the flat milling 38 in the direction of the light source 3 and is connected to the light-emitting material 32 of the light source. 3 connected. A second conductor 25 is connected to the board 5 of the light source 3 and leads via the Falchfräsung 38 through the opening of the transverse bore 16 in the inner bore 6. From the inner bore 6 of the second conductor 25 is connected to the electronic component 14.
  • the support body 2 opposite end face of the support body 10 is open and provided with blind holes 26 which are arranged axially in an outer wall of the support body 10.
  • An annular recess 27 is arranged concentrically on an inner side of the open end face of the carrier body 10.
  • the annular recess 27 is arranged with a first sealing body 18 which is formed as an O-ring.
  • a lid 11 comprises a lid handle 29, which is arranged on a plate-shaped region 31.
  • a projection 30 is provided which has a diameter matching an inner diameter of the cavity 13 of the carrier body 10 and is arranged with an annular groove 28, wherein in the annular groove 28, a second sealing body 19th , which is designed as an O-ring is provided.
  • Threaded holes are arranged, wherein a diameter of the threaded holes corresponds to a diameter of the blind holes 26 and a number of threaded holes corresponds to a number of blind holes.
  • the lid 11 is now arranged on the open end side of the carrier body 10, that the threaded holes of the plate-shaped portion 31 are arranged adjacent to the blind holes 26. Screws 12 are arranged through the threaded holes of the plate-shaped portion 31 in the blind holes 26 and the lid 11 exerts pressure on the sealing body 18, 19 from. As a result, the cavity 13 of the carrier body 10 is fluid-tightly sealed from the environment.
  • a first power cable 21 and a second power cable 37 are connected to the electronics component 14 and lead from the cavity 13 of the carrier body 10 through the Cover 11 to the outside. Outside the carrier body 10, the power cables 21, 37 may be provided with a wet plug which can be connected to a power supply.
  • the reflector body has the shape of a funnel, wherein a funnel neck is arranged at the tip of the funnel.
  • An inner diameter of the funnel neck corresponds to an outer diameter of the test tube-shaped cover 4.
  • a threaded nut cooperating with a threaded screw provides for a variation of the inner diameter of the funnel neck.
  • the funnel-shaped reflector body can be fastened axially displaceable along the cover 4.
  • a handle on the reflector body provides for easy mounting and dismounting of the reflector body on the cover 4 and additionally serves in an assembled state as a handle for the lighting device according to the invention.
  • a mirror, z On an inner wall of the funnel-shaped reflector body is a mirror, z.
  • a parabolic mirror or a spherical mirror which is arranged at its apex region with a through hole to match the inner diameter of the funnel neck of the reflector body.
  • the electronic component 14 supplies the light source 3 with electrical current via the first line 20 and the second line 25, whereby the light-emitting material 32 of the light source 3 is excited to glow.
  • a voltage that can be applied to the light source 3 is z. B. 12 or 24 V.
  • the light source 3 currents up to 1 A tolerate. Becomes the holding body 2 cooled by ambient water, it can lead to an increased power consumption and increased voltage consumption of the light source 3, and thus the light intensity z. B. increased by 50%.
  • the light source 3 can be operated at higher currents and higher voltages without the resulting increased temperature
  • the light beams thus generated are divergent and either pass radially through the cover 4 to the reflector, from where the light beams are reflected in an illumination direction, or the light beams are axially on the optical element 7, which is formed as mecanicverspiegelung, in the direction of the reflector body are reflected and then blasted through the reflector body in the direction of illumination.
  • the optical element 7 which is formed as réelleverLiteung
  • FIG. 2 shows a section from a further exemplary embodiment, in which only the type of mirror T is changed relative to the mirror 7 from FIG. 1, and furthermore a reflector body 42 is indicated.
  • the same reference numerals as in Fig. 1 designate the same or structurally comparable parts.
  • FIG. 2 an embodiment with a laterally arranged funnel-shaped reflector body 42 and a cone-shaped mirror T is shown.
  • the light source 3 facing side of the mirror T has a inwardly curved cone with a smooth polished, reflective surface 47, wherein the curvature of the mirror 7 'is elliptical section-shaped and over the two the ellipse defining lengths a and b is determined.
  • this constellation relating to the mirror T as a parabolic mirror rotated about a main axis 43 a, which has a
  • the cone has a tip 43, the tip also lying on the main axis 43 a of the mirror T.
  • the distance 44 between the tip 43 and the light source 3 is chosen to be small, so that radiated
  • Light rays 40a which are emitted to a central axis of the light source 3, are also reflected by the mirror 7 'in an outdoor area. In this case, a large part of the emitted light beams is reflected in an annular region 41 on the reflector body 42. Looking at the mirror T as rotated about a major axis 43a
  • the reflector body 42 in turn reflects the mirrored light beams 40b and bundles them further, so that an area is illuminated far in front of the lighting device with high light intensity and throws the spot described above.
  • the surface is curved only about an axis of rotation of the reflector body 42, which leads to a straight line when viewed in a sectional plane as shown in FIG. 2.
  • the surface can also be curved concavely along the extension of the line, so that the mirrored light beams 40b are further bundled or parallelized.
  • the lighting device 1 according to the invention can be used in particular as an underwater lighting device for large depths.
  • the surrounding water provides an ideal coolant, which dissipates the heat generated by the light source 3 by convection.
  • Thearrangedvorrichung 1 is particularly as a signal generator for divers in large water depths and, on top of that, gives the colors a better look than a halogen-c lamp.
  • the cover 4 may be formed at its apex region with a lens.
  • the lens may be either fixed in the cover 4 or integrated in the cover. The lens also effects parallelization or focusing of the light beams generated by the light source 3 without requiring as much volume as a reflector body.
  • the invention has been explained above with reference to an embodiment in which the light-emitting material 32 of the light source 3 is arranged on a circuit board 5. It is understood that the light-emitting material 32 of the light source 3 can also be arranged directly on the holding body 2. As a result, the light-emitting material 32 is better connected both thermally and electrically to the holding body 2. Thus, both the board 5 and the second line 25 can be saved. The function of the second line 25 is then taken over by the holding body 2, which serves as a power line.
  • the mirror T is glued in the cover 4 of borosilicate glass in a dome-shaped region 45 by a thermally conductive adhesive 46, which can be used at high temperatures.
  • a thermally conductive adhesive 46 which can be used at high temperatures.
  • mirrors other than the mirror 7 according to FIG. 1 or the spigot T according to FIG. 2 can also be used in an illumination device according to the invention.
  • a conical mirror We also use a concave or convex shape of the mirror.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Unterwasser-Beleuchtungsvorrichtung, umfassend eine Lichtquelle (3), einen Haltekörper (2), an dem die Lichtquelle (3) befestigt ist, eine Abdeckung (4), die an dem Haltekörper (2) angeordnet ist und die Lichtquelle (3) überdeckt. Eine fluiddichte Beleuchtungsvorrichtung, die eine hohe Lichtstärke und eine lange Betriebsdauer aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die von der Lichtquelle (3) erzeugte Wärme überwiegend durch den Haltekörper (2) an eine Umgebung abgeführt wird, dass die Lichtquelle (3) an einer Stirnfläche (39) des Haltekörpers (2) angeordnet ist, und dass ein Spiegel (7) in der Abdeckung (4) der Lichtquelle (3) gegenüber angeordnet ist.

Description

Beleuchtungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere zur Unterwasserbeleuchtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 20 2007 002 558 U1 zeigt eine Hochleistungsleuchtdiode, deren Lichtquelle ein lichtemittierendes Material aufweist, das in einer schüsseiförmigen Vertiefung eines plattenförmigen Abschnitts angeordnet ist. Der plattenförmige Abschnitt wird von mehreren Stützfüßen getragen, wobei die Stützfüße gleichzeitig als Leiterbahnen zur Stromzuführung der Lichtquelle vorgesehen sind. Der plattenförmige Abschnitt wird mit den Stützfüßen so gegen eine Abdeckung verstemmt, dass die Lichtquelle überdeckt wird. Eine Linse kann an der Abdeckung befestigt oder in der Abdeckung integriert sein. Überschreitet die durch die Lichtquelle erzeugte Wärmeleistung einen bestimmten Wert, kann die erzeugte Wärmemenge nur ungenügend durch die Stützfüße abgeführt werden, da die Stützfüße einen geringen Querschnitt aufweisen. Des Weiteren wird mittels Positionierabschnitten an den Stützfüßen ein einen Luftspalt definierender Abstand zu einem Substrat erzeugt, wodurch die durch die
Lichtquelle erzeugte Wärme schlecht abgeführt, und insbesondere der Wärmeübergang zu dem Substrat behindert wird. Ferner ist die Leuchtdiode nicht fluiddicht ausgebildet und damit nicht für den Unterwassereinsatz geeignet.
DE 10 2006 054 585 A1 zeigt eine Unterwasser-Beleuchtungsvorrichtung zur dekorativen Beleuchtung in geringen Wassertiefen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle aus mehreren Leuchtdioden, einen Haltekörper, an dem die Lichtquelle angeordnet ist, und eine Abdeckung mit Innengewinde, die an dem Haltekörper aufgeschraubt ist und die Lichtquelle über- deckt. Ein Dichtelement, das zwischen einer äußeren Schulter des Haltekörpers und einem Stirnrand der Abdeckung angeordnet ist, schließt einen Innenraum der Beleuchtungsvorrichtung hermetisch ab, wobei die Lichtquelle in diesem Innenraum angeordnet ist, wobei die Abdeckung als Linse ausgebildet sein kann. Elektrisch versorgt wird die Lichtquelle mittels eines Akkumulators, der durch Solarzellen aufgeladen wird, wobei die Solarzellen ebenfalls an dem Haltekörper unter der Abdeckung angeordnet sind. Die vorgesehene Leuchtdiode weist für Unterwasserzwecke großer Tiefen nur eine unzureichende Lichtstärke und einen unzureichenden Schutz gegen einen großen Außendruck auf.
DE 20 2008 006 610 U1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Taucher-Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein zylindrisches fluiddichtes Gehäuse, das an einer Stirnfläche mit einer
Abdeckung, die als Glasscheibe ausgebildet ist, fluiddicht verschlossen ist und an einer der Abdeckung gegenüberliegende Stirnfläche mit einem verschraub- baren Deckel fluiddicht verschlossen ist. In dem Gehäuse ist ein Elektrizitätsspeicher angeordnet, an dem eine als Halogenlampe ausgebildete Lichtquelle angeschlossen ist, wobei eine herkömmliche Lampe insbesondere für eine
Unterwasserbeleuchtung eine geringe Lichtstärke aufweist. Die Lichtquelle ist in einem Innenraum eines hohlspiegelartigen Reflektorkörpers angeordnet, so dass die Lichtstrahlen, die durch den Reflektorkörper reflektiert werden, durch die Abdeckung austreten. Die Lichtquelle weist eine Lampenfassung auf, die an einer Lampenhalterung befestigt ist, wobei die Lampe an eine der
Lampenfassung gegenüberliegende Spitze eine Innenverspiegelung aufweist. Durch die Innenverspiegelung der Lampe wird verhindert, dass Lichtstrahlen direkt durch die Abdeckung austreten, sondern in Richtung des Reflektorkörpers gelenkt werden und von dem Reflektorkörper aus in Richtung der Abdeckung reflektiert werden.
DE 60 2005 002 365 T2 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Unterwasserbeleuchtungsvorrichtung für Schiffsrümpfe, umfassend einen Einbaurahmen, einen in den Einbaurahmen eingeschraubten und mit einer Mutter fixierten Haltekörper, eine Platine, eine Mehrzahl von LED 's, und eine Abdeckung. Der Haltekörper weist dabei einen bolzenartigen Bereich auf, der für die Halterung durch die Mutter an dem Rahmen vorgesehen ist. Koaxial zu dem bolzenförmigen Abschnitt, ist ein breiterer zylindrischer Abschnitt angeordnet, in dessen Inneren die Platine ebenfalls koaxial angeordnet ist. Auf der Platine sind die Mehrzahl der LED 's untergebracht. Die LED 's leuchten in Richtung auf die als Glasscheibe ausgebildete Abdeckung, die einen Innenbereich des Abschnitts abdeckt. Eine Stromversorgung der Platine wird durch eine Innenbohrung des bolzenförmigen Abschnitts erreicht. Durch die Innenbohrung wird dabei ein Kabel geführt, wobei nicht explizit ausgeführt ist, dass im Inneren des Kabels zumindest zwei Leiterbahnen vorhanden sein müssen. Zwischen dem Haltekörper und dem Rahmen dient eine Dichtscheibe als Dichtelement. Dabei wird die Dichtscheibe durch zu ihr hin weisende und von dem Rahmen bzw. dem Haltekörper abstehenden Dichtrippen in einer Klemmposition gehalten. Die Platine wird durch eine wärmeleitfähige Harzmasse an einer zur Abdeckung weisenden Stirnwand des Haltekörpers fixiert.
DE 20 2006 008 290 U1 zeigt einen Radial-LED-Scheinwerfer, insbesondere für eine Tauchlampe, die im Wesentlichen aus einem Haltekörper, einer Abdeckung in Form eines Reagenzglases, einem in einem Scheinwerfergehäuse angeordneten parabelförmigen Reflektorkörper und den parabelförmigen Reflektorkörper anstrahlende LED im Inneren der Abdeckung besteht. Die LED ist dabei von einer vorderen und einer hinteren Elektrode umgeben und wird von diesen mit Energie versorgt. Die Elektrode ist dabei in den Haltekörper eingelassen und wird ihrerseits von einer Kabelverschraubung mit Strom versorgt. Der Haltekörper ist zu dem Scheinwerfergehäuse koaxial angeordnet und mit diesem in einem hinteren Bereich verschraubt, wohingegen die Abdeckung in einem vorderen Bereich wasserdicht auf dem Haltekörper sitzt und die LED vor Wassereintritt schützt. Die dabei benötigte Dichtung wird durch mehrere O-Ringe erreicht.
DE 10 2007 047 271 A1 zeigt eine Leuchte zur Unterwasserillumination, wobei alle Komponenten zueinander koaxial angeordnet sind. Die Komponenten der Leuchte umfassen einen beispielsweise in ein Becken eingelassenen Rahmen, einen Haltekörper, der in den Rahmen eingesteckt wird, und über eine Dichtung in einem Schulterbereich des Haltekörpers ein Eindringen von Wasser in einen Zwischenraum des Rahmens und des Haltekörpers verhindert. Durch eine Zentralbohrung in dem Haltekörper ist ein Kabel geführt, welches eine Platine mit darauf angebrachten LED-Leuchten mit Strom versorgt. Das Kabel ist durch ein Führungselement mit dem Haltekörper verbunden. Die Platine ist zwischen dem Haltekörper und einer Abdeckung eingeklemmt. Die Abdeckung weist Schlitze auf, durch die das Wasser in einen durch dem Haltekörper und die Platine gebildeten Hohlraum eindringen kann. Die Abdeckung überdeckt den Rahmen, den Haltekörper, und die Platine.
DE 102005 040 185 A1 zeigt einen Unterwasserscheinwerfer zur Montage in einem Schwimmbecken. Der Unterwasserscheinwerfer umfasst dabei ein Einbauteil, ein Gehäuse, welches einen Haltekörper definiert, eine Platine, eine Mehrzahl von LED's, eine Abdeckung und Halteelemente. Alle Bauteile sind im Wesentlichen zylindrisch ausgelegt und koaxial zueinander angeordnet. Während das Einbauteil in dem Schwimmbecken befestigt wird, wird durch eine Schraubverbindung das Gehäuse mit dem Einbauteil verbunden, wobei die Abdeckung in einem Außenbereich durch die Halteelemente ebenfalls durch diese Schraubverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Einbauteil gehalten wird. Zwischen der Abdeckung und den Halteelementen bzw. dem Gehäuse sind dabei Dichtringe angeordnet. In einem den Innenraum bildenden Bereich des Gehäuses und der Abdeckung ist auf einer der Abdeckung zugewandten Innenwand des Gehäuses die Platine angeordnet, welche auf ihrer nach außen gerichteten Seite die Mehrzahl von LED's aufweist. Die Platine ist dabei durch einen thermisch leitenden Bolzen bzw. leitende Zylinderschraube mit dem Gehäuse angeordnet. Dabei ist die Zylinderschraube ebenfalls koaxial zur Platine bzw. dem Gehäuse angeordnet. In einem exzentrisch angeordnetem Kanal des Gehäuses ist eine elektrische Leitung verlegt, die durch eine Verschlussschraube wasserdicht zur Platine führt. Durch eine Öffnung in dem Einbauteil wird die Leitung anderseitig zur Umgebung geführt. Das Einbauteil und das Gehäuse bilden zusammen in ihrem Zwischenraum einen Hohlraum zur Wasserzirkulation, welche der Wärmeabführung dient. DE 20 2004 015 830 U1 zeigt eine LED-Unterwasserbeleuchtung welche im Wesentlichen kalottenförmig nach außen gewölbt ausgebildet ist. Die Unterwasserbeleuchtung umfasst dabei ein metallfreies Gehäuse aus Kunststoff und Keramik, eine Keramikleiterplatte, und einen die beiden anderen Bauteile überdeckendes Kunststoffgehäuse, wobei alle Bauteile koaxial zueinander angeordnet sind und zu einer Wand hin eine ebene Fläche bilden. Die Keramikleiterplatte ist dabei mit Hochleistungs-LED's bestückt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine fluiddichte Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Lichtstärke und eine lange Betriebsdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist die Lichtquelle an dem Haltekörper so angeordnet, dass die durch die Lichtquelle erzeugte Wärme überwiegend von dem Haltekörper aufgenommen und von diesem an eine Umgebung abgegeben wird. Dadurch ergibt sich eine nahezu konstante Betriebstemperatur, wodurch die Lichtquelle eine längere Lebensdauer aufweist. Wird zusätzlich die von dem Haltekörper aufgenommene Wärme an die Umgebung abgeführt, eignet sich die Beleuchtungsvorrichtung besonders als Unterwasser-Beieuchtungsvorrichtung, da das Wasser ein nahezu unerschöpfliches Kältereservoir darstellt. Auf diese Weise kann die Lichtquelle mit verhältnismäßig hohen elektrischen Stromstärken belastet werden, ohne dass es dabei zu einer nennenswerten Temperaturerhöhung kommt und dadurch die Lichtquelle beschädigt oder in ihrer Betriebsdauer beeinträchtigt wird. Damit kann insbesondere die Temperatur, die an der Lichtquelle entsteht, auch durch Erhöhung der Stromstärke weiter erhöht werden, um eine stärkere Leuchtkraft der Lichtquelle zu erreichen, wobei die zusätzliche Wärme so zuverlässig abgeführt wird, dass die Lebensdauer der Lichtquelle, die bei einem Wärmestau schnell abnimmt, eine praktisch ungeschmälerte Betriebsdauer erreicht. Ferner weist eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ein geringes Gewicht und eine geringe Baugröße auf, da die Wärmeabfuhr anstatt von einem Gehäuse oder von einem Kühlkörper von einem Umgebungsfluid übernommen wird.
Die Lichtquelle ist an einer Stirnfläche des vorzugsweise stabförmig ausgebildeten Haltekörpers angeordnet, so dass die Lichtquelle stirnseitig mittels einer Abdeckung platzsparend überdeckt werden kann. Dadurch wird die Beleuchtungsvorrichung handlich und kann einfach und gezielt in eine bestimmte Richtung gerichtet werden. Ferner ist gegenüber der Lichtquelle in der Abdeckung ein Spiegel angeordnet, der Licht bzw. Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle emitiert wurden, in eine gewünschte Beleuchtungsrichtung reflektiert. Eine Hauptachse des Spiegels ist bevorzugt koaxial zu eine Hauptachse der Lichtquelle angeordnet, so dass Licht gleichmäßig bzw. symmetrisch reflektiert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Spiegel derart ausgestaltet, dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in einen ringförmigen Bereich nach außen hin reflektiert wird. Dabei weist der Spiegel eine nahezu konusartige Gestalt auf, wobei die Spitze des Konus zu der Lichtquelle weist. Von der Spitze ausgehend kann der Außenradius des Konus linear oder exponentiell zunehmen. In letzterer Ausgestaltung wird dadurch erreicht, dass die
Mantelfläche des Konus nach innen gewölbt ist. Je nach Anordnung der Lichtquelle und der Bahn der Lichtstrahlen kann die Mantelfläche des Konus auch nach außen gewölbt sein. Gemäß einer besonderen Weiterbildung kann der Spiegel teilweise reflektierend, teilweise transparent ausgebildet sein, und zwar entweder gleichermaßen für das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts oder differenziert nach Wellenlängen. Der reflektierte Lichtanteil wird dann zweckmäßig quer und damit radial zu der Emissionsachse der Lichtquelle reflektiert, der durchgelassene Anteil wird in Richtung der Emissionsachse durchgelassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht der Spiegel aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere einem Metall, wobei der Spiegel eine lichtreflektierende Oberfläche aufweist. Die Oberfläche kann zum Beispiel durch Polieren oder Aufdampfen eines weiteren spiegelnden Materials hergestellt sein. Bevorzugt werden Metallbeschichtungen aufgetragen, wobei zum Beispiel Silber, Gold, Aluminium oder Chrom oder deren Legierungen zum Einsatz kommen können. Die Auswahl der Stoffe richtet sich dabei nach der gewünschten Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts, so dass auch andere Materialien als der hier genannten bzw. Legierungen der hier genannten Materialien zum Einsatz kommen. Auch der Spiegel selbst kann aus diesen Materialien hergestellt sein, wobei in diesem Fall auch die Wärmeleitfähigkeit ein Auswahlkriterium darstellt. Ferner wird nicht nur der sichtbare Lichtbereich als Kriterium gewählt, sondern auch der ultraviolette bzw. infrarote Bereich, und ferner der Bereich der Wärmestrahlung, so dass der Spiegel auch in diesen Strahlungsbereichen reflektiert und so eine möglichst geringe Erhitzung des Spiegels bzw. der Beleuchtungsvorrichtung erreicht wird. Bei einem Einsatz der Beleuchtungsvorrichtung unter Wasser können bevorzugt die dort zweckmäßigen Lichtwellenlängen hierzu ausgewählt. Auch verunreinigte Gewässer können auf diese Weise gut ausgeleuchtet werden.
Bevorzugt weist der Spiegel auf seiner der Lichtquelle abgewandten Seite eine kalottenförmige, nach außen gewölbte Form auf, die in einer dazu komplementär ausgestalteten Form der Abdeckung angeordnet werden kann. Zur Befestigung des Spiegels an der Abdeckung wird vorzugsweise ein Klebstoff verwendet, der vorzugsweise wärmeleitfähig ist. Dadurch kann eine Wärmeleitung von dem Spiegel über die Abdeckung zu einer Umwelt erreicht werden.
Vorteilhaft wird in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Lichtquelle die Spitze des Konus zu der Lichtquelle ausgerichtet. Dabei kann die Spitze des Konus einen Mittelpunkt der Lichtquelle berühren, alternativ ist ein Spalt zwischen Spitze und Lichtquelle vorgesehen. Hierdurch wird eine gleichmäßige radiale Verteilung des reflektierten Lichts erreicht.
Bevorzugt grenzt ein Teil einer Oberfläche des Haltekörpers an einem Umgebungsfluid an. Dies ist vorteilhaft bei einer Benutzung der Beleuchtungs- Vorrichtung unter Wasser, da das Wasser durch Konvektion und Zirkulation die durch den Haltekörper aufgenommene Wärme direkt von einer Außenwandung des Haltekörpers abführen kann. Auch bei einer Benutzung der Beleuchtungsvorrichtung mit Luft als umgebendes Fluid wird der Haltekörper durch Luft- Zirkulation abgekühlt und dadurch die Wärme des Haltekörpers an die Umgebungsluft abgeführt.
In vorteilhafter Weiterbildung ist eine Platine der Lichtquelle mit Wärmeleitkleber oder mit Wärmeleitpaste an dem Haltekörper befestigt. Dadurch wird ein Luftspalt zwischen der Platine und dem Haltekörper mit einem Material ausgefüllt, das eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist als Luft. Der Vorteil besteht darin, dass die thermische Anbindung der Lichtquelle mit dem Haltekörper dadurch verbessert wird.
In einer bevorzugten ersten Ausgestaltung ist die Platine der Lichtquelle mit dem Haltekörper einstückig ausgebildet. Dadurch dient der Haltekörper als Wärmeleiter und vorzugsweise auch als elektrischer Leiter. Dadurch erübrigt sich sowohl die Benutzung einer Platine als auch das Versehen einer elektrischen Leitung zu einem Anschluss an die Platine. Dies ist von Vorteil, da die Platine in der Regel einen gewissen Kunststoffanteil aufweist, der die Wärmeleitung zwischen der Lichtquelle und dem Haltekörper negativ beeinflusst. Ein schüsseiförmiger Träger, in dessen Innenraum ein lichtemittierendes Material der Lichtquelle mittig angeordnet ist, wird auf einer Stirnfläche des Haltekörpers eingebettet. Dabei ist die gesamte Unterseite des schüsseiförmigen Trägers mit dem Haltekörper verbunden und der Haltekörper kann als ein Leiter, der die Lichtquelle mit Strom beliefert, ausgebildet sein.
Die Lichtquelle ist bevorzugt an einer Stirnfläche eines stabförmig ausgebildeten Haltekörpers angeordnet, so dass die Lichtquelle günstig mittels einer Abdeckung überdeckt werden kann. Dadurch wird die Beleuchtungsvorrichung handlich und kann einfach und gezielt in eine bestimmte Richtung gerichtet werden. Bevorzugt ist die Stirnfläche, an der die Lichtquelle angeordnet ist, mindestens genauso groß wie die Kontaktfläche zwischen dem Haltekörper und der Platine der Lichtquelle. Mit einer größeren Stirnfläche als die Kontaktfläche kann der Haltekörper nicht nur radial, sondern auch axial die Wärme der Lichtquelle aufnehmen. Des Weiteren wird ein Radius der Abdeckung entsprechend einem Radius des Haltekörpers ausgebildet.
Der Haltekörper ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet. Ein zylindrischer Haltekörper ist mit wenigen Bearbeitungsschritten herstellbar, da rotationssymmetrische Körper, auch solche mit Stufen oder radialen Nuten, sich als Drehteil schnell und Kostengünstig herstellen lassen.
In dem Haltekörper ist zweckmäßiger Weise eine axiale Innenbohrung angeordnet, die von einer Stirnfläche in Richtung der gegenüberliegenden Stirnfläche führt. Durch diese Innenbohrung ist ein erster Leiter zwecks Stromzuführung zu der Lichtquelle angeordnet, der an das Lichtemittierende Material der Lichtquelle angeschlossen wird. Der Leiter kann sowohl als Kabel als auch als aufgedruckte Leiterbahn ausgebildet sein.
Zweckmäßiger Weise ist ein zweiter Leiter an der Platine der Lichtquelle angeschlossen, wobei der zweite Leiter in einer Innenbohrung des Haltekörpers angeordnet ist. Der zweite Leiter ist zwecks einer Stromabführung der Lichtquelle an der Platine angeschlossen.
Die Lichtquelle ist zweckmäßiger Weise als Leuchtdiode, vorzugsweise als Hochleistungsleuchtdiode ausgebildet. Leuchtdioden zeichnen sich durch eine nahezu punktförmige Lichtemission aus, wodurch ein Fokussieren oder Parallelisieren des Lichtes einfach und effektiv erreicht werden kann. Ferner weisen Hochleistungsleuchtdioden eine um mehrere Größenordnungen höhere Lichtstärke als herkömmliche Leuchtdioden oder Halogenlampen auf. Des Weiteren werden die Farben, insbesondere in großen Wassertiefen, besser wiedergegeben, als dies eine Halogenlampen könnte. Die Abdeckung ist aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet und besteht vorzugsweise aus Borosilikatglas oder einem anderen transparenten Werkstoff derselben Klasse. Borosilikatglas zeichnet sich durch einen geringen Wärme- ausdehnungskoeffizienten und chemische Beständigkeit gegenüber insbesondere Wasser und vielen anderen Chemikalien und Medien aus.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist an der Abdeckung wenigstens ein optisches Element angeordnet, bei dem es sich bevorzugt um eine Linse, den Spiegel und/oder einen Reflektorkörper handeln kann. Im Falle einer Fokussierlinse, die mittig an einem Scheitelbereich der Abdeckung vorgesehen ist, kann das Licht der Lichtquelle auf einen in einem beliebigen Abstand von der Beleuchtungsvorrichtung angeordneten Punkt fokussieren. Dabei kann die Fokussierlinse an der Abdeckung befestigt sein oder in der Abdeckung integriert sein.
Der trichterförmige Reflektorkörper, der eine zentrale ringförmige Ausnehmung aufweist, ist außen an der Abdeckung oder an den an die Abdeckung angrenzenden Umfangsbereich des Haltekörpers aufsteckbar und festlegbar und entlang der genannten Teile axial verlagerbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die trichterförmige Innenwandung des Reflektorkörpers analog und in Abhängigkeit zu der Krümmung des Spiegel eine nach außen gekrümmte Oberfläche auf. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, Reflektor-Abschnitte an einer Außenwandung des Haltekörpers oder einer anderen geeigneten Stelle anzubringen, die bei Bedarf ausgeklappt werden. Sind die Reflektor-Abschnitte über ein Gelenk angebracht, kann durch die Einstellung des Winkels um dieses Gelenk auch ein Stück weit die Reichweite der Ausleuchtung beeinflusst werden.
Im Folgenden werden zur besseren Unterscheidung der verschiedenen auftretenden Lichtstrahlen die Begriffe „ausgestrahlte Lichtstrahlen" bzw. „ausgestrahltes Licht" für die Lichtstrahlen bzw. das Licht zwischen der Lichtquelle und dem Spiegel, „gespiegelte Lichtstrahlen" bzw. „gespiegeltes Licht" für die Lichtstrahlen bzw. das Licht zwischen dem Spiegel und dem Reflektorkörper und „reflektierte Lichtstrahlen" bzw. „reflektiertes Licht" für die Lichtstrahlen bzw. das Licht, die bzw. das von dem Reflektorkörper reflektiert wurden bzw. wurde, verwendet.
Die ausgehendenden Lichtstrahlen der Lichtquelle werden zunächst durch den Spiegel symmetrisch nach Außen reflektiert, und dann von dem Reflektorkörper in parallel refiektierteLichtstrahlen umgewandelt. Dies hat den Vorteil, dass angestrahlteGegenstände unabhängig von Ihrem Abstand zu der
Beleuchtungsvorrichtung gleichmäßig beleuchtet werden. Durch diese vorteilhafte Anordnung wird ausgestrahltes Licht größtenteils, wenigstens aber zu 90%, in reflektiertes Licht umgewandelt. Die Abdeckung umgibt zumindest teilweise den Haltekörper. Dadurch erübrigen sich zusätzlich Befestigungselemente, die die Abdeckung an dem Haltekörper befestigen. Insbesondere braucht die Abdeckung nicht durchbrochen ausgebildet zu sein, um festgelegt werden zu können.
Die Abdeckung ist in vorteilhafter Weiterbildung zumindest abschnittsweise halbkugelförmig ausgebildet. Bevorzugt ist die Abdeckung an einem den Haltekörper nicht umgebenden Bereich, der also von dem Haltekörper beabstandet ist, halbkugelförmig ausgebildet. Die halbkugelförmige Form der Abdeckung weist bei einem vorbestimmten Volumen die kleinste Oberfläche auf; dadurch kann die Abdeckung innen hohl sein und weist trotzdem einen maximalen Widerstand gegen einen Außendruck auf. Dies ist besonders an einem den Haltekörper nicht umgebenden Bereich der Abdeckung wichtig, da in diesem Bereich die Abdeckung nicht durch den Haltekörper in der Art eines Widerlagers verstärkt wird. Alternativ kann die Abdeckung in ihrem Scheitelbereich parabolisch ausgebildet sein, um einen Außendruck der Umgebung besser standhalten zu können. Ferner weist ein halbkugelförmiger Bereich der Abdeckung, der innen Hohl ausgebildet ist und an seinem Mittelpunkt die Lichtquelle umfasst, einen konstanten Abstand von der Lichtquelle zu einer Innenwandung des halbkugelförmigen Bereichs auf. Dies führt zu einer gleichmäßigen Erwärmung des halbkugelförmigen Bereichs der Abdeckung.
Vorzugsweise weist die Abdeckung die Form eines Reagenzglases auf. Dadurch kann der Haltekörper mit der die Lichtquelle aufweisenden Stirnfläche in der Abdeckung angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass der nicht halbkugelförmige Bereich der Abdeckung durch den Haltekörper verstärkt wird und die Lichtquelle im Inneren des halbkugelförmigen Bereichs der Abdeckung angeordnet wird und dadurch günstig gegen einen Außendruck geschützt ist.
Zwischen der Abdeckung und dem Haltekörper ist mindestens ein Dichtelement angeordnet. Dadurch ist der Innenraum zwischen der Abdeckung und dem Haltekörper fluiddicht verschlossen. Zweckmäßiger Weise ist an dem Haltekörper mindestens eine Umfangsnut angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Dichtelement, das vorzugsweise als O-Ring ausgebildet ist, beim Anordnen der Abdeckung über den Haltekörper in der Umfangsnut nicht verrutschen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dichtung und damit das Dichtelement hermetisch abdichtend, so dass ein Innenraum zwischen
Abdeckung und Haltekörper mit einem Gas gefüllt werden kann, ohne dass dieses entweicht. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um Luft, da dies ein relativ ungefährliches Gas ist. Handelt es sich jedoch um eine Lampe, die nicht im Wasser eingesetzt werden soll, so ist vorzugsweise die Befüllung mit Stickstoff oder einem anderen Inertgas vorgesehen, um zu verhindern, dass durch erhöhte Temperaturen ein Brand entsteht. Insbesondere soll auf diese Weise der Brand durch einen hohen Anteil an Sauerstoff im Gas verhindert werden. Ferner ist vorzugsweise in dem Innenraum ein Unterdruck vorgesehen, so dass sich das erhitzte Gas im Innenraum ausdehnen kann, ohne die Abdeckung von dem Haltekörper durch eine zu hohe Druckkraft zu entfernen.
Der Haltekörper ist vorzugsweise aus hochdichtes Aluminium, also aus einem Material nahe der theoretischen Dichte von Alumninium, ausgebildet und an seiner Oberfläche harteloxiert ausgebildet. Aluminium ist ein kostengünstiges Material und leicht zu bearbeiten. Das Harteloxat an der Oberfläche schützt vor Korrosion und Oxidation. Überdies weist Aluminium günstige Wärmeleiteigenschaften auf, ist wasserdicht und druckbeständig. Alternativ kann als Material des Haltekörpers auch Magnesium, ein Sintermetall oder Edelstahl gewählt werden.
An dem Haltekörper ist zweckmäßiger Weise ein Trägerkörper angeschlossen. Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist der Haltekörper einstückig mit einem Trägerkörper ausgebildet, so dass der Trägerkörper in den Haltekörper integriert ist. Die Innenbohrung des Haltekörpers ist mit einem Hohlraum des Trägerkörpers verbunden, wodurch der Haltekörper und der Trägerkörper als ein Werkstück und in einer Aufspannung mit wenigen Arbeitsschritten hergestellt werden kann. Ferner ist der Wärmewiderstand zwischen Haltekörper und Trägerkörper minimiert.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind der Haltekörper und der Trägerkörper ineinander steckbar ausgebildet, so dass bei einer Steckverbindung vorteilhaft im Falle eines Durchbrennens der Lichtquelle nur der Haltekörper von dem Trägerkörper abgezogen werden braucht, und ein neuer Haltekörper als Ersatz wieder aufgesteckt werden kann. Damit braucht die Stromversorgung nicht ausgetauscht zu werden und kann an einem Gürtel eines Tauchers getragen werden, ohne dass es bei einem auswechseln des Haltekörpers abgenommen werden braucht. Ist die Steckverbindung als Nass- Steckverbindung ausgebildet, kann der Haltekörper auch unter Wasser ausgetauscht werden; hierdurch erhöht sich die Sicherheit für Taucher bei gleichzeitig geringem Gewicht.
Eine Oberfläche des Trägerkörpers grenzt zweckmäßiger Weise zumindest zu einem Teil an einem Umgebungsfluid an, so dass der Trägerkörper die von dem Haltekörper aufgenommene und an den Trägerkörper abgeleitete Wärme rasch an ein Umgebungsfluid, z. B. Wasser oder Luft, abgeben kann. Vorzugsweise ist in einem Hohlraum des Trägerkörpers mindestens eine Elektronik-Komponente angeordnet, wodurch der Strom einer elektrischen Energiequelle an die Lichtdiode angepasst werden kann. Bei der Elektronik- Komponente kann es sich z. B. um einen Transformator oder
Gleichstromsteller, der eine Spannung einer Spannungsquelle auf eine der Lichqtuelle verträgliche Spannung transformiert, oder ein Stromregler, der ein durch die Lichtquelle fließenden Strom begrenzt, um die Lichtquelle vor Schäden zu schützen oder den durch die Lichtquelle fließenden Strom reguliert, um verschiedene Lichtintensitäten zu erzeugen, handeln.
In vorteilhafter Weiterbildung verschließt ein Deckel den Hohlraum des Trägerkörpers. Ein Deckel hat den Vorteil, dass der Hohlraum des Trägerkörpers leicht zugänglich ist und die in dem Hohlraum angeordnete Elektronik-Komponente leicht ausgetauscht werden kann.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist der Hohlraum mit einem Kunststoff ausgefüllt, so dass sich für die Elektronik-Komponente eine wasserdichte Versiegelung ergibt. Vorzugsweise ist der Kunststoff als Gießharz ausgeprägt. In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Kunststoff wärmeleitfähig, so dass Wärme von der Elektronik-Komponente an eine Umwelt abgegeben werden kann. Elektrische Leitungen, die aus dem Hohlraum bzw. aus dem Kunststoff ragen, sind vorzugsweise durch einen Schrumpfschlauch isoliert. Das Gießharz wird vorzugsweise aus einer Gruppe von Harzen, umfassend Polyesterharz, Polyurethanharz, Epoxidharz, Silikonharz oder Vinylesterharz, ausgewählt. Durch das Ausfüllen des Hohlraums mit Gießharz wird kein Deckel benötigt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Haltekörper eine Außenwandung auf, die mit der Umgebung in Kontakt steht. Dies hat den
Vorteil, dass eine in dem Haltekörper enthaltene Wärmemenge rasch an ein Umgebungsfluid abgegeben werden kann. Ist der Haltekörper z. B. unter Wasser getaucht, dann übernimmt das umgebende Wasser das Abführen der in dem Haltekörper enthaltene Wärme. Ist der Haltekörper von Luft umgeben, wird das Abführen der Wärme von der Luft übernommen.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung steht die Außenwandung des Haltekörpers über wenigstens ein Kühlglied mit der Umgebung in Kontakt. Das Kühlglied kann eine vergrößerte Oberfläche aufweisen und bewirken, dass die in dem Haltekörper enthaltene Wärmemenge noch rascher an eine Umgebung abgegeben wird. Das Kühlglied kann auch als Peltier-Element ausgebildet und an die Oberfläche des Haltekörpers angebracht sein. Das Peltier-Element entzieht dem Haltekörper eine Wärmeleistung und gibt sie an ein Umgebungsfluid ab. Das Peltier-Element ist Platz sparend und kann aus der Stromversorgung der Beleuchtungsvorrichtung gespeist werden.
Vorzugsweise weist die Lichtquelle eine Vielzahl an Leuchtdioden auf, welche alle in die selbe Richtung weisen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung. in vergrößerter, schematischer Darstellung.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 umfasst einen hohlzylinder- förmigen Haltekörper 2, der aus Aluminium als Drehteil hergestellt ist und an seiner nach außen weisenden Oberfläche harteloxiert ist. Eine erste ringförmige Schulter 17, die konzentrisch an dem Haltekörper 2 angeordnet ist, teilt den Haltekörper 2 in einen ersten Bereich 33 und einen zweiten Bereich 34 auf, wobei der erste Bereich 33 einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der zweite Bereich 34.
Der erste Bereich 33 des Haltekörpers 2 weist eine erste Umfangsnut 9 und eine zweite Umfangsnut 23 auf, wobei der erste Umfangsnut 9 zwischen der Umfangsnut 23 und der ersten ringförmigen Schulter 17 angeordnet ist. In der , ersten Umfangsnut 9 und in der zweiten Umfangsnut 23 ist jeweils ein erstes Dichtelement 8 und ein zweites Dichtelement 22 eingelegt. An einer Stirnfläche des ersten Bereichs 33 ist eine Platine 5 einer als Hochleistungsleuchtdiode „OSTAR-Lightning" von Osram ausgebildeten Lichtquelle 3 angeordnet, wobei die Platine 5 als hexagonaler Alumiumstern ausgebildet ist. Die Lichtquelle 3 umfasst die Platine 5 und ein Lichtemittierendes Material 32, wobei das
Lichtemittierende Material 32 auf eine dem Haltekörper 2 gegenüberliegende Seite der Platine 5 angeordnet ist.
Der zweite Bereich 34 des Haltekörpers 2 ist an ein dem ersten Bereich 33 gegenüberliegendes Ende einstückig mit einem zylinderförmigen Trägerkörper 10 ausgebildet. Da der Trägerkörper 10 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Haltekörper 2 ist an der Verbindungsstelle eine zweite ringförmige Schulter 36 ausgebildet.
Ferner umfasst der Haltekörper 2 eine zylindrische Innenbohrung 6, die koaxial in einem Inneren des Haltekörpers 2 angeordnet ist. Die Innenbohrung 6 verläuft von einer Stirnfläche des zweiten Bereichs 34 des Haltekörpers 2 in Richtung einer Stirnfläche des ersten Bereichs 33 des Haltekörpers 2 und mündet in eine Querbohrung 16, die senkrecht zu der Innenbohrung 6 angeordnet ist. Die Querbohrung 16 umfasst eine radiale Öffnung, wobei die Öffnung an einer Oberfläche des ersten Bereichs 33 des Haltekörpers 2 zwischen der zweiten Umfangsnut 23 und einer Stirnfläche des ersten Bereichs 33 des Haltekörpers 2 angeordnet ist. Eine Flachfräsung 38 ist axial am Rand des Haltekörpers 2 angeordnet und verläuft von der mit der Lichtquelle 3 angeordnete Stirnfläche des Haltekörpers bis zu der Öffnung der Querbohrung 16.
Eine Abdeckung 4, die die Form eines Reagenzglases aufweist und aus Borosilikatglas ausgebildet ist, wird so über den ersten Bereich 33 des Haltekörpers 2 aufgeschoben, dass das erste Dichtelement 8 von der Abdeckung 4 überdeckt wird und die ein Stirnrand der Abdeckung 4 an ein elastisches Element 35 anstößt, wobei das elastische Element 35 an der ersten ringförmigen Schulter 17 befestigt ist. Im Scheitelbereich der Reagenzglas- förmigen Abdeckung 4 ist ein optisches Element 7, das als Konvexspiegel auf einer Innenfläche der Abdeckung 4 ausgebildet ist, angeordnet. Das optische Element 7 ist rotationsachsensymmetrisch um eine Hauptachse des Haltekörpers 2 angeordnet und füllt einen Innenraum des halbkugelförmigen Bereichs zu einem Teil aus. Das optische Element 7 ist mit seinem
Scheitelbereich in Richtung der Lichtquelle 3 ausgebildet, so dass Lichtstrahlen der Lichtquelle 3 an dem optischen Element 7 achsensymmetrisch und winkelgerecht nach Außen reflektiert werden. Eine Innenverspiegelung der Abdeckung 4 kann z. B. mittels Metalldampf oder durch Aufkleben eines verspiegelten Körpers erreicht werden.
Der Trägerkörper 10 und der Haltekörper 2 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei der Trägerkörper 10 ebenfalls aus hochdichtem Aluminium ausgebildet ist. Der Trägerkörper 10 ist ebenfalls an seiner Oberfläche harteloxiert ausgebildet und weist einen Hohlraum 13 auf, wobei die
Innenbohrung 6 des Haltekörpers 2 mit dem Hohlraum 13 des Trägerkörpers 10 verbunden ist. In dem Hohlraum 13 ist eine Elektronik-Komponente 14 mittels eines Befestigungsmaterials angeordnet, wobei das Befestigungsmaterial als ein guter Wärmeleiter ausgebildet ist. Ein erster Leiter 20 ist an der Elektronik-Komponente 14 angeschlossen und führt durch die
Innenbohrung 6 in die Querbohrung 16. Von der Öffnung der Querbohrung 16 verläuft der erste Leiter 20 durch die Flachfräsung 38 in Richtung der Lichtquelle 3 und ist mit an das lichtemittierende Material 32 der Lichtquelle 3 angeschlossen. Ein zweiter Leiter 25 ist an der Platine 5 der Lichtquelle 3 angeschlossen und führt über die Falchfräsung 38 durch die Öffnung der Querbohrung 16 in die Innenbohrung 6. Von der Innenbohrung 6 aus ist der zweite Leiter 25 mit der Elektronik-Komponente 14 verbunden.
Die dem Haltekörper 2 gegenüberliegende Stirnseite des Trägerkörpers 10 ist offen ausgebildet und mit Sackbohrungen 26, die axial in eine Außenwand des Trägerkörpers 10 angeordnet sind, versehen. Eine Ringausnehmung 27 ist konzentrisch an einer Innenseite der offenen Stirnfläche des Trägerkörpers 10 angeordnet. Die Ringausnehmung 27 ist mit einem ersten Dichtkörper 18, der als O-Ring ausgebildet ist, angeordnet.
Ein Deckel 11 umfasst einen Deckelgriff 29, der an einem plattenförmigen Bereich 31 angeordnet ist. Auf der dem Deckelgriff 29 gegenüberliegende Seite des plattenförmigen Bereichs 31 ist ein Vorsprung 30 vorgesehen, der einen Durchmesser passend zu einem Innendurchmesser des Hohlraums 13 des Trägerkörpers 10 aufweist und mit einer ringförmigen Nut 28 angeordnet ist, wobei in der ringförmigen Nut 28 ein zweiter Dichtkörper 19, der als O-Ring ausgebildet ist vorgesehen ist. An einem äußeren Rand des plattenförmigen Bereichs 31 sind Gewindebohrungen angeordnet, wobei ein Durchmesser der Gewindebohrungen einem Durchmesser der Sackbohrungen 26 entspricht und eine Anzahl der Gewindebohrungen einer Anzahl der Sackbohrungen entspricht.
Der Deckel 11 wird nun so an die geöffnete Stirnseite des Trägerkörpers 10 angeordnet, dass die Gewindebohrungen des plattenförmigen Bereichs 31 mit den Sackbohrungen 26 benachbart angeordnet sind. Schrauben 12 werden durch die Gewindebohrungen des plattenförmigen Bereichs 31 in die Sackbohrungen 26 angeordnet und der Deckel 11 übt so Druck auf die Dichtkörper 18, 19 aus. Dadurch ist der Hohlraum 13 des Trägerkörpers 10 fluiddicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Ein erstes Stromkabel 21 und ein zweites Stromkabel 37 sind mit der Elektronik-Komponente 14 verbunden und führen von dem Hohlraum 13 des Trägerkörpers 10 durch den Deckel 11 nach Außen. Außerhalb des Trägerkörpers 10 können die Stromkabel 21 , 37 mit einem Nass-Stecker versehen sein, der an eine Stromversorgung angeschlossen werden kann.
Das optische Element 7, das als eine Innenverspiegelung ausgebildet ist, kann mit einem außen an der Abdeckung 4 angeordneten Reflektorkörper zusammenwirken, wobei der Reflektorkörper aus Kunststoff ausgebildet ist. Der Reflektorkörper weist die Form eines Trichters auf, wobei an der Spitze des Trichters ein Trichterhals angeordnet ist. Ein Innendurchmesser des Trichterhalses entspricht einem Außendurchmesser der Reagenzglas-förmigen Abdeckung 4. Eine Gewindemutter die mit einer Gewindeschraube zusammenwirkt sorgt für eine Variation des Innendurchmessers des Trichterhalses. So kann der trichterförmige Reflektorkörper stufenlos entlang der Abdeckung 4 axial verlagerbar befestigt werden.
Ein Griff an dem Reflektorkörper sorgt für ein einfaches Montieren und Demontieren des Reflektorkörpers an der Abdeckung 4 und dient zusätzlich in einem montierten Zustand als Griff für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung. An einer Innenwandung des trichterförmigen Reflektorkörpers ist ein Spiegel, z. B. ein Parabolspiegel oder ein sphärischer Spiegel, die an ihrem Scheitelbereich mit einer Durchgangsbohrung passend zu dem Innendurchmesser des Trichterhalses des Reflektorkörpers angeordnet ist vorgesehen.
Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Wird nun der erste Stromkabel 21 oder der zweite Stromkabel 37 mit einer Spannung beaufschlagt, fließt ein elektrischer Strom durch die Elektronik- Komponente 14. Die Elektronik-Komponente 14 versorgt über die erste Leitung 20 und die zweite Leitung 25 die Lichtquelle 3 mit elektrischem Strom, wodurch das lichtemittierende Material 32 der Lichtquelle 3 zu einem Leuchten angeregt wird. Eine Spannung die an der Lichtquelle 3 angelegt werden kann beträgt z. B. 12 oder 24 V. Dabei kann die Lichtquelle 3 Ströme bis 1 A vertragen. Wird der Haltekörper 2 durch umgebendes Wasser abgekühlt, kann es zu einer erhöhten Stromaufnahme und erhöhter Spannungsaufnahme der Lichtquelle 3 kommen, und hierdurch kann die Lichtintensität z. B. um 50 % gesteigert werden. Die Lichtquelle 3 kann bei höheren Strömen und höheren Spannungen betrieben werden, ohne dass die resultierende erhöhte Temperatur die
Lebensdauer der Lichtquelle beeinträchtigt, indem diese nämlich durch den Haltekörper 16 zuverlässig abgeführt wird, so dass die Effizienz und somit die Lichtausbeute der Lichtquelle signifikant erhöht ist.
Die so erzeugten Lichtstrahlen sind divergent und gelangen entweder radial durch die Abdeckung 4 auf den Reflektor, von wo aus die Lichtstrahlen in eine Beleuchtungsrichtung reflektiert werden, oder die Lichtstrahlen werden axial an dem optischen Element 7, das als Innenverspiegelung ausgebildet ist, in Richtung des Reflektorkörpers reflektiert und werden dann durch den Reflektorkörper in die Beleuchtungsrichtung gestrahlt. Dadurch wird je nachdem, welchen Abstand die Lichtquelle 3 von dem Reflektorkörper aufweist, ein Fokussieren oder ein Parallelisieren der Lichtstrahlen erreicht. Durch solch eine Anordnung mit dem optischem Element 7 und dem Reflektorkörper wird ein bislang unbekannter Lichtfleck („spot") erzeugt. Bei einem bestimmten Abstand zwischen dem Reflektorkörper und der Lichtquelle 3 bzw. dem optischen Element 7 kann durch Doppelreflektion an dem optischen Element 7 und dem Reflektorkörper eine Punktfokussierung des Lichtflecks erricht werden.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem nur die Art des Spiegels T gegenüber dem Spiegel 7 aus Fig. 1 verändert ist, und ferner ein Reflektorkörper 42 angedeutet ist. Im übrigen bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 dieselben oder strukturell vergleichbare Teile.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform mit einem seitlich angeordneten trichterförmigen Reflektorkörper 42 und einem konusförmigen Spiegel T gezeigt. Die der Lichtquelle 3 zugewandte Seite des Spiegels T weist einen nach innen gewölbten Konus mit einer glatt polierten, reflektierenden Oberfläche 47 auf, wobei die Wölbung des Spiegels 7' ellipsenabschnittförmig ist und über die beiden die Ellipse definierenden Längen a und b bestimmt ist. Man kann diese den Spiegel T betreffende Konstellation auch wie einen um eine Hauptachse 43a gedrehten Parabolspiegel auffassen, der einen
Brennpunkt in einem Außenbereich aufweist und dessen Hauptachse 43a koaxial zu einer Hauptachse 3a der Lichtquelle 3 angeordnet ist. Zur Lichtquelle 3 hin weist der Konus eine Spitze 43 auf, wobei die Spitze ebenfalls auf der Hauptachse 43a des Spiegels T liegt. Dabei ist der Abstand 44 zwischen der Spitze 43 und der Lichtquelle 3 klein gewählt, so dass ausgestrahlte
Lichtstrahlen 40a, die zu einer Mittelachse der Lichtquelle 3 ausgestrahlt werden, ebenfalls durch den Spiegel 7' in einen Außenbereich reflektiert werden. Dabei wird ein großer Teil der ausgestrahlten Lichtstrahlen in einen ringförmigen Bereich 41 auf dem Reflektorkörper 42 reflektiert. Bei der Betrachtung des Spiegels T als um eine Hauptachse 43a gedrehter
Parabolspiegel liegt der Brennpunkt bzw. der Brennkreis außerhalb des Reflektorkörpers 42. Der Reflektorkörper 42 reflektiert seinerseits die gespiegelten Lichtstrahlen 40b und bündelt sie weiter, so dass ein Bereich weit vor der Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Lichtintensität angestrahlt wird und den oben beschriebenen Spot wirft. In dem hier dargestellten Beispiel ist die Oberfläche nur um eine Rotationsachse des Reflektorkörpers 42 gewölbt, was bei einer Betrachtung einer Schnittebene wie in Fig. 2 dargestellt zu einer geraden Linie führt. Vorteilhaft kann die Oberfläche auch konkav entlang der Erstreckung der Linie gewölbt sein, so dass die gespiegelten Lichtstrahlen 40b weiter gebündelt bzw. parallelisiert werden.
Bei solch einer Anordnung besteht genügend Lichtstärke und genügend Schutz gegen einen Außendruck zur Verfügung, so dass die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 insbesondere als eine Unterwasser- Beleuchtungsvorrichtung für große Tiefen benutzt werden kann. Dabei bietet das umgebende Wasser ein ideales Kühlmittel, das die durch die Lichtquelle 3 entstandene Wärme durch Konvektion abführt. Die Beleuchtungsvorrichung 1 ist insbesondere als ein Signalgeber für Taucher in großen Wassertiefen geeignet und gibt obendrein die Farben besser wieder als eine Halogen- c Lampe.
Anstelle eines optischen Elements 7 in Fig. 1 , das als eine Innenverspiegelung der Abdeckung 4 ausgebildet ist und mit einem Reflektorkörper zusammenwirkt, kann die Abdeckung 4 an ihrem Scheitelbereich mit einer Linse ausgebildet sein. Die Linse kann entweder in der Abdeckung 4 befestigt sein oder in der Abdeckung integriert sein. Die Linse bewirkt ebenfalls ein Parallelisieren oder ein Fokussieren der von der Lichtquelle 3 erzeugten Lichtstrahlen, ohne ein so großen Volumen wie ein Reflektorkörper zu beanspruchen.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert worden, bei der das lichtemittierende Material 32 der Lichtquelle 3 an einer Platine 5 angeordnet ist. Es versteht sich, dass das lichtemittierende Material 32 der Lichtquelle 3 auch direkt an dem Haltekörper 2 angeordnet sein kann. Dadurch ist das lichtemittierende Material 32 sowohl thermisch als auch elektrisch mit dem Haltekörper 2 besser verbunden. Damit kann sowohl die Platine 5 als auch die zweite Leitung 25 eingespart werden. Die Funktion der zweiten Leitung 25 wird dann von dem Haltekörper 2 übernommen, der als Stromleitung dient.
Bei der Ausführungsform in Fig. 2 ist der Spiegel T in der Abdeckung 4 aus Borsilikatglas in einem kalottenförmigen Bereich 45 durch einen wärmeleitfähigen Klebstoff 46, der bei hohen Temperaturen einsetzbar ist, verklebt. Dabei wird die Wärme, die durch die Lichtquelle 3 entsteht und die zu einem großen Teil auf den Spiegel T durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung übergeht, durch den Klebstoff 46 und die Abdeckung 4 an die Umgebung abgegeben.
Es versteht sich, dass auch andere Spiegel als der Spiegel 7 gemäß Fig. 1 oder Spigel T gemäß Fig. 2 in einer erfind ungsgäßen Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt werden können. So kann beispielsweise ein kegeliger Spiegel ebenso eingesetzt werden wir ein konkaver oder konvexer Verlauf des Spiegels.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Unterwasser- Beleuchtungsvorrichtung, umfassend eine Lichtquelle (3), einen Haltekörper (2), an dem die Lichtquelle (3) befestigt ist, eine Abdeckung (4), die an dem Haltekörper (2) angeordnet ist und die Lichtquelle (3) überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lichtquelle (3) erzeugte Wärme überwiegend durch den Haltekörper (2) an eine Umgebung abgeführt wird, und dass die Lichtquelle (3) an einer Stirnfläche (39) des Haltekörpers (2) angeordnet ist, und dass ein Spiegel (7, T) in der Abdeckung (4) der Lichtquelle (3) gegenüber angeordnet ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, 7') von der Lichtquelle (3) ausgestrahltes Licht (40a) quer, vorzugsweise radial, reflektiert.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, 7') einen konusartigen Abschnitt aufweist, und dass der Spiegel (7, 7') eine der Lichtquelle (3) zugekehrte
Spitze (43) aufweist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, 7') eine konkav gekrümmte Wölbung aufweist, die von der Spitze (43) zu einem Rand des Spiegels (7, 7') und rotationssymmetrisch zu einer durch die Spitze (43) hindurchgehende Hauptachse (43a) verläuft.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptachse (43a) des Spiegels (7, T) koaxial zu einer Hauptachse (3a) der Lichtquelle (3) angeordnet ist.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spitze (43) und der Lichtquelle (3) ein Spalt (44) vorgesehen ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, T) aus Metall besteht und eine lichtreflektierende Oberfläche (47) aufweist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (47) Wärmestrahlung absorbiert.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, 7') an seiner Rückseite mit der Abdeckung (4) verklebt ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (7, 7') Wärme über die Abdeckung (4) an eine Umwelt abgibt.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Oberfläche des Haltekörpers (2) an ein Umgebungsfluid angrenzt.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine (5) der Lichtquelle (3) mit
Wärmeleitkleber oder Wärmeleitpaste an dem Haltekörper (2) befestigt ist.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (5) der Lichtquelle (3) an dem Haltekörper (2) verschraubt ausgebildet ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine (5) der Lichtquelle (3) mit dem Haltekörper (2) einstückig ausgebildet ist.
15. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (5) der Lichtquelle (3) an der Stirnfläche des stabförmigen Haltekörpers (2) angeordnet ist.
16. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Haltekörpers (2), an dem die Platine (5) angeordnet ist, mindestens einer Fläche der Platine (5) entspricht.
17. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) zylinderförmig ausgebildet ist.
18. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Leiter (20) an ein Lichtemittierendes Material (32) der Lichtquelle (3) angeschlossen ist, und dass der erste Leiter (20) in eine Innenbohrung (6) des Haltekörpers (2) angeordnet ist.
19. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Leiter (25) an einer Platine (5) der Lichtquelle (3) angeschlossen ist, und dass der zweite Leiter (25) in der Innenbohrung (6) des Haltekörpers (2) angeordnet ist.
20. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) als ein zweiter Leiter (25) ausgebildet ist.
21. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) als Hochleistungsleuchtdiode ausgebildet ist.
22. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) aus einem lichtdurchlässigem Material ausgebildet ist.
23. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) aus Borosilikatglas ausgebildet ist.
24. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung (4) und/oder an dem
Haltekörper (3) außenseitig ein Reflektorkörper (42) anordenbar ist.
25. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflektorkörper (42) mit dem Haltekörper (3) fest verbunden ist.
26. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorkörper (42) trichterförmig um einen Bereich der Abdeckung (4) angeordnet ist.
27. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorkörper (42) eine konkave Wölbung aufweist.
28. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) den Haltekörper (2) zumindest teilweise umgibt.
29. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) zumindest abschnittsweise halbkugelförmig ausgebildet ist, und dass der halbkugelförmige Abschnitt der Abdeckung (4) außerhalb eines den Haltekörper (2) umgebenden Abschnitts angeordnet ist.
30. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) die Form eines Reagenzglases aufweist.
31. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abdeckung (4) und dem Haltekörper (2) mindestens ein Dichtelement (8) angeordnet ist.
32. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Haltekörper (2) mindestens ein Umfangsnut (9) angeordnet ist.
33. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) aus Aluminium ausgebildet ist, und dass der Haltekörper (2) an seiner Oberfläche harteloxiert ausgebildet ist.
34. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) einstückig mit einem
Trägerkörper (10) ausgebildet ist.
35. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) und ein Trägerkörper (10) in einander einsteckbar ausgebildet sind.
36. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil einer Oberfläche des Trägerkörpers (10) eine Kontaktfläche mit einem Umgebungsfluid aufweist.
37. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hohlraum (13) des Trägerkörpers (10) mindestens eine Elektronik-Komponente (14) angeordnet ist.
38. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (11) den Hohlraum (13) des Trägerkörpers (10) fluiddicht verschließt.
39. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (13) mit einem Kunststoff ausgefüllt ist.
40. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Gießharz ist.
41. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießharz aus einer Gruppe von Harzen, umfassend
Polyesterharz, Polyurethanharz, Epoxidharz, Silikonharz, Vinylesterharz ausgewählt ist.
42. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikkomponente (14) durch den
Kunststoff wasserdicht versiegelt ist.
43. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (2) eine Außenwandung aufweist, die mit der Umgebung in Kontakt steht.
44. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwandung des Haltekörpers (2) über ein Kühlglied mit der Umgebung in Kontakt steht.
45. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (4) Licht von der Lichtquelle (3) reflektiert.
46. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Innenraum zwischen Abdeckung und
Halteelement ein Unterdruck herrscht.
47. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Innenraum zwischen Haltekörper (3) und Abdeckung (4) ein Gas gefüllt ist.
48. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Inertgas ist.
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