DE102010027326B4

DE102010027326B4 - Taschenleuchte mit rotationssymmetrischer Vorsatzoptik

Info

Publication number: DE102010027326B4
Application number: DE102010027326.0A
Authority: DE
Inventors: Rainer Opolka
Original assignee: Ledlenser GmbH and Co KG
Current assignee: Ledlenser GmbH and Co KG
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2030-07-17
Also published as: EP2593711A2; EP2593711B1; AU2011282009B2; JP2013531347A; US8770783B2; JP5795063B2; AU2011282009A1; DE102010027326A1; WO2012010153A2; US20130107509A1; WO2012010153A3; CN103026122A

Abstract

Taschenleuchte mit einer zu einer optischen Achse (26) rotationssymmetrischen Vorsatzoptik (4), die einen äußeren Reflektorteil (22), einen inneren Sammellinsenteil (21) sowie eine rückwärtige Fläche (23) mit einer Sacklochbohrung (24) besitzt, und einer auf einem scheibenförmigen Halter (6) angeordneten Leuchtdiode (LED) (5),dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorsatzoptik (4) gegenüber der LED (5) derart durch zwei Anschläge begrenzt verschiebbar ist, dass bei einer Anlage der Vorsatzoptik (4) an dem Halter (6) ein im Wesentlichen homogener Lichtkegel erzeugt wird, wobei dasVerhältnis (28/27) zwischen dem Durchmesser (28) des Sammellinsenteils (21) und dem Durchmesser (27) des Reflektorteils (22) 0,55 ± 0,1 beträgt, das Verhältnis (30/29) zwischen der Stärke (30) des Sammellinsenteils und der Höhe (29) des Reflektorteils (22) 0,26 ± 0,05 beträgt, in fokussierter Einstellung das Verhältnis (31/32) zwischen dem Abstand (31) der LED zur Anlagefläche zu dem Abstand (32) der LED zu einer Mittelpunktsebene (33) 0,4 ± 0,1 beträgt und die Sacklochbohrung (24) einekonusförmige Mantelfläche (25) besitzt, die gegenüber der Längsachse (26) einen Öffnungswinkel von 23° ± 5°aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Taschenleuchte, umgangssprachlich auch Taschenlampe genannt und nachfolgend so bezeichnet, mit einer zu einer optischen Achse rotationssymmetrischen Vorsatzoptik, die einen äußeren Reflektorteil, einen inneren Sammellinsenteil sowie eine rückwärtige Fläche mit einer Sacklochbohrung besitzt, und einer auf einem scheibenförmigen Halter angeordneten Leuchtdiode (LED).
Taschenlampen der eingangs genannten Art mit den beschriebenen Vorsatzoptiken sind grundsätzlich nach dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden in der US 2,254,962 A verschiedene Vorsatzoptiken beschrieben, wobei zur Veränderung der Abstrahlcharakteristik eine Lichtquelle innerhalb der rückwärtigen Sacklochbohrung verschiebbar ist. Dabei ist die Lichtquelle zwischen zwei Punkten längsaxial beweglich, die beide innerhalb der Sacklochbohrung angeordnet sind. Durch eine Linearbewegung der Lichtquelle wird im Wesentlichen der Öffnungswinkel eines Lichtkegels geändert, so dass Objekte in unterschiedlichen Entfernungen beleuchtet werden können.
Taschenlampen mit gattungsgemäßen Vorsatzoptiken sind darüber hinaus aus DE 202005007500 U1 und US 2009/0109687 A1 bekannt. Taschenlampen mit anderen Vorsatzoptiken sind in DE 202005009623 U1 , US 2010/0002422 A1 und US 2003/0117797 A1 offenbart.
Nachteilig an den bekannten Taschenlampen mit den beschriebenen Vorsatzoptiken ist, dass die Lichtintensität innerhalb des Lichtkegels nicht gleichmäßig ist, wobei in der Regel die Intensität auf der optischen Achse am größten ist, während sie zum Rand des Lichtkegels hin stetig abnimmt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Taschenlampe mit einer Vorsatzoptik zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Nachteile behoben werden. Insbesondere soll eine Taschenlampe geschaffen werden, bei der die Abstrahlcharakteristik zwischen einer sogenannten Mondstellung und einer Fokusstellung eingestellt werden kann. Bei der Mondstellung wird ein Lichtkegel mit einem großen Öffnungswinkel und darin homogener Lichtverteilung erzeugt. Demgegenüber ist die Fokusstellung durch einen Lichtkegel mit einem vergleichsweise kleinen Öffnungswinkel gekennzeichnet. Dabei soll die Bedienbarkeit der Taschenlampe möglichst einfach sein, womit die gewünschte Einstellung schnell und zuverlässig gefunden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Taschenlampe nach Anspruch 1 gelöst, wonach erfindungsgemäß die Vorsatzoptik gegenüber der LED derart durch zwei Anschläge begrenzt verschiebbar ist, dass bei einer Anlage der Vorsatzoptik an dem Halter ein im Wesentlichen homogener Lichtkegel erzeugt wird.
Die Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Taschenlampe ist im Wesentlichen durch zwei Einstellungen definiert, nämlich eine Fokusstellung, bei der die LED einen größtmöglichen Abstand zu der Vorsatzoptik aufweist und die Mondstellung, bei der die Vorsatzoptik mit dem Halter in Anlage ist, so dass die LED nahezu in Höhe der rückwärtigen Fläche zu liegen kommt. Bei der Fokusstellung ist das abgestrahlte Licht auf einen relativ kleinen Lichtkegel begrenzt, so dass Objekte in großer Entfernung beleuchtet werden können. Bei der Mondstellung hingegen wird ein Lichtkegel mit einem möglichst großen Winkel erzeugt, wobei die Lichtverteilung bei der erfindungsgemäßen Taschenlampe innerhalb des Lichtkegels gleichmäßig ist und zum Rand hin scharf abfällt. Hierdurch wird eine besonders homogene Ausleuchtung geschaffen. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann die bevorzugte Einstellung der Taschenlampe schnell gewählt werden ohne mühsam den richtigen Abstand zwischen der Vorsatzoptik und der LED zu suchen.
Die besondere Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen Taschenlampe wird im Wesentlichen durch die geometrische Ausgestaltung der Vorsatzoptik bestimmt, wobei hierzu die Längen- bzw. Größenverhältnisse von besonderer Bedeutung sind. Hierzu ist vorgesehen, dass das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Sammellinsenteils und dem Durchmesser des Reflektorteils 0,55 ± 0,1, vorzugsweise 0,55 ± 0,05 beträgt. Mit anderen Worten beträgt das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Sammellinsenteils und dem Durchmesser des Reflektorteils 0,55, wobei Abweichungen in der Größenordnung von 0,1, vorzugsweise von 0,5, sowohl in positiver als auch in negativer Richtung tolerabel sind. Das Verhältnis zwischen der Stärke des Sammellinsenteils und der Höhe des Reflektorteils beträgt 0,26 ± 0,05, vorzugsweise 0,26 ± 0,02.
In fokussierter Einstellung beträgt das Verhältnis zwischen dem Abstand der LED zur Anlagefläche zu dem Abstand der LED zu einer Mittelpunktsebene 0,4 ± 0,1, vorzugsweise 0,40 ± 0,05.
Ferner ist vorgesehen, dass die Sacklochbohrung eine konusförmige Mantelfläche besitzt, die gegenüber der Längsachse einen Öffnungswinkel von 23° ± 5°, vorzugsweise 23° ± 2°, aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden sowie in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Linearbewegung der Vorsatzoptik entlang der optischen Achse durch einen weiteren Anschlag begrenzt ist, der den größtmöglichen Abstand zwischen der LED und der Vorsatzoptik bildet, wobei die LED in dieser Stellung im Brennpunkt der Vorsatzoptik liegt. Je nach Konstruktion der Taschenlampe ist dieser Anschlag durch je eine Anschlagfläche an dem Taschenlampengehäuse und dem Lampenkopf oder innerhalb eines Verbindungselementes gebildet. Die Mondstellung, bei der das Licht homogen innerhalb eines definierten Lichtkegels abgestrahlt wird, ist dann optimal eingestellt, wenn der Halter in Anlage mit der Anschlagfläche der Vorsatzoptik ist und demnach die LED mit der Anschlagflächenebene nahezu zusammenfällt.
Zur Ableitung der entstehenden Wärme ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Halter wärmeleitfähige Flächen aufweist, die in Anlage mit dem Gehäuse sind. Beispielsweise kann hierzu eine ringförmige Anlagefläche auf der Unterseite des Halters vorgesehen sein, mit der er auf einem sockelförmigen Vorsprung innerhalb des Gehäuses anliegt. Als bevorzugte Materialien für die wärmeleitfähigen Flächen eignen sich insbesondere Aluminium, Kupfer oder Messing.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind verschiedene konkrete Bemaßungen der geometrischen Teile vorgesehen, wobei vorzugsweise der Durchmesser des Reflektorteils 20,8 ± 1 mm, der Durchmesser des Sammellinsenteils 11,4 ± 1 mm, die Höhe der Vorsatzoptik 11,6 ± 1 mm, die St des Sammellinsenteils 3,04 ± 0,5 mm oder in fokussierter Einstellung der Abstand zwischen LED und Anlagefläche 3,58 ± 0,5 mm und der Abstand zwischen LED und einer Mittelpunktsebene 8,88 ± 1 mm beträgt.
Dabei ist der Sammellinsenteil vorzugsweise durch zwei unterschiedlich stark konvex gekrümmte Flächen begrenzt, wobei der Radius der Lichteintrittsfläche größer ist als der Radius der Lichtaustrittsfläche.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sowie konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1a, b: je eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Taschenlampe in zwei verschiedenen Einstellungen,
2: eine Vorsatzoptik und
3: eine schematische Darstellung der Abstrahlcharakteristik einer Vorsatzoptik.

Nach einer konkreten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Taschenlampe 1 besitzt diese ein Gehäuse 2, einen Lampenkopf 3, eine Vorsatzoptik 4 sowie eine LED 5. Dabei ist die Vorsatzoptik 4 in dem Lampenkopf 3 befestigt, der gegenüber dem Gehäuse 2 längsaxial verschiebbar ist. Gehäuseseitig ist die LED 5 auf einem Halter 6 befestigt, so dass insgesamt die Vorsatzoptik gegenüber der LED verschiebbar ist. Die Verschiebung des Lampenkopfes 3 bzw. der Vorsatzoptik 4 wird dabei durch zwei Anschläge begrenzt. Einerseits bildet der Halter 6 mit der Vorsatzoptik 4 eine Anlage, wozu die Vorsatzoptik 4 eine als Anschlagfläche 7 ausgebildete rückwärtige Fläche aufweist. Andererseits ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Verschiebung durch ein Verbindungselement 8 möglich, das den Lampenkopf 3 und das Gehäuse 2 miteinander verbindet und das einen (nicht dargestellten) Anschlag besitzt.
1a zeigt eine Einstellung, bei der die Vorsatzoptik 4 mit dem Halter 6 in Anlage ist, so dass die LED 5 mit der Anschlagflächenebene nahezu zusammenfällt. Bei dieser Einstellung ist die Abstrahlung durch einen großen Abstrahlwinkel gekennzeichnet, innerhalb dessen die Lichtverteilung homogen ist. 1b zeigt demgegenüber eine fokussierte Einstellung, wo die Vorsatzoptik 4 und der Halter im Abstand A zueinander angeordnet sind.
Konkrete Bemaßungen bzw. Größenverhältnisse einer Vorsatzoptik 4 sind in 2 gezeigt. Die Vorsatzoptik 4 besitzt einen inneren Sammellinsenteil 21, ein äußeres Reflektorteil 22 sowie eine rückwärtige Fläche 23, die eine Sacklochbohrung 24 besitzt. Die Sacklochbohrung 24 ist dabei durch eine konusförmige Mantelfläche 25 begrenzt, die gegenüber der Längsachse 26 einen Öffnungswinkel α; von 23° besitzt. Der Durchmesser 27 des Reflektorteils 22 beträgt 20,8 mm, während der Sammellinsenteil 21 einen Durchmesser 28 von 11,4 mm aufweist. Die dargestellte Vorsatzoptik 4 ist insgesamt 11,6 mm hoch (Höhe 29) und der Sammellinsenteil besitzt eine Stärke 30 von 3,04 mm. In fokussierter Einstellung, also bei einem maximalen Abstand zwischen der Vorsatzoptik 4 und dem Halter 6, beträgt der Abstand 31 zwischen LED 5 und Anschlagfläche 23 3,58 mm und der Abstand 32 zwischen LED 5 und einer Mittelpunktsebene 33 beträgt 8,88 mm. Hieraus ergibt sich für das Verhältnis (31/32) zwischen dem Abstand 31 der LED 5 zur Anlagefläche 23 und dem Abstand 32 der LED zu der Mittelpunktsebene 33 ein Wert von 0,4, für das Verhältnis (28/27) zwischen dem Durchmesser 28 des Sammellinsenteils 21 und dem Durchmesser 27 des Reflektorteils 22 ein Wert von 0,55 und für das Verhältnis (30/29) der Stärke 30 des Sammellinsenteils 21 zu der Höhe 29 der Vorsatzoptik 4 ein Wert von 0,26.
3 zeigt schematisch den Strahlenverlauf in einer fokussierten Einstellung, wobei die von der LED 5 emittierten Lichtstrahlen auf den Sammellinsenteil 21 treffen, die in einem Winkel β von ± 32° abgestrahlt werden. Diese Lichtstrahlen werden von dem Sammellinsenteil 21 zu einem Lichtkegel 311 mit einem Kegelwinkel γ von 4° gebündelt. Die übrigen Lichtstrahlen werden in einem Winkel δ von 32° bis 60° von der LED 5 emittiert und treffen auf den Reflektorteil 22, der ein achsparalleles Strahlenbündel 321 erzeugt.

Claims

Taschenleuchte mit einer zu einer optischen Achse (26) rotationssymmetrischen Vorsatzoptik (4), die einen äußeren Reflektorteil (22), einen inneren Sammellinsenteil (21) sowie eine rückwärtige Fläche (23) mit einer Sacklochbohrung (24) besitzt, und einer auf einem scheibenförmigen Halter (6) angeordneten Leuchtdiode (LED) (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzoptik (4) gegenüber der LED (5) derart durch zwei Anschläge begrenzt verschiebbar ist, dass bei einer Anlage der Vorsatzoptik (4) an dem Halter (6) ein im Wesentlichen homogener Lichtkegel erzeugt wird, wobei das Verhältnis (28/27) zwischen dem Durchmesser (28) des Sammellinsenteils (21) und dem Durchmesser (27) des Reflektorteils (22) 0,55 ± 0,1 beträgt, das Verhältnis (30/29) zwischen der Stärke (30) des Sammellinsenteils und der Höhe (29) des Reflektorteils (22) 0,26 ± 0,05 beträgt, in fokussierter Einstellung das Verhältnis (31/32) zwischen dem Abstand (31) der LED zur Anlagefläche zu dem Abstand (32) der LED zu einer Mittelpunktsebene (33) 0,4 ± 0,1 beträgt und die Sacklochbohrung (24) eine konusförmige Mantelfläche (25) besitzt, die gegenüber der Längsachse (26) einen Öffnungswinkel von 23° ± 5°aufweist.
Taschenleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearbewegung der Vorsatzoptik (4) entlang der optischen Achse durch einen weiteren Anschlag begrenzt ist, der den größtmöglichen Abstand zwischen der LED (5) und der Vorsatzoptik (4) bildet, wobei die LED (5) in dieser Stellung im Brennpunkt der Vorsatzoptik (4) liegt.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (6) wärmeleitfähige Flächen aufweist, die in Anlage mit einem Gehäuse (2) sind.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (28/27) zwischen dem Durchmesser (28) des Sammellinsenteils (21) und dem Durchmesser (27) des Reflektorteils (22) 0,55 ± 0,05 beträgt.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (30/29) zwischen der Stärke (30) des Sammellinsenteils und der Höhe (29) des Reflektorteils (22) 0,26 ± 0,02 beträgt.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in fokussierter Einstellung das Verhältnis (31/32) zwischen dem Abstand (31) der LED zur Anlagefläche zu dem Abstand (32) der LED zu einer Mittelpunktsebene (33) 0,40 ± 0,05 beträgt.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochbohrung (24) eine konusförmige Mantelfläche (25) besitzt, die gegenüber der Längsachse (26) ein Öffnungswinkel von 23° ± 2° aufweist.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Durchmesser (27) des Reflektorteils (22) (20,8 ± 1) mm, b) der Durchmesser (28) des Sammellinsenteils (21) (11,4 ± 1) mm, c) die Höhe (29) der Vorsatzoptik (4) (11,6 ± 1) mm, d) die Stärke (30) des Sammellinsenteils (21) (3,04 ± 0,5) mm oder e) in fokussierter Einstellung der Abstand (31) zwischen LED (5) und Anlagefläche (23) (3,58 ± 0,5) mm und der Abstand (32) zwischen LED (5) und einer Mittelpunktsebene (32) (8,88 ± 1) mm beträgt.
Taschenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammellinsenteil (21) durch zwei unterschiedlich stark konvex gekrümmte Flächen begrenzt ist, wobei der Radius der Lichteintrittsfläche größer ist als der Radius der Lichtaustrittsfläche.