WO2011110160A2 - Gekühlte hochleistungsleuchte - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cooled high-performance luminaire with a receiving device for a luminous means and a device for cooling the receiving device and / or the luminous means.
- High-power luminaires are used to generate a light beam of high radiation intensity with a high-temperature light source.
- Known bulbs are xenon high pressure lamps, halogen lamps or increasingly high performance LED. This lighting is common that a substantial part of the supplied excitation energy is converted into heat, which leads to a strong warming of the
- the illuminant is an elongated xenon high-pressure lamp with two-sided electrical
- connection sections provided.
- a directed by guide means on the connection sections air flow is provided, which is generated by a fan.
- Cooling by the delivery of heat to the ambient air is not only a considerable waste of energy, but is also partially problematic for the operation of
- Hall lighting, etc. may create heat build-up under the ceiling, which reduces the cooling performance.
- the invention therefore an object of the invention to provide a device for cooling, which avoids the disadvantages indicated.
- the device for cooling consists of a flowed through by a coolant pipe, which is connected to the receiving device in thermal contact.
- cooling pipes will be able to be connected to other systems that can specifically utilize the dissipated heat.
- water can be used as the coolant in a pipeline system. Water connection options with sufficient water pressure are available in nearly all application areas for high-performance luminaires Available. Alternatively, in the radiation field of
- High-power lamps can be equipped with a cooling pipe system that can be connected to an external water pipe as part of a heating system.
- such a cooling system can be connected to the circuit board for a high-power LED cluster.
- High-performance LED clusters are designed as flat lamp bodies, which are pressed on the back with a metal plate for heat dissipation by gluing or screwing.
- the cooling pipes can be applied to the metal plate or integrated into it.
- the heat dissipated through the pipelines can also be used for room cooling.
- High-performance LED clusters have a long service life and are low maintenance.
- the discharged via a pipe heated water can be fed directly to a heater with low flow temperatures in particular.
- Pipelines of several high-performance lights are joined together and fed to a common heating system.
- stadiums can be fed in this way lawn heaters or seat heaters.
- halls can be a floor heating or a
- the waste heat generated by the high-performance lights can also be connected to a normal heating circuit.
- the temperature of the water flowing through the pipeline can be regulated so that the High performance lights can be kept at an advantageous operating temperature.
- the invention allows for the first time the meaningful use of the previously unavoidable power loss of high-performance lights.
- the increasingly desired intensive illumination of the rooms from above can be used simultaneously for a targeted temperature control of the rooms from below.
- High power light 1 in a greenhouse On a shelf 2 a planting bed 3 for the cultivation of plants 4 is arranged.
- the suspended below a shelf 2 high-performance luminaire 1 generates a corresponding daylight radiation field 5 with a very low IR content.
- the radiation field 5 is therefore "cold” and can be suspended relatively close above the planting bed 3.
- the distance between the shelf surfaces 2 can be kept small so that a better utilization of the greenhouse height is made possible.
- a recording device 6 high-power LED 7 are used as lighting.
- the planar lamp body formed by the receiving device 6 is connected at the back to a metal plate 8 as a lamp heat sink.
- a pipe 9 is integrated in the metal plate 8.
- the pipeline 9 is cooled by a coolant, e.g. Water, flows through and exits at one end 10 of the pipeline.
- a pipe 11 is also inserted.
- the heated water leaving the end 10 of the pipeline 9 is fed into the pipeline 11 and gives its heat to the planting soil in the planting bed 3 from.
- the not shown at the other end of the pipe 11 effluent cooled water is in the other, also not shown end of the pipe 9 again
Abstract
Eine Hochleistungsleuchte (1) mit einer Aufnahmevorrichtung (6) für ein Leuchtmittel (7) und einer Vorrichtung zum Kühlen der Aufnahmevorrichtung (6) und/oder des Leuchtmittels (7) zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von Kühlmittel durchströmten Rohrleitung (9) besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung (6) im Wärmekontakt verbunden ist. Die von einer Hochleistungsleuchte, insbesondere eines Hochleistungs - LED - Clusters, erzeugte Abwärme wird zum Betrieb einer Bodenheizung verwendet.
Description
Gekühlte Hochleistungsleuchte
Die Erfindung betrifft eine gekühlte Hochleistungsleuchte mit einer Aufnahmevorrichtung für ein Leuchtmittel und einer Vorrichtung zum Kühlen der Aufnahmevorrichtung und/oder des Leuchtmittels.
Hochleistungsleuchten dienen der Erzeugung eines Lichtbündels hoher Strahlungsintensität mit einem Hochtemperatur-Leuchtmittel. Bekannte Leuchtmittel sind Xenon-Hochdrucklampen, Halogenlampen oder zunehmend auch Hochleistungs-LED. Diesen Leuchtmitteln gemeinsam ist, daß ein wesentlicher Teil der zugeführten Anregungsenergie in Wärme umgesetzt wird, die zu einer starken Erwärmung der
Aufnahmevorrichtung und des Leuchtmittels führt. Die
Aufnahmevorrichtung gibt ihre Wärme üblicherweise an die
Umgebungsluft ab.
Eine nicht ausreichende Wärmeabgabe an die Umgebungsluft führt zu einer unzulässigen Erwärmung des Leuchtmittels, die deren Leistung und vor allem Lebensdauer negativ beeinflußt. Einige Leuchtmittel benötigen eine bevorzugte Betriebstemperatur, so daß eine geregelte Kühlung benötigt wird.
Aus DE 20 2006 002 475 U1 ist eine Hochleistungsleuchte mit
Kühlvorrichtung bekannt. Als Leuchtmittel ist eine langgestreckte Xenon-Hochdrucklampe mit beidseitigen elektrischen
Anschlußabschnitten vorgesehen. Die Anschlußabschnitte selbst und das Lampengehäuse, in das die Anschlußabschnitte eingesetzt sind,
erwärmen sich stark. Zur Kühlung der Anschlußabschnitte ist ein durch Führungsmittel auf die Anschlußabschnitte gerichteter Luftstrom vorgesehen, der von einem Gebläse erzeugt wird.
Eine Kühlung durch Abgabe der Wärme an die Umgebungsluft stellt nicht nur eine erhebliche Energieverschwendung dar, sondern ist teilweise auch problematisch für den Betrieb der
Hochleistungsleuchten. Beim Einsatz von Hochleistungsleuchten im Deckenbereich von Räumen, z.B. zur Bühnenbeleuchtung,
Hallenbeleuchtung usw., kann ein Hitzestau unter der Decke entstehen, der die Kühlleistung vermindert. Beim Einsatz von
Hochleistungsleuchten im Freien, z.B. zur Stadionbeleuchtung oder Straßenbeleuchtung, kann eine ungeregelte Kühlung bei Luftströmung zur Bildung von Schwitzwasser führen, das zu elektrischen
Kurzschlüssen führen kann.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kühlen anzugeben, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird bei einer Hochleistungsleuchte der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von einem Kühlmittel durchströmten Rohrleitung besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung im Wärmekontakt verbunden ist.
Hochleistungs-Beleuchtungssysteme werden bisher ausschließlich als singuläre Objekte verstanden, deren Abwärme lokal in die jeweilige Umgebung abgeführt wird. Mit der Abführung der Wärme über
Kühlrohre wird erstmalig eine Anbindung an andere Systeme möglich, die die abgeführte Wärme gezielt nutzen können. Als Kühlmittel kann in einem Rohrleitungssystem insbesondere Wasser verwendet werden. Wasseranschlußmöglichkeiten mit einem ausreichenden Wasserdruck stehen in nahezu allen Einsatzräumen für Hochleistungsleuchten zur
Verfügung. Alternativ können im Strahlungsfeld der
Hochleistungsleuchte Solarzellen angeordnet werden, die Strom für den Betrieb einer in das Rohrleitungssystem eingefügten Umwälzpumpe erzeugen. Auch komplizierte Gehäuse zur Aufnahme von
Hochleistungs-Leuchtmitteln können mit einem Kühlrohrsystem ausgestattet werden, das mit einer externen Wasserleitung als Teil eines Heizungssystems verbunden werden kann.
Besonders vorteilhaft kann ein solches Kühlsystem mit der Leiterplatte für einen Hochleistungs-LED-Cluster verbunden werden.
Hochleistungs-LED-Cluster werden als ebene Lampenkörper ausgeführt, die rückseitig mit einer Metallplatte zur Wärmeabführung durch Kleben oder Verschrauben verpreßt sind. Die Rohrleitungen zur Kühlung können auf die Metallplatte aufgebracht oder in diese integriert sein. In Verbindung mit einem Wärmetauscher kann die durch die Rohleitungen abgeführte Wärme auch zur Raumkühlung genutzt werden.
Hochleistungs-LED-Cluster haben eine hohe Lebensdauer und sind wartungsarm. Das über eine Rohrleitung abgeführte erwärmte Wasser kann insbesondere einer Heizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen unmittelbar zugeführt werden. Insbesondere können die Kühl-
Rohrleitungen mehrerer Hochleistungsleuchten zusammengeschlossen und einem gemeinsamen Heizungssystem zugeführt sein. In Stadien können auf diese Weise Rasenheizungen oder Sitzheizungen gespeist werden. In Hallen können eine Fußbodenheizung oder eine
Wandflächenheizung gespeist werden. In Verbindung mit einer
Wärmetransformation kann die von den Hochleistungsleuchten erzeugte Abwärme auch an einen normalen Heizungskreislauf angeschlossen werden. Die Temperatur des durch die Rohrleitung strömenden Wassers kann geregelt werden, so daß die
Hochleistungsleuchten auf einer vorteilhaften Betriebstemperatur gehalten werden können.
Die Erfindung erlaubt erstmalig die sinnvolle Nutzung der bisher nicht vermeidbaren Verlustleistung der Hochleistungsleuchten. Mit
handelsüblichen Mitteln kann die zunehmend gewünschte intensive Ausleuchtung der Räume von oben her gleichzeitig für eine gezielte Temperierung der Räume von unten her genutzt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochleistungsleuchte schematisch dargestellt.
Das Ausführungsbeispiel zeigt die Verwendung einer gekühlten
Hochleistungsleuchte 1 in einem Gewächshaus. Auf einer Regalfläche 2 ist ein Pflanzbeet 3 zur Aufzucht von Pflanzen 4 angeordnet. Die unterhalb einer Regalfläche 2 aufgehängte Hochleistungsleuchte 1 erzeugt ein dem Tageslicht entsprechendes Strahlungsfeld 5 mit einem sehr geringen IR-Anteil. Das Strahlungsfeld 5 ist daher„kalt" und kann relativ nahe über dem Pflanzbeet 3 aufgehängt sein. Der Abstand zwischen den Regalflächen 2 kann gering gehalten werden, so dass eine bessere Ausnutzung der Gewächshaushöhe ermöglicht wird. Als Hochleistungsleuchte ist ein flächiges LED-Cluster vorgesehen.
In einer Aufnahmevorrichtung 6 sind als Leuchtmittel Hochleistungs- LED 7 eingesetzt. Der durch die Aufnahmevorrichtung 6 gebildete ebene Lampenkörper ist rückseitig mit einer Metallplatte 8 als Lampen- Kühlkörper verbunden. In die Metallplatte 8 ist eine Rohrleitung 9 integriert. Die Rohrleitung 9 wird von einem Kühlmittel, wie z.B. Wasser, durchströmt und tritt an einem Ende 10 aus der Rohrleitung aus.
In das Pflanzbeet 3 ist ebenfalls eine Rohrleitung 11 eingelegt. Das aus dem Ende 10 der Rohrleitung 9 austretende erwärmte Wasser wird in die Rohrleitung 11 eingespeist und gibt seine Wärme an die Pflanzerde
in dem Pflanzbeet 3 ab. Das am nicht dargestellten anderen Ende der Rohrleitung 11 ausströmende abgekühlte Wasser wird in das andere, ebenfalls nicht dargestellte Ende der Rohrleitung 9 wieder
zurückgeführt. Selbstverständlich sind bei Vorhandensein mehrerer Hochleistungsleuchten und Pflanzbeete auch andere
Zusammenführungen der beiden Rohrleitungssysteme 9 und 11 möglich.
Aufgrund der Ableitung der von der Hochleistungsleuchte erzeugten Wärme über das Rohrleitungssystem 9 / 11 ist der Einsatz eines Gebläses in dem Gewächshaus zur Verteilung eines Wärmestaus im Bereicht der Hochleistungsleuchte nicht notwendig. Eine durch eine Luftströmung an den Pflanzen entstehende Abkühlung wird dadurch vermieden.
Claims
Patentansprüche
1 ) Hochleistungsleuchte (1 ) mit einer Aufnahmevorrichtung (6) für ein Leuchtmittel (7) und einer Vorrichtung zum Kühlen der
Aufnahmevorrichtung (6) und/oder des Leuchtmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Kühlen aus einer von Kühlmittel durchströmten Rohrleitung (9) besteht, die mit der Aufnahmevorrichtung (6) im Wärmekontakt verbunden ist.
2) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtmittel mindestens eine Hochleistungs-LED (7) vorgesehen ist.
3) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (6) aus einer Leiterplatte besteht, die rückseitig im Wärmekontakt zur Hochleistungs-LED mit einer Metallplatte (8) verpreßt ist, die mit der Rohrleitung (9) im
Wärmekontakt verbunden ist.
4) Hochleistungsleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) mit einem externen Heizungssystem (11 ) verbunden ist.
5) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (9) mehrerer Hochleistungsleuchten (1 ) zusammengeschlossen und mit einem gemeinsamen
Heizungssystem verbunden sind.
6) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das externe Heizungssystem eine
Bodenheizung ist.
7) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das externe Heizungssystem eine Sitzheizung ist.
8) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (9) über einen Wärmetauscher mit dem externen Kühlsystem gekoppelt ist.
9) Hochleistungsleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher regelbar ist.
10)Verwendung der von einer Hochleistungsleuchte, insbesondere eines Hochleistungs-LED-Clusters, erzeugten Abwärme zum Betrieb einer Bodenheizung.
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